1) Сдвигом щеток с геометрической нейтрали за физическую нейтраль.
1) Полюсы, ярмо, болты, коллекторные пластины, щетки.
2) Станина, ярмо, обмотка возбуждения, болты, коллектор, щетки.
3) Обмотка возбуждения, якорная обмотка, щетки.
4) Индуктор, якорь, коллектор, щеточный узел.
5) Станина, якорь, щетки.
1.1.7. Две машины постоянного тока серии П имеют различные номинальные
напряжения. Первая Uн = 110 В, вторая Uн = 115 В. Какая из машин – генератор, какая – двигатель?
1) Обе машины – двигатели.
2) Обе машины – генераторы.
3) Первая машина – двигатель, вторая – генератор.
4) Первая машина – генератор, вторая – двигатель.
5) Таких машин не существует.
1.1.8. Почему сердечник якоря машины постоянного тока набирают из листов электротехнической стали (не делают из сплошного металла) ?
1) из конструктивных соображений;
2) для уменьшения магнитного сопротивления потоку возбуждения;
3) для уменьшения тепловых потерь в машине;
4) для улучшения коммутации;
5) для улучшения вентиляции.
1.1.9. Назначение дополнительных полюсов в машине постоянного тока:
1) уменьшение искрения под щетками;
2) увеличение магнитного потока машины;
3) увеличение диапазона регулирования электрических параметров машины; 4) увеличение скорости вращения машины;
5) дополнительные полюса устанавливаются с иной целью (укажите).
1.1.10. За счет изменения величины и направления какой эдс в коммутирующей секции машины постоянного тока осуществляют уменьшение искрения щеток?
1) ЭДС самоиндукции.
2) ЭДС взаимоиндукции.
4) ЭДС самоиндукции и вращения.
5) ЭДС взаимоиндукции и вращения.
1.1.11. Выберите электрическую схему коллекторной машины постоянного тока с параллельным возбуждением.
1) а; 2) б; 3) в; 4) г; 5) здесь такой машины нет.
1.1.12. Выберите электрическую схему коллекторной машины постоянного тока с независимым возбуждением.
1) А; 2) б; 3) в; 4) г; 5) здесь такой машины нет.
1.1.13. Выберите электрическую схему коллекторной машины постоянного тока с последовательным возбуждением.
1) А; 2) б; 3) в; 4) г; 5) здесь такой машины нет.
1.1.14. Выберите электрическую схему коллекторной машины постоянного тока со смешанным возбуждением.
1) А; 2) б; 3) в; 4) г; 5) здесь такой машины нет.
1.1.15. Выберите правильную формулу электромагнитного момента коллекторной машины постоянного тока.
1.1.16. Выберите правильную формулу для ЭДС коллекторной машины постоянного тока:
1.2 Генераторы постоянного тока
1.2.1. Для чего служит коллекторно-щеточный узел в генераторе постоянного
1) Для электрического соединения якорной обмотки с сетью.
2) Для механического выпрямления переменного тока в постоянный.
3) Для преобразования постоянного тока в переменный ток в проводниках обмотки якоря.
4) Для механического выпрямления переменного тока в постоянный и электрического соединения якорной обмотки с сетью.
5) Для преобразования постоянного тока в переменный ток в проводниках обмотки якоря и электрического соединения последней с сетью.
1.2.2. Что происходит в генераторе постоянного тока?
1) Индуктируется ЭДС.
2) Механическая энергия преобразуется в электрическую путем индуктирования ЭДС и тока в якорной обмотке.
3) Электрическая энергия преобразуется в механическую путем воздействия электромагнитных сил на проводники стоком, находящиеся в магнитном потоке.
4) Возникает электромагнитная сила.
5) Индуктируется ЭДС и возникает электромагнитная сила.
1.2.3. Выберите правильную форму баланса моментов установившегося ре-
жима коллекторного генератора постоянного тока.
1) Mпр.дв = M0 + Mэм + Mс
2) Mпр.дв = M0 + Mэм
3) Mпр.дв = M0 + Mс
4) Mпр.дв = M0
5) Mпр.дв = Mэм + Mс
где Mпр.дв. – момент приводного двигателя, M0 – момент холостого хода, Mэм –
электромагнитный момент, Mс – момент сопротивления.
1.2.4. Выберите правильную формулу баланса напряжения коллекторного ге-
нератора постоянного тока независимого возбуждения.
1) U = Eа + Iа ⋅ Rа ;
2) U = Eа – Iа ⋅ Rа
3) U = Ea + Ia · Ra + Ia · Rв ;
4) U = Ea— Ia · Ra — Ia · Rв ;
5) U = Ea— Ia · Ra — (Ia — Iв) · Rв
1.2.5. Укажите регулировочную характеристику генератора постоянного тока
с независимым возбуждением и оси координат.
