Дистанционните токови електродвигатели не се използват толкова често, колкото и променливотоковите двигатели. По-долу даваме своите предимства и недостатъци.
В ежедневието постоянен ток Открихме използването в детски играчки, тъй като източниците за тяхната сила са батерии. Те се използват в транспорта: в метрото, трамваите и тролейбусите, автомобили. В промишлените предприятия, DC Electric Motors се използват в задвижващите механизми на блоковете, за непрекъснато захранване на кои батерии се използват.
Изграждане и поддръжка на двигателя на DC
Основната намотка на двигателя на DC е котвасвързани с захранването чрез устройство за четка. Котвата се върти в магнитно поле, създадено от полюсите на статора (възбуждащи намотки). Частичните части на статора са затворени с щитове с лагери, в които двигателният вал се върти. От една страна, на същия комплект вал фен Охлаждане, протичане на въздушния поток през вътрешните кухини на двигателя при експлоатацията му.
Устройството за четка е уязвим елемент в дизайна на двигателя. Четките са издълбани към колектора, за да го повторят възможно най-напред с постоянна сила. По време на работата на четката проводящият прах от тях се утаява на фиксираните части, той периодично трябва да бъде изтрит. Самите четки понякога трябва да се движат в жлеба, в противен случай те са в тях под действието на същия прах и "висящи" над колектора. Характеристиките на двигателя зависят от положението на четките в пространството в равнината на въртене на котвата.
С течение на времето четките износват и заменят. Колекционерът в контактните места с четки също е скърбещ. Периодично котвата демонтира и плъзга колекционера на струщата. След издърпване, изолацията между колектора ламелите се нарязва на някаква дълбочина, тъй като е по-силен колекционер и ще унищожи четките с по-нататъшна работа.
DC задвижване на двигателя
Наличие на намотки за възбуждане - отличителна черта DC машини. От методите за тяхното свързване към мрежата зависят от електричество и. \\ T механични свойства електрически мотор.
Независима възбуда
Възпитанието за възбуждане е свързано с независим източник. Характеристиките на двигателя са същите като двигателя с постоянни магнити. Скоростта на въртене се регулира от резистентност във веригата на котвата. Той е регулиран от него и рестатацията (регулираща резистентност) в веригата за навиване, но с прекомерно намаляване на стойността или когато текущата, котвата се увеличава до опасни стойности. Двигателите с независимо възбуждане не могат да бъдат пуснати при празен ход или с ниско натоварване на вала. Скоростта на въртене ще се увеличи драстично и двигателят ще бъде повреден.
Останалите схеми се наричат \u200b\u200bсхеми със саморазяждане.
Паралелна възбуда
Роторът и намотките за възбуждане са свързани успоредно с един източник на енергия. С този завой на тока чрез възбуждане на навиването няколко пъти по-малко, отколкото през ротора. Характеристиките на електродвигателите се получават с твърд, което им позволява да се използват за задвижване на машини, фенове.
Регулиране на скоростта на въртене се осигурява чрез включване на роторна верига или последователно с намотка за възбуждане.
Последователна възбуда
Възбуждането се включва последователно с котва, същите текущи потоци върху тях. Скоростта на такъв двигател зависи от товара му, той не може да бъде включен в празен ход. Но има добри начални характеристики, така че се прилага последователна възбуждаща схема върху електрифицирания транспорт.
Смесена възбуда
С тази схема се използват две възбуждащи намотки, разположени по двойки на всеки от електрическите моторни полюси. Те могат да бъдат свързани така, че потоците им или да се сгънат или се изваждат. В резултат на това двигателят може да има характеристики като последователна или паралелна възбуждаща схема.
За промяна на посоката на въртене Променете полярността на една от намотките за възбуждане. За да управлявате началото на електрическия двигател и скоростта на нейното въртене, се използва резистентно превключване.
Естествена скорост и механични характеристики, обхват
В моторните двигатели на последователността токът на котвата също е възбуждащ ток: i. в \u003d. I. A \u003d. I.. Следователно, потокът f δ променя широки граници и може да го напише
  | (3) |
 | (4) |
Скоростната характеристика на двигателя [виж изразяването (2)], показана на фигура 1, е мека и има хиперболичен характер. За к. F \u003d const изглед на кривата н. = е.(I.) Показване на линия за инсулт. С малки I. Скоростта на двигателя става неприемлива голяма. Следователно, експлоатацията на последователни двигатели за възбуждане, с изключение на най-малкото, не е позволено и използването на предаване на колана е неприемливо. Обикновено минимално допустим товар Пс. 2 = (0,2 – 0,25) Пс. н.
Естествена характеристика на двигателя на последователно възбуждане н. = е.(М.) В съответствие с отношението (3), показано на фигура 3 (крива 1 ).
Тъй като в паралелни двигатели за възбуждане М. ∼ I.и при приблизително двигатели с постоянно вълнение М. ∼ I. ² и при стартиране е разрешено I. = (1,5 – 2,0) I. N, последователните двигатели за възбуждане развиват значително по-голяма отправна точка в сравнение с паралелни възбуждащи двигатели. В допълнение, в паралелни възбуждащи двигатели н. ≈ const и в последователни възбуждащи двигатели, според експресии (2) и (3), приблизително (с R. A \u003d 0)
н. ∼ Улавяне / I. ∼ Улавяне / √М. .
Следователно, в паралелни двигатели за възбуждане
Пс. 2 \u003d Ω × М. \u003d 2π × н. × М. ∼ М. ,
и в последователно възбуждащи двигатели
Пс. 2 \u003d 2π × н. × М. ∼ √ М. .
