Индуктивные сопротивления

д) индуктивные преобразователи, основанные на изменении индуктивности катушки при перемещении ее сердечника (или изменении воздушного зазора) под действием измеряемой неэлектрической величины: силы, давления, линейного перемещения;

Индуктивные преобразователи. Для создания индуктивных преобразователей, работающих на переменном токе, используют зависимость индуктивности электромагнитных элементов от формы, геометрических размеров, магнитного состояния их магнитной цепи, взаимного расположения и схемы включения обмоток. Для примера далее рассмотрены некоторые схемы индуктивных преобразователей.

Может быть и не надо создавать такие машины, так как человек с его мышцами может управлять мощными индуктивными ЭП (например, электроинструментами, электровозом и целыми энергосистемами), когда энергия мышц сливается с энергией электрической машины. Эволюцию окружающего нас мира можно представить как заполнение шкалы мощностей электромеханическими преобразователями. Вначале появились индуктивные преобразователи, а через миллиарды лет — емкостные ЭП, а затем появились разумные существа и вершина цивилизации — человек. Сегодня человек управляет мощными электрическими машинами, а завтра научится управлять ЭП астрофизических объектов.

преобразователя, в результате чего изменяется индуктивность катушки. На 8.26, б приведена схема включения такого преобразователя. Диапазон измеряемых перемещений составляет 0,1—1 мм. Большое распространение получили индуктивные преобразователи соленоидного типа ( 8.27). Преимуществом их является возможность измерения больших перемещений (до 50 мм).

Индуктивные преобразователи широко применяются для измерения механических перемещений или других неэлектрических величин, преобразованных предварительно в «перемещение». На этом принципе, в частности, основано действие устройств для измерения размеров деталей, уровня жидкости и т. д.

Измерительными преобразователями называют средства электрических измерений, предназначенные для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем. Измерительные преобразователи можно разделить на: 1) преобразователи электрических величин в электрические, например шунты, делители напряжения, трансформаторы; 2) преобразователи неэлектрических величин в электрические, например термоэлектрические термометры, терморезисторы, тензорезисторы, индуктивные преобразователи.

г) индуктивные преобразователи — индуктивность преобразователя меняется в зависимости от перемещения ферромагнитного сердечника в поле катушки индуктивности; применяются для измерения механических усилий, давления, линейных и угловых перемещений;

17-33. Индуктивные преобразователи: а — с переменным зазором; б — с подвижным сердечником; в — магнитоупругий

9.5. ИНДУКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Индуктивные преобразователи нашли широкое применение для преобразований различных механических величин, которые предварительно преобразуются в перемещение. Индуктивные преобразователи перемещений по своей конструкции очень разнообразны. Основными их разновидностями являются преобразователи с переменной длиной воздушного зазора, преобразователи плунжерного типа, зубчатые

Преобразователи плунжерного типа. Индуктивные преобразователи плунжерного типа с разомкнутой магнитной цепью ( 9.12) применяются для преобразования перемещений от 10 до 100 мм. В основу принципа действия этих преобразователей положено изменение магнитного сопротивления участков рассеяния магнитного потока при перемещении плунжера. Плунжерный индуктивный преобразователь состоит из неподвижной катушки / и ферромагнитного стержня (плунжера) 2. Индуктивность катушки является функцией глубины погружения плунжера внутрь катушки. Точное теоретическое описание функции преобразования такого преобразователя затруднено. Однако, если пренебречь неравномерностью распределения поля внутри катушки ограниченной длины, представляется возможным получить приближенную зависимость изменения индуктивности в функции преобразуемого перемещения [79]:

где хэк — эквивалентное индуктивное сопротивление двух контуров, связанных взаимной индукцией; х{, х2 - индуктивные сопротивления, обусловленные индуктивностями L, и L2; хм — индуктивное сопротивление, обусловленное взаимной индукцией М.

в которых jlixi = -Epi и j/2x2 = -EP2, где Xi и х2 - индуктивные сопротивления первичной и вторичной обмоток, обусловленные потоками рассеяния.

