Povečanje frekvence izmeničnega električnega toka. Načini za povečanje frekvence toka

Frekvenca je ena glavnih značilnosti izmeničnega toka, ki ga proizvajajo generatorji. Izmerimo ga lahko z običajnim testerjem z ustreznimi nastavitvami. Frekvenco lahko spremenite tako, da prilagodite nastavitve oscilatorja ali induktivnost in kapacitivnost v vezju.

Boste potrebovali

• Alternator, kondenzator, induktor, tester

Navodilo

• Izmenični tok se pojavi v okvirju prevodnika, ki se vrti v konstantnem magnetnem polju z določeno kotno hitrostjo. Ker je kotna hitrost neposredno sorazmerna s hitrostjo, povečajte ali zmanjšajte frekvenco izmeničnega toka z zmanjšanjem ali povečanjem frekvence navitij generatorja. Na primer, s povečanjem frekvence vrtenja navitij generatorja za 2-krat dobimo povečanje frekvence izmeničnega toka za enako količino.
• Če se v omrežje napaja izmenična napetost, se lahko njena frekvenca spremeni z induktorjem in kondenzatorjem v vezju. Namestite induktor in kondenzator v omrežje in ju povežete vzporedno. Takšno nihajno vezje bo ustvarilo svojo frekvenco nihanja. Če ga želite izračunati z uporabo testerja, ki je konfiguriran za merjenje induktivnosti, poiščite to vrednost za to posebno tuljavo. Nato z istim testerjem določite kapacitivnost kondenzatorja v vezju, le z nastavitvami za merjenje kapacitivnosti.
• Sistem priključite na vir izmeničnega toka, njegova aktivna upornost pa naj bo zanemarljiva. To nihajno vezje bo ustvarilo naravno frekvenco v vezju, kar bo povzročilo pojav kapacitivnega in induktivnega upora.
  Če želite ugotoviti njegovo vrednost:
  1. Poišči zmnožek induktivnosti in kapacitivnosti, izmerjene s testerjem.2. Iz vrednosti, pridobljene v 1. koraku, izvlecite kvadratni koren.3. Rezultat pomnožite s številom 6.28.4. Število 1 delite z vrednostjo, pridobljeno v koraku 3.
• Pri spreminjanju frekvence toka je treba upoštevati dejstvo, da če se frekvenca omrežja in frekvenca vezja sovpadata, bo prišlo do resonančnega pojava, pri katerem bodo največje vrednosti tokovne jakosti in EMF znatno poveča in vezje lahko pregori.

Članek bo razpravljal o tem, kako povečati tok v vezju polnilnika, v napajalniku, transformatorju, generatorju, v vratih USB računalnika brez spreminjanja napetosti.

Kakšna je trenutna moč?

Električni tok je urejeno gibanje nabitih delcev znotraj prevodnika z obvezno prisotnostjo zaprtega tokokroga.

Pojav toka je posledica gibanja elektronov in prostih ionov s pozitivnim nabojem.

V procesu premikanja lahko nabiti delci segrejejo prevodnik in kemično vplivajo na njegovo sestavo. Poleg tega lahko tok vpliva na sosednje tokove in magnetizirana telesa.

Moč toka je električni parameter, ki je skalarna količina. Formula:

I=q/t, kjer je I tok, t čas in q naboj.

Prav tako je vredno poznati Ohmov zakon, po katerem je tok neposredno sorazmeren z U (napetostjo) in obratno sorazmeren z R (upornostjo).

Obstajata dve vrsti toka - pozitivni in negativni.

Spodaj razmislimo, od česa je ta parameter odvisen, kako povečati jakost toka v vezju, v generatorju, v napajanju in v transformatorju.

Od česa je odvisna moč toka?

Za povečanje I v vezju je pomembno razumeti, kateri dejavniki lahko vplivajo na ta parameter. Tukaj lahko poudarite odvisnost od:

• odpornost. Manjši kot je parameter R (Ohm), večja je moč toka v vezju.
• Napetosti. Po istem Ohmovem zakonu lahko sklepamo, da se z naraščanjem U poveča tudi moč toka.
• Moč magnetnega polja. Večja kot je, višja je napetost.
• Število zavojev tuljave. Večji kot je ta kazalnik, večji je U in s tem višji I.
• Moč sile, ki se prenaša na rotor.
• Premeri prevodnikov. Manjša kot je, večja je nevarnost segrevanja in pregorevanja napajalne žice.
• Zasnove napajalnikov.
• Premer žic statorja in armature, število amperskih obratov.
• Parametri generatorja - delovni tok, napetost, frekvenca in hitrost.

Kako povečati tok v vezju?

Obstajajo situacije, ko je treba povečati I, ki teče v tokokrogu, vendar je pomembno razumeti, da je treba sprejeti ukrepe, to je mogoče storiti s posebnimi napravami.

Razmislite, kako povečati moč toka s preprostimi napravami.

Za delo boste potrebovali ampermeter.

1. možnost.

Po Ohmovem zakonu je tok enak napetosti (U), deljeni z uporom (R). Najpreprostejši način za povečanje sile I, ki se nakazuje, je povečanje napetosti, ki se dovaja na vhod vezja, ali zmanjšanje upora. V tem primeru se bom povečal premosorazmerno z U.

