Способи збільшення частоти струму. Токи високої частоти

Внаслідок підвищення числа зарядів, що переносяться по ланцюгу, збільшується частота струму. У свою чергу, зростання числа зарядів, що переносяться в одиницю часу, рівносильне збільшенню. струмув ланцюгу та зменшення його опору, а досягти цього можна за допомогою ланцюга з конденсатором.

Вам знадобиться

• - конденсатор;
• - генератор;
• - Ключ;
• - Проводи.

Інструкція

Зберіть ланцюг з конденсатором, в якому синусоїдальна напруга створює генератор змінного. струму.

При нульовій напрузі в момент замикання ключа в першу чверть періоду напруга на затискачах генератора зростатиме, і конденсатор почне заряджатися. У зібраному ланцюзі з'явиться струм, але, незважаючи на те, що напруга на пластинах генератора ще досить мала, значення струмуу ланцюзі буде найбільшим (значення його заряду).

Зауважте, що в міру зменшення розряду конденсатора показник струмув ланцюзі зменшується, а в момент повної розрядки струм дорівнює нулю. При цьому значення напруги на пластинах конденсатора постійно зростатиме, і в момент повної розрядки конденсатора досягне максимальної величини (тобто значення буде повністю протилежним напрузі на пластинах генератора). Таким чином, можна зробити висновок: у початковий момент часу струм з найбільшою силою спрямує в незаряджений конденсатор, і в міру його заряджання почне повністю зменшуватися.

Зверніть увагу

Пам'ятайте, що зі збільшенням частоти струму зменшується опір конденсатора змінному струму (ємний опір конденсатора). Таким чином, ємність опору обернено пропорційна ємності ланцюга і частоті струму, що живить її.

Корисна порада

Конденсатор досить універсальний елемент. Коли він розряджений, він поводиться як коротке замикання- Струм через нього тече без обмежень, а його значення прагне до нескінченності. Коли він заряджений, цьому місці ланцюга відбувається обрив і напруга ланцюга починає постійно наростати. Виходить цікава залежність – є напруга, але немає струму і навпаки. Тому домогтися збільшення частоти струму можна лише при розрядженому конденсаторі, який приходить у такому стані з певним інтервалом необхідну кількість разів. Використовуйте цю інформацію під час створення ланцюга.

3.2.1 Підвищення частоти струму відбувається при надлишку потужності, що генерується, через відключення потужних споживачів, вузлів енергооб'єднань, розриву міжсистемних зв'язків, виділення електростанції на харчування окремого вузла енергооб'єднання.

3.2.2 При підвищенні частоти може виникнути асинхронний хід, в результаті якого може статися руйнування турбіни роторів і генератора, пошкодження допоміжного обладнання електростанції. Тривалість роботи турбогенераторів при підвищеній частотіобмежена. При раптовому (протягом декількох секунд) підвищенні частоти в межах до 50,1 Гц спільно з диспетчером визначається причина підвищення частоти, а при частоті більше 50,2 Гц НСС з дозволу диспетчера енергооб'єднання вживає необхідних заходів для зміни генеруючої потужності теплової електростанції з метою зниження частоти у енергосистемі. При цьому контролюються перетікання по лініях, що відходять від електростанції.

3.2.3 При підвищенні частоти вище 50,4 Гц, коли практично вичерпані регулювальні можливості ТЕС і ГЕС щодо зниження частоти (починає здійснюватися аварійне розвантаження АЕС), оперативний персонал електростанції вживає заходів до зниження частоти шляхом відключення або максимально можливого розвантаження необхідної кількості енергоблоків за погодженням з диспетчером . При цьому здійснюється відключення блоків із збереженням с.н. або блоки залишаються в мережі з мінімально можливим навантаженням. Зниження генерованої потужності здійснюється дистанційним впливом (доповнення до дії автоматичних регуляторів) на систему управління потужністю турбін і зменшення паропродуктивності котлів, при цьому утримуються допустимі параметрита стійкий режим роботи котлів та контролюються перетікання по лініях, що відходять від електростанції.

3.2.4 Начальники змін електростанцій, виділених для самостійних дій персоналу, при подальшому підвищенні частоти до 51,5 Гц (якщо немає інших вказівок в інструкції підприємства) без вказівок диспетчера енергооб'єднання (оперативний персонал БЩУ тільки за вказівкою НСС) екстрено знижують потужність, що генерується, відключенням частини агрегатів або енерго , утримуючи допустимі параметри та стійкий режим роботи котлів.

Перелік обладнання, що самостійно відключається персоналом, а також черговість відключення наводяться в інструкціях організації. При цьому враховуються умови збереження харчування с. електростанцій, підтримки відключених котлів та турбін на холостому ходу для подальшої синхронізації генераторів та набору потужності.

3.2.5 Про виконані самостійно екстрені відключення обладнання персонал електростанції одразу ж повідомляти диспетчера енергооб'єднання.

