Индуктивно емкостных

3.18. Схемы входного блока ЗУ с питанием от источника переменного тока: а г индуктивно-емкостные преобразователи; д-- регулируемый тиристорный преобразователь

В данном учебнике рассматриваются математические модели электрических машин при круговом поле и бесконечном спектре полей в воздушном зазоре электрической машины. Анализируются уравнения многообмоточных и многомерных машин при несинусоидальном несимметричном напряжении питания, нелинейных параметрах. Указываются пути перенесения теоретических положений индуктивных машин на емкостные и индуктивно-емкостные ЭП. Описывается применение вычислительных машин для решения задач электромеханики.

В настоящее время одной из важных задач математической теории электрических машин является создание общей теории ЭП, объединяющей индуктивные, емкостные и индуктивно-емкостные ЭП.

Индуктивно-емкостные и емкостные электромеханические преобразователи

Индуктивно-емкостные 30 Магнитное пале Электрическое поле

трическом полях. По этому признаку электрические машины делятся на три класса: индуктивно-емкостные, в которых преобразование энергии осуществляется в электромагнитном поле; индуктивные ЭП, в которых электромеханическое преобразование энергии происходит в магнитном поле, и емкостные, в которых энергия преобразуется и концентрируется в электрическом поле ( 13.1).

Емкостные ЭП появились раньше индуктивных, но индуктивные ЭП за сто лет совершили техническую революцию в промышленности. До сих пор емкостные ЭП, несмотря на усилия многих талантливых ученых, так и не нашли применения в промышленности как силовые преобразователи, ждут своего часа и индуктивно-емкостные ЭП.

Теория индуктивных электрических машин разработана достаточно глубоко. В настоящее время созрели все условия для того, чтобы попытаться перенести достижения в области теории индуктивных электрических машин на емкостные и индуктивно-емкостные ЭП.

Процессы электромеханического преобразования энергии в индуктивных ЭП обусловлены взаимодействием магнитных зарядов— магнитных полюсов и индуцирования электрического поля, источниками которого являются электрические заряды. Преобразование энергии в емкостных ЭП происходит за счет взаимодействия электрических зарядов и индуцирования магнитного поля, источниками которого являются магнитные заряды. Индуктивно-емкостные ЭП объединяют в одном агрегате индуктивные и емкостные ЭП и в них происходит взаимодействие магнитных и электрических зарядов.

§ 13.4. ИНДУКТИВНО-ЕМКОСТНЫЕ

Особое значение имеют индуктивно-емкостные ЭП с жидким ротором при работе в режиме двигатель-генератор с непрерывной рекуперацией энергии, наличием внутренних обратных связей и управлением от микропроцессоров. Важным является совмещение в одном агрегате индуктивной и емкостной машин, подобно тому, как это сделано в классических случаях совмещения индуктивных ЭП, когда имеются общие конструктивные части для потоков активной и реактивной мощности.

Импульсные генераторы должны накапливать мощность, для чего имеется две возможности: за счет кинетической энергии вращающихся частей и за счет энергии магнитного поля. Этой энергией необходимо управлять, и такие генераторы должны иметь небольшую постоянную времени. В электромеханике эти требования противоречивы, однако создание таких генераторов возможно. Часто к импульсным генераторам предъявляются требования, 'которые в индуктивных ЭП выполнить трудно, поэтому целесообразно применять конструкции емкостных и/:и индуктивно-емкостных импульсных генераторов. Для накопления большой энергии в магнитном поле применяются сверхпроводящие магнитные систе-•мы.

Имея математическое описание процессов преобразования энергии в емкостных и индуктивно-емкостных ЭП, необходимо попытаться создать новые ЭП с высокими технико-экономическими показателями.

Хотя еще нет промышленных применений индуктивно-емкостных ЭП, в природе они1 распространены широко. К индуктивно-емкостным ЭП, по-видимому, относятся биологические двигатели. Нет сомнений в том, что в биологических двигателях происходит электромеханическое преобразование энергии. Создание робототехники — копирование биодвигателей — должно идти по пути создания индуктивно-емкостных ЭП с возвратно-поступательным движением. На базе линейных двигателей из сегнетодиэлектриков и магнитострикционных материалов либо линейных двигателей с деформируемыми материалами из феррорезины или1 из деформируемых пластмасс с высокой диэлектрической проницаемостью могут быть созданы ЭП, подобные биологическим двигателям.

Проблема создания роботов связана с классической электромеханикой. Необходимо научиться выполнять зубцовые деления на микронном уровне, научиться рассчитывать и применять ЭП, обеспечивающие точные перемещения в трехмерном пространстве. Математическое описание процессов пробразования энергии в индуктивно-емкостных ЭП состоит из системы уравнений индуктивной и емкостной машин:

На 13.8 в координатах Е, Н показана область применения емкостных машин (большие значения Е и небольшие Я), область индуктивных ЭП (большие значения Н и малые Е) и область индуктивно-емкостных машин (большие значения ? и Я). В комбинированных ЭП возможны более высокие удельные показатели и большие концентрации энергии.

Для достижения более высоких показателей в индуктивных ЭП используют медь, а в емкостных — газообразные диэлектрики, твердые диэлектрики с большой диэлектрической проницаемостью е. Эти условия трудно выполнить, когда рабочим телом являются неорганические вещества. Требования к рабочему телу индуктивно-емкостных ЭП могут быть менее жесткими, что расширит перечень активных материалов, применяемых в электромашиностроении.

При развитии общей теории ЭП удобно будет начинать рассмотрение электромеханического преобразования энергии с уравнений индуктивно-емкостной электрической машины с рабочими магнитными и электрическими полями, а затем, как частные случаи, изучать уравнения индуктивных и емкостных машин. Представление индуктивно-емкостных ЭП, как электрических машин

с более общим математическим описанием, дает возможность Шире использовать теорию индуктивных электрических машин. Во-первых, индуктивная электрическая машина является концентратором энергии; во-вторых, после рассмотрения индуктивно-емкостных машин глубже понимается электромеханический резонанс; в-третьих, емкостные машины разделяют заряды и в индуктивных ЭП также разделяются заряды, так как i—dQ/dt.

Изучение емкостных и индуктивно-емкостных ЭП позволяет найти новые возможности для создания ЭП, расширяет теорию электромеханического преобразования энергии.

В ближайшие годы должны быть найдены решения, обеспечивающие техническое применение индуктивно-емкостных, магнито-тепловых и других новых электромеханических преобразователей.

ном и электрических полях. По этому признаку ЭП делятся на три класса индуктивно-емкостные, индуктивные и емкостные ЭП ( 1.5). В индуктивно-емкостных ЭП концентрация и преобразование энергии происходит в электромагнитном поле, в индуктивных — в магнитном поле, а в емкостных — в электрическом поле.