Генератор самоиндукции: Урок 6. самоиндукция. индуктивность — Физика — 11 класс

Вывод формулы эдс самоиндукции. Импульсный генератор эдс самоиндукции

§ 46. Величина и направление э. д. с. самоиндукции

Величина возникающей в катушке э. д. с. самоиндукции прямо пропорциональна ее индуктивности и зависит от скорости изменения магнитного потока.
Если в цепи, обладающей индуктивностью L гн , ток изменяется за малое время Δt сек на малую величину ΔI а , то в такой цепи возникает э. д. с. самоиндукции е с, измеряемая в вольтах.

Знак минус в этой формуле указывает на то, что э. д. с. самоиндукции противодействует изменению тока в ней.

Пример . В катушке, обладающей индуктивностью L = 5 гн , протекает электрический ток, сила которого изменяется за 2 сек на 10 а . Вычислить, какая э. д. с. самоиндукции возникает в катушке.
Решение .

Русский ученый Э. X. Ленц доказал, что э. д. с. индукции, в том числе э. д. с. самоиндукции, всегда направлена так, что она противодействует причине, вызывающей ее . Это определение называется правилом Ленца .
Если при замыкании цепи э. д. с. батареи направлена, как показано стрелкой на рис. 45, а, то э. д. с. самоиндукции, согласно правилу Ленца, в этот момент будет иметь противоположное направление (показано двойной стрелкой), препятствуя нарастанию тока. В момент размыкания цепи (рис. 45, б), наоборот, э. д. с. самоиндукции будет иметь направление, совпадающее с э. д. с. батареи, препятствуя убыванию тока.

Следовательно, в момент замыкания цепи, обладающей индуктивностью, э. д. с. на зажимах цепи уменьшается на величину возникающей э. д. с. самоиндукции.
Обозначив напряжение источника тока U , величину э. д. с. самоиндукции е с, а результирующее напряжение U р, получим:

U p = U — е с. (45)

В момент размыкания цепи результирующее напряжение увеличивается:

U p = U + е с. (46)

Э. д. с. самоиндукции в электрических цепях может во много раз превосходить напряжение источника тока. В связи с этим при размыкании цепей, обладающих большой индуктивностью, происходит пробой воздушного промежутка между контактами рубильников и выключателей и образуется искра или дуга, от которой контакты обгорают и частично расплавляются. Кроме того, э. д. с. самоиндукции может пробить изоляцию проводов катушки.
Для наблюдения возникновения э. д. с. и тока самоиндукции в момент размыкания цепи выполним такой опыт (рис. 46).

При замыкании цепи ток в точке А разветвляется. Одна его часть пройдет по виткам катушки в лампу Л 1 а другая часть — через реостат в лампу Л 2 . При этом лампа Л 2 мгновенно вспыхнет, тогда как нить лампы Л 1 накалится постепенно. При размыкании цепи лампа Л 2 сразу погаснет, а лампа Л 1 на мгновение ярко вспыхнет и затем погаснет. Наблюдаемое явление связано с тем, что при замыкании цепи магнитное поле, создаваемое вокруг катушки L , пересекает «собственные витки» и возбуждает в ней э. д. с. и ток самоиндукции, который препятствует прохождению основного тока. По этой причине нить лампы Л 1 накаливается при замыкании цепи медленнее нити лампы Л 2 . При размыкании цепи в катушке также создается э. д. с. и ток самоиндукции, но в данном случае направление э. д. с. самоиндукции совпадает с направлением основного тока. Это и служит причиной того, что нить лампы Л 1 на мгновение ярко вспыхивает и гаснет позже лампы Л 2 , в цепь которой катушка не включена.

На данном уроке мы узнаем, как и кем было открыто явление самоиндукции, рассмотрим опыт, с помощью которого продемонстрируем это явление, определим, что самоиндукция — это частный случай электромагнитной индукции. В конце урока введем физическую величину, показывающую зависимость ЭДС самоиндукции от размеров и формы проводника и от среды, в которой находится проводник, т. е. индуктивность.

Генри изобретал плоские катушки из полосовой меди, с помощью которых добивался силовых эффектов, выраженных более ярко, чем при использовании проволочных соленоидов. Ученый заметил, что при нахождении в цепи мощной катушки ток в этой цепи достигает своего максимального значения гораздо медленнее, чем без катушки.

Рис. 2. Схема экспериментальной установки Д. Генри

На рис. 2 изображена электрическая схема экспериментальной установки, на основе которой можно продемонстрировать явление самоиндукции. Электрическая цепь состоит из двух параллельно соединенных лампочек, подключенных через ключ к источнику постоянного тока. Последовательно с одной из лампочек подключена катушка. После замыкания цепи видно, что лампочка, которая соединена последовательно с катушкой, загорается медленнее, чем вторая лампочка (рис. 3).

Рис. 3. Различный накал лампочек в момент включения цепи

При отключении источника лампочка, подключенная последовательно с катушкой, гаснет медленнее, чем вторая лампочка.

Почему лампочки гаснут не одновременно

При замыкании ключа (рис. 4) из-за возникновения ЭДС самоиндукции ток в лампочке с катушкой нарастает медленнее, поэтому эта лампочка загорается медленнее.

Рис. 4. Замыкание ключа

При размыкании ключа (рис. 5) возникающая ЭДС самоиндукции мешает убыванию тока. Поэтому ток еще некоторое время продолжает течь. Для существования тока нужен замкнутый контур. Такой контур в цепи есть, он содержит обе лампочки. Поэтому при размыкании цепи лампочки должны некоторое время светиться одинаково, и наблюдаемое запаздывание может быть вызвано другими причинами.

Рис. 5. Размыкание ключа

Рассмотрим процессы, происходящие в данной цепи при замыкании и размыкании ключа.

1. Замыкание ключа.

В цепи находится токопроводящий виток. Пусть ток в этом витке течет против часовой стрелки. Тогда магнитное поле будет направлено вверх (рис. 6).

Таким образом, виток оказывается в пространстве собственного магнитного поля. При возрастании тока виток окажется в пространстве изменяющегося магнитного поля собственного тока. Если ток возрастает, то созданный этим током магнитный поток также возрастает. Как известно, при возрастании магнитного потока, пронизывающего плоскость контура, в этом контуре возникает электродвижущая сила индукции и, как следствие, индукционный ток. По правилу Ленца, этот ток будет направлен таким образом, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению магнитного потока, пронизывающего плоскость контура.

То есть для рассматриваемого на рис. 6 витка индукционный ток должен быть направлен по часовой стрелке (рис. 7), тем самым препятствуя нарастанию собственного тока витка. Следовательно, при замыкании ключа ток в цепи возрастает не мгновенно благодаря тому, что в этой цепи возникает тормозящий индукционный ток, направленный в противоположную сторону.

2. Размыкание ключа

При размыкании ключа ток в цепи уменьшается, что приводит к уменьшению магнитного потока сквозь плоскость витка. Уменьшение магнитного потока приводит к появлению ЭДС индукции и индукционного тока. В этом случае индукционный ток направлен в ту же сторону, что и собственный ток витка. Это приводит к замедлению убывания собственного тока.

Вывод: при изменении тока в проводнике возникает электромагнитная индукция в этом же проводнике, что порождает индукционный ток, направленный таким образом, чтобы препятствовать любому изменению собственного тока в проводнике (рис. 8). В этом заключается суть явления самоиндукции. Самоиндукция — это частный случай электромагнитной индукции.

Рис. 8. Момент включения и выключения цепи

Формула для нахождения магнитной индукции прямого проводника с током:

где — магнитная индукция; — магнитная постоянная; — сила тока; — расстояние от проводника до точки.

Поток магнитной индукции через площадку равен:

где — площадь поверхности, которая пронизывается магнитным потоком.

Таким образом, поток магнитной индукции пропорционален величине тока в проводнике.

Для катушки, в которой — число витков, а — длина, индукция магнитного поля определяется следующим соотношением:

Магнитный поток, созданный катушкой с числом витков N , равен:

Подставив в данное выражение формулу индукции магнитного поля, получаем:

Отношение числа витков к длине катушки обозначим числом :

Получаем окончательное выражение для магнитного потока:

Из полученного соотношения видно, что значение потока зависит от величины тока и от геометрии катушки (радиус, длина, число витков). Величина, равная , называется индуктивностью:

Единицей измерения индуктивности является генри:

Следовательно, поток магнитной индукции, вызванный током в катушке, равен:

С учетом формулы для ЭДС индукции , получаем, что ЭДС самоиндукции равна произведению скорости изменения тока на индуктивность, взятому со знаком «-»:

Самоиндукция — это явление возникновения электромагнитной индукции в проводнике при изменении силы тока, протекающего сквозь этот проводник.

Электродвижущая сила самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока, протекающего сквозь проводник, взятой со знаком минус. Коэффициент пропорциональности называется индуктивностью , которая зависит от геометрических параметров проводника.

Проводник имеет индуктивность, равную 1 Гн, если при скорости изменения тока в проводнике, равной 1 А в секунду, в этом проводнике возникает электродвижущая сила самоиндукции, равная 1 В.

С явлением самоиндукции человек сталкивается ежедневно. Каждый раз, включая или выключая свет, мы тем самым замыкаем или размыкаем цепь, при этом возбуждая индукционные токи. Иногда эти токи могут достигать таких больших величин, что внутри выключателя проскакивает искра, которую мы можем увидеть.

Список литературы

1. Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. — М.: Просвещение, 2010.
2. Касьянов В.А. Физика. 11 кл.: Учеб. для общеобразоват. учреждений. — М.: Дрофа, 2005.
3. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И., Физика 11. — М.: Мнемозина.

1. Интернет-портал Myshared.ru ().
2. Интернет-портал Physics.ru ().
3. Интернет-портал Festival.1september.ru ().

Домашнее задание

1. Вопросы в конце параграфа 15 (стр. 45) — Мякишев Г.Я. Физика 11 (см. список рекомендованной литературы)
2. Индуктивность какого проводника равна 1 Генри?

Термин индукция в электротехнике означает возникновение тока в электрической замкнутой цепи, если она находится в изменяющемся Открыта всего-то двести лет назад Майклом Фарадеем. Значительно раньше это мог бы сделать Андре Ампер, проводивший похожие опыты. Он вставлял в катушку металлический стержень, а затем, вот незадача, шел в другую комнату посмотреть на стрелку гальванометра — а вдруг она шевельнется. А стрелка исправно делала свое дело — отклонялась, но пока Ампер странствовал по комнатам — возвращалась на нулевую отметку. Вот так явление самоиндукции дожидалось еще добрый десяток лет, пока катушка, прибор и исследователь окажутся одновременно в нужном месте.