3.2.6 В особливих випадках, коли при підвищенні частоти в окремих енергосистемах (вузлах енергосистем) виявляється необхідним для збереження стійкості за будь-якими конкретними міжсистемними або внутрішньосистемними зв'язками не допустити спрацювання автоматичного розвантаження станції (АРС), оперативний персонал електростанції в межах резервів і перевантажень, що допускаються, підвищує потужність турбін і паропродуктивність котлів або крайньому випадкузберігає їхнє колишнє навантаження. При цьому у разі потреби виводяться з роботи ті автоматичні пристрої, дія яких заважає реалізації вимог режиму

Підставами для зазначених дій оперативного персоналу можуть бути:

Отримання розпорядження вищого оперативного персоналу;

Спрацювання спеціальної командної сигналізації;

Достовірне виявлення (за приладами та сигналами) виникнення режиму, що вимагає саме таких дій (якщо це передбачено інструкцією підприємства).

3.2.7 При різкому підвищенні частоти (51 Гц і більше) з виникненням коливань при неспрацьовуванні АРС персоналу ТЕС дозволяється відключити турбогенератори від мережі із забезпеченням повторної синхронізації. При цьому турбогенератори мають працювати на с.н. із збереженням номінальної частоти обертання. Персоналу необхідно уважно стежити за параметрами котлів та турбогенераторів, не допускаючи порушення режиму та забезпечуючи їхню готовність до включення в мережу, а також навантаження.

Асинхронні режими

3.3.1 Асинхронний режим в енергооб'єднанні може виникнути внаслідок порушення статичної або динамічної стійкості через перевантаження міжсистемних транзитних зв'язків (аварійне відключення великої генеруючої потужності, різке зростання споживаної потужності, відмова пристроїв протиаварійної автоматики), відмови вимикачів або захистів при КЗ, несинхронного включення ). При цьому порушується синхронізм окремих електростанцій стосовно енергооб'єднання або між окремими частинами енергооб'єднання та виникає асинхронний хід.

Крім перерахованих асинхронних режимів в енергооб'єднанні іноді з інших причин виникає асинхронний хід окремого генератора, що працює з збудженням, асинхронний хід генератора при втраті ним збудження.

3.3.2 Ознакою асинхронного ходу окремих електростанцій по відношенню до енергооб'єднання або між окремими частинами енергооб'єднання є стійкі глибокі періодичні коливання струму і потужності на електростанціях і лінії зв'язку, що визначаються по качання стрілок амперметрів, ватметрів в ланцюгах генераторів, трансформаторів, ліній. Характерним є виникнення різниці частот між частинами енергосистем, що вийшли із синхронізму, незважаючи на збереження електричного зв'язкуміж ними. Одночасно з коливаннями струму та потужності спостерігаються коливання напруги. Найбільші коливання напруги зазвичай мають місце в точках, близьких до центру коливань. Найбільш ймовірною точкою центру коливань є середина транзитних ліній електропередачі, що пов'язують електростанції, що вийшли з синхронізму, або частини енергосистеми. У міру віддалення від центру коливань коливання напруги знижуються до малопомітних значень. Однак залежно від конфігурації системи та співвідношення індуктивних опорів центр коливань може бути і на шинах електростанції. На шинах електростанцій, що знаходяться поблизу центру коливань, відбуваються періодичні глибокі коливання напруги зі зниженням його нижче за аварійно допустимі значення, в тому числі на с.н. із можливим відключенням відповідальних механізмів с.н. та окремих агрегатів. Для генераторів цих електростанцій характерне порушення синхронізму зі скиданням потужності. При порушенні синхронізму та глибокому зниженні частоти в дефіцитному районі до значення спрацьовування АЛР можлива автоматична синхронізація та припинення асинхронного режиму.

3.3.3 Припинення асинхронного ходу забезпечується діями системної протиаварійної автоматики, диспетчерського персоналу енергооб'єднання, оперативного персоналу електростанції. При порушенні стійкості міжсистемних транзитних ліній зв'язку асинхронний режим, що виник, нормально повинен ліквідуватися АЛАР. Якщо чомусь АЛАР відмовила і асинхронний режим продовжується, диспетчер дає команду на поділ транзитів, асинхронно працюючих енергосистем або вузлів у місцях установки АЛАР.

З появою характерних ознакасинхронного ходу оперативний персонал електростанцій, якщо не спрацювала або відсутня автоматика ліквідації асинхронного ходу режиму, негайно вживає заходів для відновлення нормальної частоти, не чекаючи на розпорядження диспетчера енергооб'єднання. Це може сприяти ресинхронізації.

У частинах енергооб'єднання, де спостерігається глибоке зниження напруги, частотоміри, особливо вібраційні, можуть давати нестійкі чи неправильні показання. У таких випадках персонал керується показаннями тахометрів турбін.

