Какво е електрическо демпфиране, амортисьори намотки и намотки

Амортизация — увеличаване на загубите на енергия в системата с цел увеличаване на затихването на трептенията в нея.

Механично амортизиране

Приложено амортизиране в измервателни уреди за намаляване на трептенето на стрелката на показалеца и в други устройства. Механичното демпфиране се осъществява чрез увеличаване на триенето или увеличаване на съпротивлението на средата, в която се движи системата. Например, към въртящата се система на устройството е прикрепено леко бутало, което се движи в тръбата, забавяйки движението на движещата се система.

Електрическите устройства с движещи се части винаги имат спирачни устройства под една или друга форма, тъй като движението на движещата се част трябва да бъде спряно някъде и запасът от кинетична енергия се абсорбира. На първо място, във всяка движеща се система има сили на триене, винаги насочени срещу движението.

Ако кинетичната енергия е голяма, те прибягват до специални спирачни устройства, в които излишъкът от кинетична енергия се абсорбира. В редица устройства (например в релета) спирачните устройства са проектирани не само да абсорбират излишната кинетична енергия на движещите се части (когато се приближават до затварянето, за да се избегне силен удар), но и да забавят действието на устройство.

В първия случай, когато спирачното устройство е проектирано само да абсорбира излишъка от кинетична енергия в края на хода, обикновено се нарича буферно устройство, а в повечето случаи, когато това устройство започне да работи, силата преместването на частите на апарата спира. Във втория случай спирачното устройство действа по време на съществуването на движещата сила в апарата и се нарича амортисьор.

Амортизация в електрически устройства

Електрическо амортизиране може да се осъществи чрез взаимодействие между магнитното поле и токовете, индуцирани в проводници, движещи се в това магнитно поле, тъй като според закона на Ленц в този случай винаги трябва да има сила, която предотвратява това движение. Например, към подвижната система на устройството е прикрепена плоча от проводим материал, която се движи между полюсите на магнит… В този случай в него възникват вихрови токове, чието взаимодействие с магнитното поле забавя движението на системата.

Намотки на амортисьори — включва магнитната верига, която служи за овлажняване на движещата се част на магнитната система. Например, такива завои от мед са инсталирани върху магнитната верига на магнитен стартер или контактор от ръбовете на контактните равнини на котвата и сърцевината.

Всеки електромагнит с променлив ток има променлива във времето тягова сила и в моментите, когато магнитният поток преминава през нула, той също е равен на нула. Това обстоятелство води до факта, че котвата на електромагнита не може да бъде стабилно в крайното си положение, а под действието на противоположни сили в областта на нулевия поток, котвата и свързаните с нея части са склонни да се движат назад.

Бързо нарастващата сила на дърпането на котвата не позволява на тези части да се отделят от ограничителя на значително разстояние, но те все пак се отдалечават за кратко разстояние. В резултат на това частите на апарата, притиснати от котвата към ограничителя, не са в неподвижно положение, а треперят във времето със силата на дърпане на електромагнита.

Това причинява тракане на тези части, разхлабване на механизма, износване на контактите, притиснати от електромагнит, шум и други неприятни последици. Една от често срещаните мерки за борба с това явление е използването на късо съединение, обхващащо част от основната секция.

В този случай частта от потока, проникваща през намотката с късо съединение, не съвпада фазово с другата част на потока и следователно нулевата стойност на тяговата сила на потоците не съвпада във времето. В резултат на това даденият електромагнит с променлив ток няма да има момент във времето, в който неговата сила на тяга е равна на нула и посоченото тракане ще отсъства. Обикновено броят на завоите на късо съединение е равен на един и той се нарича съответно късо съединение.

В някои конструкции на електромагнити с постоянен ток към сърцевината (или към котвата) се прилага специална намотка с късо съединение с ниско електрическо съпротивление. Това се прави тогава, за да се забави работата на електромагнита: при наличието на такава намотка увеличаването на потока след включване на намотката или напрежението и потокът след изключване на тока е по -бавно, отколкото без такава намотка.

Влиянието на такава намотка ще се отрази не само когато котвата е неподвижна по време на нестабилен поток процес, но и когато котвата се движи, когато поради промяна на въздушната междина потокът в електромагнита има тенденция да се променя. Този физически процес се нарича магнитно демпфиране.

Използването на допълнителна намотка за целите на амортизационните процеси в електромагнит за променлив ток не постига целите и следователно не се използва.

Магнитното демпфиране често се използва за забавяне на работата и освобождаването на електромагнитни и DC релета за синхронизиране. Това забавя покачването и спадането на магнитния поток в сърцевината. За тази цел късите съединения се поставят върху магнитната верига на релето. Благодарение на това техническо решение се получава забавяне от 0,2 до 10 секунди. Понякога магнитното демпфиране се извършва не чрез използване на късо съединение, а чрез късо съединение на работната бобина на релето.

