Гальванические преобразователи

Правильный выбор мощности двигателя для привода должен удовлетворять требованиям экономичности, производительности и надежности рабочей машины. Установка двигателя большей мощности, чем это необходимо по условиям привода, вызьшает излишние потери энергии при работе машины, обусловливает дополнительные капитальные вложения и увеличение габаритов двигателя. Установка двигателя недостаточной мощности снижает производительность рабочей машины и делает ее работу ненадежной, а сам двигатель в подобных условиях легко может быть поврежден.

В табл. 9-1 приведены также значения вращающего момента на валу Mz, поскольку в настоящее время широко распространена более удобная оценка привязки габаритов двигателя к моменту вращения, значение которого для данного типоразмера колеблется в относительно небольших пределах при исполнении двигателя с разным количеством полюсов (за исключением двигателей с 2р=2).

Правильный выбор мощности двигателя для привода должен удовлетворять требованиям экономичности, производительности и надежности рабочей маиины. Установка двигателя большей мощности, чем это необходимо по условиям привода, вызывает излишние потери энергии при работе машины, обусловливает дополнительные капитальные вложения и увеличение габаритов двигателя. Установка двигателя недостаточной мощности снижает производительность рабочей машины и делает ее работу ненадежной, а сам двигатель в подобных условиях легко может быть поврежден.

Правильный выбор мощности двигателя для привода должен удовлетворять требованиям экономичности, производительности и надежности рабочей машины. Установка двигателя большей мощности, чем это не-эбходимо по условиям привода, вызывает излишние потери энергии при работе машины, обусловливает дополнительные капитальные вложения и увеличение габаритов двигателя. Установка двигателя недостаточной мощности снижает производительность рабочей машины и делает ее работу ненадежной, а сам двигатель в подобных условиях легко может быть поврежден.

Число витков в фазе обмотки ротора выбирают, исходя из допустимого напряжения на контактных кольцах при пуске двигателя. ЭДС фазы обмотки ротора Ег определяется магнитным потоком, который при постоянном уровне индукции в воздушном зазоре растет с увеличением габаритов двигателя. Поэтому в крупных машинах напряжение на контактных кольцах может достигнуть слишком большого значения и привести к перекрытию или пробою изоляции колец.

Минимальная синхронная частота вращения, с которой выпускаются полюсопереключаемые двигатели широкого назначения, равна 500 об/мин. Двигатели специального назначения имеют меньшую частоту вращения. Максимальная частота вращения составляет 3000 обУмин. Очевидно, что при заданной мощности снижение нижнего предела частоты вращения приводит к увеличению габаритов двигателя и ухудшению его энергетических показателей.

Выровнять нагрузку двигателя и ограничить его момент можно, как уже отмечалось, не только увеличением момента инерции, но и увеличением перепада угловой скорости. При наличии маховика, увеличивая перепад угловой скорости, можно или увеличить выравнивание нагрузки или при том же выравнивании уменьшить маховик. Увеличение перепада угловой скорости при приложении нагрузки достигается введением резисторов в роторную цепь асинхронного двигателя с фазным ротором или в якорную цепь двигателя постоянного тока или применением двигателя с короткозамкнутым ротором и с повышенным скольжением. Однако увеличение скольжения ведет к снижению средней угловой скорости привода за цикл, что влечет за собой снижение производительности механизма и увеличение мощности потерь. Сохранение производительности на заданном уровне потребует уменьшения передаточного отношения от двигателя к рабочему валу механизма, что в конечном счете приведет к увеличению номинального момента двигателя. Применение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и с повышенным скольжением при увеличенном среднем моменте нагрузки требует значительного увеличения габаритов двигателя вследствие возрастания потерь скольжения. Включение дополнительных резисторов в роторную цепь асинхронного двигателя с фазным ротором с целью увеличения скольжения вызывает увеличение потерь в роторной цепи, но не сказывается на габаритах двигателя, так как большая часть потерь энергии быделяется в дополнительных резисторах. В силу этих недостатков (большие потери и снижение производительности) перепад угловой скорости более чем на 20 % не допускают. При этом использование инерционных масс электропривода с постоянно включенными резисторами оказывается невысоким и не обеспечивает достаточное выравнивание, нагрузки на двигателе.

В табл. 9-1 приведены также значения вращающего момента «а валу М2, поскольку в настоящее время широко распространена более удобная оценка привязки габаритов двигателя к моменту вращения, значение которого для данного типоразмера колеблется в относительно небольших" пределах при исполнении двигателя с разным количеством полюсов (за исключением двигателей с 2р = 2). 114

Тиристорные преобразователи напряжения включают последовательно в обмотку статора двигателя ( 3.72). Через преобразователь проходит вся мощность двигателя, и габариты преобразователя несмотря на применение тиристоров в 1,5—2,5 раза больше габаритов двигателя.

Число витков в фазе обмотки ротора выбирают, исходя из допустимого напряжения на контактных кольцах при пуске двигателя. Поскольку ЭДС на контактных кольцах ?? определяется магнитным потоком, который при постоянном уровне индукции в воздушном зазоре растет с увеличением габаритов двигателя, то в крупных машинах напряжение на контактных кольцах может достигнуть слишком большого значения и привести к перекрытию или пробою изоляции колец.