3.3.4 Якщо при досягненні нормальної частоти асинхронний хід не припиняється, персонал електростанції, на якій при виникненні аварії частота підвищилася, здійснює її подальше зниження лише за розпорядженням диспетчера.

3.3.5 Зниження частоти на електростанціях, де вона підвищилася, проводиться безперервним впливом на механізм керування турбін як дистанційно, так і вручну у бік зниження навантаження до припинення гойдання або зниження частоти, але не нижче 48,5 Гц; допускається також (тільки на час ресинхронізації) зниження навантаження обмежувачем потужності.

3.3.6 Підвищення частоти в тих частинах енергооб'єднання, в яких вона знизилася, проводиться шляхом набору навантаження на електростанціях, що мають резерв, з максимально допустимою за інструкціями організації швидкістю навантаження турбін до припинення коливань або досягнення нормальної частоти (або нормальної кількості обертів за показаннями тахометрів).

3.3.7 При асинхронному ході оперативний персонал електростанції, якщо це передбачено інструкціями організації, піднімає напругу до гранично допустимого.

3.3.8 Показником правильних дій оперативного персоналу є зменшення частоти коливань.

У міру вирівнювання частот в енергооб'єднанні період коливань збільшується, і при різниці частот порядку 1,0 - 0,5 Гц електростанції, що вийшли з синхронізму, втягуються в синхронізм.

3.3.9 Після припинення асинхронного перебігу відновлюється (з урахуванням фактичної схеми) нормальне навантаження електростанції.

3.3.10 У разі коливань струмів, потужності і напруги персонал електростанції може відрізнити синхронні гойдання від асинхронного режиму. При синхронних хитаннях по лініях зв'язку потужність, як правило, не змінює свого знака і зберігає своє середнє значення за період, тому при синхронних хитання не буває стійкої різниці частот у відповідних частинах енергосистеми. Синхронні хитання струмів і напруг на генераторах зазвичай відбуваються близько середнього значення, близького до нормального (до появи хитань) значення. Найчастіше вони мають загасаючий характер. Для прискорення припинення синхронних коливань генераторів проводиться розвантаження їх активної потужності і підвищується реактивна потужність без перевантаження транзитних зв'язків. При синхронних гойданнях міжсистемних зв'язків підвищується напруга на електростанціях приймальної частини системи (зменшення перетікання за рахунок використання резерву або відключення споживачів).

3.3.11 Асинхронний хід одного генератора при втраті порушення через несправність чи помилок персоналу має особливості. При втраті збудження генератор може бути залишений у роботі та нести активне навантаження. Залишення генератора у роботі у разі чи його відключення захистом від втрати збудження визначається місцевими умовами роботи генератора у мережі і можливостями швидкої його розвантаження.

На кожній електростанції складається перелік генераторів, що допускають роботу без збудження, із зазначенням допустимої активної потужності та тривалості роботи без збудження.

Зовнішніми ознаками втрати збудження на генераторах є:

Споживання генератором з електромережі великої реактивної потужності, значення якої залежить від напруги в енергосистемі та активної потужності генератора;

Зниження напруги на шинах електростанції;

Часткове скидання активної потужності та її гойдання;

Прискорення ротора та його обертання з випереджаючим ковзанням. Струм ротора при цьому зникає або в роторі з'являється змінний струм із частотою ковзання.

Персонал електростанції у разі, коли генератор не відключається при втраті збудження, одночасно з вжиттям заходів для відновлення збудження або переведення його на резервний збудник проводить наступні заходи:

Знижує активну потужність генератора до 40 % (доцільно застосовувати автоматичне розвантаження при роботі захисту від втрати збудження за допомогою приставки у складі ЕЧСР, або приставку та механізм керування турбін з високою швидкістю);

Забезпечує підвищення напруги за рахунок збільшення реактивної потужності інших працюючих генераторів;

При харчуванні с. відпаюванням від блоку генератор-трансформатор забезпечує нормальну напругу на його шинах переведенням живлення за допомогою пристрою АВР на резервний трансформатор або використанням регулювання напруги на трансформаторах с.н.

Якщо протягом часу, зазначеного в інструкціях організації, відновити збудження не вдається, генератор розвантажується та відключається від мережі.

3.3.12 При виході із синхронізму одного генератора із збудженням НСС, якщо не сталося автоматичного відключення, негайно відключає його від мережі з одночасним вимкненням АГП. Вихід генератора з синхронізму може бути викликаний неправильними діями оперативного персоналу (наприклад, різким зменшенням струму ротора при роботі генератора з резервним електромашинним збудником) або пошкодженням в АРВ та в результаті його неправильним функціонуванням при КЗ та інших режимах.

Вихід генератора із синхронізму супроводжується зміною значень (качаннями) струмів, напруги, активної та реактивної потужності. Через нерівномірне прискорення цт змінного магнітного поля генератор, що вийшов з синхронізму, видає гул. Частота електричного струму мережі залишається практично незмінною.

