Механизмов рассеяния

Для некоторых производственных механизмов, работающих в продолжительном режиме с постоянным моментом сопротивления на валу рабочего органа, имеются приближенные формулы для определения мощностей двигателей, например,

Задача отыскания оптимального передаточного числа механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме, при трапецеидальной диаграмме скорости без фиксированной установившейся скорости, была рассмотрена В. Г. Созоновым [82]. Однако В. Г. Созонов рассмотрел привод с преобладающей динамической нагрузкой (Мс = 0; у буровых лебедок даже при подъеме незагруженного элеватора Мс = 0,4-=-0,5Мн) и в предположении, что на участке замедления электродвигатель работает в тормозном режиме (в буровом подъеме распространено торможение на выбеге, при отключенном электродвигателе). Поэтому использование результатов работы [82] при определении оптимального передаточного числа для высшей скорости многоскоростной буровой лебедки [85] приводит к значительному занижению оптимального передаточного числа (например, для установки «Уралмаш-бЭ» — в 1,6 раза).

двигатели со встроенной температурной защитой (/г= = 50-7-355 мм) — для привода механизмов, работающих со значительными перегрузками, частыми пусками, и т. д.

Анализ режимов работы потребителей электроэнергии промышленных предприятий показывает, что большинство электродвигателей, обслуживающих технологические линии и агрегаты непрерывных производств, работает в продолжительном режиме. Примерами электроприемников, работающих в этом режиме, являются электродвигатели компрессоров, насосов, вентиляторов, механизмов непрерывного транспорта и т. п.*

Для двигателей подъемно-транспортных и других механизмов, работающих в ПКР, установлены стандартные значения ПВ, равные 15%, 25, 40 и 60%. Электротехническая промышленность выпускает электродвигатели, рассчитанные для работы при указанных ПВ. Фактические же ПВ электродвигателей, сварочных трансформаторов и других устройств в процессе работы изменяются в значительных пределах, поэтому возникает необходимость пересчета их мощности с паспортной ПВ на фактическую.

Статистические методы расчета электрических нагрузок. Эти методы представляют попытку преодоления недостатков метода упорядоченных диаграмм. Учитывается, что даже для одной группы механизмов, работающих на данном участке производства, коэффициенты Кв, Кз, Кф и показатели графиков меняются в широких пределах.

В современной промышленности используется большое количество производственных механизмов, работающих с различной, изменяющейся скоростью. К этой многочисленной группе относятся металлообрабатывающие станки, прокатные металлургические станы, подъемные краны и транспортные устройства, а также различные механизмы бумажной, угольной, текстильной и других отраслей промышленности. Так, в металлорежущих станках

Можно привести еще много аналогичных примеров, иллюстрирующих нагрузочные диаграммы других механизмов, работающих в циклическом детерминированном режиме, т. е. обладающих свойством воспроизводимости при повторении условий их возникновения. В этом числе существуют, как уже указывалось, режимы, обусловленные случайной нагрузкой.

Для механизмов, работающих с резкопеременным статическим моментом, могут быть использованы асинхронный вентильно-машинный или асинхронный вентильный каскады, которые выполняют роль более совершенного регулятора нагрузки.

Существует значительное число механизмов, работающих продолжительно с неизменной или мало меняющейся нагрузкой без регулирования скорости. Примером таких механизмов могут служить насос, вентилятор и т. п. Расчет мощности двигателя для подобных случаев весьма прост, если известна мощность, потребляемая механизмом.

Синхронные двигатели получили широкое применение в промышленности в приводах средней и большой мощности для механизмов, работающих с постоянной скоростью. По сравнению с асинхронными приводами в этих случаях синхронные обладают рядом преимуществ. Они имеют высокий коэффициент мощности, работая при большой мощности с опережающим cos ср. Коэффициент полезного действия мощных синхронных двигателей составляет 0,96—0,98. Больший воздушный зазор, чем у асинхронных двигателей, даже при изнашивании подшипников почти не изменяет свойств синхронных двигателей, тогда как нарушение воздушного зазора у асинхронных двигателей приводит к ухудшению их характеристик. Синхронные двигатели отличаются большой перегрузочной способностью, линейно-зависящей от напряжения питающей сети; перегрузочная способность асинхронных двигателей пропорциональна квадрату напряжения.