Na primer, ko priključite 20 ohmsko vezje na vir napajanja z U = 3 volti, bo tok 0,15 A.

Če v vezje dodate še 3V napajalnik, se lahko skupna vrednost U poveča na 6 voltov. V skladu s tem se bo tok tudi podvojil in dosegel mejo 0,3 Ampera.

Viri napajanja morajo biti povezani zaporedno, to pomeni, da je plus enega elementa povezan z minusom prvega.

Za pridobitev zahtevane napetosti je dovolj, da povežete več napajalnikov v eno skupino.

V vsakdanjem življenju se konstantni viri U, združeni v eno skupino, imenujejo baterije.

Kljub očitnosti formule se lahko praktični rezultati razlikujejo od teoretičnih izračunov, kar je povezano z dodatnimi dejavniki - segrevanjem prevodnika, njegovim presekom, uporabljenim materialom itd.

Posledično se R spremeni v smeri povečanja, kar vodi do zmanjšanja sile I.

Povečanje obremenitve v električnem tokokrogu lahko povzroči pregrevanje prevodnikov, izgorevanje ali celo požar.

Zato je pomembno, da smo pri upravljanju naprav previdni in pri izbiri odseka upoštevamo njihovo moč.

Vrednost I se lahko poveča na drug način z zmanjšanjem upora. Na primer, če je vhodna napetost 3 volte, R pa 30 ohmov, potem skozi vezje prehaja tok, enak 0,1 ampera.

Če zmanjšate upor na 15 ohmov, se bo trenutna moč, nasprotno, podvojila in dosegla 0,2 ampera. Obremenitev se med kratkim stikom v bližini vira napajanja zmanjša skoraj na nič, v tem primeru se povečam na največjo možno vrednost (ob upoštevanju moči izdelka).

Upor lahko dodatno zmanjšate s hlajenjem žice. Tak učinek superprevodnosti je že dolgo znan in se aktivno uporablja v praksi.

Za povečanje jakosti toka v vezju se pogosto uporabljajo elektronske naprave, na primer tokovni transformatorji (kot pri varilcih). Moč spremenljivke I v tem primeru narašča z upadanjem frekvence.

Če je v tokokrogu AC aktivni upor, se I poveča s povečanjem kapacitivnosti kondenzatorja in zmanjšanjem induktivnosti tuljave.

V situaciji, ko je obremenitev zgolj kapacitivna, se tok povečuje z naraščajočo frekvenco. Če vezje vključuje induktorje, se bo sila I povečala hkrati z zmanjšanjem frekvence.

2. možnost.

Če želite povečati trenutno moč, se lahko osredotočite na drugo formulo, ki izgleda takole:

I = U*S/(ρ*l). Tukaj poznamo samo tri parametre:

• S - odsek žice;
• l - njegova dolžina;
• ρ je specifična električna upornost prevodnika.

Če želite povečati tok, sestavite verigo, v kateri bodo vir toka, porabnik in žice.

Vlogo tokovnega vira bo opravljal usmernik, ki vam omogoča regulacijo EMF.

Povežite vezje z virom, tester pa s porabnikom (prednastavite napravo za merjenje jakosti toka). Povečajte EMF in nadzorujte delovanje naprave.

Kot je navedeno zgoraj, se lahko z naraščanjem U poveča tudi tok. Podoben poskus je mogoče narediti za odpornost.

Če želite to narediti, ugotovite, iz kakšnega materiala so žice izdelane, in namestite izdelke z nižjo upornostjo. Če ne najdete drugih vodnikov, skrajšajte tiste, ki so že nameščeni.

Drug način je povečanje preseka, za katerega je vredno namestiti podobne prevodnike vzporedno z nameščenimi žicami. V tem primeru se površina prečnega prereza žice poveča in tok se poveča.

Če skrajšamo vodnike, se bo parameter (I), ki nas zanima, povečal. Po želji je mogoče kombinirati možnosti za povečanje trenutne moči. Na primer, če se vodniki v vezju skrajšajo za 50 % in se U dvigne za 300 %, se bo sila I povečala za 9-krat.

Kako povečati tok v napajalniku?

Na internetu lahko pogosto najdete vprašanje, kako povečati I v napajanju brez spreminjanja napetosti. Razmislite o glavnih možnostih.

Situacija #1.

12-voltni napajalnik deluje s tokom 0,5 ampera. Kako I dvigniti na mejno vrednost? Da bi to naredili, je tranzistor nameščen vzporedno z napajalnikom. Poleg tega sta na vhodu nameščena upor in stabilizator.

Ko napetost na uporu pade na želeno vrednost, se tranzistor odpre, preostali tok pa ne teče skozi stabilizator, ampak skozi tranzistor.

Slednje je, mimogrede, treba izbrati glede na nazivni tok in namestiti radiator.

Poleg tega so na voljo naslednje možnosti:

• Povečajte moč vseh elementov naprave. Namestite stabilizator, diodni most in transformator večje moči.
• Če obstaja tokovna zaščita, zmanjšajte vrednost upora v krmilnem vezju.

Situacija #2.

Obstaja napajalnik za U = 220-240 voltov (na vhodu), na izhodu pa konstanta U = 12 voltov in I \u003d 5 amperov. Naloga je povečati tok na 10 amperov. Hkrati mora napajalnik ostati približno enake velikosti in se ne pregrevati.