На 8.7 изображена схема трансформатора, в которой активные сопротивления г^, г2 и индуктивные сопротивления X] и х2 первичной и вторичной обмоток вынесены, магнитная связь осуществляется между идеализированными обмотками vv, и vv2, в которых действуют ЭДС Е, и Е2 от основного магнитного потока. Трансформатор, в котором /•,, г2, х,, х2 равны нулю, называется идеализированным; он обведен на 8.7 пунктирной линией. Для образования гальванической связи, казалось бы, необходимо соединить точки аа' и об' ( 8.7). Однако делать этого нельзя, так как значения ЭДС ?, и Е2 не одинаковы и в результате возникло бы короткое замыкание. Поэтому вначале надо уравнять потенциалы точек аа' и об', т. е. ввести вместо действительного значения ЭДС Е2 его приведенное значение Е'2, вместо действительного тока 12 — его приведенное значение 12. В результате реальный трансформатор заменяется трансформатором с одинаковым числом витков первичной и вторичной обмоток. Приведенное значение ЭДС

= 4,44/wBmSCT. Форма площади сечения, как вытекает из этой формулы, казалось бы, не оказывает никакого влияния на конструкцию и параметры трансформатора. Однако форма сечения существенно влияет на затраты меди для обмоток, массу, стоимость и параметры трансформатора. Сечения проводов обмоток трансформаторов средней и большой мощности исчисляются десятками и сотнями квадратных миллиметров: это шины квадратной или прямоугольной формы. Намотать такой провод на сердечник с прямоугольной формой сечения, так чтобы он прилегал к сторонам сердечника, невозможно. При изгибе провода под прямым углом произошла бы недопустимая деформация провода, да и намотать обмотку значительно проще на шаблон1 с круглым сердечником, чем с прямоугольным. По этим причинам катушки трансформаторов средней и большой мощности всегда круглые. Это определяет и форму сечения стержней трансформатора. Проще и дешевле изготовить магнитопровод с прямоугольной или квадратной формой площади сечения ( 8.27, а, б). Однако при ттом, как это видно из 8.27, длина витка и, следовательно, затраты обмоточного материала будут гораздо больше, чем при крестовидной ( 8.27,в) и тем более при ступенчатой ( 8.27, г) форме площади сечения. Кроме того, между обмоткой и стержнем будут большие пустоты, в результате чего возникнут значительные потоки рассеивания и обмотки будут иметь недопустимо большие индуктивные сопротивления.

10.6. ИНДУКТИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТОК СТАТОРА И РОТОРА

момент будет возникать в результате действия тока второй обмотки, имеющей значительное активное сопротивление. По мере разгона двигателя уменьшаются частота тока ротора и индуктивные сопротивления обеих обмоток, что вызывает перераспределение тока в обмотках: в первой обмотке ток увеличивается, во второй уменьшается. После окончания разгона частота тока ротора становится настолько малой (0,5 — 5 Гц), что индуктивное сопротивление обмоток оказывается намного меньше их активного сопротивления, вследствие чего весь ток ротора практически будет располагаться в первой обмотке, активное сопротивление которой значительно меньше, чем второй. Таким образом, роль рабочей выполняет первая обмотка, роль пусковой — вторая. Получается картина, подобная пуску двигателя с контактными кольцами и введенным в цепь ротора добавочным сопротивлением.

где х0 — индуктивное сопротивление, обусловленное главным магнитным потоком; .хь х2 — индуктивные сопротивления, обусловленные потоками рассеяния обмоток статора и ротора.

10.6. Индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора................. 417

В цепи периодического несинусоидального тока для различных гар-моническ^х составляющих этого тока индуктивные сопротивления катушек fccol и емкостные сопротивления конденсаторов 1/fccoC зависят от номера k гармонической составляющей. 128 .

Чем выше номинальные напряжения обмоток трансформатора, тем больше напряжение и , так как с увеличением толщины изоляции проводов возрастают потокосцепления рассеяния, а следовательно, и индуктивные сопротивления рассеяния х cl их ас2. При номинальной полной мощности S =5000-^5600 кВ • А и номинальном высшем напряжении 6,3 и 10 кВ напряжение и = 5,5%, а при номинальной мощности 3200—4200 кВ • А и номинальном высшем напряжении 35 кВ напряжение «к = 7%.

По мере разбега ротора частота токов в нем уменьшается и вместе с тем уменьшается влияние индуктивного сопротивления на распределение токов. При номинальной скорости частота токов ротора имеет значение порядка 1 Гц; в этих условиях индуктивные сопротивления рассеяния весьма малы и распределение токов между клетками ротора определяется отношением активных сопротивлений клеток. Поэтому ток наружной клетки будет меньше тока внутренней клетки, активное 220