Распределения напряжения

1 — плотность распределения напряжений, приложенных между витками? 2 — плотность распределения пробивных напряжений, характери-аующих электрическую прочность межвитковой изоляции

Для того чтобы получить подобный результат распределения напряжений на закрытых вентилях простейшего мостового преобразователя, можно было и не привлекать такой тонкий аппарат исследования, как нестандартный анализ, а просто воспользоваться соображениями симметрии. Но именно эта очевидность результата в рассматриваемом примере позволяет наиболее наглядно проиллюстрировать все особенности подходов к решению некорректных задач данного класса. В более сложных случаях (см. гл. 7) соображения симметрии уже не столь очевидны и общее их формальное

Особенностью кольцевых упругих элементов является наличие зон деформации сжатия и зон деформации растяжения, на которые могут устанавливаться тензорезисторы. Недостатком таких элементов является неравномерность распределения напряжений в зонах деформации. Для более равномерного распределения применяют кольца переменного сечения. Хотя кольцевые элементы менее технологичны, чем стержневые, они широко используются в тех случаях, когда стержневые элементы не обеспечивают нужной чувствительности или когда в качестве выходной величины упругого элемента должно быть перемещение, а не деформация.

Наиболее чувствительными к воздействию силы являются балочные упругие элементы. Они технологичны, деформации сжатия и растяжения в них совершенно идентичны. Недостатком балочных упругих элементов является необходимость жесткой заделки одного конца балки, трудности фиксации точки и направления приложения силы. Поэтому они применяются только для преобразований малых усилий (до 50 Н), когда другие упругие элементы не обеспечивают необходимой чувствительности. Распределение напряжений в балке равномерного сечения неравномерное. Для получения равномерного распределения напряжений применяют так называемую балку равного сопротивления изгибу.

1 — плотность распределения напряжений, приложенных между витками; 2 — плотность распределения

Рассмотренные варианты расположения поверхности S+, охватывающей верхнюю часть сердечника, показаны на 5.26. В силу симметрии картины поля и эпюр распределения напряжений полную силу 2Fa можно определить путем удвоения силы Fy, действующей на левую половину верхней части сердечника. На 5.26, а левая половина замкнутой поверхности 5+ состоит из радиального участка 23 сечения ферромагнитного сердечника по оси паза {$; цилиндрического участка 45 (г = г4) и радиального участка 34, совпадающего с осью паза 3; цилиндрического участка 12. На 5.26, б левая половина замкнутой поверхнос/п S+ состоит из радиального участка 23 сечения ферромагнитного сердечника по оси паза а; участка 34, на котором поверхность 5+ располагается в воздухе на бесконечно малом расстоянии от сердечника, охватывая его снаружи; участка 12, на котором поверхность S+ располагается в воздухе на бесконечно-малом расстоянии от серд-дечника, охватывая его изнутри.

Из кривых видно, что при проникновении прямоугольной волны в обмотку волна деформируется и, отражаясь от другого конца обмотки, накладывается на прямую волну, создавая сложную картину распределения напряжений во времени. На характер ко-

Формула (11.12) выражает математическую модель надежности межвитковой изоляции обмотки, состоящей из п пар проводников. Вычисление надежности по (11.11) и (11.12) требует определения соответствующих плотностей распределения напряжений f(UB) и g(UB) в аналитическом виде и их интегрирования. Точность вычислений зависит от соответствия принятых допущений реальным физическим процессам в изоляции обмотки, точ-ности аппроксимации экспе-г> риментальных данных аналитическим выражениям и пр.

онных перенапряжений по длине обмотки (по секциям и виткам), а для всыпных обмоток и от распределения проводников в пазу. В результате проведенных экспериментальных исследований было установлено, что в асинхронных двигателях напряжением до 1000 В длительность переднего фронта коммутационных перенапряжений обычно составляет ?Ф^7 икс и что при такой длительности максимальные напряжения распределяются равномерно по секциям и виткам. Однако перемешивание проводников при укладке их в пазы увеличивает напряжение между парами соседних проводников, что обусловливает неравномерность распределения напряжений ?/п по отдельным виткам. Экспериментальная проверка расположения проводников всыпной обмотки в полузакрытых пазах на двигателях различных типоразмеров показала, что вероятность распределения проводников в пазу