Оперативний персонал електростанції після відключення генератора, що вийшов із синхронізму, повідомляє про це диспетчеру, регулює режим роботи електростанції, визначає та усуває причину порушення синхронізму. При справному стані обладнання (відсутності пошкодження генератора та інших силових елементів) та пристроїв автоматики турбогенератор синхронізується, вмикається в мережу, виробляється підйом навантаження.

При появі коливань струмів, потужності та напруги на всіх генераторах електростанції та різкій зміні частоти (підвищенні, зниженні) оперативний персонал діє відповідно до вимог пп. 3.3.2-3.3.9.

Поділ енергосистеми

3.4.1 Поділ енергооб'єднання на частини та зникнення напруги в окремих його частинах може статися внаслідок:

Глибокого зниження частоти та напруги;

Відключення транзитних ліній електропередач через перевантаження;

неправильної роботи захисту або неправильних дій оперативного персоналу;

Відмова у роботі вимикачів;

Асинхронного ходу та дії ділильних захистів.

3.4.2 При розподілі енергооб'єднання в одних його частинах виникає дефіцит, а в інших - надлишок активної та реактивної потужності і, як наслідок, підвищення чи зниження частоти та напруги.

3.4.3 Оперативний персонал електростанцій у разі виникнення зазначених режимів:

Повідомляє диспетчера енергооб'єднання про відключення на електростанції, відхилення частоти і напруги та наявність перевантажень транзитних ліній електропередачі;

Вживає заходів до відновлення напруги і частоти на шинах електростанцій в частинах системи, що розділилися, згідно з вказівками пп. 3.3.5, 3.3.6. При неможливості підвищити частоту в дефіцитній за потужністю системи, що відокремилася, підвищення частоти (після вжиття всіх заходів) виконується відключенням споживачів за погодженням з диспетчером;

Знімає навантаження з транзитних ліній електропередачі при загрозі порушення статичної стійкості;

Забезпечує надійну роботу механізмів с. аж до виділення їх на несинхронне харчування при зниженні частоти до встановлених для цієї електростанції меж;

Синхронізує генератори, що відокремилися під час аварії, за наявності напруги від енергооб'єднання (або при появі його після зникнення).

За відсутності напруги на шинах відключені генератори (що не входять до схеми виділення с.н.) утримуються на холостому ходу або у стані готовності до швидкого розвороту та зворотного включення до мережі з набором навантаження.

На вимогу диспетчера відокремлюються від частини енергооб'єднання окремі генератори або електростанція, її синхронізують з дефіцитною частиною енергооб'єднання.

3.4.4 При появі напруги на шинах електростанції, виділеної для роботи на збалансований район електромережі або на с.н., оперативний персонал включає паралельну роботу генератори, що працюють на холостому ході. Включення може виконуватися за допомогою самосинхронізації, якщо такий спосіб увімкнення їм дозволений і якщо с.н. цих генераторів одержують живлення від схеми виділення. Знижені значення напруги та частоти не є причиною відмови від застосування методу самосинхронізації.

Оперативний персонал електростанцій, напруга на яких було повністю втрачено, у разі напруги негайно вживає заходів до розвороту механізмів с.н. та генераторів та до їх включення в мережу.

3.4.5 Розворот обладнання електростанції провадиться за заздалегідь розробленою схемою з живленням від генераторів, електростанцій, що працюють з виділеними с.н. Після розвороту генераторів здійснюється їх синхронізація з генераторами резервного джерела, від якого подавалося напруження.

Зниження напруги

3.5.1 Автоматичні регулятори систем збудження генераторів забезпечують утримання напруги на шинах електростанцій зі статизмом 3-5 % при зміні реактивної потужності генератора на номінальну (Q ном); . За вказівкою диспетчера видача Q може змінюватись персоналом станції по відношенню до диспетчерського графіка впливом на уставку АРВ. Однак при зниженні напруги в заданій контрольній точці або в енергооб'єктів системи нижче за певне значення ця напруга буде підтримуватися за рахунок використання перевантажувальної здатності генераторів. При цьому через певний час, відповідно до перевантажувальних характеристик генератора, автоматика зменшить струм ротора до номінального значення, що може призвести до більш глибокого зниження напруги та можливого розпаду енергосистеми. У разі відмови обмеження автоматика відключить генератор захистом від навантаження. Протягом цього часу після спільного з диспетчером з'ясування причин зниження напруги диспетчер вживає заходів до підвищення напруги в енергосистемі (збільшення завантаження СК, включення батарей статичних конденсаторів, відключення реакторів шунтуючих, зміна коефіцієнтів трансформації трансформаторів, оснащених РПН, зниження перетоків потужності по лініях). Якщо використання резервів реактивної потужності виявляється недостатнім, збільшення завантаження реактивної потужності в енергосистемах зі зниженою напругою може бути отримано при розвантаженні турбогенераторів по активній потужності. У дефіцитній системі це не рекомендується через можливі збільшення допустимих перетікань по лінії зв'язку. Однак якщо зниження напруги стане нижчим за необхідне для роботи с.н. електростанції, то розвантаження активної потужності разом з відключенням частини споживачів стане необхідною.

