Дпт механические характеристики: Механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ)

Механическая характеристика двигателя постоянного тока

Полная механическая характеристика двигателя постоянного тока позволяет правильно определиться с основными свойствами электродвигателя, а также проконтролировать их соответствие всем требованиям, предъявляемым на сегодняшний день к машинам или устройствам технологического типа.

Особенности конструкции

Двигатели постоянного тока представлены вращающимися нагнетательными элементами, которые размещаются на поверхности статически закрепленной станины. Устройства подобного типа получили широкое применение и эксплуатируются при необходимости обеспечивать разнообразие скоростного регулирования в условиях стабильности вращательных движений привода.

С конструктивной точки зрения все виды ДПТ представлены:

• роторной или якорной частью в виде большого количества катушечных элементов, покрытых специальной токопроводящей обмоткой;
• статичным индуктором в виде стандартной станины, дополненной несколькими магнитными полюсами;
• функциональным щеточным коллектором цилиндрической формы, располагающимся на валу и имеющим медную пластинчатую изоляцию;
• статично зафиксированными контактными щетками, используемыми с целью подведения достаточного количества электротока на роторную часть.

Как правило, электрические двигатели ПТ оснащаются специальными щетками графитового и медно-графитного типа. Вращательные движения вала провоцируют замыкание и размыкание контактной группы, а также способствуют искрению.

Определенное количество механической энергии поступает от роторной части к другим элементам, что обусловлено наличием передачи ременного типа.

Принцип функционирования

Синхронные устройства обращенного функционала характеризуются сменой выполнения задач статором и ротором. Первый элемент служит для возбуждения магнитного поля, а второй в этом случае преобразует достаточное количество энергии.

Якорное вращение в условиях магнитного поля наводится при помощи ЭДС, а движение направлено в соответствии с правилом правой руки. Поворот на 180^о сопровождается стандартной сменой движения ЭДС.

Принцип действия двигателя постоянного тока

Коллекторы посредством щеточного механизма соединяются с двумя витковыми сторонами, что провоцирует удаление пульсирующего напряжения и вызывает образование постоянных токовых величин, а снижение якорной пульсации осуществляется добавочными витками.

Механическая характеристика

На сегодняшний день эксплуатируются электромоторы ПТ нескольких категорий, имеющие различные виды возбуждения:

• независимого типа, при котором обмоточное питание определяется независимым источником энергии;
• последовательного типа, при котором подключение якорной обмотки выполняется в последовательном направлении с обмоточным элементом возбуждения;
• параллельного типа, при котором роторная обмотка подключается в электрической цепи в параллельном для источника питания направлении;
• смешанного типа, основанном на наличии нескольких последовательных и параллельных обмоточных элементов.

Механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения ДПТ

Механические моторные характеристики подразделяются на показатели естественного и искусственного вида. Неоспоримые преимущества ДПТ представлены повышенными показателями производительности и увеличенным КПД.

Благодаря особым механическим характеристикам устройства с постоянными токовыми величинами способны легко переносить негативные внешние воздействия, что объясняется закрытым корпусом с уплотнительными элементами, абсолютно исключающими попадание влаги внутрь конструкции.

Модели независимого возбуждения

Моторы ПТ НВ обладают обмоточным возбуждением, подключаемым к отдельному виду источника для электрического питания. В таком случае обмоточная цепь возбуждения ДПТ НВ дополняется реостатом регулировочного типа, а якорная цепь снабжается добавочными или пусковыми реостатными элементами.

Отличительной особенностью такого вида мотора является независимость токового возбуждения от якорного тока, что обуславливается независимым питанием обмоточного возбуждения.

Характеристики электродвигателей с независимым и параллельным возбуждением

Линейная механическая характеристика при независимом типе возбуждения:

• ω — показатели вращательной частоты;
• U — показатели напряжения на эксплуатируемой якорной цепи;
• Ф — параметры магнитного потока;
• R_я и R_д — уровень якорного и добавочного сопротивления;
• Α — константа конструкции движка.

Данным типом уравнения определяется зависимость вращательной скорости мотора к моменту вала.

Модели последовательного возбуждения

ДПТ с ПТВ представляют собой устройство электрического типа с постоянными токовыми величинами, имеющими обмотку возбуждения, последовательно подключенную к якорной обмотке. Данный тип движков характеризуется справедливостью следующего равенства: током, протекающим в обмотке якоря, равным током обмоточного возбуждения, или I=I_в=I_я.

Механические характеристики при последовательном и смешанном возбуждении

При использовании последовательного типа возбуждения:

• n₀ — показатели частоты вращения вала в условиях холостого хода;
• Δ_n — показатели изменения частоты вращения в условиях механической нагрузки.

Смещение механических характеристик вдоль оси ординат позволяет им оставаться в полностью параллельном расположении друг другу, благодаря чему регулирование вращательной частоты при изменении данного напряжения U, подведенного к якорной цепи, становится максимально благоприятным.

Модели смешанного возбуждения

Для смешанного возбуждения свойственно расположение между параметрами устройств параллельного и последовательного возбуждения, чем легко обеспечивается значительность пускового момента и полностью исключается любая возможность «разноса» движкового механизма в условиях холостого хода.

В условиях смешанного типа возбуждения:

Двигатель смешанного возбуждения

Регулировка частоты моторного вращения при наличии возбуждения смешанного типа осуществляется по аналогии с двигателями, имеющими параллельное возбуждение, а варьирование МДС-обмоток способствует получению практически любой промежуточной механической характеристики.

Уравнение механической характеристики

Наиболее важные механические характеристики ДПТ представлены естественными и искусственными критериями, при этом первый вариант сравним с номинальным напряжением питания в условиях полного отсутствия добавочного сопротивления на обмоточных цепях мотора. Несоответствие любому из заданных условий позволяет рассматривать характеристику в качестве искусственной.

ω = U_я/ k_Ф — ( R_я + R_д)/( k_Ф)

Это же уравнение может быть представлено в форме ω = ω о.ид. — Δ ω, где:

• ω о.ид. = U_я/k_Ф
• ω о.ид — показатели угловой скорости холостого идеального хода
• Δ ω = Мэм. [(R_я+R_д)/(k_Ф)2]— снижение показателей угловой скорости под воздействием нагрузки на вал мотора при пропорциональном сопротивлении цепи якоря

Характеристики уравнения механического типа представлены стандартной устойчивостью, жесткостью и линейностью.

Заключение

Согласно применяемым механическим характеристикам любые ДПТ отличаются конструктивной простотой, доступностью управления и возможностью осуществлять регулировку частоты валового вращения, а также легкостью пуска ДПВ. Кроме прочего, такие устройства могут применяться в качестве генератора и обладают компактными габаритами, что хорошо нивелирует недостатки в виде быстро изнашиваемых графитовых щеток, высокой себестоимости и необходимости обязательно подключать токовые выпрямители.

Видео на тему

Механическая характеристика ДПТ

Механической характеристикой называется зависимость скорости вращения двигателя от момента сопротивления на его валу при постоянном напряжении на его зажимах.

То есть, при

где М_с – момент сопротивления на валу двигателя.

В большинстве случаев при анализе статических режимов можно считать момент сопротивления равным электромагнитному моменту, создаваемому на валу двигателя , тогда

(69)

Для получения выражения механической характеристики воспользуемся основными уравнениями, определяющими работу двигателя.

(70)

(71)

Оценим вид механических характеристик для двигателей разного способа возбуждения.

1. Для двигателя независимого и параллельного возбуждения при постоянном напряжении питания ток возбуждения остается неизменным, то есть, при .