Главным моментом этого эксперимента было то, что ЭДС индукции возникает только тогда, когда магнитное поле, проходящее через замкнутый контур, изменяется. А вот менять его можно как угодно — или изменять величину самого магнитного поля, или просто перемещать источник поля относительно того же замкнутого контура. ЭДС, которая при этом возникает, назвали “ЭДС взаимоиндукции”. Но это было только начало открытий в области индукции. Еще более удивительным было явление самоиндукции, которое открыл примерно в то же время. В его опытах было обнаружено, что катушки не только индуцировало ток в другой катушке, но и при изменении тока в этой катушке, наводило в ней же дополнительную ЭДС. Вот ее-то и назвали ЭДС самоиндукции. В большое интерес представляет направление тока. Оказалось, что в случае с ЭДС самоиндукции ее ток направлен против своего “родителя” — тока, обусловленного основной ЭДС.

А можно наблюдать явление самоиндукции? Как говорится, нет ничего проще. Соберем две первая — последовательно включенная катушка индуктивности и лампочка, а вторая — только лампочка. Подключим их к аккумулятору через общий выключатель. При включении можно видеть, что лампочка в цепи с катушкой загорается “нехотя”, а вторая лампочка, более быстрая “на подъем”, включается мгновенно. Что происходит? В обеих цепях после включения начинает протекать ток, причем он изменяется от нуля до своего максимума, а как раз изменения тока и дожидается катушка индуктивности, которая порождает ЭДС самоиндукции. Есть ЭДС и замкнутая цепь — значит, есть и ее ток, но направлен он противоположно основному току цепи, который, в конце концов, достигнет максимального значения, определяемого параметрами цепи, и перестанет расти, а раз нет изменения тока — нет и ЭДС самоиндукции. Все просто. Аналогичная картина, но с “точностью до наоборот”, наблюдается при выключении тока. Верная своей “вредной привычке” противодействовать любому изменению тока, ЭДС самоиндукции поддерживает его протекание в цепи после отключения питания.

Сразу же стал вопрос — в чем заключается явление самоиндукции? Было установлено, что на ЭДС самоиндукции влияет скорость изменения тока в проводнике, и можно записать:

Отсюда видно, что ЭДС самоиндукции Е прямопропорциональна скорости изменения тока dI/dt и коэффициенту пропорциональности L, названному индуктивностью. За свой вклад в исследование вопроса, в чем состоит явление самоиндукции, Джордж Генри был вознагражден тем, что его имя носит единица измерения индуктивности — генри (Гн). Именно индуктивность цепи протекания тока определяет явление самоиндукции. Можно представить, что индуктивность — это некое “хранилище” магнитной энергии. В случае увеличения тока в цепи электрическая энергия преобразуется в магнитную, задерживает рост тока, а при уменьшении тока магнитная энергия катушки преобразуется в электрическую и поддерживает ток в цепи.

Наверное, каждому приходилось видеть искру при выключении вилки из розетки — это самый распространенный вариант проявления ЭДС самоиндукции в реальной жизни. Но в быту размыкаются токи максимум 10-20 А, а время размыкания порядка 20 мсек. При индуктивности порядка 1 Гн ЭДС самоиндукции в этом случае будет равна 500 В. Казалось бы, что вопрос, в чем состоит явление самоиндукции, не так и сложен. А на самом деле, ЭДС самоиндукции представляет собой большую техническую проблему. Суть в том, что при разрыве цепи, когда контакты уже разошлись, самоиндукция поддерживает протекание тока, а это приводит к выгоранию контактов, т.к. в технике коммутируются цепи с токами в сотни и даже тысячи ампер. Здесь зачастую речь идет об ЭДС самоиндукции в десятки тысяч вольт, а это требует дополнительного решения технических вопросов, связанных с перенапряжениями в электрических цепях.

Но не все так мрачно. Бывает, что эта вредная ЭДС очень даже полезна, например, в системах зажигания ДВС. Такая система состоит из катушки индуктивности в виде автотрансформатора и прерывателя. Через первичную обмотку пропускается ток, который выключается прерывателем. В результате обрыва цепи возникает ЭДС самоиндукции в сотни вольт (при этом аккумулятор дает всего 12В). Дальше это напряжение дополнительно трансформируется, и на свечи зажигания поступает импульс больше 10 кВ.

9.4. Явление электромагнитной индукции

9.4.3. Среднее значение электродвижущей силы самоиндукции

При изменении потока, сцепленного с замкнутым проводящим контуром, через площадь, ограниченную данным контуром, в нем появляется вихревое электрическое поле и течет индукционный ток — явление электромагнитной самоиндукции.

Модуль средней ЭДС самоиндукции за определенный промежуток времени рассчитывают по формуле

〈 | ℰ i s | 〉 = | Δ Ф s | Δ t ,

где ΔФ s — изменение магнитного потока, сцепленного с контуром, за время Δt .

Если сила тока в контуре изменяется с течением времени I = I (t ), то

∆Ф s = L ∆I ,

где L — индуктивность контура; ΔI — изменение силы тока в контуре за время Δt ;

〈 | ℰ i s | 〉 = L | Δ I | Δ t ,

где ΔI /Δt — скорость изменения силы тока в контуре.

Если индуктивность контура изменяется с течением времени L = L (t ), то

• изменение потока, сцепленного с контуром, определяется формулой

∆Ф s = ∆LI ,

где ΔL — изменение индуктивности контура за время Δt ; I — сила тока в контуре;

• модуль средней ЭДС самоиндукции за определенный промежуток времени рассчитывается по формуле

〈 | ℰ i s | 〉 = I | Δ L | Δ t .

Пример 16. В замкнутом проводящем контуре с индуктивностью 20 мГн течет ток силой 1,4 А. Найти среднее значение ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре, при равномерном уменьшении в нем силы тока на 20 % за 80 мс.

Решение . Появление ЭДС самоиндукции в контуре вызвано изменением потока, сцепленного с контуром, при изменении в нем силы тока.

Поток, сцепленный с контуром, определяется формулами:

• при силе тока I 1

Ф s 1 = LI 1 ,

где L — индуктивность контура, L = 20 мГн; I 1 — первоначальная сила тока в контуре, I 1 = 1,4 А;

• при силе тока I 2

Ф s 2 = LI 2 ,

где I 2 — конечная сила тока в контуре.

Изменение потока, сцепленного с контуром, определяется разностью:

Δ Ф s = Ф s 2 − Ф s 1 = L I 2 − L I 1 = L (I 2 − I 1) ,

где I 2 = 0,8I 1 .

Среднее значение ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре, при изменении в нем силы тока:

〈 ℰ s i 〉 = | Δ Ф s Δ t | = | L (I 2 − I 1) Δ t | = | − 0,2 L I 1 Δ t | = 0,2 L I 1 Δ t ,

где ∆t — интервал времени, за который происходит уменьшение силы тока, ∆t = 80 мс.

Расчет дает значение:

〈 ℰ s i 〉 = 0,2 ⋅ 20 ⋅ 10 − 3 ⋅ 1,4 80 ⋅ 10 − 3 = 70 ⋅ 10 − 3 с = 70 мВ.

При изменении силы тока в контуре в нем возникает ЭДС самоиндукции, среднее значение которой равно 70 мВ.

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия «физический вакуум»?

Физический вакуум — понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие «физический вакуум», он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик , уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование «моря» двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме — положительной и отрицательной, а также «моря» компенсирующих друг друга частиц — виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Самоиндукция — Справочник химика 21

    Электрическую проводимость измеряют с помощью мостика Кольрауша (рис. XIV. 4) или по схеме рис. XIV. 5. Источник тока замыкают на постоянное сопротивление, например, на однородную проволоку АВ, натянутую на линейку длиной 50—100 см. Иногда проволоку наматывают на барабан, причем ее длина может доходить до 3 м. Этим достигается большая точность отсчетов, но прямая проволока предпочтительнее, вследствие уменьшения помех, связанных с емкостью и самоиндукцией. Проволоку изготовляют из манганина (сплава Си, Мп и N1), константана (сплава 40—45 N1, [c.189]

    Значительно большую энергию возбуждения дает конденсированная искра. Включение в колебательный контур индуктивного и емкостного элементов обусловливает возможность получения искрового разряда. Размеры конденсатора и катушки самоиндукции, а также соотношение процессов разрядки и заряжения конденсатора определяют энергию искрового разряда и тем самым интенсивность спектральных линий и долю атомов, существующих в высоковозбужденном состоянии. [c.371]

    Если же концентрация индуктора или промежуточного продукта в результате реакции возрастает, то наблюдается так называемая самоиндукция, характеризующая начальным са- [c.191]

    Использование переменного тока позволяет измерять электропроводность электролитов с высокой точностью, но 1фн этом возникают затруднения, связанные с наличием электрической емкости и самоиндукции (особенно первой) [c.457]

    Возникновение электродвижущей силы самоиндукции в катушке индуктивности Ь е = иь, = к) [c.41]

    Более стабильным является разряд в генераторе с двумя искровыми промежутками для питания конденсированной искры (рис. 83). Ток напряжением 220 в через реостат 1 попадает в первичную обмотку трансформатора 2, повышающего напряжение с 220 до 1200—1500 в сила тока контролируется амперметром 3. Искра образуется в аналитическом промежутке 4, который подключен через катушку самоиндукции 5 к конденсатору 6. Последовательно с аналитическим промежутком 4 вводится дополнительный промежуток (разрядник) 7. Аналитический промежуток 4 шунтируется большим сопротивлением 8. Во время зарядки конденсатора 6 от сети сопротивление 8 проводит ток, и на электродах аналитического промежутка 4 не образуется разности потенциалов. Разрядка конденсатора 6 начинается пробоем промежутка 7. Для постоянства условий пробоя электроды этого промежутка делаются из вольфрама. [c.231]

    Отсутствие звука в телефоне и, следовательно, отсутствие тока в цепи возможно при равенстве потенциалов в точках с и й. Но полностью достигнуть этого в мостике переменного тока нельзя в связи с тем, что к омическому сопротивлению цепи добавляется реактивное сопротивление, обусловленное самоиндукцией L и емкостью с. [c.58]