При зміні частоти мережі живлення і U мережі = U 1 = const, змінюється ω 0 = і критичний момент, так як він залежить від частоти обернено пропорційно її квадрату. Змінюється і магнітний потік, причому він зменшується зі зростанням частоти та збільшується при її зменшенні. Це видно з рівняння рівноваги ЕРС однієї фази статора:
. Нехтуючи падінням напруги ланцюга статора, можна написати для абсолютних значень ЕРС і напруги при U 1 =const.

Про
видно, що при зростанні f 1 потік зменшується, а при зменшенні f 1 Він росте. Цим пояснюється і зміна критичного моменту двигуна та його здатності до перевантаження.

У
величення потоку веде до насичення магнітного ланцюга машини, збільшення струму, що намагнічує, наслідком чого є погіршення енергетичних показників двигуна. Зменшення потоку при постійному моменті навантаження призведе до збільшення струму ротора, що видно з виразу, і споживаного струму з мережі, отже, до перевантаження обмоток двигуна при недовикористаній сталі. В обох випадках змінюється перевантажувальна здатність двигуна. Тому для найкращого використання двигуна бажано завжди мати потік постійним. Для цього при зміні частоти необхідно змінювати і величину напруги, що підводиться, причому не тільки в функції частоти, але і в функції навантаження. У найпростішому разі зміни напруги у тому ступеня, як і частоти, тобто. при
механічні характеристики будуть виглядати так, як зображено на малюнку. Видно, що при зміні напруги тільки функції частоти за законом
при частотах, менших 0,5f 1Н перевантажувальна здатність двигуна буде зменшуватися. Це пояснюється впливом падіння напруги на активному опорі обмотки статора, яке призводить до зменшення напруги на контурі, що намагнічує, обмотки статора, до зменшення магнітного потоку і отже, до зменшення критичного моменту двигуна.

Гальмівні режими асинхронного двигуна.

АТ може працювати у всіх трьох гальмівних режимах:

а) з рекуперацією енергії у мережу;

б) противключення;

в) динамічне гальмування.

а) Гальмування з рекуперацією енергії у мережу.

За відсутності зовнішнього статичного моменту на валу двигун, підключений до мережі, обертатиметься зі швидкістю, близькою до синхронної. При цьому з мережі споживається енергія, необхідна покриття втрат. Якщо за рахунок зовнішньої сили ротор обертається із синхронною швидкістю, то мережа покриватиме лише втрати в статорі, а втрати в роторі (механічні та сталі) покриватимуться зовнішньою силою.

У руховому режимі, коли магнітне поле, що обертається, перетинає провідники обмоток статора і ротора в однаковому напрямку, ЕРС статора Е 1 і ротора Е 2 збігаються по фазі. При = 0 ЕРС у роторі не наводиться, тобто. дорівнює 0. При > 0 провідники обмотки статора перетинаються полем, що обертається в колишньому напрямку, а провідники ротора - в протилежному.

ЕРС ротора Е 2 змінює свій знак на зворотний; машина переходить у генераторний режим із рекуперацією енергії. Щодо струму, то змінює свій напрямок лише його активна складова. Реактивна складова при негативному ковзанні зберігає свій напрямок. Це видно і з виразу для струму ротора (при S<0 S 2 >0).

Такі ж висновки можна зробити і на основі аналізу активної (електромагнітної) та реактивної потужностей. Справді, з виразу для Р ЕМ випливає, що за S<0 P ЭМ >0
Тобто. активна потужність змінює напрямок (передається у мережу), та якщо з висловлювання для Q 2 слід, що з S<0 реактивная мощность вторичного контура Q 2 сохраняет свой знак независимо от режима работы машины.

Це означає, що асинхронна машина як у руховому, і у генераторному режимі споживає реактивну потужність, необхідну створення магнітного поля.

Т орможення з віддачею енергії в мережу використовується в підйомно-транспортних установках при спуску важких вантажів. Під дією вантажу ротор машини обертатиметься зі швидкістю> 0 , машина переходить у генераторний режим і починає створювати гальмівний момент. При рівності M=M c вантаж опускатиметься зі швидкістю  c , як показано на малюнку. Необхідно мати на увазі, що для забезпечення нормального спуску вантажу M c не повинен перевищувати критичного моменту в генераторному режимі. При реактивному моменті опору короткочасно режим з рекуперацією енергії в мережу можна отримати, якщо АТ допускає перемикання статора обмотки з однієї пари полюсів на іншу, як показано на наведеному графіку.

Режим з рекуперацією має місце на ділянці ПС після перемикання обмотки статора з числа пар полюсів  П =1 на  П =2 .

б) гальмування противключенням.

