Riis. üksteist
Jadaergutusmootorites on väljamähis ühendatud järjestikku armatuurimähisega (joonis 11). Mootori ergutusvool on siin võrdne armatuuri vooluga, mis annab neile mootoritele erilised omadused.
Järjestikergutusmootorite puhul ei ole tühikäigurežiim lubatud. Võlli koormuse puudumisel on armatuuris olev vool ja selle tekitatud magnetvoog väikesed ja nagu võrrandist näha
armatuuri kiirus saavutab liiga kõrged väärtused, mis põhjustab mootori "vahet". Seetõttu on mootori käivitamine ja töötamine ilma koormuseta või koormusega alla 25% nimikoormusest vastuvõetamatu.
Väikese koormuse korral, kui masina magnetahel ei ole küllastunud (), on elektromagnetiline pöördemoment võrdeline armatuuri voolu ruuduga
Tänu sellele on seeriamootoril suur käivitusmoment ja see tuleb hästi toime ka keeruliste käivitustingimustega.
Koormuse suurenemisega on masina magnetahel küllastunud ning ja proportsionaalsust rikutakse. Kui magnetahel on küllastunud, on voog peaaegu konstantne, seega muutub pöördemoment otseselt proportsionaalseks armatuuri vooluga.
Võlli koormusmomendi suurenemisega mootori vool ja magnetvoog suurenevad ning pöörlemissagedus väheneb vastavalt hüperboolsele lähedasele seadusele, nagu on näha võrrandist (6).
Märkimisväärsete koormuste korral, kui masina magnetahel on küllastunud, jääb magnetvoog praktiliselt muutumatuks ja loomulik mehaaniline karakteristik muutub peaaegu sirgjooneliseks (joonis 12, kõver 1). Sellist mehaanilist omadust nimetatakse pehmeks.
Käivitus-reguleerreostaadi sisseviimisel armatuuri ahelasse nihkub mehaaniline karakteristik madalamate kiiruste piirkonda (joonis 12, kõver 2) ja seda nimetatakse tehisreostaadi karakteristikuks.
Riis. 12
Jadaergutusmootori kiiruse reguleerimine on võimalik kolmel viisil: muutes armatuuri pinget, armatuuriahela takistust ja magnetvoogu. Sel juhul toimub pöörlemiskiiruse reguleerimine armatuuriahela takistuse muutmisega samamoodi nagu paralleelse ergutusmootori puhul. Pöörlemiskiiruse juhtimiseks magnetvoo muutmisega ühendatakse väljamähisega paralleelselt reostaat (vt joonis 11),
kus . (kaheksa)
Reostaadi takistuse vähenemisega selle vool suureneb ja ergutusvool vastavalt valemile (8) väheneb. See toob kaasa magnetvoo vähenemise ja pöörlemiskiiruse suurenemise (vt valem 6).
Reostaadi takistuse vähenemisega kaasneb ergutusvoolu vähenemine, mis tähendab magnetvoo vähenemist ja pöörlemiskiiruse suurenemist. Nõrgestatud magnetvoogudele vastav mehaaniline omadus on näidatud joonisel fig. 12, kõver 3.
Riis. 13
Joonisel fig. 13 näitab järjestikuse ergutusmootori jõudlust.
Karakteristikute punktiirjoonelised osad viitavad neile koormustele, mille korral ei saa mootor suure pöörete tõttu töötada.
Jadaergutusega alalisvoolumootoreid kasutatakse veomootoritena raudteetranspordis (elektrirongid), linna elektritranspordis (trammid, metroorongid) ning tõste- ja transpordimehhanismides.
LAB 8
32. DC ED mehaanilised omadused
Jadaergastusega alalisvoolumootor: Mehaanilise karakteristiku võrrandil on järgmine kuju:
, kus ω - pöörlemissagedus, rad/s; Rob - seeria ergutusmähise takistus, Ohm; α on armatuuri voolu magnetvoo lineaarse sõltuvuse koefitsient (esimesel lähendusel).
Arvestades joonist fig. sellest järeldub, et vaadeldava mootori mehaanilised omadused (looduslik ja reostaatiline) on pehmed ja hüperboolse iseloomuga. Madala koormuse korral suureneb pöörlemiskiirus järsult ja võib ületada maksimaalset lubatud väärtust (mootor läheb "vahedesse"). Seetõttu ei saa selliseid mootoreid kasutada tühikäigul või väikese koormusega töötavate mehhanismide (erinevad tööpingid, konveierid jne) juhtimiseks. Tavaliselt on minimaalne lubatud koormus (0,2 - 0,25) IN0M; seadmetes, kus tühikäigul on võimalik töötada, kasutatakse ainult väikese võimsusega mootoreid (kümneid vatti). Et vältida mootori ilma koormuseta töötamist, on see jäigalt ühendatud veomehhanismiga (käigukast või pimesidur); rihmülekande või hõõrdsiduri kasutamine sisselülitamiseks on vastuvõetamatu.
