Непосредственном охлаждении

Функциональная микроэлектроника основана на непосредственном использовании физических явлений, происходящих в твердом теле (магнитных, квантовых, плазменных и др.). Элементы создают, используя среды с распределенными параметрами. Для управления параметрами выходных многомерных сигналов применяют динамические неоднородности среды, возникающие в определенный момент под воздействием управляющих сигналов. Основной технологической задачей при реализации функциональной микроэлектроники является получение сред с заданными свойствами.

Большинство радиотехнических систем основано на непосредственном использовании эле:.,-ромагнитного поля или, согласно другой терминологии, радиоволн для передачи информации (связь, вещание, телевидение) или ее извлечения (радиолокация, радиотелеизмерения и др.). Собственно слово «радио» означает «излучение».

Сравним рассмотренные выше методы расчета частотных характеристик с точки зрения их трудоемкости. В методе, основанном на предварительном расчете передаточной функции, основной объем вычислений связан с расчетом передаточной функции (обращение матрицы (s-1—AI) rt-го порядка методом Леверрье — Фаддеева требует выполнения «4 операций умножения). В методе, основанном на непосредственном использовании уравнений математической модели цепи, нахождение каждой ординаты частотной характеристики требует решения системы линейных уравнений, что в основном и определяет трудоемкость этого метода (решение системы линейных уравнений n-го порядка имеющим наибольшее распространение методом Гаусса исключения переменных требует N= (2/г3+ +9п2+")/6 операций умножения и деления). И если требуется определить т ординат частотных характеристик, то число операций умножения и деления при втором методе окажется равным mfJ.

Сопоставление операций сравнения и аналого-цифрового преобразования показывает, что в общем случае они могут выполняться на разных этапах процедуры измерений. Действительно, операция сравнения может выполняться и в аналоговой и в цифровой формах, а также, как указывалось выше, при аналого-цифровом преобразовании. Так, использование мостовых схем соответствует выполнению операции сравнения в аналоговой форме. При непосредственном использовании АЦП для получения результата измерения операция сравнения выполняется в процессе аналого-цифрового преобразования. Последовательное формирование. числовых эквивалентов входного ноздействия и меры с сопоставлением полученных значений соответствуют выполнению операции сравнения в числовой форме.

При непосредственном использовании десятичного кода необходимо десять импульсов, различающихся, например, вольт-секундной площадью (в частности, с разной амплитудой). Такой код практически не применяется, поскольку для образования и передачи этого кода необходима сложная аппаратура. Поэтому получил распространение единично-десятичный код, построенный с использованием единичной и десятичной систем счисления, в котором для передачи каждого десятичного разряда требуются десять элементов кода с весами О, 1, 2, ... ., 9 (на 10.3, в представлено в этом коде число 58).

Так же просто решается и обратная задача — выбор сопротивления нагрузки, чтобы обеспечить требуемое значение КПД, напряжения или выделяемой мощности. При непосредственном использовании размерных зависимостей эта задача может быть решена либо последовательным подбором, либо с помощью графика.

При непосредственном использовании десятичного кода необходимо десять импульсов, различающихся, например, вольт-секундной площадью (в частности, с разной амплитудой). Такой код практически не применяется, поскольку для образования и передачи этого кода необходима сложная аппаратура. Поэтому получил распространение единично-десятичный код, построенный с использованием единичной и десятичной систем счисления, в котором для передачи каждого десятичного разряда требуются десять элементов кода с весами О, 1, 2, ... ., 9 (на 10.3, в представлено в этом коде число 58).

§ 3.17. Применение к расчету цепей синусоидального тока методов, рассмотренных в главе «Электрические цепи постоянного тока». Для анализа и расчета электрических цепей постоянного тока разработан ряд методов и приемов, облегчающих решение по сравнению с решением системы уравнений при непосредственном использовании законов Кирхгофа. Из гл. 2 известно, что к числу таких методов относятся методы контурных токов, узловых потенциалов, эквивалентного генератора и т. д. Известно также, что окончательные расчетные формулы этих методов получают в результате выводов, в основу которых положены первый и второй законы Кирхгофа.