Електромагнитни релета с магнитно затихване: а — с медна втулка; b — с меден пръстен в работната междина.

Съществуват редица практически случаи, когато времето за работа на електромагнити и електромагнитни устройства (релета, стартери, контактори) трябва да бъде възможно най -кратко. В този случай наличието на намотки с късо съединение, масивни части от магнитната верига, метални рамки на бобината и късо съединение, образувани от крепежни елементи и други части на апарата, лежащи по пътя на потока, е неприемливо, тъй като те ще увеличи времето за работа на електромагнита.

Амортизация в електрически машини

Почти всички синхронни двигатели, компенсатори и преобразувателии много синхронни генератори с изпъкнали полюси са оборудвани с амортизиращи намотки. В някои случаи те намират приложение поради ефекта върху стабилността на системата, но в по -голямата си част са предназначени за други цели. Въпреки това, независимо от причините за използване на амортисьорни намотки, те влияят на стабилността в по -голяма или по -малка степен.

По принцип има два вида амортисьорни намотки: пълни или затворени и непълни или отворени. И в двата случая намотката се състои от пръти, положени в канали по повърхността на стълбовете, чиито краища са свързани от всяка страна на стълба.

При пълна демпфираща намотка краищата на прътите се затварят с пръстени, свързващи прътите на всички полюси. При непълно намотаване прътите са затворени с дъги, всяка от които свързва прътите само на един полюс. В последния случай демпферната намотка на всеки полюс е независима верига.

Пълните успокояващи намотки са като катерици клетки на асинхронни машинни ротори, с изключение на това, че при амортизиращите намотки прътите са разположени неравномерно по обиколката на ротора, тъй като между полюсите няма пръти. В някои дизайни крайните пръстени са направени от отделни секции, които са свързани с болтове, за да се улесни отстраняването на полюсите.

Амортизиращите намотки могат да бъдат класифицирани според тяхното активно съпротивление. Намотките с ниско съпротивление създават най-голям въртящ момент при ниско приплъзване, а намотките с високо съпротивление при голямо приплъзване. Понякога се използва намотка с двойно демпфиране. Състои се от намотки с ниско и високо индуктивно съпротивление. Двойните демпферни намотки се използват за подобряване на стартовите характеристики на синхронните двигатели и улесняват влизането им в синхрон.

Целта на амортизиращите намотки за синхронни машини:

• Увеличаване на началния въртящ момент на синхронни двигатели, компенсатори и преобразуватели;

• Предотвратяване на люлеенето. За тази цел за първи път бяха направени амортизационни намотки и оттам получиха името си;

• Потискане на колебанията, произтичащи от сътресения по време на късо съединение или превключване;

• Предотвратяване на изкривяване на формата на вълната на напрежението от небалансиран товар, с други думи — потискане на по -високи хармонични компоненти;

• Намаляване на дисбаланса на фазовото напрежение на клемите с небалансиран товар, т.е. намаляване на напрежението на отрицателната последователност;

• Предотвратяване на прегряване на повърхността на полюсите на еднофазни генератори чрез вихрови токове;

• Създаване на спирачен момент в генератора в случай на асиметрични къси съединения и намаляване на този излишен въртящ момент;

• Създаване на допълнителен момент при синхронизиране на генератори;

• Намаляване на скоростта на възстановяване на напрежението в контактите на превключвателите;

• Намаляване на механичните напрежения в изолацията на намотката на полето по време на пускови токове във веригата на котвата.

Генераторите, задвижвани от бутални първични двигатели, са склонни да се клатят поради пулсиращия въртящ момент на главните двигатели. Електродвигателите, задвижващи пулсиращи натоварвания на въртящия момент, като компресорите също са склонни да се люлеят.

Тези люлки се наричат ​​„принудителни люлки“. Възможно е също така да възникнат „спонтанни трептения“, които да възникнат, когато синхронните машини са свързани чрез линия, при която съотношението на активното съпротивление към индуктивното съпротивление е голямо.

Амортизиращите намотки с ниско съпротивление значително намаляват амплитудите както на принудителни, така и на спонтанни трептения.

Влиянието на амортизацията (демпферни намотки) върху стабилността на електрическите системи се проявява във факта, че те:

• Създаване на амортизиращ (асинхронен) момент на директна последователност;

• Създава спирачен момент с обратна последователност по време на асиметрични къси съединения;

• Чрез промяна на импеданса на отрицателната последователност, електрическата мощност на положителната последователност се влияе от машината по време на асиметрични къси съединения.