Междуслойная изоляция рассчитывается по суммарному рабочему напряжению двух слоев обмотки. Обмотки с рабочим напряжением до 11—15кВ оказываются при этом достаточно прочными и при воздействии на них импульсных перенапряжений. В обмотках с рабочим напряжением >35 кВ для сглаживания неравномерного распределения напряжений при импульсах хорошие результаты дает размещение под внутренним слоем обмотки металлического немагнитного экрана ( 5-25) медного, латунного или алюминиевого листа толщиной 0,4— 0,5 мм, свернутого в виде разрезанного цилиндра. Разрез шириной 3—4 см по образующей цилиндра делается во избежание образования из цилиндра короткозамкнутого витка. Высота экрана берется обычно равной высоте обмотки /. Экран изолируется от первого (внутреннего) слоя обмотки меЖдуслойной изоляцией из кабельной бумаги. Такая же изоляция укладывается под экран.

Рассмотренные режимы и соответствующие им распределения напряжений на р-п-переходах транзистора справедливы и для включения транзистора с об^цим эмиттером и общим коллектором. Включение транзистора по схеме с общим эмиттером показано на 3.17. Для обеспечения режима отсечки с помощью источника напряжения t/j нужно создать запирающее напряжение на базе по отношению к эмиттеру, т. е. отрицательное напряжение (Ufa < О или 1/эб > 0). Кроме того, как и в схеме 3.10, а, необходимо создать обратное смещение коллекторного р-я-перехода (UKQ > 0). Это смещение будет обеспечено при U3 > 0. Условие

Здесь без ограничения общности положено, что начальные распределения напряжения и (г, 0) и производной du(z, 0)/dt обращаются в нуль. Действительно, всегда можно считать, что начальный запас энергии в линии обусловлен не напряжением, а током i(z, 0).

начальных условий на процесс свободных колебаний в распределенной цепи (сравните с гл. 7). Для этого необходимо располагать функциями u(z, 0) и i(z, 0), которые описывают начальные распределения напряжения и тока при / = 0.

Интерференция падающей и отраженной волн. Пусть в общем случае коэффициент отражения р= рехр(/фн) — комплексное число. Тогда закон распределения напряжения вдоль линии без потерь, для которой 7 = /Р> таков:

Если нужно проследить за перемещением вдоль оси z какой-либо фиксированной точки на кривой распределения напряжения, то следует потребовать неизменности полной фазы при, всех г и t. Условие вида

(здесь также предполагается отсутствие потерь). Мгновенная картина распределения напряжения в линии описывается формулой

Таким образом, данная система обладает бесконечным числом мод. Эпюры распределения напряжения для некоторых из них показаны на 8.4, б. Принцип построения прост — стоячая волна, описывающая моду, должна иметь узел напряжения на короткозамкнутом конце резонатора и пучность на разомкнутом конце. Вдоль оси системы должно укладываться нечетное число четвертой резонансной длины волны. Особый практический интерес представляет низшая мода данного резонатора, существующая при «=0.

1. При любой частоте возбуждающего источника и при любом его местоположении характер распределения напряжения вдоль оси резонатора определяется всей совокупностью его мод.

Симметричного распределения напряжения (оба шара изолированы) несколько выше, чем в том случае, когда один шар заземлен. При несимметричном включении пробивные напряжения на постоянном токе зависят также от полярности незаземленного шара.

Надо также показать, что при сопротивлении нагрузки, равном волновому, обратная волна отсутствует; рассмотреть идеальные случаи линии без потерь, когда распределения напряжения и тока вдоль линии представляют собой стоячие волны. Указав, что разложение напряжения и тока на прямую и обратную волны является лишь расчетным приемом, а в действительности в каждой точке линии в каждый момент времени существуют одно напряжение и один ток, следует показать распределение их действующих значений вдоль линии, длина которой больше длины волны.

3. По лабораторной работе сделать заключение относительно: а) распределения напряжения на резисторах при последовательном соединении, б) распределения тока в ветвях при параллельном соединении резисторов,

провода; е) распределения напряжения на отдельных фазах при несимметричной нагрузке фаз, если отсутствует нулевой провод; ж) определения мощности трехфазного потребителя; з) причин неполного совпадения опытных результатов с теорией. Выводы записать в отчет.