Электромагнитных процессов

проектировании источников питания систем электроснабжения требуется предварительно произвести ряд расчетов, среди которых заметное место занимают расчеты электромагнитных переходных процессов, в частности, процессов при внезапных подключениях нагрузки и внезапном коротком замыкании, которые существенно отличаются от установившихся режимов генератора.

Расчет механических и электромагнитных переходных процессов производится аналитически, т. е. решением полученных выше уравнений при указанных условиях.

характеристику и Мс = const, возможен также аналитическим методом. В этом случае осуществляется совместное решение уравнений механических и электромагнитных переходных- процессов.

Для экономии электроэнергии двигатель, работающий в по-вторно-кратчовременных режимах, иногда целесообразно отключать от сети. Однако при отключении двигателя энергия, запасенная во вращающихся частях и магнитном голе, преобразуется в теплоту. При подключении двигателя к сети снова запасается кинетическая энергия во вращающихся частях, а после затухания электромагнитных переходных процессов и в магнитном поле.

Вследствие неуправляемости диодов и неполной управляемости тиристоров выходные характеристики тирксторного регулятора напряжения (углы коммутации, форма напряжения) оказываются зависящими от электромагнитных переходных процессов в двигателе, т. е. напряжения, питающие двигатель, зависят от углов открытия тиристоров, параметров и частоты вращения двигателя.

затухания электромагнитных переходных процессов и в магнитном поле.

Вследствие неуправляемости диодов и неполной управляемости тиристоров выходные характеристики тиристорного регулятора напряжения (углы коммутации, форма напряжения) оказываются зависящими от электромагнитных переходных процессов в двигателе, т.е. напряжения, питающие двигатель, зависят от углов открытия тиристоров, параметров и частоты вращения двигателя.

речь влиянием электромагнитных переходных процессов в обмотке якоря на пуск двигателя.

Переходные процессы в АД представляют собой сочетание электромагнитных переходных процессов, вызванных коммутационными операциями, и механических переходных процессов, обусловленных быстрыми изменениями частоты вращения ротора. Скорость затухания электромагнитных переходных процессов зависит от параметров обмоток, а механических — от моментов инерции вращающихся масс и величины нагрузки. Можно выделить два случая, когда: 1) постоянные времени затухания электромагнитных и механических переходных процессов примерно одинаковы; 2) электромагнитные переходные процессы затухают значительно быстрее по сравнению с изменением частоты вращения ротора. При исследовании и расчете пусковых характеристик АД в первом случае рассматриваются электромеханические, а во втором — механические переходные процессы.

Для многих электроприводов большой интерес представляет анализ результатов решения системы дифференциальных уравнений АД в общем виде. Аналитическое решение дифференциальных уравнений АД возможно при условии их линеаризации, т. е. при исследовании только электромагнитных переходных процессов, когда частота вращения может быть принята постоянной. Допущение постоянства частоты вращения ротора вполне приемлемо, например, при определении максимальных (ударных) значений переходных токов и моментов, особенно в электроприводах с большим моментом инерции вращающихся масс, когда за отрезок времени до установления максимальных значений тока и момента частота вращения ротора изменяется незначительно. В этом случае линейные дифференциальные уравнения решаются операторным или классическим методом.

Рассматривая внезапное изменение внешних сил при быстрых изменениях угла в, нельзя пренебрегать наведенными токами в обмотках ротора при его перемещении относительно потока реакции якоря. Поэтому для повышения точности расчета динамической устойчивости в первом цикле колебаний необходимо пользоваться динамическими угловыми характеристиками 138). При расчете последних учитывают влияние электромагнитных переходных процессов на работу СД, а это усложняет расчеты. По мере затухания качаний ротора затухают и свободные составляющие токов в обмотках ротора, поэтому динамическая характеристика СД снижается в сторону статической. Затухание колебаний происходит по сложному закону.

электромагнитных процессов, механическая характеристика двигателя в период разбега может существенно отличаться от статической.

Рассмотрим особенности электромагнитных процессов на простом

Как и в предыдущем параграфе, при анализе электромагнитных процессов в усилителе введем ряд упрощений:

Изучение электрических машин целесообразно начать с машин постоянного тока, в которых взаимозависимости параметров, физика электромагнитных процессов проявляются наиболее наглядно и воспринимаются легче, чем в машинах переменного тока.

Наличие постоянного магнита в магнитной цепи определяет особенности электромагнитных процессов в генераторах. Графическое изображение в одних осях характеристики магнита и магнитной системы называется рабочей диаграммой магнита ( 1.8,а).

Характер переходных процессов в системе привода определяется главным образом процессами в муфте и формой механических характеристик, поскольку время протекания электромагнитных процессов в двигателе несоизмеримо меньше, чем в муфте. В этом случае (и в других подобных случаях) при составлении структурной схемы привода используется такой искусственный прием [28]: вводится нелинейная обратная связь по скорости, причем характеристика узла обратной связи должна представлять собой «моментную» характеристику привода М(ы), т. е. обращенную механическую характеристику. В приводе с электромагнитной муфтой, однако, форма характеристик не однозначна и зависит от потока возбуждения, что можно учесть следующим образом. Примем в качестве базовой моментную характеристику привода при максимальном токе и потоке возбуждения Л7мтах(сй) ( 86, а). При уменьшении тока и потока возбуждения величины моментов уменьшаются пропорционально потоку, причем критическая скорость изменяется незначительно, что позволяет представить зависимость момента муфты Мм от скорости и потока возбуждения в следующем виде (см. 86, а):

Наличие таких областей указывает на пространственную локализацию электромагнитных процессов. Так, в некоторых из этих областей может запасаться энергия электрического или магнитного полей. В других областях происходит необратимое превращение энергии электромагнитного поля в теплоту или в механи*

а — физические элементы на печатной плате; б — области пространственной локализации электромагнитных процессов

Эти уравнения вывел английский физик В. Томсон (лорд Кельвин) в середине XIX в. при изучении электромагнитных процессов в трансконтинентальных кабельных линиях телеграфной связи. Поэтому они получили название телеграфных уравнений.

которые отображают динамику электромагнитных процессов в линии передачи при произвольном характере пространственно-временных зависимостей. Данные телеграфные уравнения в отличие от уравнений системы (7.18) представляют собой систему дифференциальных уравнений уже не в обыкновенных, а- в частных производных. ,

имеет свои специфические особенности, определяющие основную направленность научно-технических разработок при его реализации. Поэтому проблематика задач при изучении накопителей является весьма разнородной и не позволяет канонизировать методические аспекты описания накопителей различного типа. Так, например, для топливных элементов и аккумуляторных батарей главные проблемы связаны с обеспечением сбалансированных физико-химических реакций, решением технологических и материаловедческих задач. Индуктивные накопители должны рассматриваться с учетом динамики электромагнитных процессов, оптимизации геометрии катушек, прочностных характеристик, реализации рациональных тепловых режимов. При описании емкостных накопителей, использующих, как правило, стандартные конденсаторы, акценты смещаются на проблемы оптимальных режимов заряда конденсаторов и рационального согласования характеристик элементов систем с накопителями в динамических режимах. Особое значение при изучении накопителей магнитной и электрической энергии приобретают вопросы коммутации цепей при больших токах и напряжениях, которая, как правило, не может обеспечиваться стандартной аппаратурой и требует разработки специальных быстродействующих замыкателей и размыкателей. Анализ механических накопителей предполагает приоритетную роль вопросов динамики механических процессов и прочностных задач, а при описании электромеханических и электродинамических накопителей не менее важное значение должно отводиться электрическим переходным процессам и тепловым режимам.