По този начин, при последователно възбуждащи двигатели при промяна на въртящия момент М. st \u003d. М. В широки граници, мощността се променя в по-малки граници, отколкото в двигателите на паралелното възбуждане.
Ето защо, за последователно възбуждане двигатели по-малко опасно претоварване в момента. В това отношение, последователните двигатели за възбуждане имат значителни предимства в случай на тежки начални условия и променят въртящия момент на товара върху широки граници. Те са широко използвани за електрическо сцепление (трамваи, метро, \u200b\u200bтролейбуси, електрически локомотиви и дизелови локомотиви железопътни линии) и в подемните и транспортните инсталации.
  |
| Фигура 2. Схеми за регулиране на скоростта на въртене на последователния двигател за възбуждане чрез смазване на намотката на възбуждане ( но), котва шънт ( б.) и включването на съпротива към веригата на котвата ( в) |
Обърнете внимание, че с повишаване на скоростта на въртене, последователният мотор на възбуждане в режима на генератора не се превключва. Фигура 1 е очевидна от факта, че характеристиката н. = е.(I.) Не пресича ордините. Физически се обяснява с факта, че при преминаване към режима на генератора, в дадена посока на въртене и дадена полярност на напрежението, текущата посока трябва да се промени в обратното и посоката на електромоторната сила (ER. S. Чест Д. И полярността на поляците трябва да се поддържа непроменена, но последната, когато текущата посока се промени в намотката на възбуждане, е невъзможна. Ето защо, за да преведете последователния двигател за възбуждане към режима на генератора, трябва да превключите краищата на намотката на възбуждане.
Контрол на скоростта отслабване отслабване
Регламент н. Чрез затихването на полето се прави или чрез маневриране на възбуждащата намотка от известна съпротива R. Sh.v (фигура 2, но), или намаление на броя на намотката на покритието, включена в работата. В последния случай следва да се предоставят подходящи заключения от намотката за възбуждане.
Като съпротивление на възбуждащата намотка R. в и капка в напрежението на него е малък, тогава R. S.V. също трябва да бъде малко. Загуба на съпротива R. Sh.v. Следователно, малки, и общите загуби за възбуждане по време на маневриране дори намаляват. В резултат на това ефективността (k. P. D.) Двигателят остава висок и този метод на регулиране се прилага широко на практика.
При смазване на възбуждащата навигация на тока на възбуждане със стойността I. Намалена преди
и скорост н. съответно се увеличава. Изрази за високоскоростни и механични характеристики едновременно получаваме, ако в равенства (2) и (3) сменят к. Е. к. Е. к. Ov, къде
това е коефициент на затихване на възбуда. Когато регулирате скоростта, промяната в броя на завоите на възбуждащата намотка
к. Ov \u003d. w. V. BRAB / w. V.pill.
Фигура 3 показва (криви 1 , 2 , 3 ) Характеристики н. = е.(М.) За този повод за контрол на скоростта при няколко стойности к. O.v (което означава к. Ov \u003d 1 съответства на естествената характеристика 1 , к. Ov \u003d 0.6 - крива 2 , к. Ov \u003d 0.3 - крива 3 ). Характеристиките са дадени в относителни единици и съответстват на случая, когато к. F \u003d const и R. A * \u003d 0.1.
 |
| Фигура 3. Механични характеристики на двигателя на последователно възбуждане, когато различни методи Контрол на скоростта на въртене |
Контрол на скоростта чрез маневрия котва
При маневриране на котва (Фигура 2, б.) Ток и повишаване на потока за възбуждане и скоростта намалява. Тъй като намаляването на напрежението R. в × I. малко и затова можете да вземете R. в ≈ 0, след това съпротивление R. S.A. Практически е под общото напрежение на мрежата, неговата стойност трябва да бъде значителна, загубата в нея ще бъде голяма и до. Д. Много ще намалее.
В допълнение, маневният котва е ефективна, когато магнитната верига не е наситена. В това отношение, маневността на котва на практика рядко се използва.
Фигура 3 крива 4 н. = е.(М.) Като
I. Sh.a ≈. Улавяне / R. Sh.a \u003d 0.5. I. н.
Контрол на скоростта чрез завъртане на съпротивлението към веригата на котвата
Контрол на скоростта чрез завъртане на съпротивлението към котвената верига (Фигура 2, в). Този метод ви позволява да регулирате н. От номиналната стойност. Тъй като едновременно едновременно значително намалява до. P. D., тогава такъв метод на регулиране намира ограничени приложения.
Изразяванията за високоскоростни и механични характеристики в този случай са получени, ако в равенства (2) и (3) заместват R. А. R. A +. R. Ra. Характеристика н. = е.(M) за този метод на контрол на скоростта R. Ra * \u003d 0.5 е показан на фигура 3 като крива 5 .
 |
| Фигура 4. Паралелно и последователно превключване на двигатели на последователно възбуждане, за да се промени скоростта на въртене |
Контрол на скоростта на скоростта на напрежението
По този начин можете да регулирате н. Надолу от номиналната стойност с запазването на високата към. Pd, подразбира се методът на регулиране, е широко използван в транспортните инсталации, където се монтира отделен двигател на всяка главна ос и контролът се извършва чрез превключване на двигателите от паралелно Включване в мрежата до последователното (Фигура 4). Фигура 3 крива 6 Това е характеристика н. = е.(М.) за този случай, когато Улавяне = 0,5Улавяне н.