У режимі противмикання ротор двигуна обертається у напрямку, протилежному дії моменту двигуна. Його ковзання S>1, а частота струму в роторі більше частоти мережі живлення (
). Тому незважаючи на те, що струм ротора більший за номінальний у 7 –9 разів, тобто. більше пускового струму, момент внаслідок великої частоти струму, отже великого індуктивного опору роторного ланцюга (
), буде невеликий. Тому збільшення моменту і одночасного зменшення струму в ланцюг ротора включають великий додатковий опір, величину якого можна підрахувати за виразом

Де Е 20 - номінальна ЕРС ротора при S = ​​1

S н – номінальне ковзання

S ні – ковзання при номінальному навантаженні на штучній характеристиці.

П При спуску вантажу в режимі противмикання гальмування протікає на прямолінійній ділянці механічної характеристики, жорсткість якої визначається активним опором в ланцюзі ротора. Механічна характеристика АТ при гальмівному спуску вантажу як противмикання зображено малюнку. Для гальмування противключенням при реактивному моменті опору необхідно на ходу двигуна змінити порядок проходження фаз напруги живлення і одночасно ввести в ланцюг ротора додатковий опір з метою обмеження початкового кидка струму і одночасного збільшення гальмівного моменту. Механічна характеристика у разі виглядає те, як показано малюнку. Гальмування противключенням КЗАД при реактивному моменті опору неефективне, оскільки початковий гальмівний момент при ковзанні, близькому до 2, через великий реактивний опір, що дорівнює
, буде незначним (див. рис. відрізок
).

в) динамічне гальмування з незалежним збудженням постійним струмом

При відключенні обмотки статора АТ від мережі зберігається лише незначний магнітний потік від залишкового намагнічування сталі статора. ЕРС наводиться в роторі, що обертається, і струм в роторі будуть дуже малими. Взаємодія струму ротора з потоком від залишкового намагнічування не може створити скільки-небудь значного електромагнітного моменту. Тож отримання належного гальмівного моменту необхідно штучно створити належний магнітний потік статора. Це може бути досягнуто подачею в обмотки статора постійного струму або підключенням до них конденсаторів або перетворювача тиристорного частоти, що забезпечує протікання по обмотках статора ємнісного струму, тобто. випереджаючого струму, що створює ефект ємності. У 1-му випадку матиме місце режим динамічного гальмування із незалежним збудженням, у 2-му – із самозбудженням.

При динамічному гальмуванні з незалежним збудженням статора обмотки відключаються від мережі трифазного струму і підключаються до джерела постійного струму. Цей струм створює нерухомий просторі магнітний потік, який при обертанні ротора наведе в останньому ЕРС. Під дією ЕРС в обмотках ротора потече струм, від взаємодії якого з нерухомим потоком виникає гальмівний момент. Двигун перетворюється на синхронний генератор з неявно вираженими полюсами, що працює при змінній швидкості.

Симетричне включення 3-х обмоток статора до мережі постійного струму неможливе без їх перемикань. Зазвичай використовується одна із схем, наведених на рис.

Оскільки при живленні постійним струмом обмотки мають тільки омічний опір, для отримання потрібного значенняструму досить невеликого за величиною напруги. Як джерело постійного струму для двигунів невеликої та середньої потужності використовуються напівпровідникові випрямлячі, а для великих двигунів можуть використовуватися спеціальні генератори постійного струму низької напруги.

Д
ля виведення рівняння механічної характеристики АТ в режимі динамічного гальмування режим синхронного генератора, який перетворюється АТ після підключення до джерела постійного струму, доцільно замінити еквівалентним режимом АТ, вважаючи, що його статор замість постійного живиться змінним струмом. При такій заміні МДС створюється спільно обмотками статора і ротора і має бути дотримано рівність МДС для обох випадків, тобто F ПОСТ = F ПЕР. Визначення МДС, створюваної постійним струмом I ПОСТ для схеми "а", пояснює рис. і векторні діаграми, зображені поруч.

Амплітуда МДС, створюваної змінним струмом I 1 під час протікання його з обмоткам статора: . Виходячи з умови

. Звідси значення змінного струму, еквівалентного постійному:
, а
. Необхідні напруги та потужність постійного струму
:
.

Про визначивши токI 1 , машину в гальмівному режимі можна як нормальний АТ. Однак, робота АМ у режимі динамічного гальмування суттєво відрізняється від роботи у нормальному руховому режимі. У руховому режимі струм, що намагнічує, і магнітний потік при зміні ковзання практично не змінюються. При динамічному гальмуванні магнітний потік при зміні ковзання змінюється внаслідок безперервної зміни результуючої МДС, що складається з незмінної МДС статора (постійного струму) і МДС, що змінюється ротора (змінного струму змінної частоти).

Результуючий намагнічуючий струм, наведений до витків обмотки статора
. З векторної діаграми струмів випливає:

Звівши в квадрат Ці вирази і почленно складаючи, отримаємо: .Намагнічуючий струм дорівнює
.