ния носителей заряда. Рассмотрим основные из механизмов рассеяния — на тепловых колебаниях решетки и ионизированных примесях, учитывая, что первый из них является определяющим при высоких, а второй — при низких температурах.

Для невырожденных полупроводников, для которых применимы классическая статистика Больцмана и степенной закон зависимости времени релаксации от энергии, средние величины, входящие в выражение для коэффициента г, вычислены для различных механизмов рассеяния носителей заряда. Значения этого коэффициента приведены в табл. 2.1.

При вычислении концентрации носителей заряда в зависимости от температуры по коэффициенту Холла согласно (2.3) или (2.4) следует принимать во внимание температурную зависимость холл-фактора г (Т). Незнание механизмов рассеяния, зонной структуры и закона дисперсии ведет к возникновению систематических погрешностей при нахождении концентрации носителей зарядов, примесей, их энергии ионизации и других параметров. Однако на практике определение механизмов рассеяния, т. е. учет холл-фактора,

Если п0 и Ui известны, то концентрацию доноров и акцепторов можно найти из уравнений (2.36) и (2.37). Концентрацию носителей заряда вычисляют по ЭДС Холла при определенной температуре (например, лри температуре кипения жидкого азота 77 К), а концентрацию ионов примесей-*- по значению холловской подвижности носителей заряда при той же температуре. Однако на практике такой способ не распространен вследствие сложности теоретических расчетов, возникающих при учете одновременного действия нескольких механизмов рассеяния.

лической решетки. Влияние этих механизмов рассеяния уменьшается с увеличением температуры, в то время как рассеяние кристаллической решеткой становится сильнее. Поэтому должен существовать оптимальный интервал температур, в котором влияние рассеяния ионами примеси проявляется в наибольшей степени, а другие механизмы рассеяния оказывают минимальное воздействие на подвижность носителей заряда. Таким образом, анализ температурной зависимости подвижности носителей заряда с помощью формулы Брукса — Херринга позволяет выявить оптимальный температурный интервал и определить концентрацию ионов примеси.

Максимальная погрешность при определение концентрации ионов примесей с помощью 2ЛЗ обусловлена погрешностью измерения подвижности, изменением фактора рассеяния в зависимости от температуры и концентрации и влиянием других механизмов рассеяния (кроме рассеяния на ионах примеси). Погреш-

Соотношение (2.49) указывает на экспериментальную возможность определения коэффициента . Значения коэффициента вычислены для различных механизмов рассеяния по известным значениям г и ar (см. табл. 2.1): = 1 в приближении постоянного времени релаксации по импульсу; ?=1,13 при рассеянии на акустических фононах; =1,26 при рассеянии на ионах примеси.

Подвижность носителей заряда зависит от многих факторов, важнейшими из которых являются температура Т, концентрация примесных атомов N я напряженность электрического поля при Е>Ехр. Зависимость подвижности от температуры определяется механизмом рассеяния носителей заряда. Рассмотрим основные из механизмов рассеяния - на тепловых колебаниях решетки и ионизированных примесях, учитывая, что первый из них является определяющим при высоких, а второй - при низких температурах.

насыщения vns^V Подвижность электронов \in — это коэффициент пропорциональности в зависимости и„ = = [inE, измеряется в см2/(В -с). В области слабых полей подвижность от поля не зависит. Ее значение определяется совместным влиянием механизмов рассеяния носителей заряда на колебаниях решетки

сях, пропорциональна Г3/2 для проводников с невырожденным газом и не зависит от Т для проводников с вырожденным газом. При одновременном действии нескольких механизмов рассеяния подвижность можно найти из следующих соображений. Величина w = 1/т представляет собой среднее число столкновений электрона за единицу времени. При одновременном действии нескольких независимых механизмов рассеяния полное число столкновений за единицу времени равно сумме чисел столкновений, обусловленных разными механизмами рассеяния: электрон-фононным доф, электрон-примесным wa и т. д.

величины г -- 5/2 для различных механизмов рассеяния приведены в табл. 1.3.