17. Характеристики на смесен двигател за възбуждане.
Концепцията за смесен електрически мотор е показан на фиг. 1. В този двигател има две възбуждащи намотки - паралелен (шунт, Sho), свързан успоредно на анкерните вериги и сериен (сериен, СО), свързан последователно анкерната верига. Тези намотки на магнитния поток могат да бъдат включени в зависимост от или да се срещнат.
Фиг. 1 - Смесен мотор на възбуждане.
С постоянната, възбуждащата намотки на техните MDCs също се сгъват и полученият поток F е приблизително равен на количеството нишки, генерирани от двете намотки. В дошлия завой на получения поток е равен на разликата в потока на паралелни и серийни намотки. В съответствие с това свойствата и характеристиките на смесения електрически мотор зависят от начина на включване на намотките и върху съотношението на техните MDS.
Характеристика на скоростта N \u003d f (ia) при u \u003d uan и iv \u003d const (тук iv - ток в паралелно намотка).
С увеличаване на товара, полученият магнитен поток се увеличава с постоянно обръщане на намотките, но в по-малка степен от това на двигателя на последователното възбуждане, следователно характеристиката на скоростта в този случай се оказва по-мека от двигателя на паралелно възбуждане, но по-твърда от двигателя на последователното възбуждане.
Съотношението между намотките на MDS може да варира в широки граници. Двигателите със слаба серийна намотка имат слабост на скоростта на инциденти (крива 1, фиг. 2).
Фиг. 2 - Високоскоростни характеристики на двигателя на смесеното възбуждане.
Колкото по-голяма е пропорцията на последователната навиване в създаването на МДС, толкова по-близо, характеристиката на скоростта се приближава към характеристиката на последователния възбуждащ двигател. На фиг. 2, ред 3 изобразява една от междинните характеристики на смесения двигател за възбуждане и за сравнение, се дава последователна характеристика на възбуждане (крива 2).
С продължаващия завой на последователното намотка с увеличаване на товара, полученият магнитен поток намалява, което води до увеличаване на скоростта на двигателя (крива 4). С такава екстремна характеристика, операцията на двигателя може да бъде нестабилна, защото Потокът от серийното намотка може значително да намали получения магнитен поток. Следователно, двигателите с контра-включването на намотки не се прилагат.
Механична характеристика n \u003d f (m) при u \u003d uan и iv \u003d const. Смесеният мотор на възбуждане е показан на фиг.3 (линия 2).
Фиг. 3 - Механични характеристики на двигателя на смесеното възбуждане.
Намира се между механичните характеристики на паралелните двигатели (кривата 1) и последователната (крива 3) на възбуждане. Вземането на двата намотки съответно, можете да получите електрически мотор с характеристика близо до характеристиката на двигателя на паралелно или последователно възбуждане.
Обхват на двигателите на последователно, паралелно и смесено възбуждане.
Ето защо, за последователно възбуждане двигатели по-малко опасно претоварване в момента. В това отношение, последователните двигатели за възбуждане имат значителни предимства в случай на тежки начални условия и променят въртящия момент на товара върху широки граници. Те се използват широко за електрическо сцепление (трамваи, метро, \u200b\u200bтролейбуси, електрически локомотиви и дизелови локомотиви) и в повдигащи инсталации.
Естествени скорости и механични характеристики, обхват в паралелни възбуждащи двигатели.
Естествени високоскоростни и механични характеристики, обхват на използване в смесени възбуждащи двигатели.
Смесен двигател за възбуждане
Смесеният мека двигател има две възбуждащи намотки: паралелен и сериен (фиг. 29.12, а). Честотата на въртене на този двигател
, (29.17)
къде и - потоци на паралелни и последователни намотки за възбуждане.
Знакът плюс съответства на договореното включване на намотките за възбуждане (MDS намотки сгъване). В този случай, с увеличаване на товара, общият магнитен поток се увеличава (поради потока от серийно намотка), което води до намаляване на скоростта на двигателя. С текущото завъртане на намотките, потокът с увеличаване на товара размагнизира машината (минус знак), който, напротив, увеличава скоростта на въртене. Работата на двигателя става нестабилна, тъй като с увеличаване на товара, скоростта на въртене е непоследователно нарастване. Въпреки това, с малък брой завъртания на серийното намотка с увеличаване на товара, скоростта на въртене не се увеличава и натоварването остава почти непроменено в целия диапазон.
На фиг. 29.12, B показва работните характеристики на двигателя на смесеното възбуждане с разбърканото завъртане на възбуждащите намотки и на фиг. 29.12, Б - Механични характеристики. За разлика от механичните характеристики на последователния възбуждащ двигател, последният има по-тежък вид.
Фиг. 29.12. Схемата за измерване на двигателя (а), нейните работници (б) и механични (в) характеристики
Трябва да се отбележи, че в неговата форма, характеристиката на смесения възбуждаща машина заема междинно положение между съответните характеристики на двигателите на паралелно и последователно възбуждане, в зависимост от това кои от намотките за възбуждане (успоредни или последователни).
Смесеният възбуждащ двигател има предимства в сравнение със последователния двигател на възбуждане. Този двигател може да работи, тъй като паралелен навивач ограничава скоростта на двигателя в H.H. И елиминира опасността от "разпространение". Можете да регулирате скоростта на въртене на този двигател с търговия на дребно в паралелна възбуждаща верига. Въпреки това, наличието на две вълнения намотки прави смесения двигател на възбуждане по-скъп в сравнение с видовете, обсъдени по-горе, което ограничава използването му. Обикновено се използват двигатели за смесване и изключване, когато са необходими значителни начални моменти, бързото ускорение по време на ускорението, стабилната работа и допустимото само малко намаление на скоростта на въртене с увеличаване на натоварването на вала (валцови мелници, камиони, помпи, компресори ).
49. Стартиране и претоварване свойства на DC двигателите.
Стартирането на DC двигател Direct върху него към мрежовото напрежение е разрешено само за малки електрически двигатели. В този случай текущият връх в началото на старта може да бъде около 4 - 6 пъти номинал. Директното начало на DC двигателите с значителна сила е напълно неприемливо, защото първоначалният ток пик тук ще бъде равен на 15 - 50 пъти номинал. Следователно, началото на средните и големите енергийни двигатели се произвеждат с помощта на стартов ред, който ограничава тока при стартиране на разрешената чрез превключване и механична якост на стойностите.
Стартирането се извършва от жица или лента с висока резистивност, разделена на секции. Проводниците са прикрепени към меден бутон или плоски контакти в преходните места от една част към другата. Контактите преместват медната четка на гниещия лост на пръчката. Ростатите могат да имат друго изпълнение. Извитието на тока при стартиране на паралелен възбуждащ двигател е зададен от съответния нормална работаВеригата на възбуждане се активира директно към мрежовото напрежение, така че да няма намаляване на напрежението поради спада на напрежението в задържането (виж фиг. 1).
Необходимостта от нормално възбуждане на тока е свързана с факта, че при стартирането на двигателя трябва да се развие по-голям допустим шкаф, който е необходим, за да се осигури бързо ускорение. Началният DC двигател е направен с последователен спад на реформът на реостат, обикновено - чрез прехвърляне на речния лост от един фиксиран контакт на рестартирането към друга и изключва секции; Намаляването на съпротивлението може да се извърши и чрез затваряне на разделите на секциите чрез контактори, задействани от определената програма.
Когато започва ръчно или автоматично, текущата варира от максималната стойност, равна на 1,8 -2.5 до множествена номинална в началото на работата, когато тази съпротива Reostatata, до минимална стойност, равна на 1.1 - 1.5-кратка номинална в края на работа и преди преминаване към друга позиция на началния ред. Анкер ток след включване на двигателя с RP съпротивление е RP
където UC е мрежовото напрежение.
След включване, започва ускорението на двигателя, докато се случва анти-EDC E и анкерният ток намалява. Ако считаме, че механичните характеристики на n \u003d F1 (mn) и n \u003d F2 (II) са практически линейни, след това, когато се овърклокват, ще се появи увеличение на скоростта на въртене, в зависимост от текущата котва (фиг. , 1).
Фиг. 1. Диаграма за стартиране на двигателя DC
Старторът (фиг. 1) за различна резистентност във веригата на котвата е сегментите на линейните механични характеристики. С намаляване на котвата ток към стойността на IMIN, секцията R1 резистентност е изключена и токът се увеличава до стойността
където E1 - EDC в точката една характеристика; R1 съпротивление на разрез.
След това двигателят се ускорява отново до точката b, и така нататък двигателят се освободи, когато двигателят се обърне директно към UC напрежение. Началните причини са предназначени да се загреят на 4 -6 пускането подред, така че трябва да наблюдавате, че в края на задържането на стартиране тя е напълно премахната.
Когато двигателят бъде спрян, той се изключва от източника на енергия, а старторът е напълно включен - двигателят е готов за следващия старт. За да се елиминира възможността за появата на голяма самондукция на ЕМП, когато възбуждащата верига се прекъсва и когато е изключена, веригата може да се затвори до устойчивостта на изпускане.
В регулируеми задвижвания Стартирането на DC двигателите се извършват чрез постепенно увеличаване на захранващото напрежение, така че токът, когато началът се поддържа в необходимите граници или останат за повече от началното време, е приблизително непроменен. Последното може да се извърши от автоматично управление Процесът на промяна на захранващото напрежение в системите за обратна връзка.
Започнете и спрете MPT
Директното включване на това върху мрежовото напрежение е разрешено само за малки енергийни двигатели. В този случай текущият връх в началото на старта може да бъде около 4 - 6 пъти номинал. Директното начало на DC двигателите с значителна сила е напълно неприемливо, защото първоначалният ток пик тук ще бъде равен на 15 - 50 пъти номинал. Следователно, началото на средните и големите енергийни двигатели се произвеждат с помощта на стартов ред, който ограничава тока при стартиране на разрешената чрез превключване и механична якост на стойностите.
DC Motor Start.извършва се със последователен спад в съпротивлението на реостат, обикновено чрез прехвърляне на речния лост от един неподвижен корен на рестартирането на друг и изключен участък; Намаляването на съпротивлението може да се извърши и чрез затваряне на разделите на секциите чрез контактори, задействани от определената програма.
Когато започнете ръчно или автоматично, текущата варира от максималната стойност, равна на 1,8 -2.5 до множествена номинална в началото на работа при дадена реостат, до минималната стойност, равна на 1.1 - 1.5 пъти номиналната стойност в края на работата и преди преминаване към друга позиция на стартовия ред.
Спиране Необходимо е, за да се намали времето на понижаване на двигателя, което, при липса на спиране, може да бъде неприемливо голямо, както и да се определят задвижваните механизми в определена позиция. Механично спиране DC двигателите обикновено се извършват при прилагане. спирачни обувки на спирачната ролка. Недостатък механични спирачки Именно, че спирачният момент и времето за инхибиране зависят от случайни фактори: масла или влага върху спирачната ролка и др. Следователно, такова спиране се прилага, когато времето и спирачният път не са ограничени.
В някои случаи, след предварително електрическо спиране при ниска скорост, е възможно да се спре точно механизмът (например асансьор) в дадена позиция и да се осигури позицията му на определено място. Такова спиране се прилага и в спешни случаи.
Електрическо спиране Предоставя доста точни получаване на желаната гореща точка, но не може да осигури фиксиране на механизма на определено място. Ето защо, електрическото спиране, ако е необходимо, се допълва от механично, което се прилага след края на електрическия.
Електрическото спиране възниква, когато текущите потоци съгласно двигателя EDC. Възможни са три начина на спиране.
DC спирач за движение с енергия връщане към мрежата.В този случай EDC E трябва да бъде по-голямо от захранващото напрежение на UC и токът ще тече в посоката на ЕМП, като генератор ток. Резервната кинетична енергия ще се трансформира в електрическа и частично върната в мрежата. Схемата за включване е показана на фиг. 2, a.
Фиг. 2. Диаграми на вериги на DC двигатели: I - с връщането на енергия към мрежата; Б - когато се противопоставят; Б - Динамично спиране
DC моторното спиране може да се извърши, когато захранващото напрежение намалява, така че UC< Е, а также при спуске грузов в подъемнике и в других случаях.
Спиране в антиква Извършва се чрез превключване на въртящия се двигател в обратна посока на въртене. В този случай, EDC E и напрежението на UC са закотвени и ограничават тока I да включва резистор с първоначална резистентност.
където има най-голям допустим ток.
Спирането е свързано с голяма загуба на енергия.
Динамично спиране на двигателя на DC Извършва се, когато въртящият се възбуден двигател на RT резистор (фиг. 2, b) е включен върху скобите. Резервната кинетична енергия се трансформира в електрическа и разсейвана в котва верига като топлина. Това е най-често срещаният начин за спиране.
Схеми за включване на DC двигател на паралелно (независимо) възбуждане: A - мощност на двигателя, B - верига за включване с динамично спиране, в - верига за противопоставя се.
Преходни процеси в MPT
В общия случай, в електрическата верига, могат да възникнат преходни процеси, ако има индуктивни и капацитивни елементи във веригата, които имат способността да натрупват или дават енергия на магнитно или електрическо поле. В момента на превключване, когато започва процесът на прехода, енергията се преразпределя между индуктивни, капацитивни елементи на веригата и външните енергийни източници, свързани с веригата. В този случай част от енергията е безвъзвратно преобразувана в други видове енергии (например за термично на активно съпротивление).
След приключване на преходния процес се създава нов инсталиран режим, който се определя само от външни източници на енергия. Когато външните източници на енергия са изключени, преходният процес може да възникне поради енергията на електромагнитното поле, натрупано преди началото на режима на прехода в индуктивни и капацитивни елементи на веригата.
Промените в енергията на магнитните и електрическите полета не могат да се появят незабавно и следователно не могат незабавно да тече процеси по време на превключването. Всъщност, скоба (мигновена) промяна в енергията в индуктивния и капацитивен елемент води до необходимостта да има безкрайно висока мощност p \u003d dw / dt, което е почти невъзможно, защото в реални електрически вериги няма безкрайно висока сила.
По този начин преходните процеси не могат да се появят незабавно, тъй като по принцип е невъзможно да се промени моментално натрупаната в електромагнитното поле на веригата. Теоретично преходните процеси завършват във времето t → ∞. Почти преходните процеси са бързи и тяхната продължителност обикновено се фрагментира от секунда. Тъй като магнитните W m и електрически полета са описани от изрази
токът в индуктивността и напрежението на резервоара не може да се променя незабавно. Това се основава на законите за превключване.
Първият закон за превключване е, че токът в клона с индуктивен елемент при първоначалния момент на времето след превключването е същото значение, както е било директно преди превключване, и след това започва да се променя гладко от тази стойност. Споменатото обикновено е написано във формата I L (0 -) \u003d I L (0 +), вярвайки, че превключването се случва незабавно по това време t \u003d 0.
Вторият закон на превключване е, че напрежението на капацитивен елемент в началния момент след превключване е една и съща стойност, тъй като има пряко преди превключване, а след това започва да се променя плавно от тази стойност: UC (0 -) \u003d UC (0 + ).
Следователно, наличието на клон, съдържащ индуктивност във веригата, е включено в напрежението е еквивалентно на прекъсването на веригата на това място по време на превключването, тъй като I L (0 -) \u003d I L (0 +). Присъствието във веригата е включено в напрежението, клонът, съдържащ усукан кондензатор, е еквивалентен на късо съединение на това място по време на превключване, тъй като U C (0 -) \u003d U C (0 +).
Въпреки това, напреженията върху индуктори и течения в резервоари са възможни в електрическата верига.
В електрически вериги с резистивни елементи, енергията на електромагнитното поле не е покрита, в резултат на което в тях не се появяват преходни процеси, т.е. В такива схеми стационарни режими се инсталират незабавно, скочи.
Всъщност всеки елемент на веригата има някаква резистентност R, индуктивност L и капацитет c, т.е. В реални електрически устройства има термични загуби, дължащи се на текущия проход и наличието на съпротивление R, както и магнитни и електрически полета.
Преходните процеси в реални електрически устройства могат да бъдат ускорени или забавени чрез избор на подходящи параметри на елементите на веригите, както и чрез използването на специални устройства.
52. Маги магнитохидродинамични DC машини. Магнитната хидродинамика (MHD) е област на науката, която изучава законите на физическите явления в електрически проводими течни и газови среди, когато те се преместват в магнитно поле. На тези явления е създаден принципът на действие на различни магнитродинамични (MHD) на машини с директен и променлив ток. Някои MHD машини се използват в различни области на технологиите, докато други имат значителни перспективи за приложения в бъдеще. По-долу са принципите на устройството и действията на MHD на DC машини.
Електромагнитни помпи за течни метали
Фигура 1. Принцип на устройството на електромагнитната помпа на DC
В DC \u200b\u200bпомпата (фигура 1), каналът 2 с течен метал се поставя между полюсите на електромагнитена 1 и се използва електродите 3, заварени към стените на канала, постоянният ток от външния източник се пропуска през течния метал. Като ток до течния метал в този случай Обобщава се с проводима пътека, след това такива помпи също се наричат \u200b\u200bпроводимост.
Когато полетата на стълбовете се взаимодействат с ток в течен метал върху метални частици, действат електромагнитни сили, налягане и течният метал се развиват. Токовете в течния метал изкривяват полето на полюсите ("реакция на котвата"), което води до намаляване на ефективността на помпата. Ето защо, в мощни помпи между полюсите и канала, гумите се поставят ("компенсационна намотка"), които се превключват последователно в каналната верига в противоположната посока. Електромагнитната възбуждаща навигация (не е показана на фигура 1) обикновено се включва последователно в канала на канала и има само 1 до 2 завоя.
Използването на проводими помпи е възможно за нискоразглеждане на течни метали и при такива температури, когато стените на канала могат да бъдат направени от топлоустойчиви метали (немагнитни неръждаема стомана и т.н.). В противен случай, индукционните помпи на променлив ток са по-подходящи.
Помпите от описания тип започнат да се използват около 1950 в изследователски цели и в такива инсталации с ядрени реактори, при които течно-метални носители се използват за отстраняване на топлината от реакторите: натрий, калий, техните сплави, бисмут и други. Температурата на течния метал в помпите е 200 - 600 ° C, а в някои случаи до 800 ° C. Един от извършените натриеви помпи има следните изчисления: температура 800 ° C, налягане от 3.9 kgf / cm², консумация 3670 m³ / h, полезна хидравлична мощност 390 kW, консумиран ток 250 kA, 2.5 V напрежение, консумация на енергия 625 kW, \\ t Коефициент на ефективност от 62.5%. Други характерни данни за тази помпа: канал напречно сечение 53 × 15.2 cm, дебит в канал 12.4 m / s, активна канална дължина 76 cm.
Предимството на електромагнитните помпи е, че те нямат движещи се части, а течният метален път може да бъде запечатан.
DC помпите изискват източници на захранване с високо ток и ниско напрежение. За хранене захранващи помпи Инсталациите на токоизправител са неподходящи, тъй като те се получават обемисти и с малка ефективност. По-подходящо в този случай са униполарни генератори, вижте статията "Специални видове генератори и DC преобразуватели".
Плазмени ракети
Разглежданите електромагнитни помпи са особени DC двигатели. Такива устройства са подходящи и за овърклок, ускоряване или преместване на плазмата, т.е. висока температура (2000 - 4000 ° C и повече) йонизирана и следователно електрически проводим газ. В това отношение се прави развитието на реактивни двигатели за космически ракети и е зададен проблем за получаване на плазмени скорости на изтичане до 100 км / сек. Такива двигатели няма да имат голяма сила на тягата и следователно ще бъдат подходящи за работа далеч от планетите, където полетата са слаби; Въпреки това, те имат предимството масов поток Вещества (плазма) малки. Необходимо за тяхното хранене електрическа енергия Предполага се, че се получава с ядрени реактори. За плазмени преки двигатели, трудният проблем е създаването на надеждни електроди за потока на ток към плазмата.
Магнитохидродинамични генератори
MHD машини, като всички електрически машини, обратими. По-специално, устройството, показано на фигура 1, може също да работи в генераторния режим, ако той управлява проводящ течност или газ през него. В този случай е препоръчително да има независима възбуда. Генерираният ток се отстранява от електродите.
В такъв принцип са изградени електромагнитни водни разходомери, алкални и киселинни разтвори, течни метали и други подобни. Електромоторната сила върху електродите едновременно е пропорционална на скоростта на движение или поток на течност.
MHD генераторите представляват интерес от гледна точка на създаването на мощни електрически генератори пряко превръщат топлинната енергия в електрически. За да направите това, чрез устройството на формата, показана на фигура 1, е необходимо да се пропусне със скорост от около 1000 m / s проводяща плазма. Такава плазма може да бъде получена чрез изгаряне на обикновени горива, както и чрез нагряване на газа в ядрените реактори. За да се увеличи проводимостта на плазмата, е възможно да се въведат малки добавки лесно йонизиран алкален метал.
Плазмената електрическа проводимост при температури от поръчка 2000 - 4000 ° C спрямо малък (съпротивление около 1 ома × cm \u003d 0.01 ома × m \u003d 1040 мм² / m, т.е. около 500 000 пъти повече, отколкото в мед). Въпреки това, в мощни генератори (около 1 милион kW) е възможно да се получат приемливи технически и икономически показатели. Разработват се и генератори на МНТ с течен метален течност.
При създаването на плазмени MHD генераторите на постоянен ток възникват трудности при избора на материали за електроди и с производството на ценни книжа в работата на каналите. В индустриални инсталации Също така, сложна задача е преобразуване на DC спрямо ниско напрежение (няколко хиляди волта) и голяма сила (стотици хиляди ампера) в променлив ток.
53. Unipolar автомобили. Първичният генератор изобретил Майкъл Фарадей. Същността на ефекта, отворена от Фарадей, е, че когато дискът се завърта в напречно магнитно поле, захранването на Lorentz действа върху електрони в диска, което ги премества в центъра или периферните устройства, в зависимост от посоката на полето и ротация. Поради това, има електромоторна сила и през текущите четки за оста и периферията на диска, значителният ток и мощност могат да бъдат премахнати, въпреки че напрежението е малко (обикновено акциите на Volt). По-късно беше установено, че относителното въртене на диска и магнита не е предпоставка. Два магнита и проводим диск между тях, въртящи се заедно, също показват наличието на ефекта на униполарната индукция. Магнитът, изработен от електрически проводим материал, по време на въртене, може да работи и като униполарен генератор: сам е и дискът, от който се отстраняват електроните и е източникът на магнитното поле. В това отношение принципите на униполарната индукция се развиват в рамките на концепцията за движение на свободните заредени частици по отношение на магнитното поле, а не по отношение на магнитите. Магнитното поле, в този случай, се счита за фиксирано.
Споровете за такива коли вървяха дълго време. Не можеше да разбере, че полето е собственост на "празното" пространство, физиката, която отрича съществуването на етера. Точно така, тъй като "пространството не е празно", има етер и то осигурява среда на магнитното поле на магнитното поле, с което се въртят магнитите и дискът. Магнитното поле може да се разбира като затворен поток от етер. Следователно относителното въртене на диска и магнита не е предпоставка.
В творбите на Тесла, както вече отбелязахме, бяха направени подобренията на схемата (размерът на магнитите се увеличава, а дискът е сегментиран), който ви позволява да създавате самостоятелни машини от Tesla Unipolar.
В разглежданите двигатели възбуждащата навиваща се извършва с малък брой завои, но е предназначен за големи течения. Всички характеристики на тези двигатели са свързани с факта, че намотката на възбуждане е включена (виж фиг. 5.2, в) В съответствие с намотката на котва, в резултат на което възбуждащият ток е равен на текущата котва и създадената скорост на потока е, пропорционална на текущата котва:
където но \u003d / (/ I) - нелинеен коефициент (фиг. 5.12).
Нелинейност но Свързани с формата на кривата на магнетизиране на двигателя и демагнизиращия ефект на реакцията на котвата. Тези фактори се проявяват с / i\u003e / yang (/ yang - номинален ток на котва). С по-малки течения но Тя може да се счита за постоянна стойност, а с / me\u003e 2 / i n двигател е наситен и потокът има малко зависи от текущата котва.
Фиг. 5.12.
Основните уравнения на последователния възбуждащ двигател, за разлика от уравненията на независимите двигатели за възбуждане, са нелинейни, което е свързано преди всичко с продукта на променливите:
Когато текущите промени в веригата на котвата, магнитният поток F се променя, оставяйки вихърите в огромните части на магнитния тръбопровод. Ефектът на вихровите токове може да бъде взет под внимание в модела на двигателя под формата на еквивалентен контур на късо съединение, описан от уравнението
и уравнението за веригата на котвата има формата:
където w b, w b t е броят на завоите на намотката за възбуждане и еквивалентния брой на завои на вихровите токове.
В постоянния режим
От (5.22) и (5.26) получаваме изрази за механични и електромеханични характеристики на двигателя на DC на последователното възбуждане:
При първото приближение, механичните характеристики на последователния възбуждащ двигател, без да се вземат предвид наситеността на магнитната верига, могат да бъдат представени като хиперболи, които не пресичат оргината. Ако е поставен J. C \u003d /? I + /? B \u003d 0, характеристиката няма да пресече оста на абсциса. Такава характеристика се нарича перфектно.Истинската естествена характеристика на двигателя пресича ос от абсциса и поради наситеността на магнитния тръбопровод в моментите повече M N. Стайлинг (фиг. 5.13).
Фиг. 5.13.
Характерна особеност на характеристиките на двигателя на последователното възбуждане е липсата на точка на перфектност празен ход. Когато товарът намалява, скоростта се увеличава, което може да доведе до неконтролирано ускорение на двигателя. Невъзможно е да оставите такъв двигател без товар.
Важно предимство на последователно възбуждащи двигатели е голям капацитет за презареждане при ниски скорости. Когато текущо претоварване 2-2.5 пъти, двигателят развива момент от 3.0 ... 3.5 M n. Това обстоятелство е определило широкото използване на последователно възбуждащи двигатели като електрическо задвижване превозно средствоЗа които са необходими максимални моменти при преминаване от място.
Промяната в посоката на въртене на последователно възбуждащи двигатели не може да бъде постигната чрез промяна на полярността на появата на котва верига. В двигателите на последователността, когато се обръщат, е необходимо да се промени текущата посока в една част на котвата верига: или в намотката на котвата, или в намотката на възбуждане (Фиг. 5.14).
Фиг. 5.14.
Изкуствените механични характеристики за контрол на скоростта и въртящ момент могат да бъдат получени по три начина:
- въвеждане на допълнителна устойчивост на веригата на двигателната котва;
- Промяна на двигателя за захранващо напрежение;
- Чрез маневриране на котва с допълнителна съпротива. С въвеждането на допълнителна устойчивост на котвената верига, твърдостта на механичните характеристики се намалява и изходната точка се намалява. Този метод се използва при стартиране на последователно възбуждащи двигатели, които получават енергия от източниците с нерегулирано напрежение (от контактни проводници и т.н.) в този случай (Фиг. 5.15) необходимата стойност на началната точка се постига чрез последователното късо съединение на Секциите на началния резистор с помощта на контактори K1-Kz.