Тогда: , где – скорость холостого хода (х.х.) двигателя.

при постоянном магнитном потоке Ф.

Механическую характеристику можно записать в виде:

(72)

Этому выражению будут соответствовать прямолинейные зависимости (рис. 24).

2. Для двигателя последовательного возбуждения ток в якоре, в нагрузке и в обмотке возбуждения один и тот же ( ) и магнитный поток зависит от тока, его возбуждающего ( ). Эта зависимость определяется кривой намагничивания. Тогда при токах возбуждения, а значит, и при токах нагрузки, меньших (0,8 – 0,9)I_ном, можно считать, что магнитная цепь двигателя не насыщена и магнитный поток Ф пропорционален току I, то есть, Ф = kI, где k = const. Проведем преобразования, учитывающие эту пропорциональность.

Поскольку момент будет равен

(73)

то ток якоря и магнитный поток выразятся так:

(74)

и выражение механической характеристики получается следующим:

(75)

Соответствующая характеристика показана на рис. 24. Она отличается от характеристик двигателей независимого и параллельного возбуждения тем, что при изменении нагрузки частота вращения двигателя резко меняется. При , то есть при ХХ скорость вращения якоря резко возрастает и поэтому работа двигателей последовательного возбуждения в режиме ХХ не допускаются.

Рис. 24. Механические характеристики ДПТ

Пуск ДПТ

При пуске двигателя должны выполняться два условия:

– пусковой момент двигателя должен быть больше пускового сопротивления на его валу: ;

– пусковой ток двигателя не должен превышать допустимого значения:

Для ДПТ пусковой момент всегда достаточно большой, следовательно, первое условие выполняется практически всегда.

Со вторым условием возникают проблемы, связанные с тем, что при пуске (n =0) противо-ЭДС (Е_пр) равна нулю, откуда следует, что при пуске

Поскольку сопротивление якоря очень мало (составляет единицы Ома или даже десятые сотые или тысячные доли Ома), то пусковой ток может во много раз превышать номинальный ток двигателя.

Прямой пуск двигателя допустим только в тех случаях, если его пусковой ток не превышает номинальный ток более чем в 2,5 раза, что выполняется только для маломощных двигателей ( ).

Во всех других случаях на время пуска двигателя пусковой ток необходимо ограничивать, для чего последовательно с обмоткой якоря включают пусковой реостат.

Тогда (76)

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

Механические характеристики двигателей постоянного тока

Аналитическое выражение механической характеристики двига­теля постоянного тока можно получить из уравнения равнове­сия напряжений якорной цепи (при установившемся режиме)

где U — напряжение на зажимах двигателя, В; 1_Я— ток в цепи якоря, A; R_я— сопротивление цепи якоря, Ом; Ф — магнитный поток двигателя, Вб; ω — угловая скорость якоря, рад/с; с_д — коэффициент, зависящий от конструктивных данных двигателя. Решив уравнение (3.1) относительно угловой скорости, по­лучим уравнение скоростной характеристики двигателя

Электромагнитный вращающий момент двигателя (Н • м) пропорционален магнитному потоку и току якоря:

Из уравнения (3.3) ток якоря

Подставив в уравнение (3.2) значение тока, выраженное уравнением (3.4), получим уравнение механической характери­стики двигателей постоянного тока независимо от способа воз­буждения

Рассмотрим механические характеристики двигателей посто­янного тока в зависимости от способа возбуждения.

Двигатели постоянного тока параллельного возбуждения. Схема включения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения приведена на рис. 3.1, а. Обмотка возбуждения ОВ может быть подключена к той же сети, что и якорь, или к отдельному источнику тока (независимое возбуж­дение). В том и другом случае ток возбуждения не зависит от процессов, происходящих в якоре двигателя и при постоян­ном напряжении сети магнитный поток можно считать посто­янным Ф = const. Обозначив с_дФ=k_д и подставив его в уравне­ние (3.5), получим уравнение механической характеристики дви­гателя постоянного тока параллельного возбуждения

При М=0 угловая скорость якоря

называется скоростью идеального холостого хода.

Второй член уравнения (3.6) определяет изменение угловой скорости двигателя при изменении момента

Величина Δω зависит не только от момента, но и от сопро­тивления цепи якоря. С увеличением R_я величина Δω увеличивается. С учетом уравнений (3.7) и (3.8) уравнение (3.6) можно записать в виде

Из уравнений (3.6) и (3-.9) видно, что механическая харак­теристика двигателя параллельного возбуждения является пря­мой линией, тангенс угла наклона которой определяется величи­ной R_я/k_д²

На рис. 3.1,6 приведены естественная и искусственные ме­ханические характеристики, полученные введением в цепь якоря реостата. Такие искусственные характеристики используются при пуске и торможении двигателя.

Двигатели постоянного тока последователь­ного возбуждения. Схема включения двигателя последо­вательного возбуждения приведена на рис. 3.2, а. Обмотка воз­буждения ОВ включена последовательно с якорем и по ней протекает ток якоря. Следовательно, магнитный поток двига­теля является функцией тока якоря. Эта зависимость выража­ется графически в виде кривой намагничивания, которая явля­ется нелинейной функцией и не имеет аналитического выра­жения. Поэтому нельзя получить аналитическую зависимость для механической характеристики.

Характерной особенностью двигателей последовательного возбуждения является то, что изменение магнитного потока с изменением тока якоря оказывает большое влияние на ско­рость двигателя. Это хорошо видно из уравнения скоростной характеристики

которое показывает, что с изменением магнитного потока ско­рость двигателя может изменяться в широких пределах.

Если для упрощения предположить, что магнитная цепь двигателя не насыщена и поток пропорционален току

Ф = с_ф/_Я,

то момент двигателя

где k = c_д / с_ф.

Подставив в уравнение скоростной характеристики значе­ние Ф = Сф/я, получим

где R — внутреннее сопротивление цепи якоря, равное сумме сопротивлений обмоток якоря и возбуждения (R_я + r_я).

Заменив в уравнении ток якоря его выражением из (3.10), получим уравнение механической характеристики

Уравнение (3.12) представляет собой уравнение кривой, для которой ось ординат является асимптотой. Подобная характе­ристика представлена на рис. 3.2,6. Уравнение (3.12) дает лишь общее представление о механической характеристике двига­теля. При расчетах им пользоваться нельзя, так как аналити­чески учесть намагничивание стали невозможно. Как видно на рис. 3.2,6, механическая характеристика двигателя последова­тельного возбуждения — мягкая. При уменьшении нагрузки уг­ловая скорость резко возрастает, а при М = 0 она стремится к бесконечности. В реальных двигателях ток при холостом ходе не может быть равен нулю вследствие потерь в стали и механических потерь, но угловая скорость может достигнуть опасных по условиям механической прочности значений, равных (5÷6)ω_ном. Поэтому холостой ход для двигателей последова­тельного возбуждения недопустим.

Двигатели постоянного тока смешанного воз­буждения. Двигатели смешанного возбуждения имеют две обмотки возбуждения (рис. 3.3). Магнитный поток двигателя определяется суммой потоков параллельной ОВ_пари последова­тельной ОВ_пособмоток:

Вследствие нелинейной зависимости магнитного потока от тока якоря аналитическое выражение механической характери­стики, так же как и для двигателя последовательного возбуж­дения, получить нельзя.

В зависимости от соотношения магнитных потоков обмоток возбуждения механические характеристики имеют различную жесткость. Чем больше доля магнитного потока последователь­ной обмотки, тем мягче характеристика. На рис. 3.3 приведены две естественные характеристики с различным соотношением магнитных потоков обмоток возбуждения. Обмотка параллельного возбуждения создает поток Ф_пар независимый от тока якоря, поэтому двигатель может работать вхолостую со ско­ростью

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Механические характеристики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Двигательный режим

Схема включения двигателя приведена на рис. 2.8. Якорь двигателя М и обмотка возбуждения LM включены последовательно и получают питание от одного источника U. Поэтому ток якоря I_я является и током возбуждения I_в. Это обстоятельство определяет единственное отличие в конструкции двигателя с последовательным возбуждением от двигателя с независимым возбуждением: обмотка возбуждения LM ДПТ с последовательным возбуждением выполнена проводником того же сечения, что и обмотка якоря.

Рис. 2.8. Схема включения ДПТ с последовательным возбуждением.

При вращающемся якоре в его обмотке наводится э.д.с. вращения Е. На схеме включения двигателя направление Е встречно по отношению направления U, что соответствует двигательному режиму работы. Величина Е равна:

где ω – угловая скорость двигателя; Ф – поток двигателя; — конструктивный коэффициент двигателя данные для расчета, которого приводятся в справочниках. Здесь р – число пар полюсов двигателя; N – число активных проводников обмотки якоря; а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря.

Направление якорного тока I_Я, как и направление Е на схеме включения показано для двигательного режима работы.

Допустимое значение якорного тока двигателя I_{я доп} ограничивается условиями коммутации и механической прочностью якоря и не должно превышать номинальный ток I_ян более чем в 2,5 раза I_{я доп} ≤ 2,5 I_ян.

В соответствии с уравнением равновесия напряжений при установившемся режиме работы двигателя напряжение U, приложенное к якорной цепи двигателя уравновешивается падением напряжения в якорной цепи I_яR_яц и наведенной в обмотке якоря э.д.с. вращения Е:

U= I_Я R_ЯЦ + Е

где R_ЯЦ=R_Я+R_ДП+R_КО+R_В+R_П – суммарное сопротивление якорной цепи. Здесь R_Я— сопротивление обмотки якоря; R_ДП – сопротивление обмотки дополнительных полюсов; R_КО – сопротивление компенсационной обмотки; R_В – сопротивление обмотки возбуждения; R_П – сопротивление пускового реостата.

Величина I_Я в установившемся режиме будет равна:

В режиме пуска Е=0, поэтому из-за небольшого сопротивления обмоток пусковой ток I_{Я П} может превышать допустимое значение. Для ограничения пускового тока служит пусковой реостат, сопротивление которого R_П выбирается таким образом, чтобы I_{Я П}≤ I_{Я ДОП}

Из уравнения равновесия напряжений для якорной цепи можно получить аналитическое выражение для механической характеристики двигателя.

Подставив в него вместо э.д.с. вращения Е ее значение и решив полученное уравнение относительно скорости, получим зависимость скорости двигателя ω от тока якоря I_Я ω=f(I_Я), которая называется электромеханической характеристикой:

Поскольку обмотка возбуждения включена последовательно с якорем двигателя, создаваемый ею магнитный поток Ф является функцией тока якоря I_Я. Зависимость Ф= f(I_Я) называется кривой намагничивания и носит нелинейный характер типа «зона насыщения». Точного аналитического описания этой кривой не существует, поэтому нет и точного аналитического описания механической характеристики ДПТ с последовательным возбуждением. Если, пренебрегая насыщением магнитной системы, предположить линейную зависимость между Ф и I_Я с коэффициентом пропорциональности α, то есть считать Ф=αI_Я, то вращающий момент будет равен:

М=kФI_Я=kαI_Я²

Отсюда величина тока якоря будет равна:

Подставив в уравнение электромеханической характеристики значение для I_я, получим уравнение механической характеристики:

где А=U/kα; В= R_ЯЦ /(kα) – постоянные величины.

Анализ полученного уравнения показывает, что ось ординат является асимптотой для кривой и что в области малых значений моментов она имеет большую крутизну

При R_П=0 и U=U_н двигатель работает на естественной характеристике. Для построения естественной характеристики используются так называемые универсальные характеристики, приводимые в каталогах для каждой серии двигателей. Они представляют зависимости n=f(I_Я) и М= f(I_Я) в относительных единицах. Зная номинальные данные двигателя, можно построить его характеристику в абсолютных величинах. Такая характеристика приведена на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Механические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.

Особенностью характеристики является резкое увеличение скорости при уменьшении момента сопротивления М_с. По этому двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением нельзя запускать в тех случаях, когда М_с<15÷20% М_н, так как скорость двигателя может превышать допустимое значение ω_доп=2,5 ω_н. Пояснить эту особенность можно, рассмотрев процессы, протекающие в двигателе при уменьшении нагрузки. Допустим, что двигатель работал в точке А на естественной характеристике (см. рис. 2.9.) в установившемся режиме со скоростью ω₁. При уменьшении момента сопротивления от величины М_с1например, до величины М_с2, появляется положительный динамический момент М_Д>0 и скорость двигателя начинает увеличиваться. При независимом возбуждении следствием этого будет увеличение э.д.с. вращения и уменьшение тока якоря и вращающего момента . Увеличение скорости и уменьшение момента двигателя будет продолжаться до тех пор, пока момент двигателя М на станет равным М_с2и М_Д станет равным нулю.

При последовательном возбуждении э.д.с. вращения Е оказывается функцией двух величин – увеличивающейся скорости ω и уменьшающегося потока Ф. В результате этого величина Е, а значит и величины I_Я и М, с ростом скорости существенно изменятся не будет, что приводит к сохранению М_Д>0 и дальнейшему росту скорости. Если сопротивление пускового реостата R_П>0, то статическое падение скорости Δω_с при одном и том же моменте двигателя будет больше, чем на естественной характеристике. Поэтому реостатные характеристики будут иметь большой наклон к оси абсцисс.

При последовательном возбуждении вращающий момент пропорционален квадрату тока якоря и ограничение пускового тока значением I_{Я ДОП}≤2,5I_ЯН позволяет получить гораздо больше чем при независимом возбуждении значение М_ДОП=5 М_Н. Коэффициент перегрузки двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением по моменту

K_П= М_ДОП /М_Н равен пяти. Такой перегрузочной способностью не обладает больше не один электрический двигатель. Именно благодаря этому свойству двигатели с последовательным возбуждением используются в электрическом транспорте и подъемных механизмах.

Типы возбуждения и механические характеристики двигателей постоянного тока

ЛЕКЦИЯ 24

В зависимости от способа подключения обмотки возбуждения ДПТ делятся на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. В двигателях независимого возбуждения обмотка возбуждения питается от отдельного источника.

Схемы ДПТ с различны­ми типами возбуждения: а – парал­лельным; б – последовательным;
в – смешанным

Основными уравнениями двигателя постоянного тока являются:

уравнение противоЭДС:

Е= С_еФn

уравнение электромагнитного момента;

М = С_мФI_я

уравнение цепи якоря;

Е = U — I_яR_я

уравнение динамики.

М = Jdω/dt + М_с

Важную роль в анализе двигателей играет механическая характеристика – зависимость частоты вращения nот момента Mна валу при U, I_в = const.

ДПТ с независимым и параллельным возбуждением имеют общее свойство: ток возбуждения не зависит от тока якоря. Пренебрегая реакцией якоря, можно считать, что и поток Ф у них не зависит от нагрузки (момента М_с). Поэтому свойства и характеристики этих ДПТ идентичны, далее будем упоминать только ДПТ с параллельным возбуждением.

Из уравнений противоЭДС и цепи якоря выражаем частоту вращения якоря:

n = U/С_еФ – I_яR_я)/ С_еФ

Выразив I_я из формулы электромагнитного момента получаем механическую характеристику ДПТ с параллельным возбуждением:

n = (U/ С_еФ) – (МR_я/C_eC_мФ²)

которая получена из статических уравнений и задает связь между n и M в установившемся режиме (при M = M_с). Механическую характеристику называют естественной, если она получена для двигателей без реостатов в цепях якоря и возбуждения при U = U_ном, Ф = Ф_ном. Естественная характеристика является прямой. В режиме холостого хода M = M_с= 0, поэтому первое сла­гаемое в определяет частоту идеального холостого хода

.

В момент пуска двигателя n = 0 и пусковой момент

.

От коэффициента K_н = –R_я/(C_eC_мФ²) зависит угол наклона прямой.

У двигателей средней и большой мощности сопротивление якорной обмотки R_я мало (десятые и сотые доли Ом), пусковой момент велик, а коэффициент K_н мал. Естественная характеристика имеет малый наклон, поэтому с изменением нагрузки частота n изменяется незначительно. Характеристики такого типа называют «жесткими».

На рис. приведена механическая характеристика n = f(M_с) механизма на валу ДПТ. В установившемся режиме M = M_с, рабочая точка А лежит на пересечении характеристик. Обычно точку номинального режима организуют близко к точке холостого хода: n₀ – n_ном = 3¸7% от n₀.

Двигатели с последовательным возбуждением. Для получения механической характеристики полагаем, что в цепях возбуждения и якоря реостаты отсутствуют и I_я = I_в. При слабо насыщенной магнитной цепи можно допустить, что Ф ≈ KI_в = KI_я, где K = const. Подставив Ф в, получим M = C_мKI_я²; I_я = . Выразив n и подставив I_я, получим

n =E/C_eФ = U – R_яI_я/C_eКI_я

Механическая характеристика ДПТ с последовательным возбуждением нелинейна, является «мягкой», что свиде­тельствует об очень большом пусковом моменте. Из характеристики видно, что запрещается работа (пуск) двигателя без нагрузки (M_с= 0) или с очень малой нагрузкой (M_с << M_ном), так как в результате недопустимо большого нарастания частоты вращения (двигатель идет «в разнос») наступает аварийное разрушение двигателя.

Двигатель со смешанным возбуждением. Наличие параллельной и последовательной обмоток возбуждения у двигателя приводит к тому, что механическая характеристика (кривая 3 на рис. ) располагается между характеристиками ДПТ с параллельным возбуждением (кривая 1) и ДПТ с последовательным возбуждением (кривая 2). Двигатель с такой характеристикой обладает значительным пусковым моментом и не допускает «разноса». Изменяя соотношение между МДС обмоток, можно приблизить характеристику к кривой 1 или 2.

Механические характеристики двигателей постоянного тока независимого возбуждения. Двигательный режим

Электрический двигатель, в отличие от двигателей других типов, способен сам автоматически разгоняться до скорости установившегося режима работы, снижать скорость при увеличении момента сопротивления и из установившегося режима с большей скоростью переходить в установившийся режим с меньшей скоростью, увеличивать скорость при уменьшении момента сопротивления и переходить из установившегося режима с меньшей скоростью к установившемуся режиму с большей скоростью. Эта особенность электрического двигателя объясняется тем, что между скоростью вращения и вращающим моментом двигателя существует зависимость ω=f(М), в соответствии с которой с увеличением момента скорость уменьшается и наоборот. Называют эту зависимость механической характеристикой двигателя.

С помощью механической характеристики можно определить основные свойства электрического двигателя и проверить их соответствие требованиям технологической машины.

Оси абсцисс и ординат, по которым откладываются соответственно величины М и ω, разделяют плоскость на четыре квадрата. Первый номер принято присваивать верхнему правому квадрату, а остальные нумеровать против часовой стрелки.

В первом квадранте знаки М и ω, а значит и направление величин, совпадает. Поэтому в нём располагаются механические характеристики для двигательного режима работы электрической машины. Аналогичные характеристики для противоположного направления вращения располагаются и в третьем квадранте, так как знаки М и ω отрицательны.

Во втором квадранте скорость ω положительна, а момент М имеет отрицательный знак. Поэтому в нём располагаются механические характеристики, соответствующие режиму электрического торможения, когда под действием инерционных сил направление вращения сохраняется, а направление момента за счёт изменения схемы включения двигателя изменяется на противоположное. Аналогичные характеристики для противоположного направления вращения располагаются и в четвёртом квадранте, так как в нём ω имеет отрицательный знак, а М – положительный.

Схема включения двигателя постоянного тока (ДПТ) с независимым возбуждением приведена на рис. 2.1.

Якорь двигателя и обмотка возбуждения LM получает питание от независимых источников напряжения U и U_в. Поэтому ток в обмотке возбуждения І_в не зависит от тока якоря І_я. Мощность источника U_в не превышает 15% от мощности источника U.

При вращающемся якоре в его обмотке наводится э.д.с. вращения Е. На схеме включения двигателя направление Е встречно по отношению к направлению U, что соответствует двигательному режиму работы. Величина Е равна:

,

где ω – угловая скорость двигателя;

Рис. 2.1 – Схема включения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Ф –поток двигателя;

– конструктивный коэффициент двигателя, данные, для расчёта которого приводятся в справочниках.

Здесь р – число пар полюсов двигателя; N – число активных проводников обмотки якоря; а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря.

Направление якорного тока I_я, как и направление Е, на схеме включения показано для двигательного режима работы.

Допустимое значение якорного тока двигателя I_я.доп. ограничивается условиями коммутации и механической прочностью якоря и не должно превышать номинальный ток I_я.н. более чем в 2,5 раза — I_я.доп. ≤ 2,5∙ I_я.н..

В соответствии с уравнением равновесия напряжений при установившемся режиме работы двигателя напряжение U, приложенное к якорной цепи двигателя, уравновешивается падением напряжения в якорной цепи I_ЯR_ЯЦ и наведённой в обмотке якоря э.д.с. вращения Е:

,

где – суммарное сопротивление якорной цепи.

Здесь R_Я – сопротивление обмотки якоря; R_ДП – сопротивление обмотки дополнительных полюсов; R_КО – сопротивление компенсационной обмотки; R_П – сопротивление пускового реостата.

Величина I_Я в установившемся режиме будет равна:

.

В режиме пуска Е=0, поэтому из–за небольшого сопротивления обмоток пусковой ток I_яп может превышать допустимое значение. Для ограничения пускового тока служит пусковой реостат, сопротивление которого R_п выбирается таким образом, чтобы I_ЯП ≤ I_я.доп..

.

В цепи питания LM включён реостат с сопротивлением R_В. С его помощью уменьшается ток в обмотке возбуждения. В результате поток двигателя Ф ослабляется, становясь меньше номинального значения Ф≤Ф_н.

Из уравнения равновесия напряжений для якорной цепи можно получить аналитическое выражение для механической характеристики двигателя.

Подставив в него вместо э.д.с. вращения Е, её значение и решив полученное уравнение относительно скорости, получим зависимость скорости двигателя ω от тока якоря I_Я ω=f(I_Я), которая называется электромеханической характеристикой:

.

Вращающий момент двигателя М связан с током якоря и магнитным потоком зависимостью М=кФI_Я. Подставив в уравнение электромеханической характеристики значения для тока I_Я=М/кФ, получим выражение для механической характеристики ω=f(М):

или ,

где с=кФ – коэффициент, принимаемый постоянным и не зависящим от тока якоря, если у двигателя имеется компенсационная обмотка или если реакцию якоря не учитывать.

При неизменных параметрах U, Ф, R_ЯЦ уравнение механической характеристики есть уравнение прямой линии.

В режиме идеального холостого хода М_с=0 и М=0, поскольку в установившемся режиме двигатель работает с М=М_с. Тогда

,

где ω₀–скорость идеального холостого хода.

При увеличении момента сопротивления скорость установившегося режима уменьшается на величину статического падения скорости Δω_с, которое равно:

.

Таким образом, уравнение для механической характеристики двигателя можно записать в следующем виде:

.

Механическая характеристика двигателя, которая получается при отсутствии внешних сопротивлений в якорной цепи (R_П=0) и номинальных значениях потока двигателя (Ф=Ф_н) и напряжения на якоре (U=U_н) называется естественной характеристикой. Следует отметить, что выполнение двух первых условий не вызывает трудностей. Третье условие (U=U_н) выполняется в том случае, если якорная цепь двигателя питается от источника бесконечной мощности или в замкнутой системе преобразователь-двигатель с обратной связью по напряжению преобразователя и астатическим регулятором напряжения.

Построить естественную характеристику, учитывая её линейность, можно по двум точкам – точке идеального холостого хода с координатами (М=0; ω=ω₀) и точке, соответствующей номинальному режиму работы (М=М_н; ω=ω_н). На основании паспортных данных двигателя (Р_н, U_н, І_н, n_н) можно найти:

.

Естественная характеристика приведена на рис. 2.2.

Рис. 2.2 — Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

При скорости двигателя ток ω=ω₀ І_Я=0, так как э.д.с. вращения Е=U и направлена по отношению к нему встречно. Работать в двигательном режиме со скоростью ω=ω₀ двигатель не может, так как даже при отсутствии нагрузки со стороны технологической машины трение в подшипниках и крыльчатка вентилятора создают момент сопротивления холостого хода М_схх. Двигатель в установившемся режиме будет работать с М= М_схх и ω=ω_хх<ω₀. При этом Е<U, а І_я>0.

Найти величину ω_хх можно, изобразив в одном квадрате с механической характеристикой двигателя механическую характеристику технологической машины. Если предположить, что М_с не зависит от скорости, то через точку с координатами (ω=0; М=М_схх) необходимо провести вертикальную прямую до её пересечения с механической характеристикой двигателя (точка А). В точке А М=М_с, а её проекция на ось ординат равна ω_хх.

При увеличении момента сопротивления от М_схх до М_с=М_н появится отрицательный динамический момент М_Д<0 и скорость двигателя начнёт уменьшаться. Следствием этого будет уменьшение э.д.с. вращения Е=кωФ , увеличение якорного тока І_Я=(U–Е)/R_ЯЦ и вращающего момента М=кI_ЯФ. Снижение скорости и увеличение момента двигателя будет продолжаться до тех пор, пока М_Д не станет равным нулю, т.е. момент двигателя М_Дне станет равным М_с=М_н._.

Благодаря тому, что в обмотке якоря наводится э.д.с. вращения Е, двигатель при увеличении М_с автоматически, снизив скорость вращения и увеличив вращающий момент, перешёл из установившегося режима с большей скоростью (ω_х.х.в точке А) в установившийся режим с меньшей скоростью (ω_н в точке В).

Статически падение скорости на естественной характеристике равно:

.

Если сопротивление пускового реостата R_П>0, то Δω_с при одном и том же моменте двигателя будет больше, чем на естественной характеристике:

.

Поскольку величина ω₀ не зависит от величины R_П, то получаемая в этом случае характеристика, которая называется искусственной или реостатной, будет начинаться в той же точке, что и естественная, но проходить с большим наклоном к оси абсцисс.

Якорный ток I_я и момент двигателя М связаны прямой пропорциональной зависимостью. Поэтому ограничение с помощью R_п пускового тока значением I_я.доп.≤2,5 I_ян автоматически ограничивает и допустимое значение пускового момента М_доп≤2,5М_н. Механическая характеристика на рис. 2.2 в этом случае пересекает ось абсцисс в точке с координатами (ω=0; М=М_доп=2,5М_н) и называется предельной пусковой. Реостатные характеристики, расположенные выше получаются при меньших величинах R_П. Запускаясь при М_с=М_н по предельной пусковой характеристике, двигатель разгонится до скорости ω₁ и перейдёт в установившийся режим работы. Для увеличения скорости двигателя необходимо уменьшить величину R_П.

Механические характеристики двигателя постоянного тока смешанного возбуждения

Двигатель смешанного возбуждения (рис. 4.3.1) имеет две обмотки возбуждения: независимую ОВ2 и последовательную ОВ1, поэтому его механические характеристики занимают промежуточное положение между соответствующими характеристиками двигателей независимого и последовательного возбуждения. Механическая характеристика рассматриваемого двигателя вследствие изменения магнитного потока при изменении нагрузки не имеет аналитическоговыражения, поэтому при расчетах обычно пользуются естественными универсальными характеристиками момента и скорости от тока якоря, которые даются в каталогах (рис. 4.3.2).

Рисунок 4.3.1 – Принципиальная схема включения двигателя постоянного тока смешанного возбуждения.

Рисунок 4.3.2 – Зависимость момента и угловой скорости от тока якоря для двигателя постоянного тока смешанного возбуждения (в относительных единицах).

В отличие от двигателя последовательного возбуждения двигатель смешанного возбуждения имеет конечное значение скорости идеального холостого хода. Эта скорость определяется только магнитным потоком, созданным МДС независимой обмотки, и равна

, (4.10)

где – магнитный поток, созданный током возбуждения независимой обмотки.

Соотношения МДС независимой и последовательной обмоток различны для двигателей разных серий. Наиболее употребительным является соотношение, которое при поминальном токе дает равенство МДС обеих обмоток возбуждения. Скорость двигателя смешанного возбуждения при малых нагрузках изменяется значительно, а затем при увеличении нагрузки медленно уменьшается почти по прямой, как у двигателя независимого возбуждения. Происходит это вследствие того,что при больших нагрузках наступает насыщение машины, и хотя МДС последовательной обмотки возрастает, магнитный поток уже почти не изменяется.

Для расчета реостатных характеристик может быть применен метод построения характеристик двигателя последовательного возбуждения.

Двигатель смешанного возбуждения допускает три способа электрического торможения: с отдачей энергии в сеть; динамическое и противовключением.

При торможении с отдачей энергии в сеть ток в якоре и в последовательной обмотке изменяет направление и может размагнитить машину. Чтобы избежать размагничивающего действия, обычно при переходе через угловую скорость последовательную обмотку шунтируют, и поэтому механические характеристики в квадранте II (рис. 4.3.3) имеют вид прямых. Такой же вид имеют и характеристики динамического торможения вследствие того, что оно осуществляется обычно при включении только независимой обмотки, когда магнитный поток практически постоянен. Характеристики при торможении противовключениемнелинейны вследствие влияния изменяющейся МДС последовательной обмотки возбуждения при изменяющейся нагрузке.

Рисунок 4.3.3 – Механические характеристики двигателяпостоянного тока смешанного возбуждения для различных режимов работы.

Литература

1. Шичков Л.П.Электрический привод. — М.: КолосС, 2006. – 279 с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).

2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. – 6-е изд., доп. и перераб. – М.: Энергоиздат, 1981. – 576 с., ил.

Содержание

4. Механические характеристики двигателя постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения. 1

4.1. Механические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения в двигательном режиме. 1

4.2. Механические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения в тормозных режимах. 5

4.3. Механические характеристики двигателя постоянного тока смешанного возбуждения 8

Литература. 11

ГЛАВА 1: ВВЕДЕНИЕ В ДАТЧИКИ | Расширение видения сенсорных материалов

, что чувствительные элементы должны быть линейными и бесшумными; однако при анализе конструкции сенсорной системы необходимо учитывать стоимость дополнительной электроники.

Возможные преимущества концепции интеллектуального датчика:

• меньшее обслуживание;

• сокращено время простоя;

• более высокая надежность;

• отказоустойчивых систем;

• адаптируемость для самокалибровки и компенсации;

• более низкая стоимость;

• меньший вес;

• На

  меньше соединений между несколькими датчиками и системами управления; и

• менее сложная системная архитектура.

Эти преимущества интеллектуальных датчиков зависят от области применения. Распределение обработки сигналов по большой системе датчиков, безусловно, оправдано для многих приложений, так что каждый датчик имеет свою собственную калибровку, диагностику неисправностей, обработку сигналов и связь, тем самым создавая иерархическую систему. Нововведения в сенсорной технологии, как правило, позволили объединить большее количество сенсоров в сеть, разработать более точные сенсоры или включить калибровку на кристалле.В целом, новые технологии способствовали повышению производительности за счет повышения эффективности и точности распространения информации и снижения общих затрат. Однако эти улучшения производительности были достигнуты за счет увеличения сложности отдельных сенсорных систем. В настоящее время практическая полезность интеллектуальных датчиков, по-видимому, ограничивается приложениями, в которых требуется очень большое количество датчиков.

СВОДКА

Область сенсорной техники чрезвычайно широка, и ее дальнейшее развитие будет включать взаимодействие практически всех научных и технических дисциплин.Основные определения и терминология в этой главе были представлены для обеспечения некоторой последовательности в обсуждениях приложений и технологий датчиков, поскольку в определениях и классификациях датчиков существует значительная неоднозначность. В оставшейся части настоящего отчета используется система классификации датчиков, основанная на измеряемой величине или первичной входной переменной. Комитет признает, что альтернативные системы сенсорной таксономии могут быть полезны в определенных обстоятельствах, но для целей настоящего исследования вышеупомянутая схема была принята как наиболее практичный вариант.Чтобы ускорить внедрение новых сенсорных материалов в новые приложения, критически важно, чтобы сообщество сенсорных материалов могло легко определять потребности в зондировании и определять те физические явления, которые могут ощущаться материалами-кандидатами.

Определения терминов «датчик», «сенсорный элемент» и «сенсорная система», приведенные выше, были приняты комитетом для облегчения последовательного и последовательного анализа сенсорных технологий. Многие современные «сенсоры» на самом деле являются сенсорными системами, включающими в себя некоторую форму обработки сигналов.Интеграция функций датчиков в систему «черный ящик», техническая сложность которой эффективно скрыта от пользователя, является растущей тенденцией в разработке датчиков. Особый интерес представляет концепция интеллектуального измерения, которая создает новые возможности для использования новых материалов в датчиках. , например, сняв ограничение на то, что сенсорные элементы должны быть линейными и бесшумными (хотя рентабельность такого подхода будет зависеть от области применения). Поскольку современные сенсоры включают в себя гораздо больше, чем просто трансдукционный материал, существует множество возможностей для внедрения новые материалы в сенсорных системах, хотя в этом отчете основное внимание уделяется материалам преобразователей.

ССЫЛКИ

Gimzewski, J.K., C. Gerber, and E. Meyer. 1994. Наблюдения за химической реакцией с помощью микромеханического датчика. Письма по химической физике 217 (5/6): 589.

Göpel, W., J. Hesse, J.N. Земель, ред. 1989. Датчики: всесторонний обзор, Vol. 1. Нью-Йорк: ВЧ.

Инструментальное общество Америки. 1975. Номенклатура и терминология электрических преобразователей. Стандарт ANSI MC6.1. Парк Исследований Треугольника, Северная Каролина: Инструментальное общество Америки.

Лев, К.С. 1969. Преобразователи — проблемы и перспективы. IEEE Transactions по промышленной электронике 16 (1): 2–5.

Миддлхук С., Д.Дж.У. Ноорлаг. 1982. Трехмерное изображение входных и выходных преобразователей. Датчики и исполнительные механизмы 2 (1): 29–41.

Датчики. 1992. 1993 Руководство покупателя. Датчики: журнал машинного восприятия 9 (12).

.

Rheinmetall Panzerwagen: обзор, характеристики, сравнение

8 июня 1957 года Rheinmetall зарегистрировал патент на новый легкий танк с качающейся башней и пушкой на цапфах. Предложенная конструкция позволила оснастить легковые автомобили мощными 90-мм и 105-мм орудиями с сохранением минимальной высоты машины. У Rheinmetall не было собственного шасси для последующего производства танков, и свою башню они предлагали другим заводам. Автомобиль представляет собой проект на базе шасси Hanomag и Henschel.Существовал только в чертежах.

Нация

Германия
Германия

Уровень

Уровень
Икс

Тип

Легкий танк

Легкий танк

Стоимость

Кредиты
6 100 000

Опыт
298 000

.

DPT 623: Карточки с физическими агентами и механическими модальностями Алли Фолькенс

Знание Геном ^TM

Сертифицировано Brainscape

Просмотрите более 1 миллиона курсов, созданных лучшими студентами, профессорами, издателями и экспертами, которые охватывают весь мир «усваиваемых» знаний.