У наведеній машині
, де E 2 ' – ЕРС ротора при синхронній швидкості  0 відповідної частоті мережі. При  відмінною від  0 , ЕРС ротора дорівнюватиме:
, де - відносна швидкість чи інакше – ковзання у режимі динамічного гальмування. При цьому рівняння рівноваги ЕРС для роторного ланцюга має вигляд:
, а струм, що намагнічує, виражений через E 2 ':
.

Повний опір ротора з урахуванням того, що його індуктивний опір змінюється зі зміною швидкості обертання ротора:
.

Враховуючи що
і підставляючи значення I  , sin 2 і Z 2 ' в рівняння для I 1 2 з отриманого співвідношення знаходиться струм I 2 ', який буде дорівнює:
.

Електромагнітний момент, що розвивається двигуном, виражений через електромагнітну потужність:
, де m 1 - Число фаз обмотки статора.

З виразу для М видно, що момент при динамічному гальмуванні визначається змінним струмом I 1 еквівалентним постійному, що протікає по обмотках статора.

Взявши похідну і прирівнявши її до 0, знайдемо, що момент буде максимальний за відносної швидкості:
, А значення цього моменту, також званого критичним, дорівнює:
.

М
еханические характеристики при різному значенні постійного струму та різному опорі роторної ланцюга зображені малюнку. Криві 1 і 2 відповідають однаковому значенню опору ланцюга ротора і різним значенням постійного струму в статорі, а криві 3 і 4 - тим самим значенням постійного струму, але більшому опору ланцюга ротора.

З виразу для М К випливає, що критичний момент двигуна в режимі динамічного гальмування залежить від активного опору ланцюга ротора.

Розділивши значення М на значення М К, рівняння механічної характеристики можна надати вигляду:
.

Частота - одна з основних характеристик змінного струму, що виробляється генераторами. Її можна виміряти за допомогою звичайного тестера з відповідними налаштуваннями. Змінити частоту можна, регулюючи налаштування генератора або індуктивність та ємність у ланцюзі.

Вам знадобиться

• Генератор змінного струму, конденсатор, котушка індуктивності, тестер

Інструкція

• Змінний струм з'являється у рамці з провідника, що обертається у постійному магнітному полі з деякою кутовою швидкістю. Оскільки кутова швидкість прямо пропорційно залежить від частоти обертання, збільште або зменшіть частоту змінного струму, зменшуючи чи збільшуючи частоту обертання обмоток генератора. Наприклад, збільшивши частоту обертання обмоток генератора вдвічі, отримаємо збільшення частоти змінного струму в стільки ж разів.
• Якщо змінна напругаподається в мережі, його частоту можна змінити, використовуючи в ланцюгу котушку індуктивності і конденсатор. Встановіть у мережу котушку індуктивності та конденсатор, з'єднавши їх паралельно. Такий коливальний контур створюватиме свою частоту коливань. Для того, щоб її розрахувати за допомогою тестера, налаштованого на вимірювання індуктивності, знайдіть цю величину для конкретної котушки. Після цього визначте ємність конденсатора в контурі, використовуючи той же тестер, тільки з налаштуваннями для вимірювання електроємності.
• Підключіть систему до джерела змінного струму, при цьому її активний опір має бути незначним. Цей коливальний контур створить у ланцюзі власну частоту, яка буде причиною появи ємнісного та індуктивного опору.
  Щоб знайти її значення:
  1. Знайдіть добуток значень індуктивності та електроємності, виміряних за допомогою тестера.2. Зі значення, що вийшло в пункті 1, витягніть квадратний корінь.3. Отриманий результат помножте на 6,28.4. Число 1 поділіть на значення, отримане у пункті 3.
• При зміні частоти струму потрібно враховувати той факт, що якщо частота мережі та частота контуру збігатимуться, настане явище резонансу, при якому максимальні значення сили струму та ЕРС значно збільшаться і ланцюг може перегоріти.

До всіх, кого це може торкнутися:

Нехай усім відомо, що я, Нікола Тесла, громадянин Америки, який проживає в Манхеттені, винайшов нові і корисні поліпшення в засобах збільшення інтенсивності електричних коливань, які описані нижче.

У багатьох наукових і практичних випадках використання електричних імпульсів або коливань - як, наприклад, у системах передачі даних на відстані - дуже важливо збільшити якнайбільше імпульси або коливання струму, які генеруються в схемах передавача та приймача, особливо в останньому.

Відомо, що коли електричні імпульси подані у схему збігаються з вільними коливаннями, інтенсивність коливань створених у ній залежить від величини фізичної константи та співвідношення періодів поданих та вільних коливань. Для отримання найкращих результатівнеобхідно, щоб періоди вимушених і вільних коливань збігалися, у разі чого інтенсивність останніх буде найбільшою і залежить в основному від індуктивності та опору ланцюга, їхня величина буде прямо пропорційна індуктивності і обернено пропорційна опору.