1.2.6. Выберите правильную формулу баланса напряжения коллекторного ге-
нератора постоянного тока параллельного возбуждения.
1) U = Eа + Iа ⋅ Rа ;
2) U = Eа – Iа ⋅ Rа
3) U = Ea + Ia · Ra + Ia · Rв ;
4) U = Ea— Ia · Ra — Ia · Rв ;
5) U = Ea— Ia · Ra — (Ia — Iв) · Rв
1.2.7. Укажите внешнюю характеристику коллекторного генератора постоян-
ного тока с параллельным возбуждением.
1.2.8. Укажите внешнюю характеристику коллекторного генератора постоян-
ного тока с последовательным возбуждением.
1.2.9. Укажите внешнюю характеристику коллекторного генератора постоян-
ного тока с независимым возбуждением.
1.2.10. Укажите внешнюю характеристику коллекторного генератора постоян-
ного тока смешанного возбуждения, у которого параллельная обмотка и последовательная в магнитном отношении включены встречно.
1.2.11. Укажите нагрузочную характеристику генератора постоянного тока с
независимым возбуждением и оси координат.
1.2.12. Укажите внешнюю характеристику генератора постоянного тока сме-
шанного возбуждения, у которого параллельная обмотка и последовательная в магнитном отношении включены согласно.
1.2.14. Укажите внешнюю характеристику генератора постоянного тока с независимым возбуждением и оси координат.
1.2.15. Какой коллекторный генератор постоянного тока в наибольшей степени «боится» короткого замыкания?
1) С независимым возбуждением.
2) С последовательным возбуждением.
3) С параллельным возбуждением.
4) Со смешанным возбуждением и встречным включением обмоток.
5) Короткое замыкание не опасно для любого из перечисленных генераторов.
1.2.16. Укажите характеристику холостого хода генератора постоянного тока с
1.2.17. Выберите правильную формулу для сопротивления якорной цепи гене-
ратора постоянного тока независимого возбуждения.
1) Ra = Rв
2) Ra = Rв + Rоя + Rкпл + Rщ + Rкщ
3) Ra = Rв + Rоя
4) Ra = Rоя + Rкпл + Rщ + Rкщ
где Rоя – сопротивление обмотки якоря, Rкпл – сопротивление коллекторных пластин, Rщ – сопротивление щеток, Rкщ – сопротивление коллекторно-щеточного перехода, Rв – сопротивление цепи возбуждения.
1.2.18. Выберите правильную формулу для момента холостого хода генератора постоянного тока.
1) М0 = М тр.п + Мс + Мтр.в + Мтр.щ + Мсвт
2) М0 = М тр.п + Мтр.в + Мтр.щ + Мсвт
3) М0 = М тр.п + Мтр.в + Мтр.щ — Мсвт
4) М0 = М тр.п — Мтр.в — Мтр.щ + Мсвт
5) М0 = М тр.п — Мс + Мтр.в + Мтр.щ — Мсвт
где Mтр. – моменты трения, Mсвт – момент сопротивления от вихревых токов, Mс – другие моменты сопротивления.
1.2.19. На рисунке представлена внешняя характеристика генератора постоянного тока. Что необходимо предпринять для поддержания напряжения генератора на неизменном уровне при необходимости увеличения его нагрузки?
Какой коллекторный генератор постоянного тока боится короткого замыкания
МЫ ПОМОЖЕМ С ТЕСТОВЫМИ ЗАДАНИЯМИ.
Томский политехнический университет (ТПУ)
(решение и ответы по тесту от 50 руб)
Электрические машины
Поможем ответить и решить задания по следующим вопросам.
Вопросы тестирования по предмету — Электрические машины . ТПУ
• Действующее значение ЭДС самоиндукции трансформатора
• Трансформатор потребляет мощность 293 Вт. Определить величину тока протекающего по вторичной обмотке, если напряжение на вторичной обмотке 22 B, а коэффициент полезного действия 82 %. Реактивной составляющей пренебречь.
• Почему воздушные зазоры в трансформаторе делают минимальными?
• Коэффициент трансформации понижающего трансформатора
• Что произойдет с трансформатором, если его включить в сеть постоянного напряжения той же величины?
• На каком законе электротехники основан принцип действия трансформатора?
• Что преобразует трансформатор?
• Почему сердечник трансформатора выполняют из электрически изолированных друг от друга пластин электротехнической стали?
• Напряжение на первичной обмотке трансформатора U1=165 В. Определить напряжение во вторичной цепи, если первичная обмотка содержит w1=402 витков, а вторичная w2=1232 витков. Потерями энергии пренебречь.
• Система, предназначенная для обеспечения механической прочности и возможности перемещения трансформатора
• Магнитные системы трехфазных трансформаторов
• Система, предназначенная для усиления электромагнитной связи между обмотками трансформатора
• Действующее значение ЭДС взаимоиндукции трансформатора
• Как соединены первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора, если трансформатор имеет 11 группу (У — звезда, Δ — треугольник)?
• Магнитные системы однофазных трансформаторов
• Как обозначаются начала фаз первичной обмотки трехфазного трансформатора?
• Зависимость Рк трансформатора от величины напряжения питания
• Зависимость cosφк трансформатора от величины напряжения питания
• Зависимость I0 трансформатора от величины напряжения питания
• Запись векторов первичной обмотки в диаграмме трансформатора
• Группа соединений обмоток трехфазного трансформатора зависит от
• КПД трансформатора максимальный при неизменном характере нагрузки, если
• Последствие k1≠k2 понижающих трансформаторов при параллельной работе
• Клеммы однофазного трансформатора обозначают латинскими буквами
• Последствие Uк1≠Uк2 при параллельной работе
• Условия получения внешней характеристики трансформатора
• Последствие включения трансформаторов с разными группами соединений обмоток при параллельной работе
• Применяемые группы соединений обмоток трехфазного трансформатора
• Группа соединений обмоток однофазного трансформатора характеризует угол между векторами
• Группа соединений обмоток трехфазного трансформатора при смене маркировки одной из обмоток
• Уравнение равновесия напряжений АД для обмотки статора • Запись возле параметра схемы замещения АД
• Приведенное индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки ротора АД
• Скольжение АД рассчитывают • Приведенное активное сопротивление фазы обмотки ротора АД
• Вращающаяся часть асинхронной машины
• Коэффициент трансформации тока АД
• При отрицательном скольжении АД работает в режиме
• Определить частоту тока в обмотке ротора асинхронного двигателя, если частота промышленной сети 50 Гц, машина работает при скольжении 3.9 %.
• Определить частоту вращения ротора асинхронного двигателя, если число пар полюсов машины 5, а величина скольжения 1.2 %. Частота промышленной сети 50 Гц.
• Количество контактных колец, расположенных на валу АД с фазным ротором
• Зависимость частоты вращения электромагнитного поля, созданного трехфазной обмоткой статора АД, от частоты тока
• Уравнение равновесия напряжений АД для обмотки ротора
• Соотнесите точки механической характеристики асинхронного двигателя с соответствующими моментами
• Зависимость максимального вращающего момента АД от амплитуды фазного напряжения обмотки статора
• Рассчитать частоту вращения ротора асинхронного двигателя n, если число пар полюсов машины p=9, а скольжение s=0.04.
• Определить КПД трехфазного асинхронного двигателя в номинальном режиме, если общие потери 73.7 Вт, а потребляемая мощность из сети 250 Вт
• Зависимость электромагнитного вращающего момента АД с короткозамкнутым ротором от скольжения
• Зависимость пускового тока АД с короткозамкнутым ротором от скольжения
• При пуске АД переключением «звезда-треугольник» уменьшение пускового момента равно
• При пуске АД переключением «звезда-треугольник» уменьшение пускового тока равно
• Введение пускового реостата в цепь обмотки фазного ротора АД позволяет повысить
• Амплитуда подводимого к обмотке статора напряжения при прямом пуске АД
• Реакторный пуск АД позволяет
• Напряжение на вращающийся индуктор СМ подается на контактные кольца, число которых равно
• Число полюсов обмотки якоря СГ при f=50 гц
• Магнитопровод якоря СМ выполняется шихтованным для уменьшения
• Реакция якоря возникающая в явнополюсном СГ при нагрузке
• Обмотка возбуждения индуктора СМ создает электромагнитное поле
• Частота (Гц) электродвижущей силы, индуцируемой в обмотке якоря СГ при полюсности и частоте вращения индуктора
• Результирующая электродвижущая сила, индуцируемая в обмотке якоря СГ, зависит от
• Напряжение, подаваемое на контактные кольца индуктора СМ
• Электродвижущая сила, индуцируемая в обмотке якоря СГ основным магнитным потоком, зависит от
• На кривых поля реакции якоря явнополюсной СМ цифрами обозначено распределение магнитной
• Частота вращения (электрических радиан в минуту) магнитного поля возбуждения относительно якоря СГ с полюсностью и частотой вращения индуктора
• Электродвижущая сила, индуцируемая в фазе обмотки якоря, пропорциональна
• Рисунок отражающий принцип действия синхронного генератора
• Вид характеристики короткого замыкания синхронного генератора
• Обеспечивая n = const , соблюдаются следующие условия получения характеристик
• ЭДС индуцируемая в фазе обмотки якоря
• Уравнение равновесия напряжений неявнополюсного СГ при симметричной нагрузке
• Внешние характеристики СГ при различных характерах нагрузки
• Электрические схемы опытов для получения характеристик СГ
• Условия включения на параллельную работу СГ контролируются приборами
• Какие из условий включения на параллельную работу не выполняются на векторных диаграммах сети и СГ
• Выберите правильную угловую характеристику для электромагнитной мощности Рэм синхронного генератора с неявнополюсным ротором
• Зависимость тока якоря от тока возбуждения СГ, работающего параллельно с сетью
• Каким образом приводится условия включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью
• Соотнесите элементы машины постоянного тока, указанные на рисунке, с их названиями
• Мощность, потребляемая двигателем постоянного тока из сети Pi = 1,5 кВт. Полезная мощность, отдаваемая двигателем в нагрузку, Р2 = 1,125 кВт. Определить КПД двигателя В %..
• Сердечник якоря машины постоянного тока набирают из листов электротехнической стали, изолированных между собой
• Назначение коллектора и щеток в генераторе постоянного тока
• Причины образования реакции якоря в машине постоянного тока • Способы устранения реакции якоря
• Формула электромагнитного момента коллекторной машины постоянного тока
• Изменение направления вращения двигателя постоянного тока с электромагнитным возбуждением осуществляют следующим путем
• Как изменится напряжение на зажимах генератора с параллельным возбуждением при уменьшении тока нагрузки от номинального до нуля
• Как нужно изменить ток возбуждения, чтобы напряжение на зажимах генератора постоянного тока с параллельным возбуждением было неизменным при возрастании нагрузки
• Укажите соответствующие характеристики генератора постоянного тока с независимым возбуждением
• Характеристика короткого замыкания генератора постоянного тока с независимым возбуждением
• У генераторов, какого способа возбуждения возможен процесс самовозбуждения
• Какой коллекторный генератор постоянного тока боится короткого замыкания
• Способы улучшения коммутации (уменьшения искрения) в машинах постоянного тока
• Характеристика холостого хода генератора постоянного тока с параллельным возбуждением
• Рабочие характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения
• Механические характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения
• Как изменится частота вращения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения если магнитный поток возбуждения уменьшился, при этом напряжение питания осталось постоянным
• Механическая характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения при изменении напряжения питания
• Чему равен ток обмотки возбуждения двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением с номинальным током Iном = 50 А
• Механическая характеристика двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при шунтировании обмотки якоря
• Уравнение частоты вращения якоря двигателя постоянного тока
• Укажите механическую характеристику коллекторного двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.
• Назначение реостата в цепи обмотки возбуждения двигателя постоянного тока
Решаем и отвечаем на тестовые вопросы за Вас.
Энергетический агрегат с бесконтактным электродвигателем и модульными источниками энергии в аварийно-спасательной технике Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»
Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Федорук В. С.
Описана опытно-конструкторская разработка испытания и использования бесконтактных электродвигателей в аварийно-спасательной технике и инструментах.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Федорук В. С.
Асинхронные генераторы в научных исследованиях кафедры электрических машин и электропривода КубГАУ. (к 40-летию создания кафедры ЭМ и ЭП КубГАУ)
Асинхронные генераторы для питания сварочной дуги
Создание и исследование высокоэффективных электротехнических устройств
Применение компьютерных технологий при проектировании специализированных вентильных двигателей
Генераторная установка с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
The Power Agregate with the Contactless Electric Motor and Modular Energy Sources in Failure-Rescue Technique
Experimental-construction work of standing and use of the contactless electric motors in failure-rescue technics and tools is described.
Текст научной работы на тему «Энергетический агрегат с бесконтактным электродвигателем и модульными источниками энергии в аварийно-спасательной технике»
В.С. Федорук к.в.н. (АГЗ МЧС России)
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ С БЕСКОНТАКТНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ И МОДУЛЬНЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ЭНЕРГИИ В АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ
THE POWER AGREGATE WITH THE CONTACTLESS ELECTRIC MOTOR AND MODULAR ENERGY SOURCES IN FAILURE-RESCUE TECHNIQUE
Описана опытно-конструкторская разработка испытания и использования бесконтактных электродвигателей в аварийно-спасательной технике и инструментах.
Experimental-construction work of standing and use of the contactless electric motors in failure-rescue technics
and tools is described.
Одним из путей решения проблем повышения надежности аварийно-спасательной техники и аварийно-спасательного инструмента, особенно электрического, является увеличение работоспособности применяемых в этой технике электродвигателей.
Надежность в электротехнике обеспечивается за счет миниммума или отсутствия электрических контактов, а в электромеханике — отсутствием скользящих электрических контактов. Для того, чтобы электродвигатели были бесконтактными, необходимо, чтобы у них не было коллектора, т.е. они должны быть асинхронными.
Самое простое, надежное и недорогое, что есть в электромеханике — это асинхронные машины с короткозамкнутым ротором. Однако наиболее распространенная промышленная частота 50 Гц может обеспечить вращение ротора со скоростью не более 3000 оборотов в минуту.
Для получения более высокой скорости вращения можно использовать однофазные коллекторные двигатели, которые могут вращаться со скоростью до 30000 оборотов в минуту и более. Инструменты с коллекторными двигателями питаются от промышленной сети с частотой тока 50 Гц. Однако их ресурс, как правило, не превышает 1000 часов из-за быстрого износа щеточно-коллекторного узла со скользящими контактами. Коллекторные двигатели «боятся» влаги, пыли, инея. Из-за постоянного искрообразо-вания они неприменимы во взрывоопасной среде, особенно при проведении аварийно-спасательных работ, что может привести к человеческим жертвам.
Для спасателей, часто работающих в сложных климатических условиях, более рациональным будет применение более легких и в то же время более мощных электрических машин — с повышенной частотой тока.
Как известно, частота вращения ротора асин-
хронного двигателя прямо пропорциональна частоте электрического тока. Поэтому для увеличения частоты вращения ротора с 3000 до 24000 оборотов в минуту частоту тока, питающего двигатель с короткозамкнутым ротором, необходимо также увеличить с 50 Гц до 400 Гц.
До недавнего времени в нашей стране, как и в большинстве развитых стран, треть всего электрического инструмента была оснащена 3-х фазными электродвигателями повышенной частоты тока, как правило, 200 Гц, реже — 400 Гц. Для них, естественно, производились и источники энергии повышенной частоты — генераторы и преобразователи повышенной частоты. В 90-е годы прошлого века все постсоветское пространство оказалось без производства источников и инструментов повышенной частоты тока. Образовавшаяся ниша вскоре была заполнена коллекторным электроинструментом, чаще всего зарубежного производства. Во многих отраслях такая замена не была полноценной, тем более для МЧС и, прежде всего, по надежности: ресурс коллекторных двигателей на порядок ниже, чем асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Надежность техники — понятие комплексное, и поэтому нужно, чтобы не только инструменты, но и источник тока был бесконтактным. Легче всего это сделать, воспользовавшись принципом обратимости электрических машин с помощью асинхронной машины.
Если в асинхронной машине (двигателе, например) вращать вал с короткозамкнутым ротором, а к статорной обмотке подключить конденсаторную батарею, то можно добиться, что при определенной скорости вращения асинхронная машина возбудится и будет выдавать на общие с конденсаторной батареей зажимы переменный ток. Это будет уже асинхронный генератор переменного тока с конденсаторным возбуждением (АГКВ), а если асинхронная машина имеет не два, а более полюсов на своей статорной
обмотке, то переменный ток будет повышенной частоты. Например, для получения тока повышенной частоты 200 Гц в асинхронной машине необходимо 8 пар полюсов.
До сих пор речь шла о надежности комплекса «источник — нагрузка». Нет необходимости доказывать, что надежность — важнейшее, но не единственное требование к источнику и потребителю электроэнергии. Другие требования — автономность и мобильность — настолько понятны, что нет смысла их специально рассматривать. Что же касается требования к модульности, появившегося в силовой электроэнергетике сравнительно недавно, то его рассмотрим более детально.
В АГЗ МЧС России научной группой проблем оснащения и ведения аварийно-спасательных работ кафедры аварийно-спасательных работ при участии завода «Элис» (Москва) был создан опытный образец аварийно-спасательной машины «АСМ-концепт» на базе УАЗ-3741 (рис.1). «АСМ-концепт» успешно прошла испытания, ее возможности были продемонстрированы специалистам Государственного центрального аэромобильного спасательного отряда МЧС России, ГУ ГОиЧС и ПСС г.Москвы и на выставке «Средства спасения — 2000» (ЦПКО «Сокольники», Москва).
«АСМ-концепт» имела в своем составе пять источников энергии, четыре из которых имели привод от двигателя автомобиля через коробку отбора мощности:
-универсальный асинхронный генератор повышенной частоты тока 200 Гц со сваркой током до 150 А и тремя выходными напряжениями для питания электроинструмента: трехфазного 36/42 В и 135 В и однофазного 220 В;
-генератор повышенной частоты тока 400 Гц со сваркой током до 300 А и трехфазной линией питания инструмента с напряжением 220 В;
-пневматический компрессор с производительностью воздуха 600 л/мин и ресивером ёмкостью 120 л;
-гидронасос для питания аварийно-спасательного инструмента — домкратов, кусачек, разжимов и т.д.
Автономно, без запуска двигателя, работал инвертор-преобразователь постоянного тока напряжением 24 В, получаемого от двух аккумуляторных
батарей, в переменный ток частотой 50 Гц напряжением 220 В.
«АСМ-концепт» по своим возможностям заменяла несколько специальных спасательных автомобилей и получила высокую оценку специалистов.
В последующие годы, в процессе опытной эксплуатации «АСМ-концепт», не только подтвердились отмеченные достоинства, но и были сформулированы некоторые дополнительные требования. В частности, при работе автомобиля на месте при использовании ограниченного набора источников энергии был отмечен низкий коэффициент использования мощности автомобильного двигателя и, как следствие, высокий расход топлива.
Одновременно, при загрузке на величину 50% и более, возникал перегрев двигателя, что потребовало ввести дополнительные средства охлаждения.
Логическим продолжением этой темы в 2005 году в порядке инициативы, а в 2006-07 гг. в рамках академической НИОКР «Энергетическое обеспечение аварийно-спасательных работ мобильными источниками питания» стало создание самоходного энергетического агрегата «СЭА-концепт» (рис.2).
Рис. 1. Аварийно-спасательная машина «АСМ-концепт»
Рис. 2. Самоходный энергетический агрегат «СЭА-концепт» с модулем АГКВ-4
Дополнительное развитие эта тема получила в соответствии с приказом МЧС от 2.06.2006 г. №282 «О разработках в области развития авиационно-спасательных технологий мобильного контейнерного комплекса для авиационного мониторинга, предупреждения чрезвычайных ситуаций и проведения поисковых работ на базе вертолета Ми-8 МТ (Ми-8 МТВ)».
Суть этой работы — создание легкого самоходного агрегата со сменными модульными источниками и потребителями вторичной энергии — электро-, гидро-, пневмоинструментами и др., по универсальности применения не уступающего аварийно-спасательному автомобилю, а по удельным показателям (соотношение мощности и массы) значительно его превосходящего.
Конструктивно «СЭА-концепт» представляет собой 4-х колесную рамную тележку, на которой установлен двигатель внутреннего сгорания«Бриггс энд Стреттон» («В & S») мощностью 13 л.с. От двигателя
через двухступенчатый редуктор вращение передается на передние колеса, что обеспечивает автономность и мобильность агрегата. Для начала и прекращения движения используется натяжной ролик, регулирующий степень натяжения клинового ремня, соединяющего трехручьевой ведущий шкив двигателя со шкивом редуктора. Редуктор обеспечивает две скорости вперед ( 5 и 18 км/ч) , одну назад (4 км/ч) и вращение вала вторичного источника энергии — сменного модуля (электрогенератора, пневмокомпрессора, гидропомпы и т.п.). Шкивы вторичных источников энергии (модулей) должны иметь диаметр, соответствующий номинальному числу оборотов конкретного модуля.
На сидении «СЭА-концепт» могут разместиться два спасателя. Кузов рассчитан на транспортировку двух модульных нагрузок и набора электроинструментов. Место для подключения модульных нагрузок устроено в передней части «СЭА-концепт» и представляет собой откидную площадку (рис.3) для источников вторичной энергии — генераторов переменного тока частотой 50 Гц или повышенной частоты (200 Гц и 400 Гц), помпы, компрессора и др. Привод источников энергии также осуществляется через клиноременную передачу.
Многофункциональность и стремление минимизировать весогабаритные характеристики системы «двигатель — нагрузка» предполагают модульность нагрузок. В «СЭА-концепт» двигатель внутреннего сгорания «В & S» имеет на выходном валу шкив, что позволяет получить с помощью клиноременной передачи любые обороты и соответственно подключить любые источники вторичной энергии, будь то пневматический компрессор (1200 об/мин), помпа (1500 — 3000 об/мин), сварочный генератор (4000 об/ мин). Замена одной нагрузки на другую занимает 1-2 минуты.
Транспортировка «СЭА-концепт» на большие расстояния довольно проста. Имея габариты 2300х800х800 мм и вес без нагрузок 200 кг, он может самостоятельно по трапу въехать в транспортное средство, например, вертолет или небольшой автомобиль-внедорожник. Следует отметить, что
Рис. 3. Откидная площадка «СЭА-концепт» для размещения модульных нагрузок
«СЭА-концепт» не рассчитан на самостоятельное перемещение по дорогам общего назначения на значительные расстояния.
«СЭА-концепт» — пионерный проект. Разработчику неизвестны не только серийные, но и выставочные аналоги, которые можно было бы принять за образец при сравнительных испытаниях. На этом основании лабораторные испытания «СЭА-концепт» можно квалифицировать как установочные.
Из сменных источников вторичной энергии, размещенных на «СЭА-концепт», в настоящее время наиболее испытан универсальный асинхронный генератор с конденсаторным возбуждением АГКВ-4 повышенной частоты тока 200 Гц.