    Разработано несколько схем для неразрушающего измерения этого незатухающего тока. Если самоиндукция L части схемы, по которой протекает ток /, модулируется, то возникает э. д. с. й (Ы)1(11, которая может быть отведена из схемы с помощью трансформатора. Такая модуляция может быть достигнута путем помещения вблизи от контура заземленной сверхпроводящей пластины, смонтированной на вибрирующем кристалле пьезокристалла, либо путем попеременного перевода сверхпроводящего сердечника в малой катушке в сверхпроводящее состояние и обратно. [c.527]

    Индуктивность коэффициент самоиндукции Индуктивность взаимная коэффициент [c.629]

    Электрическая искра бывает двух типов, а именно, высокого и низкого напряжений. Высоковольтная искра, создаваемая каким-либо генератором высокого напряжения, пробивает искровой промежуток заранее фиксированного размера. Низковольтная искра проскакивает в точке разрыва электрической цепи, когда при прерывании тока возникает самоиндукция. Высоковольтную электрическую искру часто [c.32]

    Для рационализации производства, оборудованного печами Ачесона, предложено поставить на колеса печи или питающие их трансформаторы. Таким образом, можно свести к минимуму длину токоподводящих шин низкого напряжения, что позволит значительно уменьшить капиталовложения, а также самоиндукцию контура низкого напряжения. При передвижных печах можно значительно улучшить условия работы и механизировать загрузку и выгрузку. [c.216]

    Это связано со значительным реактивным сопротивлением обмотки индуктора, и, как следствие, ощутимой ЭДС самоиндукции, причем искажение формы изменения напряженности поля и уменьшение значений мгновенной амплитуды будут тем больше, чем больше будет частота генерируемого магнитного поля (рис. 3.5). [c.62]

    Ток г будет всегда стремиться уменьшить ток в цепи аналогично току ЭДС самоиндукции. В такой цепи [38, 40] работа источника меньше выделяемой теплоты. Электрическое смещение, как это показано выше, связано с диэлектрической проницаемостью среды, а с изменением тока связана скорость изменения магнитного потока, поэтому, оперируя не-изменяющимися параметрами ер в электрической цепи с электролитом, можно прийти к неправильному результату. Численное значение отмеченных превращений зависит от уровней внешнего поля и поля, образуемого электродами, последнее зависит от материала, его размеров и свойств электролита. [c.59]

    Проходя в катушке 7, ток создает магнитное поле, наводит в катушке 8 электродвижущую силу индукции, и на сетке лампы появляется отрицательное напряжение, вследствие чего приостанавливается прохождение электронов от катода к аноду и прекращается анодный ток. После того как конденсатор 6 разрядится и магнитное поле вокруг катушки 7 достигнет максимального значения, оно начнет убывать при этом магнитное поле наводит в катушке электродвижущую силу самоиндукции определепного направления, которая поддерживает протекание тока в контуре и заряжает конденсатор зарядами обратного знака. [c.385]

    Слаботочное оборудование и искробезопасные цепи. При работе даже слаботочного электрооборудования в связи с существованием индуктивности цепи возможно возникновение искрового разряда. Энергия такого разряда определяется силой тока, напряжением, самоиндукцией и емкостью цепи. Закономерности поджигания этими разрядами лежат в основе безопасной эксплуатации слаботочных цепей разрыв цепи и ее замыкание не долж 1Ы создавать искр, достаточных для поджига- [c.91]

    JP — высоковольтные трансформаторы г регулируемые сопротнпления Г — блокирующее высокоомное сопротивление L — переменная катушка самоиндукции С — конденсаторы В— вспомогательный промежуток (дуговой н нскрооой) —аналитический промежуток [c.177]

    Однако все эти меры не устраняют емкостного сопротивления ячейки, вследствие чего в момент компенсации сила тока в цепи не равна нулю и в телефоне слышится минимум звука. При ответственных измерениях емкость измерительной ячейки нужно специально скомпенсировать. Для этого пользуются тем, что емкостное сопротивление отстает по фазе от сопротивления самоиндукции. В цепь ячейки последовательно включают переменную индуктивность (магазин индуктивности) и подбирают м таким образом, чтобы выполня-лось условие  [c.58]

    Одна из конструкций ферровариометра показана на рис. 207. Здесь имеется рабочая катушка ш с изменяемой индуктивностью, намотанная на замкнутом ферритовом магнитопроводе 1, являющемся частью общего магнитопровода 2. Магнитный поток самоиндукций катушки замыкается в магнитопроводе /, не выходя в общий магнитопровод 2. На общем магнитопроводе имеется обмотка смещения хю , через которую протекает постоянный ток, обеспечивающий начальное поле смещения Яо- Переменный ток управления протекает через обмотку управления хНу и проницаемость 1, а следовательно, и индуктивность катушки изменяется синхронно с изменением тока управления. [c.517]

    При расчете индуктивностей поперечные сечения керна и шин боковых пакетов разбиваются соответственно на равные множества пик элементарных проводников. В этом случае индуктивность каждого элементарного проводника i системы определяется величиной и знаком результирующего магнитного потока, который сцеплен с проводником i, и создается взаимодействие потоков самоиндукции и взаимодиндукции всех элементарных проводников системы. Используя понятие о так называемых средних геометрических расстояниях, производятся расчеты собственных индуктивностей 1л1 элементарных проводников , а также взаимных индуктивностей Mim и Mie. Действующая индуктивность i -го элементарного проводника определится как [c.44]

    При высокочастотном нагревании диэлектриков ток высокой частоты можно генерировать лри помощи лампового генератора, который превращает подведенный к нему электрический ток в ток с колеба-пиями любой частоты. Колебания возникают в контуре, состоящем из самоиндукции, емкости и омического сопротивления электронная лампа в нужный момент выполняет функции ]1егу.1]ятора подачи электрической энергиг . предотвращая затухание колебаний. [c.385]

    По методу, описанному в работе [543], 0,5 г ферросилиция смешивают с 0,5 г порошка графита и 0,5 г СиО. Смесь прессуют в таблетки диаметром и высотой 10 мм. Спектры возбуждают в конденсированной искре от генератора Фейснера (емкость 1650 пф, самоиндукция 0,8 л г ) с верхним угольным электродом при искровом промежутке 2 лш. Используют спектрограф средней дисперсии, ширина щели 0,005 мм. Аналитическая пара линий А1 3082,16 — Си 3063,41 А. [c.152]

    При анализе тория используют его двуокись (ТЬОг) — устойчивое, практически нелетучее соединение (т. пл. 3000° т. кип. при атмосферном давлении —4400° [460, 1786]. Испарение примесей В, Ма, К, Мп и других в вакууме производят при температуре нагрева пробы 1800—1900° в течение 1 мин. из навески 50 мг . Для испарения окислов бериллия или титана нужна температура 2000—2100°. Максимальная чувствительность спектрального определения большинства элементов достигается при сжигании конденсата в искровом источнике света при следующих параметрах колебательного контура самоиндукция = 0,15 мгн, емкость С = 0,012 мкф, межэлект-родное расстояние ii = 2 мм. Спектр фотографируют одновременно на два или три спектрографа — К-24 (или ИСП-22), КС-55 и ИСП-51 —с экспозицией 10 сек .  [c.221]

    В этот Период обусловлен только ими. Следующий этап разряда, который длится 10 с, является дуговым и имеет периодический характер, причем период колебания определяется емкостью конденсатора и значением самоиндукции Ь. Обычно во время одного разряда конденсатора происходит —20 постепенно затухающих колебаний тока. Это — этап, потребляющий практически основную часть энергии разряда. Так как площадь межэлектродного разряда очень мала, плотность тока огромна — порядка и-10 А/см . Из-за этого маленькие частицы электродов отрываются от поверхности и с очень большой скоростью ( — и-10 м/с) входят в зону разряда, где температура достигает значений — (30 ООО—40 ОРО) К. [c.362]

29 Электрические генераторы переменного тока. Статьи

29

Электрические генераторы переменного тока

Научные направления, исследования в которых оказались так же плодотворны, как в области токов высокой частоты, немногочисленны. Уникальные свойства этих токов и поразительная природа явлений, которые они продемонстрировали, незамедлительно завладели всеобщим вниманием. Интерес к исследованиям в этой области проявили ученые, перспективой их промышленного применения заинтересовались инженеры, а врачи увидели в них долгожданное средство эффективного лечения телесных заболеваний. С того момента, когда были опубликованы мои первые научно-исследовательские работы в 1891 году, написаны сотни томов на эту тему, сделано бесчисленное множество выводов в связи с этим новым явлением. Тем не менее это научно-техническое направление находится в периоде становления, и будущее хранит в своих недрах нечто несравнимо более значительное.

Я с самого начала осознавал настоятельную необходимость создания эффективных приборов, отвечающих быстрорастущим требованиям, и в течение восьми лет, последовательно выполняя высказанные ранее обещания, разработал не менее пятидесяти типов преобразователей, или электрических генераторов, переменного тока, безупречных во всех отношениях и доведенных до такой степени совершенства, что и сейчас ни в один из них не смог бы внести каких-либо существенных улучшений. Если бы я руководствовался практическими соображениями, возможно, открыл бы великолепное и приносящее доход дело, оказывая попутно значительные услуги человечеству. Но сила обстоятельств и невиданные ранее перспективы еще более значительных достижений направили мои усилия в другое русло. И теперь всё идет к тому, что в скором времени на рынке будут продаваться приборы, которые, как это ни странно, были созданы двадцать лет тому назад!

Эти генераторы специально предназначены для того, чтобы работать в осветительных сетях постоянного и переменного тока, создавать затухающие и незатухающие колебания с частотой, амплитудой и напряжением, устанавливаемыми в широком диапазоне. Они компактны, автономны, в течение долгого времени не нуждаются в обслуживании и будут считаться очень удобными и полезными в различных областях, например, для беспроволочного телеграфа и телефона; для преобразования электрической энергии; для образования химических соединений путем слияния и присоединения; для синтеза газов; для производства озона; для освещения, сварки, санитарной профилактики и дезинфекции муниципальных, лечебных и жилых помещений, а также для многих других целей в научных лабораториях и на промышленных предприятиях. Хотя эти преобразователи никогда ранее не были описаны, общие принципы их устройства изложены в полном объеме в моих публикациях и в патентах, более подробно в датированых 22 сентября 1896 года, и поэтому, думается, несколько прилагаемых фотографий и сопутствующее краткое пояснение дадут исчерпывающую информацию, если таковая потребуется.