Таким чином, для того, щоб збільшити коливання в ланцюзі, іншими словами збільшити струм або напругу, потрібно робити якнайбільше індуктивність і опору якнайменше. Пам'ятаючи про це, я винайшов і використав дроти спеціальної форми та дуже великого поперечного перерізу; Але я виявив, що можливість збільшувати індуктивність і зменшувати опір обмежено. Це зрозуміло, якщо взяти до уваги, що резонансне збільшення струму або напруги в ланцюзі пропорційно до частоти імпульсів і що велика індуктивність загалом викликає коливання малої частоти.

З іншого боку, збільшення перерізу провідника з метою зменшення опору, після якоїсь межі, зменшує опір мало або не зменшує, оскільки електричні коливання, особливо високої частоти, течуть у приповерхневому шарі, і що цю перешкоду можна обійти використовуючи багатожильні, скручені дроти, але на практиці при цьому виникають інші перепони, які часто більші за користь від їх використання.

добре відомий фактякщо температура провідника збільшується, збільшується і його опір, тому конструктори розміщують котушки так, щоб уникнути їх нагріву в процесі використання.

Я відкрив, що щоб коливання в ланцюгу були вільними ланцюг повинен працювати при низькій температурі при цьому коливання збудження також повинні значною мірою збільшуватися.

Якщо коротко, то мій винахід полягає у створенні великої інтенсивності і тривалості коливань у вільно коливається або резонуючого ланцюга за допомогою проведення цього процесу при низькій температурі.

Зазвичай у комерційних апаратах це досягається, коли об'єкт ізолюється від марного нагрівання, що зводить втрати до мінімуму.

Мій винахід не тільки передбачає економію енергії, але має зовсім нову та цінну властивість збільшувати ступінь інтенсивності та тривалості вільних коливань. Це може бути корисно завжди, коли необхідно накопичувати розряди, що вільно коливаються.

Найкращим способом реалізації винаходу є оточення вільноколеблевого ланцюга або провідника, що міститься при низькій температурі, за допомогою відповідного середовища (холодне повітря, охолоджуючий агент), що призведе до отримання найбільшої самоіндукції та найменшого опору. Наприклад, якщо в системі передчі енергії через навколишнє середовищепередавач і приймач підключені до землі і до ізольованих терміналів за допомогою провідників, то довжина цих провідників повинна дорівнювати одній-четвертій довжині хвилі, що проходить через них.

На прикладеному малюнку представлена ​​схема апарату, що використовується в моєму винаході.

Схема представляє два пристрої один з яких може бути приймачем, а інший передавачем. Кожен містить котушку з кількох витків мають низький опір (позначено як А і А"). Первинна котушка, призначена бути частиною передавача підключена до джерела струму. У кожному приладі є плоскі спірально намотані індуктивні котушки В і B", один кінець яких підключений до заземлення З іншого, що йде з центру, до ізольованого терміналу виведеному в повітря. Котушки В поміщені в ємність містить охолодний агент навколо якої намотані котушки А. Котушки у формі спіралі призначені для створення вільних коливань. Звичайно, форма їх може бути будь-хто.

Тепер припустимо, у найпростішому випадку, що на котушку А передавача діють імпульси довільної частоти. Аналогічні імпульси індуктуватимуться і в котушках, але з більшою частотою. І це збільшення буде прямо пропоціанально їх індуктивності і обернено пропоціанально їхньому опору. А якщо інші умови залишаться колишніми, то інтенсивність коливань в резонуючої ланцюга В зросте в тій же пропорції в якій опір зменшиться.

Однак найчастіше умови можуть бути такі, що досягнення мети полягає не тільки за рахунок зменшення опору ланцюга, а й за рахунок маніпуляцій довжиною провідників і відповідно до індуктивності та опору, що визначає інтенсивність вільних коливань.

Коливання в котушці, значно посилені, поширюються і досягають налаштованої на прийом котушки "порушуючи відповідні коливання в ній і які з аналогічної причини посилюються, що веде до збільшення струмів або коливань в ланцюгах А" приймального пристрою. Кода ланцюг А періодично відкривається і закривається ефект у приймачі підвищується описаним способом, не тільки через посилення імпульсів у котушках, але і через їх здатність існувати у великих інтервалах часу.

Винахід найбільш ефективно, коли імпульси в ланцюзі А передавача замість довільних частот мають частоту власних коливань, інакше кажучи, були збуджені вільними коливаннями високочастотних розрядів конденсатора. У такому разі охолодження провідника А веде до значного збільшення коливань у резонуючого ланцюга В. Прийнятні котушки B" збуджуються сильніше пропорційно і індукують струми високої інтенсивності в ланцюгу А". Очевидно, що чим більше кількість вільно вібруючих ланцюгів по черзі передають і приймають енергію, тим більшим буде ефект за допомогою застосування мого винаходу.