Лавинообразный процесс возбуждения генератора происходит при достижении половины номинальных оборотов (т.е. « 1500 об/мин). Запас мощности генератора и приводного двигателя должен быть таким, чтобы при пуске значительных нагрузок (до 25% Рном), особенно с асинхронными двигателями, не происходило развозбуждение генератора. Это достигается избыточным насыщением магнитной цепи генератора за счет емкости конденсаторов возбуждения. Еще больше эта емкость должна быть при сварке.
Известны несколько способов автоматического регулирования емкости возбуждения асинхронного генератора в зависимости от величины и характера нагрузки. Однако для упрощения конструкции была принята схема ручного упреждающего форсирования возбуждения за счет подключения к базовой возбуждающей емкости добавочной регулирующей емкости.
В зависимости от величины рабочего напряжения АГКВ имеет различное устройство возбуждения. Для уменьшения величины и габаритов конденсаторов возбуждения напряжение обмотки возбуждения поднимают до величины, допустимой для выбранного типа конденсаторов, а нагрузку подключают или к отпайке обмотки возбуждения, или к другой, низковольтовой обмотке, называемой рабочей. Эта обмотка укладывается в те же пазы асинхронного генератора по одинаковой схеме — как правило, она называется «звезда с выведенной нулевой точкой». С целью увеличения выходной мощности генератора в этом случае возможно переключение со схемы «две звезды», когда обмотка возбуждения и рабочая обмотка работают параллельно, в схему «одна звезда», когда обе обмотки работают последовательно-согласно.
Это переключение выполняет коммутационный аппарат. Выпрямительный мост преобразует 3-х фазный переменный ток частотой 200 Гц напряжением 135 В в постоянный ток напряжением 220 В, а сварочный выпрямительный мост — 3-х фазный переменный ток частотой 200 Гц напряжением 36 В (или 42 В) в постоянный ток напряжением 60 В (или 75 В).
В результате АГКВ-4 отличается от других источников электроэнергии следующим:
1. От него могут питаться электроэнергией:
а) три вида электроинструментов:
— трехфазные с частотой 200 Гц напряжением 42 В (инструменты строительного назначения, особо безопасные в электрическом отношении);
— трехфазные с частотой 200 Гц напряжением
135 В (инструменты ремонтно-сервисного назначения);
— однофазные коллекторные напряжением 220 В (обычно коллектор выполняет функцию механического выпрямителя, но в АГКВ-4 вырабатывается постоянное напряжение с коэффициентом пульсации менее 7%);
б) электросварка на постоянном токе до 150 А напряжением 75 В;
в) гидравлические инструменты (через электропривод гидронасоса).
2. Повышенной надежностью и ресурсом, так как отсутствуют скользящие электрические контакты.
3. Повышенной электробезопасностью, так как при попадании напряжения или нагрузки на корпус генератора он за сотые доли секунды автоматически отключается (развозбуждается) без использования каких-либо защитно-отключающих устройств.
В АГКВ-4 имеется возможность одновременного использования всех трех выходных напряжений, так как двигательная (индуктивная) нагрузка хорошо компенсируется емкостным возбуждением. Исключение составляет лишь случай использования сварки, когда все остальные нагрузки должны быть отключены.
Отличительной особенностью АГКВ-4 является и то, что он не боится перегрузки, так как обладает круто падающей внешней характеристикой
— в режиме перегрузки генератор развозбуждается, чем, кстати сказать, удобно пользоваться для интенсивного охлаждения генератора во время пауз при сварке, соединив накоротко держатель электродов и массовую клемму.
При испытаниях «СЭА-концепт», в качестве нагрузочного модуля применялся электрический генератор АГКВ-4 на четыре выходных напряжения. Цели испытания: определение мощности и температурных параметров в схеме «две звезды» и в схеме «одна звезда»; проверка эффекта стабилизации выходного напряжения и увеличения тока короткого замыкания (при сварке) за счет использования схем «две звезды» и «одна звезда»; оценка потребляемой мощности в режиме сварочных токов.
Основной (исходной) схемой испытаний была принята схема «две звезды», а затем осуществлялся переход на схему «одна звезда». Перегрев под номинальной нагрузкой составил: обмотки возбуждения
— 87,4 градуса, рабочей обмотки — 63,4 градуса.
Мощность, развиваемая генератором, полу-
чена от двигателя. В режиме номинальных токов мощность составила около 5 кВт (примерно 7 л.с.). В режиме сварочных токов мощность составила 9196 Вт (12,26 л.с.) в схеме «две звезды» и 12952 Вт (17,27 л.с.) в схеме «одна звезда».
Схемное переключение с «двух звезд» напряжений на «одну звезду» повышает жесткость внешней характеристики, способствует повышению максимального тока при сварке, разгружает совмещенную обмотку (обмотку возбуждения и рабочую обмотку) от индуктивных токов, однако ведет к перегрузке генератора и двигателя. Выходом может быть введение режима повторного включения, что характерно для сварочных аппаратов вообще или отказ от последовательного включения обмотки возбуждения и рабочей обмотки (режим «одна звезда»). Третий вариант — увеличение линейных размеров генератора (в случае АГКВ-4 рационально удлинение пакета статора и ротора), улучшение вентиляции генератора и увеличение мощности приводного двигателя.