Основными частями такого генератора являются конденсатор, катушка самоиндукции для накопления высокого потенциала, прерыватель и трансформатор, который питается от периодических разрядов конденсатора. Устройство включает в себя как минимум три, а обычно четыре, пять или шесть элементов настройки; регулирование эффективности осуществляется несколькими способами, чаще всего с помощью простого юстировочного винта. При благоприятных условиях можно получить КПД до 85 %, то есть можно сказать, что энергия, поступающая от источника питания, может быть регенерирована во вторичном контуре трансформатора. Если главное достоинство аппарата такого типа явно обусловлено замечательными возможностями конденсатора, то определенные специфические качества являются следствием образования последовательного контура при условии соблюдения точных гармонических соотношений и минимизации потерь на трение, а также иных потерь, что и является одной из основных целей этого проекта.

Говоря обобщенно, приборы можно разделить на два класса: один, в котором прерыватель имеет твердые контакты, и другой, в котором замыкание и размыкание осуществляются с помощью ртути. Иллюстрации с 1 по 8 включительно демонстрируют первый тип, а остальные — второй. Первые способны достигать более высокой эффективности с учетом того, что потери от замыкания и размыкания снижены до минимума, и переходное сопротивление, вызывающее затухание колебаний, мало. Вторые предпочтительнее использовать в тех случаях, когда требуется большая мощность на выходе и большое число размыканий в секунду. Двигатель и прерыватель потребляют, конечно, определенное количество энергии, доля которой, однако, будет тем меньше, чем больше мощность установки.

Ил. 1. Генератор, созданный для экспериментальных целей

На иллюстрации 1 представлен один из первых типов генераторов, построенный для экспериментальных целей. Конденсатор помещен в ящик прямоугольной формы из красного дерева, на который монтируется катушка самоиндукции, витки которой, подчеркиваю, разделены на две секции, соединяемые параллельно или последовательно в зависимости от напряжения питания в 110 или 220 вольт. Из ящика выступают четыре медных стержня с укрепленной на них пластиной с пружинными контактами и регулировочными винтами; над ящиком помещены два массивных вывода, соединенных с первичной обмоткой трансформатора. Два стержня предназначены для соединения с конденсатором, а два других используются для подсоединения к клеммам выключателя перед катушкой самоиндукции и конденсатором. Первичная обмотка трансформатора состоит из нескольких витков медной ленты, к концам которой припаяны короткие штыри, точно соответствующие предназначенным для них выводам. Вторичная обмотка состоит из двух частей, намотанных таким образом, чтобы максимально снизить собственную емкость и в то же время дать возможность катушке выдерживать очень высокое напряжение между ее выводами в центре, которые соединены с клеммами на двух выступающих резиновых стойках. Порядок соединений в цепи может несколько варьироваться, но обычно они таковы, как схематично представлены в майском номере «Electrical Experimenter» на странице 89, где идет речь о моем трансформаторе, предназначенном для работы в генераторах переменного тока, фотоснимок которого помещен на странице 16 того же номера журнала. Принцип действия устройства заключается в следующем. Когда выключатель включен, ток от источника питания устремляется через катушку самоиндукции, намагничивая железный сердечник внутри нее и разъединяя контакты прерывателя. Наведенный ток заряжает конденсатор до высокого напряжения, и после замыкания контактов аккумулированная энергия сбрасывается через первичную обмотку, вызывая продолжительную серию колебаний, которые возбуждают настроенную вторичную обмотку.

Устройство оказалось чрезвычайно полезным в проведении всевозможных лабораторных экспериментов. Например, при исследовании явлений импеданса трансформатор был снят, а к выводам подключена согнутая медная пластина. Пластина часто заменялась большим кольцевым витком, чтобы продемонстрировать явления индукции на расстоянии, то есть способность возбуждать резонансные контуры, используемые в различных исследованиях и измерениях. Трансформатор, пригодный для любого применения, можно легко изготовить и присоединить к любым входам, тем самым достигалась большая экономия времени и труда. Вопреки предположениям состояние контактов прерывателя не доставляло больших неприятностей, несмотря на то, что сила тока, проходившего через них, была большой, то есть при наличии резонанса сильный ток возникал только в том случае, когда контур был замкнут, и исключалась возможность образования разрушительной дуги. Первоначально я применял платиновые и иридиевые контакты, позднее заменил материал метеоритным веществом и в конце концов остановился на вольфраме. Последний принес наибольшее удовлетворение, поскольку допускал непрерывную работу в течение многих часов и дней.

Ил. 2. Малый генератор колебаний Теслы, разработанный как запальник для газовых двигателей

На иллюстрации 2 представлен малый генератор, спроектированный для некоторых специальных целей. В основу разработки легла идея получения больших энергий за очень короткий промежуток времени после сравнительно длительной паузы. Для этой цели использовались катушка с большой самоиндукцией и прерыватель быстрого действия. Благодаря такому построению конденсатор заряжался до высокого потенциала. Во вторичной обмотке были получены быстропеременный ток и искровые разряды большой величины, пригодные для сварки тонких проводов, для засвечивания ламп накаливания, для запала взрывчатых смесей и других подобных применений. Этот прибор был также приспособлен для питания от батарей, и эта модификация оказалась весьма эффективной в качестве запальника для газовых двигателей, на которую мне был предоставлен патент за номером 609250 от 16 августа 1898 года.

Ил. 3. Большой генератор колебаний Теслы, предназначенный для проведения экспериментов по беспроводной передаче

Иллюстрация 3 представляет большой генератор первого класса, предназначенный для экспериментов в области беспроводной передачи, получения рентгеновских лучей и других научных исследований. Он состоит из ящика и двух помещенных внутри него конденсаторов, имеющих такую емкость, какую могут выдержать заряжающая катушка и трансформатор. Автоматический прерыватель, ручной выключатель и соединительные клеммы смонтированы на передней панели катушки самоиндукции так же, как и одна из контактных пружин. Корпус конденсатора имеет три вывода, из которых два крайних служат только для соединения, в то время как средний снабжен контактной пластинкой с винтом для регулирования интервала, во время которого контур замкнут. Вибрирующую пружину, единственная функция которой состоит в том, чтобы вызывать периодические размыкания, можно настраивать, изменяя степень ее сжатия, а также расстояние от железного сердечника, находящегося в центре заряжающей катушки, с помощью четырех регулировочных винтов, которые видны на верхней панели, что обеспечивает любой желаемый режим механической настройки. Первичная обмотка трансформатора выполнена из медной полосы, и в соответствующих точках сделаны выводы для произвольного варьирования числа витков. Так же, как в осцилляторе, представленном на иллюстрации 1, катушка самоиндукции имеет двухсекционную обмотку, чтобы прибор мог работать от сети напряжением в 110 и 220 вольт; было также предусмотрено несколько вторичных обмоток, соответствующих волнам различной длины в первичной обмотке. Мощность на выходе составляла приблизительно 500 ватт при затухающих колебаниях около 50 000 периодов в секунду. Незатухающие колебания появлялись на короткие промежутки времени при сжимании вибрационной пружины, которая плотно прижималась к железному сердечнику, и при разъединении контактов с помощью регулирующего винта, который выполнял и функцию ключа. С помощью этого генератора я произвел ряд важных наблюдений, и именно одна из таких машин была представлена на лекции в Нью-Йоркской академии наук в 1897 году.

Ил. 4. Генератор Теслы генерирует незатухающие колебания

Иллюстрация 4 демонстрирует тип трансформатора, во всех отношениях идентичный тому, что был представлен в уже упоминавшемся майском номере «Electrical Experimenter» за 1919 год. Он состоит из тех же самых основных деталей, размещенных аналогичным образом, но он специально сконструирован для источников питания от 220 до 500 вольт и выше. Настройка осуществляется путем установки контактной пружины и перемещения железного сердечника вверх и вниз внутри индукционной катушки с помощью двух регулировочных винтов. Для предотвращения повреждений от короткого замыкания в линию питания включены плавкие предохранители. Во время фотосъемки прибор работал, генерируя незатухающие колебания, от осветительной сети в 220 вольт.

Ил. 5. Более поздняя модификация трансформатора Теслы

Иллюстрация 5 представляет более позднюю модификацию трансформатора, предназначавшегося главным образом для замены катушек Румкорфа. В этом случае применяется первичная обмотка со значительно большим числом витков, а вторичная находится в непосредственной близости от нее. Токи, образующиеся в последней, напряжением от 10 000 до 30 000 вольт используются обычно для зарядки конденсаторов и питания автономной высокочастотной катушки. Механизм управления устроен несколько иначе, но обе детали — и сердечник, и контактная пружина — регулируются, как и прежде.

Ил. 6. Малый генератор для получения озона

Иллюстрация 6 демонстрирует небольшой прибор из серии такого рода устройств, предназначенный, в частности, для производства озона или дезинфекции. Для своих габаритов он в высшей степени эффективен и может быть подключен к сети напряжением в 110 или 220 вольт постоянного или переменного тока, первое предпочтительнее.

Ил. 7. Большой трансформатор Теслы

На иллюстрации 7 показан более крупный трансформатор этой серии. Конструкция и компоновка составных частей остались прежними, но в корпусе имеются два конденсатора, один из которых входит в цепь катушки, как и в предыдущих моделях, в то время как другой подключен параллельно к первичной обмотке. Таким образом, в последней образуются токи большой силы и, следовательно, усиливаются эффекты во вторичной цепи. Введение дополнительного резонансного контура дает также другие преимущества, но настройка оказывается более трудным делом, и поэтому желательно использовать прибор такого рода для получения токов заданной постоянной частоты.

Ил. 8. Преобразователь с роторным прерывателем, используемый для экспериментов в области беспроводной передачи

Иллюстрация 8 показывает трансформатор с роторным прерывателем. В корпусе имеются два конденсатора одинаковой емкости, которые могут соединяться последовательно или параллельно. Заряжающие индуктивности имеют форму двух длинных бобин, на которых помещаются два вывода вторичного контура. Для приведения в действие специально сконструированного прерывателя применяется небольшой мотор постоянного тока, число оборотов которого может варьироваться в широких пределах. По другим характеристикам этот генератор подобен модели, представленной на иллюстрации 3, и из вышесказанного легко можно понять, как он работает. Этот трансформатор использовался мной в опытах по беспроводной передаче и часто для освещения лаборатории моими вакуумными трубками, а также экспонировался во время упомянутой выше лекции, которую я читал перед Нью-Йоркской академией наук.