1) методы, основанные на непосредственном использовании законов Кирхгофа;

Методика составления уравнений не отличается от той, которой мы пользовались при расчете сложных цепей (см. гл. II и IV). Для уменьшения числа необходимых уравнений можно пользоваться методом контурных токов. Однако составление контурных уравнений несколько сложнее, чем составление уравнений при непосредственном использовании уравнений Кирхгофа. Рассмотрим цепь 6.12, а.

Для анализа и расчета электрических цепей постоянного тока разработан ряд методов и приемов, облегчающих решение по сравнению с решением системы уравнений при непосредственном использовании законов Кирхгофа. Из гл. 1 известно, что к числу таких методов относятся метод контурных токов, метод узловых потенциалов, метод эквивалентного генератора и т. д. Известно также, что окончательные расчетные формулы этих методов получают в результате выводов, в основу которых положены первый и второй законы Кирхгофа.

В целях непосредственного охлаждения в элементах конструкции, выделяющих теплоту, принципиально выполняются каналы, по которым циркулирует охлаждающая среда. Такая конструктивная схема наиболее точно соблюдается, например, при непосредственном охлаждении обмотки статора водой, когда все элементарные проводники обмотки или определенная часть их выполнены в виде полых медных трубок прямоугольного сечения ( 5-1).

Иногда при непосредственном охлаждении понятие канала оказывается еще более условным, например при охлаждении обмоток возбуждения явнополюсных синхронных машин, когда охлаждающий газ циркулируете междуполюсном пространстве, находясь в прямом контакте с боковой поверхностью катушек обмотки ( 5-3).

Мощность электрической машины ограничена при непосредственном охлаждении допустимым максимальным превышением температуры активных частей, которое для каждого данного класса изоляции можно считать величиной постоянной. Это превышение в первом приближении равно сумме подогрева среды и конвективного теплоперепада между средой и стенкой охлаждающего канала.

Соответствующие графики приведены на 5-14. Из них следует, что повышение давления газа при непосредственном охлаждении является весьма рациональной мерой.

При непосредственном охлаждении активных частей электрических машин преимущества коротких каналов перед длинными очевидны. Укорочение каналов позволяет при тех же затратах мощности охладить машину до более низкой температуры или при необходимости охлаждения до определенной температуры расходовать на охлаждение меньшую мощность. Однако технические возможности выполнения коротких каналов бывают ограниченными. В случае охлаждения машин жидкостью, особенно водой, проблема длины канала зачастую не имеет решающего значения, но в машинах, охлаждаемых водородом, она становится актуальной и приобретает первостепенную важность в тех конструкциях, которые предусматривают непосредственное охлаждение активных частей воздухом.

9.14 Каналы в проводниках при непосредственном охлаждении

При непосредственном охлаждении в обмотке выполняется система внутренних каналов ( 6-11), по которым циркулирует охлаждающая среда. В качестве охлаждающей среды для обмотки ротора в настоящее время используется преимущественно водород при давлении 3—4 am. Для внутреннего охлаждения обмоток статоров применяется жидкость (дистиллированная вода или масло) или водород, которые прогоняются по внутренним каналам

Требуется, чтобы кратность форсировки возбуждения была у турбогенераторов и синхронных компенсаторов не менее 2, у гидрогенераторов в зависимости от установленной системы возбуждения не менее 1,8—2. Скорость нарастания напряжения возбуждения у машин всех типов принимают равной не менее 2 отн. ед, возб/с, причем все синхронные машины рассчитывают на работу с предельным током возбуждения длительностью не менее 50 с при косвенной системе охлаждения, не менее 30 с при непосредственном охлаждении ротора и косвенном охлаждении статора и не менее 20 с при непосредственном охлаждении ротора и статора.

Требуется, чтобы кратность форсировки возбуждения у турбогенераторов и синхронных компенсаторов была не менее 2, у гидрогенераторов в зависимости от установленной системы возбуждения не менее 1,8—2. Скорость нарастания напряжения возбуждения у машин всех типов должна быть не менее 2 отн. ед. возб/с, причем все синхронные машины рассчитывают на работу с предельным током возбуждения длительностью до 50 с при косвенной система охлаждения, до 30 с при непосредственном охлаждении

ротора и косвенном охлаждении статора и до 20 с при непосредственном охлаждении ротора и статора.

При непосредственном охлаждении охлаждающее вещество (газ или жидкость) соприкасается с проводниками обмоток генератора, минуя изоляцию и сталь зубцов, т. е. непосредственно.