Vaatamata sellele puudusele kasutatakse jadaergastusmootoreid laialdaselt erinevates elektriajamites, eriti seal, kus on suur koormuse pöördemomendi muutus ja rasked käivitustingimused (tõste- ja pööramismehhanismid, veoajam jne). Selle põhjuseks on asjaolu, et vaadeldava mootori pehme karakteristik on kindlaksmääratud töötingimuste jaoks soodsam kui paralleelergutusega mootori kõvakarakteristikud.
Sõltumatult ergastav alalisvoolumootor: Mootori iseloomulik tunnus on see, et selle väljavool on sõltumatu armatuurivoolust (koormusvoolust), kuna väljamähise toide on sisuliselt sõltumatu. Seetõttu, jättes tähelepanuta armatuuri reaktsiooni demagnetiseeriva efekti, võime ligikaudu eeldada, et mootori voog ei sõltu koormusest. Seetõttu on mehaaniline omadus lineaarne.
Mehaanilise karakteristiku võrrandil on järgmine kuju: 
kus ω - pöörlemissagedus, rad/s; U - armatuuriahelale rakendatud pinge, V; Ф - magnetvoog, Wb; Rya, Rd - armatuuri takistus ja täiendav selle vooluringis, Ohm: α- mootori projekteerimiskonstant.
kus p on mootori pooluste paaride arv; N on aktiivsete mootori armatuuri juhtide arv; α on armatuuri mähise paralleelsete harude arv. Mootori pöördemoment, N*m.
- alalisvoolumootori EMF, V. Konstantse magnetvooga F = const, eeldusel, et c = k F, 
Siis pöördemomendi avaldis N*m: 
1. Mehaaniline karakteristik e, mis on saadud tingimustele Rd = O, Rv = 0, s.o. armatuuri pinge ja mootori magnetvoog on võrdsed nimiväärtustega, mida nimetatakse loomulikuks (joon. 17.6).
2, kui Rd > O (Rv \u003d 0), saadakse kunstlikud - reostaatilised omadused 1 ja 2, mis läbivad punkti ω0 - masina ideaalne tühikäigu pöörlemissagedus. Mida rohkem mürki, seda paremad on omadused.3, kui muudate armatuuri klemmide pinget muunduri abil, tingimusel et Rd \u003d 0 ja Rv \u003d 0, siis on kunstlikud mehaanilised omadused kujul 3 ja 4 ning jooksevad paralleelselt loomuliku ja madalamaga. mida madalam on pinge.
4, Armatuuri nimipinge (Rd = 0) ja magnetvoo vähenemise (Rv > 0) korral näevad omadused välja nagu5 ja läbivad, mida suurem on loomulik ja järsem, seda väiksem on magnetvoog.
Segaergastusega alalisvoolumootor: Nende mootorite omadused on vahepealsed paralleel- ja jadaergutusmootorite omaduste vahel.
Jada- ja paralleelsete ergutusmähiste konsonantide kaasamisega on segaergutusmootoril suurem käivitusmoment võrreldes paralleelse ergutusmootoriga. Kui ergutusmähised lülitatakse sisse vastupidises suunas, omandab mootor jäiga mehaanilise karakteristiku. Koormuse suurenemisega suureneb jadamähise magnetvoog ja paralleelmähise voost lahutades väheneb kogu ergutusvoog. Sel juhul mootori pöörlemiskiirus mitte ainult ei vähene, vaid võib isegi suureneda (joonis 6.19). Mõlemal juhul välistab magnetvoo olemasolu paralleelmähises mootori "levitamise" režiimi koormuse eemaldamisel.
Segaergutusmootor
Segaergutusmootoril on kaks ergutusmähist: paralleelne ja jada (joon. 29.12, a). Selle mootori kiirus
, (29.17)
kus ja on paralleel- ja jadaergastusmähiste voolud.
Plussmärk vastab ergutusmähiste koordineeritud kaasamisele (lisatakse mähiste MMF). Sel juhul suureneb koormuse suurenemisel kogu magnetvoog (seda mähise voo tõttu), mis viib mootori pöörlemiskiiruse vähenemiseni. Kui mähised on sisse lülitatud vastupidises suunas, demagnetiseerib vool koormuse suurenemisel masina (miinusmärk), mis, vastupidi, suurendab pöörlemiskiirust. Sel juhul muutub mootori töö ebastabiilseks, kuna koormuse suurenemisega suureneb pöörlemiskiirus lõputult. Väikese järjestikuse mähise pöörete arvu korral aga pöörlemiskiirus koormuse suurenedes ei suurene ja jääb praktiliselt muutumatuks kogu koormusvahemikus.
Joonisel fig. 29.12, b näitab segaergutusmootori jõudlust koos ergutusmähiste koordineeritud kaasamisega ja joonisel fig. 29.12, in - mehaanilised omadused. Erinevalt järjestikuse ergutusmootori mehaanilistest omadustest on viimastel lamedam välimus.