• Вступительные экзамены

• Экзамены уровня A

• Экзамены AP

• Экзамены GCSE

• Вступительные экзамены в магистратуру

• Экзамены IGCSE

• Международный бакалаврат

• 5 национальных экзаменов

• Вступительные экзамены в университет

• Профессиональные сертификаты

• Бар экзамен

• Водитель Эд

• Финансовые экзамены

• Сертификаты управления

• Медицинские и сестринские сертификаты

• Военные экзамены

• MPRE

• Другие сертификаты

• Сертификаты технологий

• TOEFL

• Иностранные языки

• арабский

• китайский язык

• французский язык

• Немецкий

• иврит

• Итальянский

• Японский

• Корейский

• Лингвистика

• Другие иностранные языки

• португальский

• русский

• испанский язык

• TOEFL

• Наука

• Анатомия

• Астрономия

• Биохимия

• Биология

• Клеточная биология

• Химия

• наука о планете Земля

• Наука об окружающей среде

• Генетика

• Геология

• Наука о жизни

• Морская биология

• Метеорология

• Микробиология

• Молекулярная биология

• Естественные науки

• Океанография

• Органическая химия

• Периодическая таблица

• Физическая наука

• Физика

• Физиология

• Растениеводство

• Класс науки

• Зоология

• Английский

• Американская литература

• Британская литература

• Классические романы

• Писательское творчество

• английский

• Английская грамматика

• Художественная литература

• Высший английский

• Литература

• Средневековая литература

• Акустика

• Поэзия

• Пословицы и идиомы

• Шекспир

• Орфография

• Vocab Builder

• Гуманитарные и социальные науки

• Антропология

• Гражданство

• Гражданское

• Классика

• Связь

• Консультации

• Уголовное правосудие

• География

• История

• Философия

• Политическая наука

• Психология

• Религия и Библия

• Социальные исследования

• Социальная работа

• Социология

• Математика

• Алгебра

• Алгебра II

• Арифметика

• Исчисление

• Геометрия

• Линейная алгебра

• Математика

• Таблицы умножения

• Precalculus

• Вероятность

• Статистические методы

• Статистика

• Тригонометрия

• Медицина и уход

• Анатомия

• Системы тела

• Стоматология

• Медицинские курсы и предметные области

• Медицинские осмотры

• Медицинские специальности

• Медицинская терминология

• Разные темы здравоохранения

• Курсы медсестер и предметные области

• Медсестринские специальности

• Другие области здравоохранения

• Патома

• Фармакология

• Физиология

• Радиология и диагностическая визуализация

• Ветеринарная

• Профессии

• ASVAB

• Автомобильная промышленность

• Авиация

• Парикмахерская

• Катание на лодках

• Косметология

• Бриллианты

• Электрические

• Электрик

• Пожаротушение

• Садоводство

• Домашняя экономика

• Садоводство

• HVAC

• Дизайн интерьера

• Ландшафтная архитектура

• Массажная терапия

• Металлургия

• Военные

• Борьба с вредителями

• Сантехника

• Полицейская

• Сточные Воды

• Сварка

• Закон

• Закон Австралии

• Банкротство

• Бар экзамен

• Бизнес Закон

• Экзамен в адвокатуру Калифорнии

• Экзамен CIPP

• Гражданский процесс

• Конституционное право

• Договорное право

• Корпоративное право

• Уголовное право

• Доказательство

• Семейное право

• Экзамен в адвокатуру Флориды

• Страховое право

• Интеллектуальная собственность

• Международный закон

• Закон

• Закон и этика

• Правовые исследования

• Судебные разбирательства

• MBE

• MPRE

• Закон о аптеках

• Право собственности

• Закон о недвижимости

• Экзамен в адвокатуре Техаса

• Проступки

• Трасты и имения

• Здоровье и фитнес

• Альтернативная медицина

• Класс здоровья и фитнеса

• Здоровье и человеческое развитие

• Урок здоровья

• Наука о здоровье

• Развитие человека

• Человеческий рост и развитие

• Душевное здоровье

• Здравоохранение

• Спорт и кинезиология

• Йога

• Бизнес и финансы

• Бухгалтерский учет

• Бизнес

• Экономика

• Финансы

• Управление

• Маркетинг

• Недвижимость

• Технологии и машиностроение

• Архитектура

• Биотехнологии

• Компьютерное программирование

• Компьютерная наука

• Инженерное дело

• Графический дизайн

• Информационная безопасность

• Информационные технологии

• Информационные системы управления

• Еда и напитки

• Бармен

• приготовление еды

• Кулинарное искусство

• Гостеприимство

• Питание

• Вино

• Изобразительное искусство

• Искусство

• История искусства

• Танец

• Музыка

• Другое изобразительное искусство

• Случайное знание

• Астрология

• Блэк Джек

• Культурная грамотность

• Знание реабилитации

• Мифология

• Национальные столицы

• Люди, которых вы должны знать

• Покер

• Чаша для викторины

• Спортивные викторины

• Карты Таро

.

Механические характеристики

Выходной сигнал

(и шум) производится, но рассеивается больше мощности, что приводит к большим тепловым эффектам. Как правило, электролизеры с проволочной обмоткой и металлокерамические емкости лучше рассеивают тепло и, следовательно, имеют самые высокие номинальные мощности.

Температурный коэффициент

С повышением температуры увеличивается и сопротивление электролизера. Однако потенциометр, подключенный, как показано на рисунке 6.2, одинаково хорошо разделит напряжение, независимо от его общего сопротивления. Таким образом, температурные эффекты обычно не вызывают серьезной озабоченности, если изменения сопротивления одинаковы и электролизер работает в пределах своих номиналов.Однако увеличение сопротивления ванны также увеличивает нелинейность нагружения. Следовательно, температурные коэффициенты могут стать важным фактором. Температурный коэффициент, обычно указываемый в ppm ˚C – 1, может быть выражен как α = (RP / RP) / t, где t — изменение температуры, а RP — соответствующее изменение общего сопротивления. Как правило, кастрюли с проволочной обмоткой обладают самыми низкими температурными коэффициентами. Также можно использовать схему формирования сигнала с температурной компенсацией.

Сопротивление

Поскольку потенциометр делит напряжение одинаково хорошо, независимо от его общего сопротивления, допуск сопротивления обычно не является серьезной проблемой.Однако полное сопротивление может иметь большое влияние на эффекты нагрузки. Если сопротивление велико, через электролизер протекает меньше тока, что снижает температурные эффекты, но также увеличивает нагрузку.

Возбуждение переменного тока

Кастрюли

могут работать как от источника постоянного, так и от переменного тока. Однако электролизеры с проволочной обмоткой подвержены емкостным и индуктивным эффектам, которые могут быть значительными на средних и высоких частотах.

Следующие механические характеристики влияют на качество измерения и надежность системы, поэтому их следует учитывать при выборе электролизера.

Механическая нагрузка

Горшок добавляет инерцию и трение движущимся частям системы, которую он измеряет. В результате увеличивается сила, необходимая для перемещения этих частей. Этот эффект называется механической нагрузкой. Для количественной оценки механической нагрузки производители вращающихся горшков обычно приводят три значения: эквивалентный массовый момент инерции вращающихся частей электролизера, динамический (или рабочий) крутящий момент, необходимый для поддержания вращения вала электролизера, и начальный крутящий момент, необходимый для начала вращения вала. .Для горшков с линейным перемещением тремя аналогичными условиями нагружения являются масса, начальная сила и динамическая (или бегущая) сила.

В крайних случаях механическая нагрузка может отрицательно повлиять на рабочие характеристики системы. При включении электролизера в конструкцию убедитесь, что добавленная к системе инерция незначительна или что инерция учитывается при анализе данных от электролизера. Также можно учитывать значения пускового и рабочего усилия или крутящего момента, хотя они, как правило, небольшие из-за использования подшипников и резистивных элементов с низким коэффициентом трения.

Механический ход

В отличие от электрического хода, механический ход — это полный диапазон движения дворника. Механический упор ограничивает механический ход на каждом конце диапазона движения дворника. Упоры могут выдерживать только небольшие нагрузки, поэтому их не следует использовать в качестве механических ограничителей для системы. Производители указывают максимальные нагрузки как статическое тормозное усилие (для статических нагрузок) и динамическое тормозное усилие (для подвижных нагрузок).

Поворотные горшки также доступны без механических упоров.Вал такой емкости с «неограниченным ходом» может непрерывно вращаться в любом направлении; однако электрический ход всегда меньше 360 ° из-за неоднородности или «мертвой зоны», где резистивный элемент начинается и заканчивается. (См. Рис. 6.1.) Несколько оборотов можно измерить с помощью неограниченного хода в сочетании со счетчиком: счетчик поддерживает количество полных оборотов, в то время как горшок измеряет угловое смещение до оборота.

Рабочая температура

При работе в заданном температурном диапазоне горшок сохраняет хорошую электрическую линейность и механическую целостность.В зависимости от конструкции кастрюли могут работать при температурах от –65C

© 1999 CRC Press LLC

до 150 ° C. Эксплуатация вне указанных пределов может привести к выходу материала из строя либо непосредственно из-за температуры, либо из-за термического смещения.

Вибрация, удары и ускорение

Вибрация, удары и ускорение — все это потенциальные источники нарушения целостности контакта между дворником и резистивным элементом. Как правило, отказ контакта считается нарушением непрерывности, равным или превышающим 0.1 мс [2]. Значения, указанные в спецификациях, даны в gs и сильно зависят от конкретного лабораторного испытания. Некоторые тесты для определения характеристик используют синусоидальную вибрацию, случайную вибрацию, синусоидальный удар, пилообразный удар или ускорение для возбуждения электролизера. Производители используют стратегии механического проектирования для устранения слабых мест в динамической реакции кастрюли. Например, один метод минимизирует вызванные вибрацией контактные неоднородности с использованием нескольких дворников с разными резонансными частотами.

Скорость

Превышение указанной максимальной скорости может привести к преждевременному износу или изменению значений из-за таких эффектов, как отскок стеклоочистителя.Как правило, чем медленнее движется вал, тем дольше прослужит агрегат (общее количество циклов). Ограничения скорости зависят от используемых материалов. Для вращающихся горшков модели с проволочной обмоткой имеют предпочтительную максимальную скорость порядка 100 об / мин, в то время как модели из проводящего пластика имеют допустимую скорость до 2000 об / мин. Горшки с линейным движением имеют предпочтительную максимальную скорость до 10 м / с.

Жизнь

Несмотря на постоянный механический износ, ожидаемый срок службы горшка составляет порядка миллиона циклов при использовании в надлежащих условиях.Качественная пленка может прослужить сотни миллионов циклов. Из проволочных, гибридных и токопроводящих пластиковых горшков неровная поверхность резистивного элемента с проволочной обмоткой по своей природе подвержена наибольшему износу и, следовательно, имеет самый короткий ожидаемый срок службы. Гибриды улучшают это за счет использования конструкции с проволочной обмоткой в ​​сочетании с гладким проводящим пленочным покрытием. Электропроводящие пластиковые горшки обычно имеют самый долгий срок службы благодаря гладкой поверхности их резистивного элемента.

Загрязнение и пломбы

Загрязнение емкостей посторонними материалами может способствовать износу и увеличению трения между грязесъемником и резистивным элементом.Последствия варьируются от повышенной механической нагрузки до полного отказа (например, заедание, нарушение целостности контакта). К счастью, у большинства производителей есть герметичные горшки для промышленного применения, где грязь и жидкости часто неизбежны. Чтобы облегчить выбор, спецификации часто включают тип уплотнения корпуса (то есть механизмы и материалы) и устойчивость уплотнения к чистящим растворителям и другим часто встречающимся жидкостям.

Несоосность

Несоосность вала в баке может преждевременно изнашиваться его опорные поверхности и увеличиваться механическое воздействие нагрузки.Хорошая конструкция сводит к минимуму перекосы. (См. Раздел «Реализация» ниже.) Производители перечисляют ряд допусков выравнивания. В горшках с поступательным движением смещение вала — это максимальное отклонение вала от своей оси. Степень, с которой вал может вращаться вокруг своей оси, указана в разделе «Вращение вала». В поворотных горшках люфт вала и радиальный люфт вала описывают величину отклонения вала из-за радиальной нагрузки. Биение вала означает эксцентриситет диаметра вала, когда вал вращается под действием радиальной нагрузки.

Методы механического монтажа

Крепежные элементы на корпусе горшка определяют способ монтажа. Опции различаются в зависимости от производителя, а также от вращающихся, линейных и струнных горшков. Предложения включают специальные основания, отверстия, выступы, фланцы и кронштейны, которые крепятся крепежными винтами, и шпильки с резьбой, которые крепятся гайками. Горшки с линейным перемещением доступны с приводом в действие стержнем или ползунком, некоторые с внутренней или внешней возвратной пружиной. Монтаж обычно осуществляется с помощью подвижных зажимов, которые часто поставляются производителем горшка.Другие горшки с поступательным движением монтируются через резьбовой корпус. Для вращающихся горшков два наиболее популярных метода монтажа — это установка втулки и установка сервопривода. См. Рисунок 6.5.

РИСУНОК 6.5 Два наиболее распространенных поворотных держателя — это опора втулки (a) и опора сервопривода (b).

ТАБЛИЦА 6.4 Источники малых механических компонентов

PIC Design

86 Benson Road, P.O. Box 1004 Middlebury, CT 06762-1004

Тел .: (800) 243-6125, (203) 758-8272; Факс: (203) 758-8271 www.penton.com/md/mfg/pic/

Продукты Stock Drive / Sterling Instrument 2101 Jericho Turnpike, Box 5416

Нью-Гайд-Парк, Нью-Йорк 11042-5416

Тел: (516) 328-3300; Факс: (800) 737-7436, (516) 326-8827 www.sdp-si.com

W.M. Berg, Inc. 499 Ocean Ave.

East Rockaway, NY 11518

Тел: (800) 232-2374, (516) 599-5010; Факс: (800) 455-2374, (516) 599-3274 www.wmberg.com

Опора втулки

Горшок обеспечивает вал концентрических, резьбовую втулку, которая вторгается отверстие в монтажной фантастическом xture и обеспечивает с помощью гайки и блокировки шайбы.Неосевой язычок или штифт предотвращает вращение корпуса. Для установки втулки требуется немного больше, чем просверлить отверстие; однако ограниченная свобода вращения и значительный люфт перед затяжкой усложняют точную настройку.

Крепление сервопривода

Горшок имеет плоский, концентрический вал, обработанный на точной механической обработке обод, который вставляется в просверленное отверстие в монтажном приспособлении. Фланец фиксируется симметрично расположенными быстросъемными зажимами для сервопривода, которые можно приобрести в Timber-Top, Inc.[9], а также из источников, перечисленных в таблице 6.4. (Эти зажимы также называются зажимами для крепления синхронизатора и шипами для крепления двигателя, поскольку также доступны синхронизаторы с сервоприводом и шаговые двигатели.) Крепления для сервоприводов точны и легко регулируются, но требуют затрат на прецизионную обработку.

Методы измерения

Для измерения смещения горшок должен быть прикреплен к механическим приспособлениям и компонентам. Корпус обычно устанавливается на неподвижную опорную раму, а вал соединяется с подвижным элементом.Входное движение (т. Е. Интересующее движение) может прямо или косвенно взаимодействовать с валом горшка. Прямое соединение, хотя и простое, имеет определенные ограничения:

РИСУНОК 6.6 Механизмы, расширяющие возможности прецизионного потенциометра, включают ремни и шкивы (a), зубчатые рейки (b), ходовые винты (c), барабаны с тросом (d), кулачки (e), конические шестерни (f). , и прямозубые шестерни (g).

• Входное движение отображает 1: 1 на движение вала

• Входное движение не может превышать механические пределы перемещения горшка

• Для измерения угла требуется вращающийся горшок; для измерения положения требуется горшок с линейным перемещением

• Горшок должен быть установлен рядом с источником движения

• Входное движение должно быть почти идеально коллинеарным или соосным с осью вала

Рисунок 6.6 показаны способы преодоления этих ограничений. Механизмы с механическим преимуществом масштабируют движение и регулируют пределы хода. Механизмы, которые преобразуют линейное и вращательное движение, позволяют любому типу кастрюли измерять любое движение. Механизмы передачи отдаляют горшок от измеряемого движения. Соответствующие механизмы компенсируют перекосы. Далее следуют примеры и более подробная информация. Большинство описанных механизмов могут быть реализованы с помощью компонентов, доступных из источников в таблице 6.4.

Gears масштабирует отображение движений первичного вала и вала электролизера в соответствии с передаточным числом.Они также смещают оси вращения в параллельную или перпендикулярную плоскость в зависимости от типа шестерни (например, прямозубая или коническая). Шестерни создают люфт. Фрикционные ролики — это разновидность зубчатой ​​передачи, невосприимчивые к люфту, но склонные к проскальзыванию. Соотношение диаметров роликов масштабирует отображение движений входного вала и вала электролизера.

.