В процессе разработки и испытаний были реализованы все три варианта. Пакет статора и ротора АГКВ-4 был увеличен в длину на 12 мм, мощность приводного двигателя — до 25 л.с., а время включения сварки на максимально возможный ток уменьшено на 50%.
Таким образом, повысить надежность автономной спасательной электротехники можно, отказавшись от применения коллекторных двигателей с частотой тока 50 Гц и приняв на вооружение асинхронные безколлекторные генераторы и электроинструменты повышенной частоты тока 200 Гц и 400 Гц.
Конструктивное исполнение самоходного энергетического агрегата «СЭА-концепт» со сменными модульными источниками энергии предполагает большие возможности его применения при проведении аварийно-спасательных работ. Специальной проработки, на наш взгляд, заслуживает идея передавать и трансформировать энергию вращения двигателя внутреннего сгорания через гидромуфты и гидротрансформаторы. Это позволит значительно упростить и одновременно улучшить привод самоходного шасси: исчезнет необходимость в устройстве сцепления и коробки передач, появится возможность плавного начала движения с места.
Макетный образец «СЭА-концепт» целесообразно дооснастить в будущем другими модульными нагрузками, например, пневмокомпрессором, гидронасосом и помпой и использовать в условиях реальной ЧС.
Внешняя, регулировочная и характеристика короткого замыкания генератора постоянного тока с независимым возбуждением
Для того чтобы снять внешнюю характеристику генератора постоянного тока с независимым возбуждением, приводим генератор во вращение, и с помощью обмотки возбуждения устанавливаем ток Iв таким, чтобы получить Uхх. Затем с помощью ключа K подключаем сопротивление нагрузки и изменяем ток в цепи якоря. Снимаем внешнюю характеристику.
Схема генератора постоянного тока с независимым возбуждением для получения нагрузочной, внешней и регулировочной характеристик.
Внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
Напряжение на якоре генератора у внешней характеристики снижается по тем же причинам, что и у нагрузочной характеристики.
Регулировочная характеристика генератора
Регулировочная характеристика снимается в следующей последовательности: генератор приводится во вращение от постороннего источника механической энергии, и с помощью тока в обмотке возбуждения на якоре генератора устанавливается напряжение на 20-25% меньше номинального. Делается это для того чтобы иметь возможность регулировать ток в обмотке возбуждения до номинального значения. Напряжение будет поддерживаться постоянным в течение всего опыта. Затем подключают нагрузку к обмотке якоря. Как только будет подключена нагрузка, по якорю начнет протекать ток I1. В результате протекания тока уменьшится напряжение на якоре генератора. Чтобы поднять напряжение до установленного постоянного значения, нужно увеличить ток в обмотке возбуждения, чтобы напряжение опять стало максимальным, и произвести замеры тока якоря и тока статора.
Регулировочная характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
Регулировочная характеристика имеет две ветви: восходящую и нисходящую. В результате перемагничивания магнитной системы на нисходящей ветви требуется меньшее значение тока возбуждения при одном и том же значении тока нагрузки для установления требуемого постоянного напряжения.
Характеристика короткого замыкания генератора
Схема испытания генератора в режиме короткого замыкания такая же, как и в режиме холостого хода, но вместо вольтметра в цепи якоря нужно установить амперметр.
Схема генератора постоянного тока с независимым возбуждением для получения характеристики короткого замыкания.
Как только генератор, якорь которого замкнут через амперметр, будет приведен во вращение от источника механической энергии, по обмотке якоря уже при токе возбуждения равным нулю, начнет протекать ток. Этот ток вызван остаточным магнетизмом и составляет приблизительно 30-40% от номинального тока.
Из-за наличия остаточного магнетизма, категорически запрещается проводить какие-либо работы на машинах постоянного тока, у которого вращается якорь.
Увеличиваем ток в обмотке возбуждения до тех пор, пока ток в якоре не достигнет номинального значения.
На этом опыт короткого замыкания заканчивается.
Так как ток в обмотке возбуждения будет значительно меньше номинального, магнитная система будет не насыщена, и характеристика короткого замыкания представляет собой прямую линию.
Характеристика короткого замыкания генератора постоянного тока с независимым возбуждением.
Похожие записи:
- Характеристика холостого хода и нагрузочная характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением
- Характеристики генераторов постоянного тока с параллельным возбуждением
- Характеристики генераторов постоянного тока
- Генераторы постоянного тока с самовозбуждением. Условия самовозбуждения.