Число витков в фазе обмотки ротора выбирают исходя из допустимого напряжения на контактных кольцах при пуске двигателя. ЭДС фазы обмотки ротора Ег определяется магнитным потоком, который при постоянном уровне индукции в воздушном зазоре растет с увеличением габаритов двигателя. Поэтому в крупных машинах напряжение на контактных кольцах может достигнуть слишком большого значения и привести к перекрытию или пробою изоляции колец.

Наиболее характерной и распространенной нагрузкой бытовых устройств является вентиляторная. Чаще других используются режимы работы: продолжительный S1 (различные вентиляторы, фены, увлажнители, кондиционеры, сушилки и т.п.) и повторно-кратковременный S3 (активаторы и насосы стиральных машин, кофемолки, миксеры и т.п.). Принципиально выбор двигателя для электропривода бытового устройства ничем не отличается от аналогичного выбора для промышленных устройств. Однако, поскольку большинство бытовых устройств имеет небольшие размеры, проблемы компоновки двигателя более остры. Стремление увеличить мощность при снижении массы и габаритов двигателя приводит к использованию высокоскоростных машин, что выдвигает повышенные требования к элементам их конструкции: подшипникам, коллектору, изоляции. Более того, в отдельных устройствах, например в видеомагнитофонах, двигатель нужно располагать в корпусе так, чтобы тепловые излучения не изменяли рабочих свойств магнитной ленты, чтобы электромагнитные излучения не генерировали помех-паразитов, а, например, в стиральных машинах необходимо учитывать повышенную влажность и температуру, химически активную среду и значительные вибрации в режиме отжима.

14.3. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ рН-МЕТРОВ

Устройство, предназначенное для измерения рН, называют рН-метром. Гальванические преобразователи ^//-метров состоят из двух полуэлементов: стеклянного измерительного и вспомогательного, электродный потенциал которого известен. В качестве вспомогательного может быть использован рассмотренный выше водородный полу-»лемент. Однако его практическое применение ограничено из-за необ-

14.3. Гальванические преобразователи р//-метров..................... 258

Гальванические преобразователи рН-метров. Принцип действия гальванических преобразователей рН-метров основан на зависимости электродных потенциалов (э. д. с. гальванической цепи) от активности водородных ионов. Сущность этого явления заключается в следующем. Молекулы воды частично диссоциируют на ионы водорода Н4" и ионы гидроксила ОРТ". При этом активность ан+ ионов водорода равна активности яон_ ионов гидроксила. Такое же равенство активностей ан+ и яон- справедливо для нейтральных водных растворов. Для водных растворов кислот ан+ > я0н- и тем больше, чем больше концентрация, а для водных растворов щелочей ан+ < аон— и уменьшается с уменьшением концентрации. В то же время произведение этих активностей для данной температуры остается постоянным как для воды, так и для водных растворов кислот и щелочей и определяется так называемым ионным произведением воды:

7-4. Гальванические преобразователи (С. А. Спектор, А. М. Туричин) ..........................173

Гальванические преобразователи рН-метров. Принцип действия гальванических преобразователей рН-метров основан на зависимости электродных потенциалов (э. д. с. гальванической цепи) от активности водородных ионов. Сущность этого явления заключается в следующем. Молекулы воды частично диссоциируют на ионы водорода Н+ и ионы гидроксила ОН~. При этом активность ан+ ионов водорода равна активности аон— ионов гидроксила. Такое же равенство активностей ан+ и аон- справедливо для нейтральных водных растворов. Для водных растворов кислот ан+ > аон__ и тем больше, чем больше концентрация, а для водных растворов щелочей он+ <С яон— и уменьшается с уменьшением концентрации. В то же время произведение этих активностей для данной температуры остается постоянным как для воды, так и для водных растворов кислот и щелочей и определяется так называемым ионным произведением воды:

Гальванические преобразователи (преобразователи рН-метров). Реакция растворов (кислая, нейтральная, щелочная) зависит от концентрации водородных ионов. Концентрацию водородных ионов в растворе можно определить по разности потенциалов, которая возникает на электродах, опущенных в исследуемый раствор.

На практике используются различные ио конструкции и применяемым полуэлементам гальванические преобразователи, выбор

§ 12.2. Гальванические преобразователи

Гальванические преобразователи основаны на зависимости электродных потенциалов от состава и концентрации растворов. Наиболее широкое применение они получили для измерения активности водородных ионов, по которой можно определять свойства водных растворов. В воде и любых водных растворах произведение активности ионов Н+ и ионов ОН" при данной температуре является постоянной величиной, называемой ионным произведением воды Кв = ан+аон— ^ри +25° С величина Кв = 10~14. Причем для чистой воды и нейтральных растворов ан+ = 0ОН- = Ю~7. У кислых растворов ан+ > аон-, а у щелочных

§ 12.2. Гальванические преобразователи.......... 21(3