Tukaj je za povečanje izhodne moči potrebno uporabiti drug transformator, ki je preračunan za 12 voltov in 10 amperov. V nasprotnem primeru bo treba izdelek ponovno naviti sam.

Če ni potrebnih izkušenj, je bolje, da ne tvegate, saj obstaja velika verjetnost kratkega stika ali izgorevanja dragih elementov vezja.

Transformator bo treba spremeniti v večji izdelek, pa tudi preračunati verigo blažilnikov, ki se nahaja na DRAIN ključu.

Naslednja točka je zamenjava elektrolitskega kondenzatorja, saj se morate pri izbiri zmogljivosti osredotočiti na moč naprave. Torej, za 1 W moči je 1-2 mikrofarada.

Po takšni spremembi se bo naprava močneje segrela, zato brez namestitve ventilatorja ne morete storiti.

Kako povečati tok v polnilniku?

Med uporabo polnilcev boste morda opazili, da imajo polnilniki za tablico, telefon ali prenosnik številne razlike. Poleg tega se lahko razlikuje tudi hitrost, s katero se naprava polni.

Tu je veliko odvisno od tega, ali se uporablja originalna ali neoriginalna naprava.

Za merjenje toka, ki prihaja na tablico ali telefon iz polnilnika, lahko uporabite ne samo ampermeter, ampak tudi aplikacijo Ampere.

S pomočjo programske opreme je mogoče ugotoviti stopnjo polnjenja in praznjenja baterije ter njeno stanje. Aplikacija je brezplačna za uporabo. Edina pomanjkljivost so oglasi (plačljiva različica jih nima).

Glavna težava pri polnjenju baterij je nizek tok polnilnika, zaradi česar je čas nabiranja kapacitet predolg. V praksi je tok, ki teče v vezju, neposredno odvisen od moči polnilnika, pa tudi od drugih parametrov - dolžine kabla, njegove debeline in upora.

S pomočjo aplikacije Ampere lahko vidite, s kakšnim tokom se naprava polni, in tudi preverite, ali se izdelek lahko polni hitreje.

Če želite uporabiti zmogljivosti aplikacije, jo preprosto prenesite, namestite in zaženite.

Po tem je telefon, tablica ali druga naprava priključena na polnilnik. To je vse - še vedno je treba biti pozoren na parametre toka in napetosti.

Poleg tega vam bodo na voljo informacije o vrsti baterije, nivoju U, stanju baterije in temperaturnih pogojih. Vidite lahko tudi največje in minimalno I, ki se pojavi v obdobju cikla.

Če imate na voljo več pomnilniških naprav, lahko zaženete program in poskusite napolniti vsako od njih. Na podlagi rezultatov testiranja je lažje izbrati pomnilnik, ki zagotavlja največji tok. Višji kot je ta parameter, hitreje se bo naprava polnila.

Merjenje toka ni edina stvar, ki jo lahko naredi aplikacija Ampere. Z njim lahko preveriš koliko porabim v stanju pripravljenosti ali ko vklopiš razne igre (aplikacije).

Na primer, po izklopu svetlosti zaslona, ​​deaktiviranju GPS-a ali prenosu podatkov je enostavno opaziti zmanjšanje obremenitve. Glede na to je lažje sklepati, katere možnosti v večji meri izpraznijo baterijo.

Kaj je še vredno omeniti? Vsi proizvajalci priporočajo polnjenje naprav z "domačimi" polnilci, ki dajejo določen tok.

Toda med delovanjem obstajajo situacije, ko morate telefon ali tablico polniti z drugimi polnilniki, ki imajo več moči. Posledično je lahko hitrost polnjenja višja. Ampak ne vedno.

Malo ljudi ve, vendar nekateri proizvajalci omejujejo trenutno mejo, ki jo baterija naprave lahko sprejme.

Na primer, naprava Samsung Galaxy Alpha je opremljena s polnilnikom 1,35 A.

Ko je priključen 2-amp polnilnik, se nič ne spremeni - hitrost polnjenja ostane enaka. To je posledica omejitve, ki jo določi proizvajalec. Podoben test je bil narejen s številnimi drugimi telefoni, ki so ugibanja le potrdili.

Glede na zgoraj navedeno lahko sklepamo, da »nematični« pomnilnik verjetno ne bo škodoval bateriji, lahko pa včasih pomaga pri hitrejšem polnjenju.

Poglejmo še eno situacijo. Pri polnjenju naprave prek priključka USB baterija pridobiva kapaciteto počasneje, kot če bi napravo polnili iz običajnega polnilnika.

To je posledica omejitve trenutne moči, ki jo lahko oddajo vrata USB (ne več kot 0,5 ampera za USB 2.0). V primeru uporabe USB3.0 se moč toka poveča na raven 0,9 Amperov.

Poleg tega obstaja poseben pripomoček, ki omogoča "trojki", da skozi sebe prenese večji I.

Za naprave Apple se program imenuje ASUS Ai Charger, za druge naprave pa ASUS USB Charger Plus.

Kako povečati tok v transformatorju?

Drugo vprašanje, ki skrbi ljubitelje elektronike, je, kako povečati trenutno moč glede na transformator.