Ил. 9. Трансформатор и ртутный прерыватель

Теперь перейдем к машинам второго класса, одной из которых является преобразователь переменного тока, показанный на иллюстрации 9. В его схему входят конденсатор и заряжающая индукционная катушка, которые помещены в одну камеру, трансформатор и ртутный прерыватель. Конструкция последнего была впервые описана в моем патенте № 609251 от 16 августа 1898 года. Он состоит из приводимого в движение электродвигателем полого барабана с небольшим количеством ртути внутри него, которая отбрасывается центробежной силой на стенки полости и увлекает за собой контактный диск, периодически замыкающий и размыкающий конденсаторную цепь. С помощью регулировочных винтов над барабаном можно по желанию менять глубину погружения лопастей, следовательно, продолжительность каждого контакта, и таким образом регулировать характеристики прерывателя. Этот вид прерывателя удовлетворял всем требованиям, так как исправно работал с токами силой от 20 до 25 ампер. Число прерываний в секунду составляло обычно от 500 до 1000, но возможна и более высокая частота. Всё устройство имеет габариты 10 дюймов ? 8 дюймов ? 10 дюймов, и выходная мощность составляет приблизительно ? кВт.

Ил. 10. Большой преобразователь Теслы с герметичной камерой и ртутным контроллером

В описанном здесь преобразователе прерыватель подвержен воздействию атмосферы и происходит постепенное окисление ртути. От этого недостатка избавлен прибор, представленный на иллюстрации 10. Он имеет перфорированный металлический корпус, внутри которого размещаются конденсатор и заряжающая индукционная катушка, а над ним находятся мотор прерывателя и трансформатор. Тип ртутного прерывателя, который будет описан, действует по принципу реактивной струи, которая, пульсируя, создает контакт с вращающимся диском внутри барабана. Неподвижные детали закреплены внутри камеры на штанге, проходящей по всей длине полого барабана, и ртутный затвор используется для герметичного закрытия камеры, внутри которой находится прерыватель. Прохождение тока внутрь барабана осуществляется посредством двух скользящих колец, расположенных сверху, которые соединены последовательно с конденсатором и первичной обмоткой. Исключение кислорода является бесспорным усовершенствованием, которое устраняет окисление металла и связанные с этим трудности и постоянно поддерживает рабочий режим.

Ил. 11. Генератор Теслы с герметично закрытым ртутным прерывателем, сконструированным для генераторов низкого напряжения

На иллюстрации 11 показан генератор с герметически закрытым ртутным прерывателем. В этом устройстве неподвижные части прерывателя внутри барабана укреплены на трубке, сквозь которую пропущен изолированный провод, присоединенный к одному выводу выключателя, в то время как другой вывод подключен к резервуару. Это делало ненужными скользящие кольца и упрощало конструкцию. Прибор сконструирован для генераторов с низким напряжением и частотой, что требует сравнительно небольшого тока в первичной обмотке, использовался для возбуждения резонансных контуров.

Ил. 12. Усовершенствованный трансформатор Теслы с герметичным ртутным прерывателем

Иллюстрация 12 представляет усовершенствованную модель генератора колебаний, описание которой дано к иллюстрации 10. В этой модели была ликвидирована несущая штанга внутри полого барабана, и устройство, нагнетающее ртуть, удерживается на месте под действием силы тяжести. Более подробное описание будет приведено в связи с другой иллюстрацией. И емкость конденсатора, и количество витков первичного контура можно менять, чтобы иметь возможность генерировать колебания в нескольких частотных режимах.

Ил. 13. Другой вид преобразователя переменного тока с герметично запаянным ртутным прерывателем

Ил. 14. Схема и компоновка деталей модели, представленной на иллюстрации 13

Иллюстрация 13 являет собой фотографическое изображение еще одного типа генератора переменного тока с герметически закрытым ртутным прерывателем, а иллюстрация 14 представляет собой схему цепей и компоновку частей, которые воспроизведены из моего патента № 609245 от 16 августа 1898 года, где описывается именно это устройство. Конденсатор, индукционная катушка, трансформатор и прерыватель размещены, как и прежде, но последний имеет конструктивные отличия, что станет ясным после рассмотрения этой схемы. Полый барабан а соединен с осью с, которая смонтирована с вертикальным подшипником и проходит через постоянный электромагнит возбуждения d двигателя. Внутри барабана на подшипниках качения укреплено тело h из магнитного вещества, защищенного колпаком b в центре пластинчатого железного кольца, с полюсными наконечниками оо, на которых имеются подключенные к току спирали p. Кольцо поддерживается четырьмя стойками, и в намагниченном состоянии оно удерживает тело h в одном положении во время вращения барабана. Последний изготовлен из стали, а колпак лучше сделать из нейзильбера, черненного кислотой или никелированного. Тело h имеет короткую трубку k, согнутую, как показано, для улавливания жидкости в процессе ее вращения и выбрасывания на зубья диска, прикрепленного к барабану. Диск имеет изоляцию, а контакт между ним и внешним контуром осуществляется посредством ртутной воронки. При быстром вращении барабана струя жидкого металла выбрасывается на диск, замыкая и размыкая таким способом контакт приблизительно 1 000 раз в секунду. Прибор работает бесшумно и благодаря отсутствию окисляющей среды остается неизменно чистым и в отличном состоянии. Возможно тем не менее добиться гораздо большего числа колебаний в секунду для того, чтобы сделать токи пригодными для беспроводной телефонии, и других подобных целей.

Ил. 15 и 16. Преобразователь Теслы с герметично закрытым ртутным прерывателем, работа которого регулируется силой тяжести; узлы электродвигателя и прерывателя

Модифицированный тип генератора колебаний представлен на иллюстрациях 15 и 16, первая является фотографическим изображением, а вторая — схемой, показывающей компоновку внутренних частей регулятора. В данном случае вал b, несущий пустотелый контейнер а, опираясь на подшипники качения, соединен со шпинделем j, к которому прикреплен груз k. Изолированный от последнего, но механически с ним соединенный, согнутый кронштейн L служит опорой свободновращающемуся диску прерывателя с зубцами. Диск подсоединен к внешнему контуру посредством ртутной воронки и изолированного штепселя, выступающего из верхней части вала. Благодаря наклонному положению электродвигателя груз k удерживает диск прерывателя на месте силой тяжести, и, поскольку вал вращается, контур, состоящий из конденсатора и первичной катушки, быстро замыкается и размыкается.

Ил. 17. Преобразователь Теслы с прерывающим устройством в виде струи ртути

Иллюстрация 17 демонстрирует идентичный прибор, в котором прерыватель представляет собой струю ртути, бьющую в изолированное зубчатое колесо, которое находится на изолированном штыре в центре колпака барабана, как это видно на снимке. Соединение с конденсатором осуществляется посредством щеток, находящихся на этой же крышке.

Ил. 18. Преобразователь Теслы с ртутным прерывателем с применением диска

Иллюстрация 18 — тип преобразователя с ртутным прерывателем с применением диска, модифицированного в некоторых деталях, которые необходимо внимательно рассмотреть.

Здесь представлено лишь несколько преобразователей переменного тока, работа над которыми завершена, и они составляют малую часть высокочастотной аппаратуры, подробное описание которой я надеюсь представить позже, когда буду свободен от неотложных обязательств.

«Electrical Experimenter», июль 1919 г.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

| electricaleasy.com

Как работают индукционные генераторы?

• Рассмотрим, источник переменного тока подключен к клеммам статора асинхронной машины.Вращающееся магнитное поле, создаваемое в статоре, заставляет ротор двигаться за ним (машина действует как двигатель).
• Теперь, если ротор разгоняется до синхронной скорости с помощью первичного двигателя, проскальзывание будет нулевым и, следовательно, чистый крутящий момент будет нулевым. Ток ротора станет нулевым, когда ротор работает с синхронной скоростью.
• Если ротор заставляют вращаться со скоростью, превышающей синхронную скорость, скольжение становится отрицательным. Ток ротора генерируется в противоположном направлении из-за того, что проводники ротора разрезают магнитное поле статора.
• Этот генерируемый ток ротора создает вращающееся магнитное поле в роторе, которое толкает (силы противоположно) на поле статора. Это вызывает напряжение статора, которое выталкивает ток, текущий из обмотки статора, против приложенного напряжения. Таким образом, машина теперь работает как индукционный генератор (асинхронный генератор) .

Генератор индукционный самовозбуждающийся

Преимущества: Асинхронные генераторы или Асинхронные генераторы более прочные и не требуют расположения коммутатора и щеток (как это необходимо в случае синхронных генераторов).

Одним из основных недостатков индукционных генераторов является то, что они потребляют довольно большую реактивную мощность.

анализ самовозбужденного индукционного генератора для автономной микрогидро схемы | Маллик

Р.К. Бансал, Т. С. Бхатти и Д. П. Котари, «Библиография по применению индукционных генераторов в нетрадиционных энергетических системах», IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 18, выпуск № 3, сентябрь 2003 г., стр. 433-439. Doi: 10.1109 / TEC.2003.815856

Г. К. Сингх, «Исследование самовозбуждающихся индукционных генераторов — обзор», Electric Power Systems Research, Vol. 69, выпуски 2–3, май 2004 г., стр. 107-1144. Doi: https://doi.org/10.1016/j.epsr.2003.08.004

С. С. Мурти, Г.Бхуванесвари, С. Гао и Р.К. Ахуджа, «Самовозбуждающийся индукционный генератор для возобновляемых источников энергии для питания однофазных нагрузок в удаленных местах», Международная конференция IEEE по устойчивым энергетическим технологиям (ICSET), 2010 г., Канди, 2010 г., стр. 1-8 . Doi: 10.1109 / ICSET.2010.5684947

Э. Д. Бассетт и Ф. М. Поттер, «Емкостное возбуждение для индукционных генераторов», AIEE Trans. Электротехника, Vol. 54, Issue No. 5, pp. 540 — 545, 1935.