Riis. 29.12. Segaergutusmootori skeem (a), selle töö (b) ja mehaanilised (c) omadused
Tuleb märkida, et segaergutusmootori omadused omavad oma kujul vahepealset positsiooni paralleel- ja jadaergutusmootorite vastavate karakteristikute vahel, olenevalt sellest, millises ergutusmähistes (paralleel- või jadamähis) domineerib MMF.
Segaergutusmootoril on eelised seeria ergutusmootori ees. See mootor võib töötada tühikäigul, kuna paralleelmähises olev vool piirab mootori kiirust külmas režiimis. ja välistab "levitamise" ohu. Selle mootori kiirust saate reguleerida paralleelse ergutusmähise ahelas oleva reostaadiga. Kahe ergutusmähise olemasolu muudab segaergutusmootori aga kallimaks kui eespool käsitletud mootoritüübid, mis mõnevõrra piirab selle kasutamist. Segaergutusmootoreid kasutatakse tavaliselt seal, kus on vaja märkimisväärseid käivitusmomente, kiiret kiirendust kiirenduse ajal, stabiilset töötamist ja võlli koormuse suurenemisega on lubatud ainult väike kiiruse langus (valtspingid, tõstukid, pumbad, kompressorid).
49. Alalisvoolumootorite käivitus- ja ülekoormusomadused.
Alalisvoolumootori käivitamine, ühendades selle otse vooluvõrku, on lubatud ainult väikese võimsusega mootorite puhul. Sellisel juhul võib tippvool käivitamise alguses olla umbes 4–6 korda suurem nimivoolust. Suure võimsusega alalisvoolumootorite otsekäivitamine on täiesti vastuvõetamatu, kuna esialgne voolutipp on siin võrdne 15–50-kordse nimivooluga. Seetõttu toimub keskmise ja suure võimsusega mootorite käivitamine käivitusreostaadi abil, mis piirab käivitusvoolu kuni lülitus- ja mehaanilise tugevuse jaoks lubatud väärtusteni.
Käivitusreostaat on valmistatud suure takistusega traadist või teibist, mis on jagatud sektsioonideks. Juhtmed kinnitatakse vasest surunupu või lamedate kontaktide külge üleminekupunktides ühest sektsioonist teise. Reostaadi pöördhoova vaskhari liigub mööda kontakte. Reostaatidel võib olla muid rakendusi. Mootori paralleelergutusega käivitamisel on ergutusvool seatud vastama normaaltööle, ergutusahel on ühendatud otse võrgupingega, et ei tekiks pingelangust reostaadi pingelanguse tõttu (vt joon. 1).
Normaalse ergutusvoolu vajadus tuleneb asjaolust, et käivitamisel peab mootor arendama võimalikult suurt pöördemomenti Mem, mis on vajalik kiire kiirenduse tagamiseks. Alalisvoolumootor käivitatakse reostaadi takistuse järjekindla vähenemisega, tavaliselt liigutades reostaadi kangi ühelt reostaadi fikseeritud kontaktilt teisele ja lülitades sektsioonid välja; takistuse vähendamist saab läbi viia ka sektsioonide lühistamisel kontaktoritega, mis töötavad etteantud programmi järgi.
Käsitsi või automaatselt käivitamisel muutub vool maksimaalsest väärtusest, mis on võrdne 1,8–2,5-kordse nimiväärtusega töö alguses reostaadi antud takistuse juures, minimaalseks väärtuseks, mis on võrdne 1,1–1,5-kordse nimiväärtusega töö lõppedes ja enne käivitusreostaadi teisele asendile lülitamist. Armatuuri vool pärast mootori sisselülitamist reostaadi takistusega rp on
kus Us on võrgupinge.
Pärast sisselülitamist algab mootori kiirendus, samal ajal kui tekib tagasi-EMF E ja armatuuri vool väheneb. Kui võtta arvesse, et mehaanilised karakteristikud n = f1(Mn) ja n = f2 (Il) on peaaegu lineaarsed, siis kiirendusel toimub pöörlemiskiiruse kasv lineaarse seaduse järgi sõltuvalt armatuuri voolust (joon. . 1).
Riis. 1. Alalisvoolumootori käivitamise skeem
Armatuuriahela erinevate takistuste käivitusskeem (joonis 1) on lineaarsete mehaaniliste omaduste segmendid. Kui armatuuri vool IЯ väheneb väärtuseni Imin, lülitatakse reostaadi sektsioon takistusega r1 välja ja vool suureneb väärtuseni
kus E1 - EMF karakteristiku punktis A; r1 on väljalülitatud sektsiooni takistus.
Seejärel kiirendab mootor uuesti punkti B ja nii edasi kuni loomuliku karakteristiku saavutamiseni, kui mootor lülitatakse sisse otse pingele Uc. Käivitusreostaadid on mõeldud kütmiseks 4-6 käivituseks järjest, seega tuleb jälgida, et stardi lõpus oleks käivitusreostaat täielikult eemaldatud.