Tu so naslednje možnosti:

• Namestite drugi transformator;
• Povečajte premer prevodnika. Glavna stvar je dovoliti odsek "železa".
• Dvignite U;
• Povečajte prerez jedra;
• Če transformator deluje prek usmernika, je vredno uporabiti izdelek z množilcem napetosti. V tem primeru se U poveča, z njim pa se poveča tudi obremenitveni tok;
• Kupite nov transformator z ustreznim tokom;
• Jedro zamenjajte s feromagnetno različico izdelka (če je mogoče).

Transformator ima par navitij (primarnega in sekundarnega). Številni izhodni parametri so odvisni od preseka žice in števila zavojev. Na primer, na visoki strani je X zavojev, na drugi strani pa 2X.

To pomeni, da bo napetost na sekundarnem navitju nižja, pa tudi moč. Izhodni parameter je odvisen tudi od učinkovitosti transformatorja. Če je manjši od 100%, se zmanjšata U in tok v sekundarnem tokokrogu.

Ob upoštevanju zgoraj navedenega je mogoče sklepati naslednje:

• Moč transformatorja je odvisna od širine trajnega magneta.
• Za povečanje toka v transformatorju je potrebno zmanjšati obremenitev R.
• Tok (A) je odvisen od premera navitja in moči naprave.
• V primeru previjanja je priporočljiva uporaba debelejše žice. V tem primeru je razmerje teže žice na primarnih in sekundarnih navitjih približno enako. Če je na primarno navitje navito 0,2 kg železa in na sekundarno 0,5 kg, bo primarni izgorel.

Kako povečati tok v generatorju?

Tok v generatorju je neposredno odvisen od parametra upornosti obremenitve. Nižja kot je ta nastavitev, višji je tok.

Če je I višji od nazivnega parametra, to kaže na prisotnost zasilnega načina - zmanjšanje frekvence, pregrevanje generatorja in druge težave.

Za take primere je treba zagotoviti zaščito ali odklop naprave (del bremena).

Poleg tega se s povečanim uporom napetost zmanjša, U se doda na izhod generatorja.

Za ohranjanje parametra na optimalni ravni se uravnava vzbujevalni tok. V tem primeru povečanje vzbujalnega toka vodi do povečanja napetosti generatorja.

Omrežna frekvenca mora biti na isti ravni (biti konstantna vrednost).

Razmislite o primeru. V avtomobilskem alternatorju je potrebno povečati tok z 80 na 90 amperov.

Če želite rešiti to težavo, morate razstaviti generator, ločiti navitje in nanj spajkati izhod, nato pa priključiti diodni most.

Poleg tega se sam diodni most spremeni v del višje zmogljivosti.

Po tem je potrebno odstraniti navitje in kos izolacije na mestu, kjer je treba žico spajkati.

Če je generator pokvarjen, se od njega odgrizne izhod, po katerem se s pomočjo bakrene žice zgradijo noge enake debeline.

Pri spreminjanju frekvence napajalnega omrežja in U omrežja \u003d U 1 \u003d const, ω 0 \u003d in kritičnega trenutka se spremenita, saj je odvisna od frekvence, obratno sorazmerne s kvadratom. Spreminja se tudi magnetni tok, ki se z naraščajočo frekvenco zmanjšuje in povečuje z nižajočo frekvenco. To je razvidno iz enačbe ravnotežja EMF za eno fazo statorja:
. Če zanemarimo padec napetosti v statorskem vezju, lahko zapišemo absolutne vrednosti EMF in napetosti pri U 1 =const.

O
Tu se vidi, da z rastjo f 1 pretok se zmanjša in z zmanjšanjem f 1 on raste. To pojasnjuje spremembo kritičnega trenutka motorja in njegove preobremenitvene zmogljivosti.

Pri
povečanje pretoka vodi do nasičenosti magnetnega vezja stroja, povečanja magnetnega toka, kar povzroči poslabšanje energetske učinkovitosti motorja. Zmanjšanje pretoka pri konstantnem navoru obremenitve bo povzročilo povečanje toka rotorja, kar je razvidno iz izraza, in porabljenega toka iz omrežja, torej do preobremenitve navitij motorja s premalo uporabljenim jeklom. V obeh primerih se preobremenitvena zmogljivost motorja spremeni. Zato je za najboljšo uporabo motorja zaželeno, da ima vedno stalen pretok. Da bi to naredili, je treba pri spreminjanju frekvence spremeniti velikost vhodne napetosti in ne le kot funkcijo frekvence, ampak tudi kot funkcijo obremenitve. V najpreprostejšem primeru, ko se napetost spremeni v enaki meri kot frekvenca, t.j. pri
, bodo mehanske lastnosti videti, kot je prikazano na sliki. Vidi se, da se napetost spreminja le kot funkcija frekvence po zakonu
pri frekvencah manj kot 0,5f 1N se bo preobremenitvena zmogljivost motorja zmanjšala.To je posledica vpliva padca napetosti na aktivni upor statorskega navitja, kar vodi do zmanjšanja napetosti na magnetnem vezju navitje statorja, do zmanjšanja magnetnega pretoka in posledično do zmanjšanja kritičnega momenta motorja.

Načini zaviranja asinhronega motorja.

AD lahko deluje v vseh treh načinih zaviranja:

a) z vračanjem energije v omrežje;

b) opozicija;

c) dinamično zaviranje.

a) Zaviranje z rekuperacijo energije v omrežje.

Če na gredi ni zunanjega statičnega momenta, se bo motor, priključen na omrežje, vrtel s hitrostjo, ki je blizu sinhrone. Hkrati se energija, potrebna za pokrivanje izgub, porabi iz omrežja. Če se zaradi zunanje sile rotor vrti s sinhrono hitrostjo, bo omrežje pokrilo samo izgube v statorju, izgube v rotorju (mehanskem in jeklenem) pa bo pokrila zunanja sila.

V motornem načinu, ko vrtljivo magnetno polje prečka vodnike statorskih in rotorskih navitij v isti smeri, sta EMF statorja E 1 in rotorja E 2 v fazi. Ko = 0 EMF v rotorju ni inducira, t.j. je enak 0. Ko je > 0, vodnike statorskega navitja prečka vrtilno polje v isti smeri, vodnike rotorja pa - v nasprotni smeri.

EMF rotorja E 2 obrne svoj predznak; stroj preide v generatorski način z rekuperacijo energije. Kar zadeva tok, samo njegova aktivna komponenta spremeni smer. Reaktivna komponenta z negativnim zdrsom ohrani svojo smer. To je razvidno tudi iz izraza za tok rotorja (pri S<0 S 2 >0).

Enake ugotovitve lahko sklepamo na podlagi analize aktivnih (elektromagnetnih) in jalovnih moči. Dejansko iz izraza za Р EM sledi, da za S<0 P ЭМ >0
tiste. aktivna moč spremeni smer (prenese se v omrežje), iz izraza za Q 2 pa sledi, da s S<0 реактивная мощность вторичного контура Q 2 сохраняет свой знак независимо от режима работы машины.

To pomeni, da asinhroni stroj, tako v motornem kot v generatorskem načinu, porabi jalovno moč, potrebno za ustvarjanje magnetnega polja.

T Zaviranje z vračanjem energije v omrežje se uporablja pri dvižnih in transportnih napravah, pri spuščanju težkih bremen. Pod delovanjem obremenitve se bo rotor stroja vrtel s hitrostjo > 0 , stroj preide v generatorski način in začne ustvarjati zavorni navor. Če je M=M c enako, bo obremenitev padala z enakomerno hitrostjo  c , kot je prikazano na sliki. Upoštevati je treba, da za zagotovitev normalnega spuščanja bremena M c ne sme preseči kritičnega trenutka v načinu generatorja. Z reaktivnim upornim momentom je mogoče za kratek čas dobiti način z rekuperacijo energije v omrežje, če AM omogoča preklop statorskega navitja iz enega para polov na drugega, kot je prikazano na zgornjem grafu.

Rekuperacijski način poteka v odseku VS po preklopu statorskega navitja s števila polnih parov  P =1 na  P =2.

b) protitočno zaviranje.

V obratnem načinu se rotor motorja vrti v nasprotni smeri od navora motorja. Njegov zdrs S>1 in frekvenca toka v rotorju je večja od frekvence napajalnega omrežja (
). Zato je kljub dejstvu, da je tok rotorja 7–9-krat večji od nazivnega toka, t.j. več kot zagonski tok, navor zaradi visoke frekvence toka, zato velika induktivna upornost vezja rotorja (
) bo majhna. Zato je za povečanje navora in istočasno zmanjšanje toka v vezje rotorja vključen velik dodatni upor, katerega vrednost je mogoče izračunati z izrazom

Kjer je E 20 nazivna EMF rotorja pri S = 1

S n - nazivni zdrs

S n in - zdrs pri nazivni obremenitvi na umetni karakteristiki.

P Pri spuščanju obremenitve v protitočnem načinu pride do zaviranja v ravnem odseku mehanske značilnosti, katerega togost je določena z aktivnim uporom v tokokrogu rotorja. Mehanska značilnost IM med zavornim spuščanjem bremena v nasprotnem načinu je prikazana na sliki. Za zaviranje s protitokom z reaktivnim navorom upora je treba med delovanjem motorja spremeniti vrstni red faz napajalne napetosti in hkrati vnesti dodaten upor v vezje rotorja, da se omeji začetni tok in hkrati povečati zavorni navor. Mehanska lastnost v tem primeru izgleda, kot je prikazano na sliki. Zaviranje z nasprotovanjem KZAD z reaktivnim upornim momentom ni učinkovito, saj je začetni zavorni navor pri drsenju blizu 2, zaradi velike reaktance, enake
, bo nepomemben (glej segment Sl
).

v) dinamično zaviranje z neodvisnim enosmernim vzbujanjem

Ko je navitje statorja IM odklopljeno iz omrežja, ostane le rahel magnetni tok od preostale magnetizacije statorskega jekla. EMF, inducirana v vrtečem se rotorju, in tok v rotorju bosta zelo majhna. Interakcija toka rotorja s tokom iz preostale magnetizacije ne more ustvariti pomembnega elektromagnetnega navora. Zato je za dosego ustreznega zavornega navora potrebno umetno ustvariti ustrezen magnetni tok statorja. To je mogoče doseči z dovajanjem enosmernega toka v statorska navitja ali priključitvijo kondenzatorjev nanje ali tiristorskega frekvenčnega pretvornika, ki zagotavlja kapacitivni tok skozi statorska navitja, t.j. vodilni tok, ki ustvarja učinek kapacitivnosti. V 1. primeru bo na voljo način dinamičnega zaviranja z neodvisnim vzbujanjem, v 2. primeru pa s samovzbujanjem.

Pri dinamičnem zaviranju z neodvisnim vzbujanjem so navitja statorja odklopljena od trifaznega tokovnega omrežja in priključena na vir enosmernega toka. Ta tok ustvari v prostoru stacionarni magnetni tok, ki bo, ko se rotor vrti, v zadnjem induciral EMF. Pod delovanjem EMF bo v navitjih rotorja tekel tok, pri interakciji katerega s stacionarnim tokom nastane zavorni navor. Motor postane implicitni pol sinhroni generator, ki deluje s spremenljivo hitrostjo.

Simetrična povezava 3 statorskih navitij v enosmerno omrežje je nemogoča brez njihovega preklopa. Običajno je ena od shem, prikazanih na sl.

Ker imajo navitja samo omsko upornost, ko jih napaja enosmerni tok, zadostuje majhna napetost, da dobimo želeno vrednost toka. Polprevodniški usmerniki se uporabljajo kot enosmerni vir za motorje majhne in srednje moči, za velike motorje pa lahko uporabimo posebne nizkonapetostne generatorje enosmernega toka.

D
Za izpeljavo enačbe za mehansko karakteristiko IM v načinu dinamičnega zaviranja, načinu sinhronega generatorja, v katerega se IM preklopi po priključitvi na vir enosmernega toka, je priporočljivo zamenjati enakovredni način IM, ob predpostavki, da njegov stator napaja izmenični tok namesto enosmernega. S takšno zamenjavo MMF skupaj ustvarijo navitja statorja in rotorja, pri čemer je treba upoštevati enakost MMF za oba primera, to je F POST \u003d F TRANS. Definicija MMF, ki jo ustvari enosmerni tok I POST za vezje "a", je razložena na sl. in vektorski diagram, upodobljen drug ob drugem.

Amplituda MMF, ki jo ustvari izmenični tok I 1, ko teče skozi statorska navitja: . Glede na stanje

. Od tod vrednost izmeničnega toka, ki je enaka enosmernemu:
, ampak
. Zahtevane enosmerne napetosti in moč
:
.

O z omejevanjem toka I 1 lahko stroj v zavornem načinu predstavimo kot normalen krvni tlak. Vendar se delovanje AM v načinu dinamičnega zaviranja bistveno razlikuje od delovanja v običajnem motornem načinu. V motornem načinu se magnetni tok in magnetni tok praktično ne spremenita, ko se zdrs spremeni. Med dinamičnim zaviranjem se magnetni tok spreminja s spremembo zdrsa zaradi nenehne spremembe nastalega MMF, ki je sestavljen iz konstantnega MMF statorja (enosmerni tok) in spreminjajočega se MMF rotorja (izmenični tok spremenljive frekvence) .

Nastali magnetni tok, zmanjšan na število zavojev statorskega navitja
. Iz vektorskega diagrama tokov sledi:

Kvadratura teh izrazov in seštevanje člen za členom, dobimo: Magnetizirajoči tok je enak
.

V zavoženem avtomobilu
, kjer je E 2 ’ EMF rotorja pri sinhroni hitrosti  0, ki ustreza omrežni frekvenci. Če je  drugačen od  0, bo EMF rotorja enak:
, kjer je  - relativna hitrost ali drugače - zdrs v načinu dinamičnega zaviranja. V tem primeru ima ravnotežna enačba EMF za vezje rotorja obliko:
in magnetni tok, izražen z E 2 ':
.

Impedanca rotorja, ob upoštevanju dejstva, da se njegova induktivna reaktanca spreminja s spremembo hitrosti vrtenja rotorja:
.

Glede na to
in zamenjamo vrednosti I , sin 2 in Z 2 ’ v enačbo za I 1 2, iz nastalega razmerja najdemo tok I 2 ’, ki bo enak:
.

Elektromagnetni navor, ki ga razvije motor, izražen kot elektromagnetna moč:
, kjer je m 1 število faz statorskega navitja.

Iz izraza za M je razvidno, da je trenutek med dinamičnim zaviranjem določen z izmeničnim tokom I 1, ki je enakovreden enosmernemu toku, ki teče skozi statorska navitja.

Jemanje izpeljanke in ga izenačimo z 0, ugotovimo, da bo trenutek največji pri relativni hitrosti:
, vrednost tega trenutka, imenovanega tudi kritična, pa je enaka:
.

M
Mehanske značilnosti za različne vrednosti enosmernega toka in različne upornosti vezja rotorja so prikazane na sliki. Krivulji 1 in 2 ustrezata enaki vrednosti upora rotorskega tokokroga in različnim vrednostim enosmernega toka v statorju, krivulji 3 in 4 pa enaki vrednosti enosmernega toka, vendar večji upor rotorsko vezje.

Iz izraza za M K sledi, da kritični moment motorja v načinu dinamičnega zaviranja ni odvisen od aktivnega upora vezja rotorja.