Дж. М. Элдер, Дж.Т. Бойз и Дж. Л. Вудворд, «Процесс самовозбуждения в индукционных генераторах», IEE Proceedings B — Electric Power Applications, Vol. 130, выпуск № 2, март 1983 г., стр. 103-108. Doi: 10.1049 / ip-b.1983.0016

К. Ф. Вагнер, «Самовозбуждение асинхронных двигателей с последовательными конденсаторами», Труды Американского института инженеров-электриков, Vol. 60, выпуск № 12, декабрь 1941 г., стр. 1241-1247. Doi: 10.1109 / T-AIEE.1941.5058259

М. Б. Бреннен и А. Аббонданти, «Статические возбудители для индукционных генераторов», IEEE Transactions on Industry Applications, Vol.IA-13, выпуск № 5, сентябрь 1977 г., стр. 422-428. Doi: 10.1109 / TIA.1977.4503433

C. F. DeSieno и B. J. Beaudoin, «Руководство по применению конденсаторов без самовозбуждения асинхронных двигателей», IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. 84, выпуск № 1, 1965. Doi: 10.1109 / TPAS.1965.4766102

Х. П. Тивари и Дж. К. Диведи, «Минимальные требования к емкости для индукционного генератора с самовозбуждением», Proc. Национальной конференции по энергетическим системам (NPSC 2002), Индийский технологический институт, Харагпур, 27-29 декабря 2002 г., стр.5-10. Получено с http://www.iitk.ac.in/npsc/Papers/NPSC2002/16.pdf

Н. Х. Малик и А. А. Мази, «Требования к емкости для изолированных самовозбужденных индукционных генераторов», IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. ЕС-2, Выпуск № 1, март 1987 г., стр. 62-69. Doi: 10.1109 / TEC.1987.4765805

М. Сентилкумар, «Оптимальный конденсатор для отслеживания максимальной выходной мощности самовозбужденного индукционного генератора с использованием подхода нечеткой логики», Международный журнал компьютерных наук и инженерии, Vol.02, выпуск № 5, 2010 г., стр. 1758-1762. Получено с https://pdfs.semanticscholar.org/f231/bd153c5f102279384e1ff28737d960745c60.pdf

Т. Ф. Чан, «Требования к емкости самовозбуждающихся индукционных генераторов», IEEE Transactions on Energy Conversion, Vol. 8, выпуск № 2, июнь 1993 г., стр. 304–311. Doi: 10.1109 / 60.222721

А. Кумари, А. Г. Тосар и С. С. Мопари, «Определение емкости возбуждения трехфазного индукционного генератора с самовозбуждением», Международный журнал перспективных исследований в области электротехники, электроники и приборостроения, Vol.4, выпуск 5, май 2015 г., стр. 4069-4074. Получено с http://www.ijareeie.com/upload/2015/may/38_DETERMINATION.pdf

А. К. Аль Джабри и А. И. Алола, «Требования к емкости для изолированного индукционного генератора с самовозбуждением», IEE Proceedings B — Electric Power Applications, Vol. 137, выпуск № 3, май 1990 г., стр. 154–159. Doi: 10.1049 / ip-b.1990.0016

В. П. Чандран и С. Вадера, «Требования к емкости самовозбуждающегося индукционного генератора для различных условий эксплуатации», Proc.Международной конференции по энергии, автоматизации и сигналам 2011 г., Бхубанешвар, Индия. 28-31, декабрь 2011 г., стр. 1-6. Doi: 10.1109 / ICEAS.2011.6147177

С.С. Мурти, Р. Хосе и Б. Сингх, «Опыт разработки схемы независимой выработки электроэнергии от микрогидельных сетей с использованием индукционных генераторов для условий Индии», Труды IEEE TENCON’98: IEEE Region 10 International Conference on Global Connectivity in Energy, IEEE Region 10 International Conference on Global Connectivity in Energy, Компьютер, связь и управление (кат. № 98Ch46229), Нью-Дели, Индия, 17-19 декабря.1998, Т. 2. С. 461-465. Doi: https://doi.org/10.1109/TENCON.1998.798246

Б. Сингх, С. С. Мурти и С. Гупта, «Регулятор напряжения на основе СТАТКОМ для самовозбужденного индукционного генератора, питающего нелинейные нагрузки», IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 53, Выпуск № 5, 2006 г., стр. 1437–1452. Doi: 10.1109 / TIE.2006.882008

Б. Ниа Роодсари, Э. П. Новицки и П. Фрире, «Экспериментальное исследование распределенного электронного контроллера нагрузки: новая концепция регулирования напряжения в микрогидро системах с передачей избыточной мощности на бытовые водонагреватели», Proc.Канадской международной конференции по гуманитарным технологиям IEEE 2014 г. — (IHTC), Монреаль, Квебек, 1–4 июня 2014 г., стр. 1–4. Doi: 10.1109 / IHTC.2014.7147548

Л. Г. Шерер, К. Б. Тишер, Ф. К. Поссер, К. М. Франки и Р. Ф. де Камарго, «Гибридная топология для регулирования напряжения, применяемая в трехфазной четырехпроводной микрогидроэлектростанции», Proc. IECON 2013 — 39-я ежегодная конференция Общества промышленной электроники IEEE, Вена, 2013 г., стр. 7169-7174. Doi: 10.1109 / IECON.2013.6700324

«Индукционный генератор | Применение индукционного генератора », Electrical4u.com. [В сети]. Доступно: http://www.electrical4u.com/induction-generator/ (дата обращения: 24 апреля 2018 г.).

Энергии | Бесплатный полнотекстовый | Оценка емкости самовозбужденного индукционного генератора при поддержании постоянного напряжения в воздушном зазоре при переменной скорости и нагрузке

dc — Нарастание напряжения в индукционном генераторе и принцип его работы

1. Теоретически он аналогичен, но на самом деле конструктивные меры, направленные на минимизацию потерь в магнитной цепи, приводят к снижению остаточного магнетизма в асинхронном двигателе до такой степени, что индукционный генератор не может создавать напряжение из остаточного магнетизма.

2. Асинхронные двигатели не подходят для последовательного соединения обмотки статора с обмоткой ротора. Кроме того, машины с фазным ротором очень редки по сравнению с машинами с короткозамкнутым ротором.

3. На самом деле индукционные генераторы с самовозбуждением, которые действительно полезны и просты в эксплуатации, еще не разработаны. Такие машины были продемонстрированы, но их обычно нужно запускать вручную и вручную настраивать для изменения нагрузки. Напряжение имеет тенденцию меняться при изменении нагрузки.Есть люди, которые считают их полезными, но их полезность весьма ограничена.

Потребность в конденсаторах

Вращающиеся магнитные поля в двигателе переменного тока являются результатом переменного тока, меняющего полярность электромагнитов с каждым циклом формы волны. Это означает, что магнитная энергия каждого магнитного полюса должна быть снята с электромагнита и заменена обратной полярностью. Эта энергия передается обратно источнику питания, а затем возвращается в двигатель с противоположной полярностью.Это означает, что источник питания должен иметь дополнительную емкость для хранения энергии, также известную как емкость. Непрерывная передача энергии называется реактивной мощностью.

, но требуемая емкость зависит от нагрузки и скорости. Поскольку при запуске двигателя скорость увеличивается от нуля до номинальной, запуск затруднен. Пуск также представляет собой большой разброс нагрузки. Другие вариации нагрузки, такие как включение и выключение отдельных нагрузок, также представляют проблему.Проблемы можно рассматривать как колебания напряжения. Также возможно, что индукционный генератор потеряет свое поле и перестанет генерировать. Если генератор передает мощность в сеть, которая способна регулировать напряжение в условиях изменяющейся реактивной мощности, большая часть требуемой мощности может быть обеспечена конденсаторами в месте расположения индукционного генератора. Индукционные генераторы хорошо работают в этих условиях.

Выбор параметров автономного индукционного генератора с самовозбуждением для получения максимально допустимого рабочего диапазона при несбалансированной работе с использованием оптимизации роя частиц

Автор

Abstract

Самовозбуждающиеся индукционные генераторы (SEIG) играют жизненно важную роль в качестве полезных устройств для питания трехфазной нагрузки в удаленных и ветреных местах, где возможность расширения сети очень мала.В изолированном режиме работа самовозбуждающихся индукционных генераторов при несимметричной нагрузке и возбуждении может привести к перенапряжению и перегрузке по току в любой фазе машины. В этой статье были исследованы характеристики пяти машин с разными номинальными характеристиками, которые могут быть полезны для выбора лучшей индукционной машины, такой как SEIG, для получения максимально допустимого рабочего диапазона с допустимыми пределами напряжения и тока во время несбалансированных операций. Представленная модель была сформулирована с новой целевой функцией, и ее переменные, содержащие степень дисбаланса на единицу частоты, намагничивающее реактивное сопротивление цепей прямой и обратной последовательности, были решены с использованием оптимизации роя частиц.

Предлагаемое цитирование

Скачать полный текст от издателя

Поскольку доступ к этому документу ограничен, вы можете поискать его другую версию.

Исправления

Все материалы на этом сайте предоставлены соответствующими издателями и авторами. Вы можете помочь исправить ошибки и упущения.При запросе исправления укажите дескриптор этого элемента: RePEc: spr: ijsaem: v: 11: y: 2020: i: 3: d: 10.1007_s13198-020-00983-y . См. Общую информацию о том, как исправить материал в RePEc.

По техническим вопросам, касающимся этого элемента, или для исправления его авторов, названия, аннотации, библиографической информации или информации для загрузки, обращайтесь: (Sonal Shukla) или (Springer Nature Abstracting and Indexing). Общие контактные данные провайдера: http://www.springer.com .

Если вы создали этот элемент и еще не зарегистрированы в RePEc, мы рекомендуем вам сделать это здесь. Это позволяет связать ваш профиль с этим элементом. Это также позволяет вам принимать потенциальные ссылки на этот элемент, в отношении которого мы не уверены.

У нас нет ссылок на этот продукт. Вы можете помочь добавить их, используя эту форму .

Если вам известно об отсутствующих элементах, цитирующих этот элемент, вы можете помочь нам создать эти ссылки, добавив соответствующие ссылки таким же образом, как указано выше, для каждого ссылочного элемента.Если вы являетесь зарегистрированным автором этого элемента, вы также можете проверить вкладку «Цитаты» в своем профиле RePEc Author Service, поскольку там могут быть некоторые цитаты, ожидающие подтверждения.

Обратите внимание, что исправления могут занять пару недель, чтобы отфильтровать различные сервисы RePEc.