Seisamisel on mootor energiaallikast lahti ühendatud ja käivitusreostaat on täielikult sisse lülitatud - mootor on järgmiseks käivitamiseks valmis. Suure EMF-i iseinduktsiooni tekkimise võimaluse välistamiseks, kui ergutusahel on katki ja kui see on välja lülitatud, võib vooluahel sulgeda tühjenemistakistuse.
Muutuva kiirusega ajamites käivitatakse alalisvoolumootorid, suurendades järk-järgult toiteallika pinget, nii et käivitusvool püsib nõutavates piirides või jääb suurema osa käivitusajast ligikaudu muutumatuks. Viimast saab teha toiteallika pinge muutmise protsessi automaatse juhtimisega tagasisidega süsteemides.
MPT käivitamine ja peatamine
Otseühendus võrgupingega kehtib ainult väikese võimsusega mootorite puhul. Sellisel juhul võib tippvool käivitamise alguses olla umbes 4–6 korda suurem nimivoolust. Suure võimsusega alalisvoolumootorite otsekäivitamine on täiesti vastuvõetamatu, kuna esialgne voolutipp on siin võrdne 15–50-kordse nimivooluga. Seetõttu toimub keskmise ja suure võimsusega mootorite käivitamine käivitusreostaadi abil, mis piirab käivitusvoolu kuni lülitus- ja mehaanilise tugevuse jaoks lubatud väärtusteni.
Alalisvoolu mootori käivitamine viiakse läbi reostaadi takistuse järjekindla vähenemisega, tavaliselt liigutades reostaadi kangi ühelt reostaadi fikseeritud kontaktilt teisele ja lülitades sektsioonid välja; takistuse vähendamist saab läbi viia ka sektsioonide lühistamisel kontaktoritega, mis töötavad etteantud programmi järgi.
Käsitsi või automaatselt käivitamisel muutub vool maksimaalsest väärtusest, mis on võrdne 1,8–2,5-kordse nimiväärtusega töö alguses reostaadi antud takistuse juures, minimaalseks väärtuseks, mis on võrdne 1,1–1,5-kordse nimiväärtusega töö lõppedes ja enne käivitusreostaadi teisele asendile lülitamist.
Pidurdamine vajalik selleks, et vähendada mootorite väljatöötamisaega, mis pidurdamise puudumisel võib olla lubamatult suur, ning ka käitatavate mehhanismide fikseerimiseks teatud asendisse. mehaaniline pidurdamine Alalisvoolumootorite puhul rakendatakse tavaliselt pidurikettale piduriklotsid. Mehaaniliste pidurite puuduseks on see, et pidurdusmoment ja pidurdusaeg sõltuvad juhuslikest teguritest: õli või niiskus pidurirattal jm. Seetõttu rakendatakse sellist pidurdamist siis, kui aeg ja pidurdusteekond ei ole piiratud.
Mõnel juhul on pärast esialgset elektrilist pidurdamist väikesel kiirusel võimalik mehhanism (näiteks tõstuk) antud asendis täpselt peatada ja selle asend kindlas kohas fikseerida. Sellist pidurdamist kasutatakse ka hädaolukorras.
Elektriline pidurdus tagab vajaliku pidurdusmomendi piisavalt täpse vastuvõtu, kuid ei suuda tagada mehhanismi fikseerimist antud kohas. Seetõttu lisandub vajadusel elektrilisele pidurdamisele mehaaniline pidurdus, mis hakkab tööle peale elektrilise pidurdamise lõppu.
Elektriline pidurdamine toimub siis, kui vool liigub vastavalt mootori EMF-ile. Pidurdamiseks on kolm võimalust.
Alalisvoolumootorite pidurdamine energia tagastamisega võrku. Sel juhul peab EMF E olema suurem kui toiteallika UС pinge ja vool liigub EMF-i suunas, olles generaatori režiimi vool. Salvestatud kineetiline energia muundatakse elektrienergiaks ja tagastatakse osaliselt võrku. Lülitusahel on näidatud joonisel fig. 2, a.
Riis. 2. Alalisvoolumootorite elektrilise pidurdamise skeemid: i - energia tagastamisega võrku; b - vastuseisuga; c - dünaamiline pidurdamine
Alalisvoolumootoriga pidurdamist saab teostada siis, kui toitepinge väheneb nii, et Uc< Е, а также при спуске грузов в подъемнике и в других случаях.
Pöördvoolu pidurdamine teostatakse pöörleva mootori ümberlülitamisega vastupidisele pöörlemissuunale. Sel juhul liidetakse EMF E ja pinge Uc armatuuris ning voolu I piiramiseks tuleks kaasata algtakistusega takisti
kus Imax on maksimaalne lubatud vool.
Pidurdamine on seotud suurte energiakadudega.
Alalisvoolumootorite dünaamiline pidurdamine teostatakse, kui pöörleva ergastatud mootori klemmidega on ühendatud takisti rt (joonis 2, c). Salvestatud kineetiline energia muundatakse elektrienergiaks ja hajub soojusena armatuuri ahelas. See on kõige levinum pidurdusviis.
Paralleelse (sõltumatu) ergutusega alalisvoolumootori sisselülitamise skeemid: a - mootori lülitusahel, b - lülitusahel dünaamilise pidurdamise jaoks, c - ahel opositsiooni jaoks.
Mööduvad protsessid MAT-is
Üldjuhul võivad elektriahelas tekkida siirdeprotsessid, kui ahelas on induktiivsed ja mahtuvuslikud elemendid, millel on võime magnet- või elektrivälja energiat akumuleerida või vabastada. Lülituse hetkel, kui algab siirdeprotsess, jaotatakse energia ümber ahela induktiivsete, mahtuvuslike elementide ja ahelaga ühendatud väliste energiaallikate vahel. Sel juhul muundatakse osa energiast pöördumatult teist tüüpi energiaks (näiteks soojusenergiaks aktiivtakistuse korral).
Pärast mööduva protsessi lõppu kehtestatakse uus püsiseisund, mille määravad ainult välised energiaallikad. Kui välised energiaallikad on välja lülitatud, võib mööduv protsess toimuda elektromagnetvälja energia tõttu, mis kogunes enne siirderežiimi algust ahela induktiivsetes ja mahtuvuslikes elementides.
Muutused magnet- ja elektrivälja energias ei saa toimuda silmapilkselt ja seetõttu ei saa protsessid toimuda koheselt lülitumise hetkel. Tõepoolest, järsk (hetkeline) energiamuutus induktiivses ja mahtuvuslikus elemendis toob kaasa vajaduse lõpmatult suurte võimsuste p = dW / dt järele, mis on praktiliselt võimatu, sest lõpmatult suurt võimsust reaalsetes elektriahelates ei eksisteeri.
Seega ei saa mööduvad protsessid toimuda koheselt, kuna põhimõtteliselt on võimatu ahela elektromagnetväljas kogunenud energiat koheselt muuta. Teoreetiliselt lõpevad siirdeprotsessid ajas t→∞. Praktikas on mööduvad protsessid kiired ja nende kestus on tavaliselt sekundi murdosa. Kuna magnetilise W M ja elektriväljade W E energiat kirjeldatakse avaldiste abil
siis vool induktiivpoolis ja pinge mahtuvusel ei saa hetkega muutuda. Sellel põhinevad kommutatsiooniseadused.
Esimene lülitusseadus seisneb selles, et induktiivse elemendiga harus olev vool algsel ajahetkel pärast lülitamist on sama väärtusega, mis tal oli vahetult enne ümberlülitamist ja siis alates sellest väärtusest hakkab see sujuvalt muutuma. Tavaliselt kirjutatakse öeldu kujul i L (0 -) = i L (0 +), eeldades, et lülitus toimub hetkega t = 0.
Teine lülitusseadus seisneb selles, et mahtuvusliku elemendi pinge alghetkel pärast lülitamist on sama väärtusega, mis tal oli vahetult enne lülitamist ja seejärel hakkab see sellest väärtusest sujuvalt muutuma: U C (0 -) = U C (0 + ) .
Seetõttu võrdub induktiivsust sisaldava haru olemasolu pinge all sisselülitatud ahelas ahela katkestamisega selles kohas lülitushetkel, kuna i L (0 -) = i L (0 +). Tühjendatud kondensaatorit sisaldava haru olemasolu pingestatud vooluringis võrdub selles kohas lühisega lülitamise hetkel, kuna U C (0 -) = U C (0 +).
Elektriahelas on aga võimalikud pinge tõusud induktiivsustel ja voolud mahtuvustel.
Takistuslike elementidega elektriahelates elektromagnetvälja energiat ei salvestata, mille tulemusena ei toimu neis mööduvaid protsesse, s.o. sellistes ahelates luuakse statsionaarsed režiimid koheselt, järsult.
Tegelikkuses on igal vooluahela elemendil mingisugune takistus r, induktiivsus L ja mahtuvus C, st. reaalsetes elektriseadmetes on soojuskaod voolu läbimise ja takistuse r olemasolu tõttu, samuti magnet- ja elektriväljad.
Reaalsetes elektriseadmetes toimuvaid siirdeprotsesse saab kiirendada või aeglustada, valides vooluahela elementide sobivad parameetrid, aga ka spetsiaalsete seadmete kasutamisega
52. Magnetohüdrodünaamilised alalisvoolumasinad. Magnetiline hüdrodünaamika (MHD) on teadusvaldkond, mis uurib füüsikaliste nähtuste seaduspärasusi elektrit juhtivas vedelas ja gaasilises keskkonnas nende liikumisel magnetväljas. Nendel nähtustel põhineb erinevate alalis- ja vahelduvvoolu magnetohüdrodünaamiliste (MHD) masinate tööpõhimõte. Mõned MHD-masinad leiavad rakendust erinevates tehnoloogiavaldkondades, samas kui teistel on tulevaste rakenduste jaoks märkimisväärsed väljavaated. MHD alalisvoolumasinate konstruktsiooni ja tööpõhimõtteid käsitletakse allpool.
Elektromagnetilised pumbad vedelmetallidele
Joonis 1. Alalisvoolu elektromagnetpumba konstruktsiooni põhimõte
Alalisvoolupumbas (joonis 1) asetatakse elektromagneti 1 pooluste vahele vedelmetalliga kanal 2 ja kanali seintele keevitatud elektroodide 3 abil juhitakse välisest allikast tulev alalisvool läbi vedela metalli. . Kuna vedelmetalli vool antakse sel juhul juhtival viisil, nimetatakse selliseid pumpasid ka juhtivateks.
Kui pooluste väli interakteerub vedelas metallis oleva vooluga, mõjuvad metalliosakestele elektromagnetilised jõud, tekib rõhk ja vedel metall hakkab liikuma. Voolud vedelas metallis moonutavad pooluste välja ("armatuurireaktsioon"), mis viib pumba efektiivsuse vähenemiseni. Seetõttu asetatakse võimsates pumpades pooluste tükkide ja kanali vahele rehvid ("kompensatsioonimähis"), mis on jadamisi ühendatud kanali vooluahelas vastassuunas. Elektromagneti ergutusmähis (pole joonisel 1 näidatud) on tavaliselt ühendatud kanali vooluahelaga järjestikku ja sellel on ainult 1–2 pööret.
Juhtimispumpade kasutamine on võimalik väheagressiivsete vedelmetallide puhul ja temperatuuridel, kus kanali seinad võivad olla valmistatud kuumakindlatest metallidest (mittemagnetilised roostevabad terased jne). Vastasel juhul on sobivamad vahelduvvoolu induktsioonpumbad.
Kirjeldatud tüüpi pumpasid hakati kasutama 1950. aasta paiku uurimiseesmärkidel ja sellistes tuumareaktoritega rajatistes, milles reaktoritest soojuse eemaldamiseks kasutatakse vedelaid metallkandjaid: naatriumi, kaaliumi, nende sulamid, vismut jt. Vedelmetalli temperatuur pumpades on 200 - 600 °C, mõnel juhul kuni 800 °C. Ühel valminud naatriumpumbal on järgmised projekteerimisandmed: temperatuur 800 °C, tõstekõrgus 3,9 kgf / cm², voolukiirus 3670 m³ / h, kasulik hüdraulikavõimsus 390 kW, voolutarve 250 kA, pinge 2,5 V, voolutarve 625 kW, efektiivsus 62,5%. Selle pumba muud iseloomulikud andmed: kanali ristlõige 53 × 15,2 cm, voolukiirus kanalis 12,4 m/s, aktiivse kanali pikkus 76 cm.
Elektromagnetiliste pumpade eeliseks on see, et neil pole liikuvaid osi ja vedelmetalli teekonda saab tihendada.
Alalisvoolupumbad vajavad nende toiteks suure voolu ja madalpinge allikaid. Alaldisjaamadest on võimsate pumpade toiteks vähe kasu, kuna need osutuvad mahukaks ja madala kasuteguriga. Sel juhul on sobivamad unipolaarsed generaatorid, vt artiklit "Generaatorite ja alalisvoolumuundurite eritüübid".
Plasma rakettmootorid
Vaatlusalused elektromagnetpumbad on omamoodi alalisvoolumootorid. Põhimõtteliselt sobivad sellised seadmed ka plasma ehk kõrgtemperatuurse (2000 - 4000 °C ja rohkem) ioniseeritud ja seega elektrit juhtiva gaasi kiirendamiseks, kiirendamiseks või liigutamiseks. Sellega seoses töötatakse välja kosmoserakettide reaktiivplasmamootoreid, mille ülesandeks on saavutada plasma väljavoolukiirused kuni 100 km/s. Sellistel tõukuritel ei oleks palju tõukejõudu ja need sobiksid seetõttu töötama kaugel planeetidest, kus gravitatsiooniväljad on nõrgad; nende eeliseks on aga see, et aine (plasma) massivoolukiirus on väike. Nende toiteks vajalik elektrienergia peaks saama tuumareaktorite abil. Alalisvoolu plasmamootorite jaoks on keeruline probleem usaldusväärsete elektroodide loomine plasma voolu andmiseks.
Magnetohüdrodünaamilised generaatorid
MHD-masinad, nagu kõik elektrimasinad, on pööratavad. Eelkõige võib joonisel 1 kujutatud seade töötada ka generaatori režiimis, kui sellest juhitakse läbi juhtiv vedelik või gaas. Sel juhul on soovitatav omada sõltumatut erutust. Tekkiv vool võetakse elektroodidelt.
Seda põhimõtet kasutatakse elektromagnetiliste voolumõõturite ehitamiseks vee, leeliste ja hapete lahuste, vedelate metallide jms jaoks. Elektroodidele mõjuv elektromotoorjõud on võrdeline liikumiskiirusega või vedeliku voolukiirusega.
MHD generaatorid pakuvad huvi võimsate elektrigeneraatorite loomise seisukohalt soojusenergia otseseks muundamiseks elektrienergiaks. Selleks on vaja läbi joonisel 1 kujutatud kujuga seadme läbida juhtiv plasma kiirusega umbes 1000 m/s. Sellist plasmat on võimalik saada nii tavapärase kütuse põletamisel kui ka gaasi kuumutamisel tuumareaktorites. Plasma juhtivuse suurendamiseks võib sellesse lisada väikeseid kergesti ioniseeruvate leelismetallide lisandeid.
Plasma elektrijuhtivus suurusjärgus 2000–4000 °C on suhteliselt madal (eritakistus on umbes 1 oomi × cm = 0,01 oomi × m = 104 oomi × mm² / m, st umbes 500 000 korda suurem kui see). vasest). Sellegipoolest on võimsates generaatorites (umbes 1 miljon kW) võimalik saada vastuvõetavaid tehnilisi ja majanduslikke näitajaid. Samuti töötatakse välja vedel-metall töövedelikuga MHD generaatoreid.
Plasma MHD alalisvoolugeneraatorite loomisel tekivad raskused elektroodide materjalide valimisel ja töökindlate kanaliseinte valmistamisel. Tööstusrajatistes on keeruline ülesanne ka suhteliselt madala pingega (mitu tuhat volti) ja suure võimsusega (sadu tuhandeid ampreid) alalisvoolu muundamine vahelduvvooluks.
53. Unipolaarsed masinad. Esimese ostsillaatori leiutas Michael Faraday. Faraday avastatud efekti olemus seisneb selles, et kui ketas pöörleb põikisuunalises magnetväljas, siis ketta elektronidele mõjub Lorentzi jõud, mis nihutab need olenevalt välja suunast tsentrisse või perifeeriasse ning pöörlemine. Tänu sellele tekib elektromotoorjõud ning läbi voolu koguvate harjade, mis puudutavad ketta telge ja perifeeriat, on võimalik tõmmata märkimisväärset voolu ja võimsust, kuigi pinge on väike (tavaliselt murdosa voltidest). Hiljem selgus, et ketta ja magneti suhteline pöörlemine ei ole vajalik tingimus. Unipolaarse induktsiooniefekti olemasolu näitavad ka kaks magnetit ja nende vahel koos pöörlev juhtiv ketas. Elektrit juhtivast materjalist magnet võib pöörlemise ajal töötada ka unipolaarse generaatorina: see ise on ka ketas, millelt eemaldatakse elektronid harjade abil, samuti on see magnetvälja allikas. Sellega seoses töötatakse välja unipolaarse induktsiooni põhimõtted vabade laetud osakeste liikumise kontseptsiooni raames magnetvälja suhtes, mitte magnetite suhtes. Magnetvälja peetakse sel juhul statsionaarseks.
Vaidlused selliste masinate üle on kestnud juba pikka aega. Füüsikud, kes eitavad eetri olemasolu, ei saanud aru, et väli on "tühja" ruumi omadus. See on õige, kuna "ruum pole tühi", see sisaldab eetrit ja just see eeter loob keskkonna magnetvälja olemasoluks, mille suhtes pöörlevad nii magnetid kui ka ketas. Magnetvälja võib mõista suletud eetrivooluna. Seetõttu ei ole ketta ja magneti suhteline pöörlemine vajalik tingimus.
Tesla töös, nagu me juba märkisime, täiustati vooluringi (suurendati magnetite suurust ja segmenteeriti ketast), mis võimaldab luua Tesla isepöörlevaid unipolaarseid masinaid.
Ergastusmähis on ühendatud sõltumatu allikaga. Mootori omadused on samad, mis püsimagnetmootoril. Pöörlemiskiirust juhib armatuuriahela takistus. Seda reguleerib ka ergutusmähise ahelas olev reostaat (reguleeriv takistus), kuid selle väärtuse liigsel vähendamisel või purunemisel suureneb armatuuri vool ohtlike väärtusteni. Sõltumatu ergutamisega mootoreid ei tohi käivitada tühikäigul või väikese võlli koormusega. Pöörlemiskiirus suureneb järsult ja mootor saab kahjustada.
Sõltumatu ergastusskeem
Ülejäänud ahelaid nimetatakse iseergastusega ahelateks.
Paralleelne erutus
Rootor ja ergutusmähised on ühendatud paralleelselt sama toiteallikaga. Selle kaasamisega on ergutusmähist läbiv vool mitu korda väiksem kui rootori kaudu. Elektrimootorite omadused on karmid, võimaldades neid kasutada tööpinkide, ventilaatorite juhtimiseks.
Pöörlemiskiiruse reguleerimine toimub reostaatide lisamisega rootori ahelasse või ergutusmähisega järjestikku.
Paralleelne ergutusahel
järjestikune erutus
Ergastusmähis on ankurmähisega jadamisi ühendatud, nende kaudu voolab sama vool. Sellise mootori kiirus sõltub selle koormusest, seda ei saa tühikäigul sisse lülitada. Kuid sellel on head käivitusomadused, nii et seeria ergutusahelat kasutatakse elektrifitseeritud sõidukites.
Seeria ergutusahel
segane põnevus
See skeem kasutab kahte ergutusmähist, mis paiknevad paarikaupa mootori mõlemal poolusel. Neid saab ühendada nii, et nende vood kas liidetakse või lahutatakse. Selle tulemusena võivad mootori omadused olla sarnased jada- või paralleelergutusele.
Segaergutusskeem
Pöörlemissuuna muutmiseks muuta ühe ergutusmähise polaarsust. Elektrimootori käivitamise ja selle pöörlemiskiiruse juhtimiseks kasutatakse takistuste astmelist ümberlülitamist.
33. Sõltumatu ergastusega DPT omadused.
Sõltumatu ergastusega alalisvoolumootor (DPT NV) Selles mootoris (joonis 1) on väljamähis ühendatud eraldi toiteallikaga. Reguleeriv reostaat r reg on kaasatud ergutusmähise ahelasse ja täiendav (käivitus)reostaat R p armatuuri ahelasse. NV DPT iseloomulik tunnus on selle ergutusvool ma sisse sõltumatu armatuuri voolust Ma olen kuna ergutusmähise toide on sõltumatu.
Sõltumatu ergastusega alalisvoolumootori skeem (DPT NV)
1. pilt
Sõltumatu ergastusega alalisvoolumootori mehaaniline karakteristik (dpt nv)
Sõltumatu ergastusega alalisvoolumootori mehaanilise karakteristiku võrrandil on vorm
kus: n 0 - mootori võlli pöörlemissagedus tühikäigul. Δn - mootori pöörlemissageduse muutumine mehaanilise koormuse mõjul.
Sellest võrrandist järeldub, et sõltumatu ergastusega alalisvoolumootori (DPT NV) mehaanilised omadused on sirgjoonelised ja lõikuvad y-teljega tühikäigu punktis n 0 (joonis 13.13 a), muutes samal ajal mootori pöörlemiskiirust. Δn, on selle mehaanilise koormuse muutumise tõttu võrdeline armatuuriahela takistusega R a =∑R + R ext. Seetõttu armatuuriahela madalaima takistuse korral R a = ∑R, kui Rext = 0 , vastab väikseimale kiiruse erinevusele Δn. Sellisel juhul muutub mehaaniline karakteristikud jäigaks (graafik 1).
Mootori mehaanilisi omadusi, mis saadakse armatuuri ja ergutusmähiste nimipingetel ning ankruahelas täiendavate takistuste puudumisel, nimetatakse loomulik(diagramm 7).
Kui vähemalt üks loetletud mootori parameetritest on muudetud (pinge armatuuril või ergutusmähistel erineb nimiväärtustest või muudetakse armatuuri ahela takistust R sisestamisegaext), siis nimetatakse mehaanilisi omadusi kunstlik.
Kunstlikke mehaanilisi omadusi, mis saadakse täiendava takistuse Rext sisseviimisel armatuuri ahelasse, nimetatakse ka reostaatilisteks (graafikud 7, 2 ja 3).
Alalisvoolumootorite reguleerimisomaduste hindamisel on kõige olulisem mehaanilised omadused. n = f(M). Konstantse koormusmomendiga mootori võllil koos takisti takistuse suurenemisega Rext pöörlemiskiirus väheneb. Takisti takistus Rext vajalikule kiirusele vastava kunstliku mehaanilise karakteristiku saamiseks n sõltumatu ergastusega mootorite antud koormusel (tavaliselt nimikoormusel):
kus U on mootori armatuuriahela toitepinge, V; I i - antud mootori koormusele vastav armatuuri vool, A; n - vajalik kiirus, p/min; n 0 - tühikäigu kiirus, p/min.
Tühikäigu pöörlemiskiirus n 0 on piirkiirus, millest kõrgemal lülitub mootor generaatorirežiimile. See kiirus ületab nimiväärtust nnim nii palju, kui armatuuriahelasse antud nimipinge U nom ületab armatuuri EMF-i Ema nim mootori nimikoormusel.
Mootori mehaaniliste omaduste kuju mõjutab ergastuse peamise magnetvoo väärtus F. Kui väheneb F(kui takisti r reg takistus suureneb), suureneb mootori tühikäigu pöörete arv n 0 ja pöörete erinevus Δn. See toob kaasa olulise muutuse mootori mehaaniliste omaduste jäikuses (joon. 13.13, b). Kui muudate pinget armatuurimähisel U (muutmata R ext ja R reg), siis n 0 muutub ja Δn jääb muutumatuks [vt. (13.10)]. Selle tulemusena nihkuvad mehaanilised omadused piki y-telge, jäädes üksteisega paralleelseks (joon. 13.13, c). See loob soodsaimad tingimused mootorite pöörete reguleerimiseks pinge muutmisega U tarnitakse armatuuriahelasse. See kiiruse reguleerimise meetod on muutunud kõige levinumaks ka tänu reguleeritavate türistori pingemuundurite väljatöötamisele ja laialdasele kasutuselevõtule.