Če delimo vrednost M z vrednostjo M K, lahko enačbo mehanske značilnosti dobimo v obliki:
.

Za vse, ki bi lahko bili prizadeti:

Naj bo vsem znano, da sem jaz, Nikola Tesla, ameriški državljan, ki živi na Manhattnu, izumil nove in uporabne izboljšave sredstev za povečanje jakosti električnih tresljajev, ki so opisana v nadaljevanju.

Pri številnih znanstvenih in praktičnih uporabah električnih impulzov ali nihanj - kot na primer v sistemih za prenos podatkov na razdalje - je zelo pomembno, da čim bolj povečamo impulze ali tokovna nihanja, ki nastajajo v tokokrogih oddajnika in sprejemnik, zlasti v slednjem.

Znano je, da ko električni impulzi, ki se nanašajo na vezje, sovpadajo s prostimi nihanji, je intenzivnost nihanj, ustvarjenih v njem, odvisna od vrednosti fizične konstante in razmerja med obdobji uporabljenega in prostih nihanj. Za najboljše rezultate je potrebno, da se obdobja prisilnih in prostih nihanj sovpadajo, pri čemer bo intenzivnost slednjih največja in odvisna predvsem od induktivnosti in upora vezja, njihova velikost pa bo premo sorazmerna z induktivnost in obratno sorazmerna z uporom.

Torej, da bi povečali nihanja v vezju, z drugimi besedami, povečali tok ali napetost, morate narediti induktivnost čim večjo in upor čim manjši. S tem v mislih sem izumil in uporabil žice posebne oblike in zelo velikih prerezov; Vendar sem ugotovil, da je sposobnost povečanja induktivnosti in zmanjšanja upora omejena. To je razumljivo, če upoštevamo, da je resonančno povečanje toka ali napetosti v vezju sorazmerno s frekvenco impulzov in da velike induktivnosti na splošno povzročajo nizkofrekvenčna nihanja.

Po drugi strani pa povečanje preseka prevodnika, da se zmanjša upor, po neki meji zmanjša upor malo ali nič, saj električne vibracije, zlasti visoke frekvence, tečejo v blizu površinske plasti in da te motnje ki jih je mogoče zaobiti z napetimi, zvitimi žicami, vendar v praksi obstajajo druge ovire, ki so pogosto večje od koristi njihove uporabe.

Znano je, da če se temperatura prevodnika poveča, se poveča tudi njegov upor, zato oblikovalci tuljave postavijo tako, da se med uporabo ne segrejejo.

Odkril sem, da mora vezje, da so nihanja v vezju prosta, delovati pri nizki temperaturi, v veliki meri pa se morajo povečati tudi nihanja vzbujanja.

Skratka, moj izum je ustvariti veliko intenzivnost in trajanje tresljajev v prosto nihajočem ali resonančnem krogu z izvajanjem tega postopka pri nizki temperaturi.

To se običajno doseže v komercialnih aparatih, ko je objekt izoliran pred neuporabno toploto, kar zmanjša izgube na minimum.

Moj izum ne zagotavlja le varčevanja z energijo, ampak ima povsem novo in dragoceno lastnost povečanja stopnje intenzivnosti in trajanja prostih nihanj. To je lahko koristno, kadar je potrebno kopičiti prosto nihajoče razelektritve.

Najboljši način za izvedbo izuma je, da prosto nihajno vezje ali vodnik, ki se vzdržuje pri nizki temperaturi, obkrožimo z ustreznim medijem (hladnim zrakom, hladilno tekočino), kar bo povzročilo največjo samoindukcijo in najmanjši upor. Na primer, če sta v sistemu prenosa energije skozi okolje oddajnik in sprejemnik povezana s tlemi in izoliranimi sponkami s pomočjo prevodnikov, mora biti dolžina teh prevodnikov enaka eni četrtini valovne dolžine, ki prehaja preko njih.

Priložena slika prikazuje diagram aparata, uporabljenega v mojem izumu.

Diagram predstavlja dve napravi, od katerih je ena lahko sprejemnik, druga pa oddajnik. Vsaka vsebuje tuljavo z več zavoji nizke upornosti (označeno kot A in A"). Primarna tuljava, ki je namenjena kot del oddajnika, je povezana z virom toka. Vsaka naprava vsebuje ploščate spiralno navite induktivne tuljave B in B" , katerega en konec je povezan z ozemljitvijo C, drugi pa, ki prihaja iz središča, na izoliran terminal, pripeljan v zrak. Tuljave B postavimo v posodo, ki vsebuje hladilno sredstvo, okoli katerega so navite tuljave A. Tuljave v obliki spirale so zasnovane tako, da ustvarjajo proste nihanje. Seveda je njihova oblika lahko poljubna.

Zdaj pa predpostavimo, v najpreprostejšem primeru, da na oddajno tuljavo A delujejo impulzi poljubne frekvence. Podobni impulzi bodo inducirani v tuljavah B, vendar z višjo frekvenco. In to povečanje bo neposredno sorazmerno z njihovo induktivnostjo in obratno sorazmerno z njihovo upornostjo. In ker ostali pogoji ostajajo enaki, se bo intenzivnost nihanj v resonančnem krogu B povečala v enakem razmerju, v katerem se bo upor zmanjšal.

Pogosto pa so pogoji lahko takšni, da cilj ni dosežen le zaradi zmanjšanja upora vezja, temveč tudi zaradi manipulacije dolžine prevodnikov in s tem induktivnosti in upora, ki določa intenzivnost prostih nihanj.

Nihanja v tuljavi B, močno ojačana, se širijo in dosežejo tuljavo B, ki je nastavljena tako, da v njej vzbuja ustrezna nihanja in ki se iz podobnega razloga ojačajo, kar vodi do povečanja tokov ali nihanj v tokokrogih A. " sprejemne naprave. Ko se vezje A periodično odpira in zapira, se učinek v sprejemniku poveča na opisani način, ne le zaradi ojačanja impulzov v tuljavah B, temveč tudi zaradi njihove sposobnosti obstoja v velikih časovnih intervalih.

Izum je najbolj učinkovit, kadar imajo impulzi v oddajnem vezju A namesto poljubnih frekvenc frekvenco lastnih nihanj, z drugimi besedami, vzbujajo jih prosta nihanja visokofrekvenčnih kondenzatorskih razelektritev. V tem primeru hlajenje prevodnika A povzroči znatno povečanje nihanj v resonančnem krogu B. Tuljave B "se vzbujajo bolj sorazmerno in inducirajo tokove visoke intenzivnosti v vezju A". Očitno je, da večje je število prosto vibrirajočih vezij, ki izmenično oddajajo in sprejemajo energijo, razmeroma večji bo učinek z uporabo mojega izuma.

Frekvenčna regulacija temelji na tiristorskih frekvenčnih pretvornikih vse shi

pe se uporablja na ladjah svetovne flote, zlasti na specializiranih - kontejnerskih

vagoni, ladje za prevoz težkih tovorov itd.

Ta vrsta regulacije je najbolj gladka in najbolj ekonomična, z vrsto

do 12:1 in več.

Sprememba frekvence omrežnega toka vpliva na dva pomembna parametra asinhronega

nožni motor:

1. kotna hitrost ω = 2πf (1 - s) / p;

2. kritični (največji) moment motorja M = s.

Kot izhaja iz zgornjih razmerij, se z naraščajočo frekvenco toka kot

hitrost narašča premo sorazmerno s frekvenco, kritični moment pa se zmanjša

je obratno sorazmeren s kvadratom frekvence, kar lahko privede do prevračanja

indukcijski motor (glej spodaj).

riž. 245. Mehanske značilnosti asinhronega motorja pri spreminjanju frekvence omrežnega toka: umetni (IMH) pri frekvenci f = 25 Hz;

naravni (EMH) pri frekvenci f = 50 Hz

Razmislite o nadzoru hitrosti s spreminjanjem frekvence napajanja iz

vrednosti f = 25 Hz do vrednosti f = 50 Hz (slika 245).

Pustite, da motor deluje v točki "C" na umetni mehanski značilnosti

držimo pri frekvenci f = 25 Hz. Ta lastnost ustreza kritičnemu trenutku

M in kotna hitrost idealnega prostega teka ω.

Z nenadnim povečanjem frekvence toka za faktor 2, t.j. do f = 50 Hz,

kritični moment se bo zmanjšal za 4-krat (M = 0,25 M), kotna hitrost idealne

prosti tek se bo povečal za 2-krat, do vrednosti ω.

V tem primeru se bo motor s konstantno hitrostjo premikal od točke "C" do točke "D".

Ta točka ustreza elektromagnetnemu momentu, ki je manjši od statične zavore M. Zato bo motor zaviral vzdolž odseka "DE" značilnosti in na točki

"E" se bo ustavil.

Z reaktivnim statičnim momentom (črpalke, ventilatorji itd.) se bo prehod v točki "E" končal, t.j. motor po ustavitvi rotorja v točki "E"

nemogoče je stati pod tokom.

Z aktivnim statičnim momentom (tovorni vitli in žerjavi, vitlo),

proces teka v točki "E" se ne bo končal, motor se po kratkem ustavitvi rotorja v točki "E" obrne in pod vplivom statičnega momenta M, ki ga ustvari viseča obremenitev (ali ladijsko sidro), se bo pospešil v nasprotni smeri

Aktuator bo prešel v način spuščanja zavor, v katerem se elektromagnetno

Motor je usmerjen v dvigovanje, v resnici pa je obremenitev (sidro) spuščena.

V tem primeru se bo hitrost spuščanja nenehno povečevala, ker. ko pospešujete

pogona, se vrednost zavornega elektromagnetnega navora motorja nenehno zmanjšuje

nihanje (M< М ). Если привод своевременно не остановить, произойдет авария.

Zato za električne pogone dvižnih in sidrnih priveznih mehanizmov

pri prilagajanju hitrosti se enakomerno spreminjata tako frekvenca toka kot napetost napajalnega omrežja.

riž. 246. Mehanske značilnosti asinhronega motorja s hkratno spremembo frekvence toka in napetosti napajalnega omrežja: naravno pri frekvenci f = 50 Hz; umetno pri frekvencah f = 10, 20, 30 in 40 Hz

Potem je kritični moment motorja M = c = const (glej sliko 246), zato