Разработка и внедрение усовершенствованного электронного контроллера нагрузки для самовозбужденного индукционного генератора для электрификации сельских районов

В этом документе предлагается альтернативный метод, а именно, усовершенствованный электронный контроллер нагрузки (IELC), который предлагает улучшить качество электроэнергии, поддерживая напряжение на желаемой частоте уровень электрификации сельской местности.Дизайн и развитие IELC рассматриваются как микрогидроэнергетическая система. Предлагаемая работа направлена ​​на то, чтобы сконцентрироваться на новых схемах электрификации сельских районов с помощью различных видов гибридных энергетических систем. Целью предлагаемой схемы является поддержание скорости генерации в условиях колебаний спроса в сельской местности. Электронный контроллер нагрузки (ELC) используется для подключения и отключения самосвальной нагрузки во время работы системы, и который поглощает нагрузку, когда потребители не активны, улучшит образ жизни сельского населения и улучшит уровень жизни.Гидроэлектроэнергия — перспективный вариант электрификации отдаленных деревень в Индии. Обычные методы не подходят для работы в качестве автономной системы. Следовательно, проектирование надлежащего ELC имеет важное значение. Улучшенные характеристики электронного управления нагрузкой, протестированные с помощью моделирования при проверке на аппаратной настройке.

1. Введение

Малые микрогидроэлектростанции сочетают в себе преимущества гидроэнергетики с преимуществами децентрализованного производства электроэнергии без каких-либо недостатков крупномасштабных установок.Малая гидроэнергетика имеет такие преимущества, как экономичное распределение энергии, меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с крупными гидросистемами, независимость от импортного топлива и отсутствие необходимости в дорогостоящем обслуживании. Малая гидроэнергетика может использоваться в качестве децентрализованных энергетических систем для электрификации сельских районов.

Бассетт и Поттер предложили трехфазную индукционную машину (IM) в качестве самовозбуждающегося генератора, подключенного к стороне переменного тока источника напряжения. Генератор должен приводиться в движение нерегулируемым валом микросистемы с низким напором.Эти системы предназначались для использования на сельских предприятиях в качестве недорогого источника высококачественного переменного синусоидального регулируемого напряжения постоянной частоты [1].

Арриллага и Уотсон предложили метод статического преобразования энергии из самовозбужденного индукционного генератора [2].

Murthy et al. предложили простой и экономичный метод управления самовозбужденным индукционным генератором (SEIG) для автономной микрогидроэнергетики [3].

Бхаттачарья и Вудворд проанализировали характеристики балансировки возбуждения самовозбужденных индукционных генераторов (SEIG), питающих несимметричные нагрузки.Дополнительными недостатками SEIG являются плохое регулирование напряжения и необходимость регулируемой реактивной мощности с переменной нагрузкой для поддержания постоянного напряжения на клеммах [4].

Bim et al. проанализированы характеристики стабилизатора напряжения на основе компенсации напряжения для самовозбужденных индукционных генераторов (SEIG), питающих нелинейные нагрузки [5].

Леви представил важность электронного контроллера нагрузки (ELC) для трехфазных индукционных генераторов с самовозбуждением. Предлагаемый генератор мог генерировать постоянное напряжение и частоту, только если электрическая нагрузка поддерживалась постоянной [6].

Ван и Су представили всесторонний обзор влияния длинных шунтирующих и коротких шунтирующих соединений на генераторы с постоянными магнитами, индукционные генераторы, синхронные генераторы и индукционные генераторы с двойным питанием [7].

Rai et al. представили динамические и установившиеся характеристики автономного самовозбужденного индукционного генератора с контроллером нечеткой логики (SEIG) с использованием пассивных элементов [8].

Singh et al. представили систему на основе самовозбужденного индукционного генератора с шунтирующим электронным преобразователем для питания изолированных трехфазных и однофазных линейных или нелинейных нагрузок [9].

Singh et al. представили регулятор напряжения и частоты на основе электронного контроллера нагрузки (IELC) ​​для изолированного асинхронного генератора и продемонстрировали улучшения в характеристиках самовозбужденного индукционного генератора [10].

Куо и Ван предложили анализ изолированного генератора самоиндукции, питающего нагрузку выпрямителя [11].

Wildi предложил управление напряжением и частотой автономного индукционного генератора (IG). Инвертор источника напряжения (VSI) со схемой сброса нагрузки (DL) используется на его стороне постоянного тока.Частота IG регулируется путем поддержания постоянной синхронной частоты VSI [12].

Компания Bansal представила обзор нескольких решений для автономных трехфазных генераторов с самовозбуждением. Предлагается гибридный синхронный генератор с возбуждением, основанный на двух различных типах поля возбуждения [13].

Singh et al. продемонстрировали поведение электронного контроллера нагрузки для самовозбужденного индукционного генератора в условиях несимметричного напряжения сети. Явление сначала анализируется теоретически как функция обмена активной и реактивной мгновенной мощностью статора между статором SEIG и преобразователем на стороне сети (GSC) [14].

Baroudi et al. предложили новые методы для топологий силовых преобразователей, состоящих из трехфазного индукционного генератора с самовозбуждением (SEIG) с STATCOM для питания нагрузок динамических асинхронных двигателей [15].

Mahato et al. проанализировали переходные характеристики однофазного саморегулирующегося индукционного генератора с использованием трехфазной машины [16].

Сингх [17] проанализировал характеристики шестифазного индукционного генератора с самовозбуждением для автономного производства возобновляемой энергии и смоделировал эффективную систему.

Yokesh et al. (2010) предложили схему регулирования напряжения для самовозбужденного индукционного генератора для промышленных приложений и проанализировали систему с помощью различных условий напряжения и нагрузки.

В данной статье рассматривается микрогидросистема в автономном режиме. Микрогидросистемы состоят из генерирующей станции, выходная мощность которой менее 100 кВт. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором может использоваться в качестве генератора, а конденсаторная батарея подходящего номинала подключается как шунтирующим, так и последовательным образом и в комбинации обоих.Он необходим для питания VAR от генератора и нагрузок. Ротор вращается со скоростью выше синхронной скорости двигателя. Выходное напряжение и частота будут поддерживаться в определенных пределах при полной нагрузке. Когда нагрузка потребителя уменьшается, избыточная нагрузка потребляется улучшенным электронным контроллером нагрузки. Общая функциональная блок-схема показана на рисунке 1.

2. Материалы и методы

2.1. Формулировка проблемы

Источники микрогидроэнергии доступны во многих местах и ​​обычно встречаются в холмистых районах, где вода течет в виде небольших рек или ручьев.Схематическое расположение микрогидросистемы показано на рисунке 2; он используется для отвода небольшой части этой воды путем выработки электроэнергии. Носовой отсек используется для поддержания постоянного напора; Следовательно, в идеале носовой отсек должен быть всегда заполнен. Лишняя вода перетекает в ту же реку. На рисунке 2 показана типичная структура микрогидросистемы.

Выработка электроэнергии в предлагаемой микрогидросистеме выражается в: = плотность воды, (кг / м ³ ), = ускорение свободного падения, (м / с ² ), = расход, (л / с) и = напор, (м).

В автономной микрогидросистеме IELC представляет собой твердотельное электронное устройство, предназначенное для регулирования выходной мощности микрогидроэнергетической системы, а также для регулирования напряжения до желаемого уровня. Выходное напряжение и частота будут при полной нагрузке, а полная нагрузка будет учитываться на протяжении всей работы нагрузки потребителя. Усовершенствованный электронный контроллер нагрузки (IELC) ​​поддерживает уменьшенную нагрузку, а затем избыточная нагрузка потребляется: Следовательно, это конструкция электронного контроллера нагрузки для удовлетворительной работы микрогидросистемы.

2.2. Ограничения проектирования

2.2.1. Генератор

Преобразователь трехфазного асинхронного двигателя в трехфазный индукционный генератор доступны различные конструкции. Здесь для этой цели может использоваться трехфазный двигатель с тремя конденсаторами возбуждения для трехфазного выхода, как показано на рисунке 3.

Обычные однофазные асинхронные двигатели нельзя использовать в качестве однофазных индукционных генераторов с самовозбуждением (SEIG ), поскольку изменения или дополнения необходимы для работы в качестве SEIG.Однофазные индукционные машины с интегральной мощностью в кВт имеют высокую стоимость по сравнению с трехфазными индукционными машинами аналогичного размера. Было обнаружено, что трехфазный SEIG может использоваться для питания однофазных нагрузок.

Двигатель выбирается с учетом выходной мощности и номинального напряжения. Характеристики машины приведены в таблице 1.

Параметр Спецификация Тип двигателя Асинхронный двигатель 9023 9023 9023 9023 9023 3 фазы Напряжение сети 230 В Номинальная скорость 1485 об / мин Мощность в лошадиных силах 1 H.Р

2.2.2. Конструкция конденсатора возбуждения

Мощность конденсатора возбуждения выбирается таким образом, чтобы обеспечить номинальное напряжение при полной нагрузке. Номинальная мощность конденсатора выбирается в соответствии с конструкцией номинальной емкости возбуждающего конденсатора 27 μ F / P для каждой фазы 3-х асинхронных двигателей.

2.3. Электронный контроллер нагрузки

Номинальное напряжение неуправляемого выпрямителя и переключателя прерывателя будет одинаковым и будет зависеть от среднеквадратичного значения входного напряжения переменного тока и среднего значения выходного постоянного напряжения.Характеристики различных компонентов предлагаемого ELC приведены ниже: где — среднеквадратичное значение линейного напряжения SEIG. Для 750-ваттного SEIG сетевое напряжение составляет 230 В, а значение задается по

. Перенапряжение в 10% от номинального напряжения считается переходным режимом; следовательно, входное напряжение RMSAC, которое будет с пиковым значением, рассчитывается с использованием

Это пиковое напряжение будет появляться на компонентах ELC во время работы системы.Номинальный ток неуправляемого выпрямителя и переключателя прерывателя определяется активной составляющей входного переменного тока и рассчитывается с использованием где — среднеквадратичное значение напряжения на клеммах SEIG и номинальная мощность SEIG. Активный ток SEIG рассчитывается с использованием

Трехфазный неуправляемый выпрямитель потребляет приблизительно квазиквадратный ток с коэффициентом искажения (). Входной переменный ток ELC рассчитывается с использованием

. Пик-фактор (CF) переменного тока, потребляемого неуправляемым выпрямителем с емкостным фильтром, изменяется от 1.От 4 до 2,0; следовательно, пиковый ток на входе переменного тока можно рассчитать с помощью

Таким образом, максимальное напряжение и пиковый ток в неуправляемом выпрямителе составляют 357,8 вольт и 3,941 ампер соответственно. Номинальные характеристики неуправляемого выпрямителя и переключателя прерывателя составляют 600 В и 5 А, что выше расчетных значений, соответственно. Номинальное сопротивление нагрузки сброса рассчитывается с использованием

Из этого соотношения значение рассчитывается с помощью

Значение емкости промежуточного контура ELC выбирается на основе коэффициента пульсаций.Связь между значениями емкости звена постоянного тока и коэффициентом пульсаций (RF) для трехфазного неуправляемого выпрямителя задается в

Обычно допускается коэффициент пульсаций 5% в среднем значении напряжения промежуточного контура. Емкость рассчитывается по предыдущей формуле, и, следовательно, значение емкости определяется как

Полные номинальные значения компонентов предлагаемого ELC приведены в таблице 2.