Фиг. 5.15.Пренасочване на механични характеристики на последователен двигател за възбуждане: /? 1 R omao. - устойчиви етапи на допълнителен резистор в котва верига
Най-икономичният начин за регулиране на скоростта на последователния двигател за възбуждане е промяната в захранващото напрежение. Механичните характеристики на двигателя се прехвърлят успоредно на естествената характеристика (фиг. 5.16). Във форма, тези характеристики са подобни на механичните характеристики на такелажа (виж фиг. 5.15), но има фундаментална разлика - при регулиране на промяната на напрежението, няма загуби при допълнителни резистори и регулирането се извършва гладко.
Фиг. 5.1
Получават се последователни двигатели за възбуждане, когато се използват като задвижващи мобилни устройства, в много случаи се получават мощност от контактна мрежа или други източници на захранване с постоянна напрежение, приложена към двигателя, в който случай регламентът се прави с помощта на контролер за импулсно напрежение (виж § 3.4). Тази схема е показана на фиг. 5.17.
Фиг. 5.17.
Независимо регулиране на възбуждащия двигател на последователния възбуждащ двигател е възможно, ако се натрупва анкерната намотка (Фиг. 5.18, а). В този случай, токът на възбуждане B \u003d I + / W, т.е. Съдържа постоянен компонент, който не зависи от товара на двигателя. В този случай двигателят придобива свойствата на смесения двигател за възбуждане. Механични характеристики (Фиг. 5.18, 6) придобиват по-голяма твърдост и пресичат орортната ос, което дава възможност да се получи стабилна намалена скорост при ниски натоварвания на вала на двигателя. Значителен недостатък на схемата е големи енергийни загуби в устойчивостта на шунта.
Фиг. 5.18.
Два режима на спирачките се характеризират за директни токови и последователни двигатели за възбуждане: динамично спиранеи анти-приток.
В два случая е възможно динамичният спирачен режим. В първото - анкерно намотка се затваря до резистентност, а навивът на възбуждане се захранва от мрежа или друг източник чрез съпротивлението при добавяне. В този случай характеристиките на двигателя са подобни на характеристиките на независим двигател за възбуждане в режим на динамично спиране (виж фиг. 5.9).
Във втория случай диаграмата на която е показана на фиг. 5.19, двигателят, когато контактите на KM са изключени и KV контактите са затворени като генератор на самовъзбуждане. Когато се движите от режима на двигателя в спирачката, е необходимо да се поддържа посоката на тока в намотката за възбуждане, за да се избегне демагнизацията на машината, тъй като машината преминава в режим на самоувещение. Механичните характеристики на този режим са представени на фиг. 5.20. Има гранична скорост с F, под която не се появява самоизвъвението на машината.
Фиг.5.19.
Фиг. 5.20.
В анти-конференцията веригата на котвата включва допълнителна устойчивост. На фиг. 5.21 показва механичните характеристики на двигателя за две възможности за опозиция. Характерно 1 се получава, ако двигателят работи в посоката "напред" в (точка от) Променете текущата посока в намотката на възбуждане и влезте в съпротивата за добавяне на котва към котва верига. Двигателят превключва в режим на противодействие (точка но) с въртящ момент на спирачката M месинг.
Фиг.5.21.
Ако устройството работи режим на зареждане, Когато задачата да сключва механизма за повдигане при работа в посоката "назад", двигателят е включен в посоката "напред" B, но с висока устойчивост на имейли във веригата на котвата. Операцията на задвижване съответства на точката б. В механична характеристика 2. Работата в режим на опозицията е конюгат с голяма загуба на енергия.
Динамичните характеристики на последователното възбуждане на двигателя описват системата на уравнения, произтичащи от (5.22), (5.23), (5.25) по време на прехода към операторската форма на запис: \\ t
В структурната схема (фиг. 5.22) коефициент но \u003d D / i) отразява кривата на насищане на машината (виж фиг. 5.12). Влияние на вихровите течения пренебрегват.
Фиг. 5.22.
За да се определят трансферните функции на последователния двигател на възбуждане чрез аналитичен метод е доста трудно, така че анализът на преходни процеси се извършва чрез компютърна симулация на базата на диаграмата, показана на фиг. 5.22.
Смесено възбуждане DC двигатели имат две възбуждащи намотки: независим и последователен. В резултат на това техните статични и динамични характеристики комбинират характерните свойства на двата преди това DC двигатели. Кой от видовете принадлежи към един или друг двигател със смесено възбуждане, зависи от съотношението на намагнитните сили, създадени от всяка от намотките: b / pv \u003d b / pv\u003e където в "B - броя на завоите на намотката на независимо и последователно възбуждане.
Изходни уравнения на смесен двигател за възбуждане:
където в, R B. W B - ток, устойчивост и брой на завои на намотката на независимо възбуждане; L m - Взаимна индуктивност на възбуждащите намотки.
Уравненията на стабилния режим:
От мястото, където електромеханичното характерно уравнение може да бъде написано във формата:
В повечето случаи се извършва последователна възбуждаща тема от 30 ... 40% MD C, след това скоростта на перфектното празен ход надвишава номиналната скорост на двигателя с около 1,5 пъти.