9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 3.Результаты и обсуждение Различные блоки схем моделирования всей системы представлены на рисунках 4, 5 и 6. Исследования моделирования производительности SEIG с IELC проиллюстрированы на рисунке 4. Моделирование выполняется с использованием MATLAB / Версия. На рисунке 4 представлена ​​точная модель предлагаемой системы. Количество подключенных в IELC нагрузок четко показано на рисунке 4. Сложность системы снижается за счет выбора дополнительных блоков измерения.Уровни нагрузки зависят от компенсации; уровни компенсирующего напряжения описаны в конструктивных соображениях. Нагрузки контролируются с помощью эффективного дизайна IELC. После успешного завершения анализа компенсации исключительное напряжение потребляется IELC. Входная мощность SEIG поддерживается постоянной величиной, соответствующей изменяющимся нагрузкам потребителей. Схема банка нагрузки показана на рисунке 5. Рисунок 6 показывает блок IELC. IELC должен быть спроектирован таким образом, чтобы поддерживать желаемый уровень нагрузки, при котором напряжение и частота остаются на постоянном уровне.Эта конфигурация используется для подключения SEIG к турбинной системе. Усовершенствованный электронный контроллер нагрузки — это электронное устройство, которое поддерживает постоянную электрическую нагрузку при изменении нагрузки на электростанции. Формы выходных сигналов показаны на рисунках 7 и 8. Можно заметить, что начальная нагрузка в 300 милливатт изменяется на 600 Вт через 2,5 с, а напряжение и частота изменяются незначительно, поскольку находятся в определенных пределах. Выходные данные моделирования показывают, что напряжение и частота остаются постоянными для меняющихся условий нагрузки.На рисунке 7 показаны формы сигналов трехфазного среднеквадратичного напряжения, трехфазного мгновенного тока, частоты и скорости, которые измеряются в об / мин. Аппаратная экспериментальная установка работает всякий раз, когда нагрузка изменяется из-за нагрузок потребителей. IELC обеспечивает регулирование напряжения и поддерживает скорость SEIG на постоянном уровне. Постоянное значение скорости достигается SEIG; это потому, что ток IELC увеличивается и уменьшается в зависимости от отклонения нагрузки. Активная мощность нагрузки, реактивная мощность нагрузки, активная мощность и реактивная мощность показаны на рисунке 8. На рисунке 8 показаны формы сигналов моделирования активной мощности нагрузки, реактивной мощности нагрузки, активной мощности ELC и реактивной мощности ELC. По результатам одновременная работа предложенной системы показывает, что создаются микрогидросхемы в сочетании с улучшенным контроллером нагрузки. Показано хорошее. Постоянная мощность и устойчивая мощность для электрификации сельской местности являются дополнительным преимуществом в связи с аппаратной реализацией, которая выполняется на основе производительности моделирования. Экспериментальная установка . Экспериментальная установка состоит из обычного трехфазного асинхронного двигателя, соединенного с двигателем постоянного тока с независимым возбуждением. Можно заметить, что когда начальная нагрузка 300 Вт изменяется с 600 Вт за 2,5 секунды, потребляемая активная и реактивная мощность нагрузки увеличивается, а потребляемая мощность ELC уменьшается. На рисунке 9 показана экспериментальная установка оборудования. Генератор был испытан без подключения ELC и цепи управления путем подключения трех конденсаторов емкостью 20 мкФ звездой на выходе статора.Результаты испытаний представлены в таблице 3. Номинальная мощность двигатель (Вт) Номинальное напряжение выпрямителя (В) Номинальный ток выпрямителя (A) Номинальное напряжение переключателя прерывателя (В) Номинальное напряжение переключателя прерывателя (A) Номинальное значение сбросной нагрузки () Номинальная мощность фильтрующего конденсатора постоянного тока (F) 750 600 5 600 5 125 200 результаты экспериментальных результатов K Цифровой запоминающий осциллограф (DSO).На рисунке 10 показан вывод микроконтроллера CCP1. Частота составляла 19,53 кГц, а рабочий цикл составлял 50%. Можно заметить, что пиковое напряжение сигнала ШИМ составляет 3,2 В. На рисунке 11 показан выход оптопары. Оптопара используется для изоляции цепи высокой мощности от цепи низкой мощности, так что если в цепи высокой мощности произойдет какой-либо сбой, он не будет распространен на цепь управления низкой мощности. Входная частота составляла 19,53 кГц, а рабочий цикл составлял 50%.Можно заметить, что пиковое напряжение сигнала ШИМ составляет 12,5 В. На рисунке 12 показано напряжение на нагрузке резистора сброса, когда к IGBT подключен демпфер RC. Входная частота составляет 19,53 кГц, а рабочий цикл — 50%. На рисунке 13 показано напряжение на резисторе 50 Ом с демпфером. На рисунке 14 показано напряжение на нагрузке сбросного резистора без RC демпфера. Входная частота составляла 19,53 кГц, а рабочий цикл 50%.Можно заметить, что установившееся пиковое напряжение сигнала ШИМ составляет приблизительно 15 В, а переходное пиковое напряжение выше, чем у демпфера. Напряжение питания, подаваемое на самосвальную нагрузку, составляло 15 В. 4. Заключение Предлагаемая микрогидросистема была разработана и реализована с IELC. Результаты моделирования показали, что напряжение и частота остаются в допустимых пределах при изменении нагрузки. Аппаратная экспериментальная установка была изготовлена ​​с использованием двигателя постоянного тока в качестве первичного двигателя.IELC и схемы управления были спроектированы и изготовлены. Аппаратная экспериментальная установка была сначала протестирована путем подачи стабилизированного источника питания 15 В вместо выпрямленного выходного источника питания от генератора. Затем было проведено тестирование выходного напряжения индукционного генератора через диодный выпрямитель. IELC работал правильно, потребляя избыточное напряжение при уровне нагрузки ниже номинального. Система IELC экономична и легко реализуема в сельской местности.По сравнению с существующими методами ELC, IELC имеет выдающиеся достоинства. Напряжение и частота поддерживались постоянными во время работы. Таким образом улучшается качество электроэнергии. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи. исследование, основанное на нелинейных динамических методах Используйте этот идентификатор для цитирования или ссылки на этот элемент: http: // тезисы.ncl.ac.uk/jspui/handle/10443/1478 Без нагрузки Нагрузка Скорость (об / мин) Фазное напряжение (В) Частота (Гц) 1505 475 49,9 205 Ом на фазу в звезде 1430 255 47 Название: Самовозбуждающийся индукционный генератор: исследование, основанное на нелинейных динамических методах Авторы: Ма, Дандан Дата выпуска: 2012 Издательство: New Университет Реферат: Индукционный генератор предлагает преимущества с точки зрения его низкой стоимости, простоты, прочная конструкция, защита от коротких замыканий и простота обслуживание в современной индустрии возобновляемых источников энергии.Однако необходимость в внешний источник реактивной мощности (для создания вращающейся волны магнитного потока) ограничивает применение индукционной машины в качестве автономного генератора. это возможно, чтобы индукционная машина работала как самовозбуждающаяся индукционная Генератор (SEIG), если конденсаторы подключены к клеммам статора, чтобы поставлять необходимую реактивную мощность для выработки электроэнергии в отдаленные районы. Плохое регулирование напряжения и частоты является основным недостатком SEIG, поскольку система очень динамична в условиях переменной нагрузки.Регулирование скорость и напряжение не дают удовлетворительного уровня, хотя многие исследования были сосредоточены на этой теме в прошлом. Таким образом, целью диссертации является для лучшего понимания поведения плавного воздушного зазора, самовозбуждения, индукционный генератор с короткозамкнутым ротором как нелинейная динамическая система при работа в различных условиях нагрузки, которые, как мы надеемся, будут способствовать разработка более регулируемой / контролируемой жизнеспособной системы SEIG.Учитывая нелинейный эффект перекрестного насыщения, математический Simulink, d -q осевая модель системы SEIG, использующая токи в качестве переменных пространства состояний: разработаны и проверены как экспериментальными результатами, так и численным анализом. Компьютерная модель SEIG построена и протестирована с использованием Matlab / Simulink. R2010b на протяжении всей диссертации. Показано, что самоавтономная система демонстрирует переход от стабильной периодическая орбита к квазипериодической орбите (ведущая к вероятному хаотическому движению) через Бифуркация Неймарка в результате небольших изменений значений системы параметры (такие как сопротивление нагрузки, индуктивность нагрузки, скорость вращения и емкость самовозбуждения).Это характерное динамическое поведение SEIG система впервые идентифицирована в данной работе и проверена экспериментально с использованием лабораторный испытательный стенд. Устойчивость периодических и квазипериодических орбит, продемонстрированная SEIG система при питании индуктивной нагрузки (RL) численно анализируется и движение собственных значений характеристической матрицы системы при изменение системного параметра представлено для проверки качественного изменения в поведение системы от устойчивой орбиты с периодом один к неустойчивой квазипериодичности.Техника собственных значений успешно применяется для оценки стабильности период один и квазипериодические орбиты SEIG при питании переменной нагрузки условия. Описание: Кандидатская диссертация URI: http://hdl.handle.net/10443/1478 Собирается в коллекциях: Школа электротехники, электронной и компьютерной инженерии Элементы в DSpace защищены авторским правом, все права сохранены, если не указано иное. . Похожие записи 05.09.2023 0 Coocox: CooCox. Текущее состояние дел. / CoIDE / Pluslab 05.09.2023 0 Приборы для измерения давления жидкости: Манометр — из чего состоит? Виды и типы 05.09.2023 0 Регулируемая индуктивность: Регулируемая катушка индуктивности на кольцевом сердечнике Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт