순차 가진 엔진의 주요 특성. 순차 여기 엔진의 포함 방식, 특성 및 작동 모드. 여자 권선이 있는 컬렉터 모터

엔진 다이어그램. 순차 모터 다이어그램 여기가 그림 1에 나와 있습니다. 1.31. 네트워크에서 모터가 소비하는 전류는 전기자와 직렬로 연결된 계자 권선과 전기자를 통해 흐릅니다. 따라서 I \u003d I i \u003d I c.

또한 기동 가변 저항 R p는 전기자와 직렬로 연결되며 병렬 여자 모터와 마찬가지로 해제 후 출력됩니다.

역학 방정식형질. 기계적 특성 방정식은 식 (1.6)에서 얻을 수 있습니다. (0.8 - 0.9) Inom 미만의 부하 전류에서 모터 자기 회로가 포화되지 않고 자속 Ф가 전류 I에 비례한다고 가정할 수 있습니다. Ф = kI, 여기서 k = const. (고전류에서 계수 k는 다소 감소합니다). (1.2)에서 Φ를 바꾸면 М = С m kI를 얻습니다.

Φ를 (1.6)에 대입합니다.

n= (1.11)

(1.11)에 해당하는 그래프가 그림 1에 나와 있습니다. 1.32(곡선 1). 부하 토크가 변경되면 엔진 속도가 크게 변경됩니다. 이러한 유형의 특성을 "부드러움"이라고 합니다. 공회전 시 M » 0이면 엔진 속도가 무한정 증가하고 엔진이 "소진"됩니다.


부하가 증가함에 따라 직렬 여자 모터에 의해 소비되는 전류는 병렬 여자 모터보다 적게 증가합니다. 이것은 전류의 증가와 동시에 여자 자속이 증가하고 토크가 더 낮은 전류에서 부하 토크와 같아진다는 사실에 의해 설명됩니다. 순차 여기 엔진의 이 기능은 전기 자동차, 호이스팅 및 운송 메커니즘 및 기타 장치와 같이 엔진에 상당한 기계적 과부하가 있는 경우에 사용됩니다.

주파수 제어회전. DC 모터의 속도 제어는 위에서 언급한 바와 같이 3가지 방법으로 가능합니다.

여자 권선과 병렬로 가변 저항 R p1을 켜거나(그림 1.31 참조) 가변 저항 R p2를 전기자와 병렬로 켜서 여자를 변경할 수 있습니다. 가변 저항 R p1이 여자 권선과 병렬로 켜지면 자속 Ф를 공칭에서 최소 Ф min으로 줄일 수 있습니다. 이 경우 엔진 속도가 증가합니다(공식 (1.11)에서 계수 k는 감소함). 이 경우에 해당하는 기계적 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 1.32, 곡선 2, 3. 가변 저항이 전기자와 병렬로 켜지면 계자 권선의 전류, 자속 및 계수 k가 증가하고 엔진 속도가 감소합니다. 이 경우의 기계적 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 1.32, 곡선 4, 5. 그러나 전기자와 병렬로 연결된 가변 저항에 의한 회전 조절은 가변 저항의 전력 손실과 엔진의 효율이 감소하기 때문에 거의 사용되지 않습니다.

가변 저항 R p3이 전기자 회로에 직렬로 연결된 경우 전기자 회로의 저항을 변경하여 속도를 변경할 수 있습니다(그림 1.31). 가변 저항 R p3는 전기자 회로의 저항을 증가시켜 자연 특성에 비해 회전 속도를 감소시킵니다. ((1.11)에서 R i 대신에 R i + R p3를 대체해야 합니다.) 이 조절 방법의 기계적 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 1.32, 곡선 6, 7. 이러한 조절은 조절 가변 저항의 큰 손실로 인해 비교적 드물게 사용됩니다.

마지막으로 병렬 여자 모터에서처럼 주전원 전압을 변경하여 회전 속도를 조절하는 것은 엔진이 별도의 발전기 또는 제어된 정류기에서 구동될 때 회전 속도를 줄이는 방향으로만 가능합니다. 이 조절 방법의 기계적 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 1.32, 곡선 8. 공통 부하에서 작동하는 두 개의 모터가 있는 경우 병렬 연결에서 직렬 연결로 전환할 수 있으며 각 모터의 전압 U는 절반으로 줄어들고 그에 따라 회전 속도도 감소합니다.

엔진의 제동 모드순차 여기. 직렬 여자 모터에서 네트워크로 에너지를 전달하는 회생 제동 모드는 회전 속도 n>n x (n x = )를 얻을 수 없기 때문에 불가능합니다.

역 제동 모드는 병렬 여자 모터와 마찬가지로 전기자 권선 또는 계자 권선의 단자를 전환하여 얻을 수 있습니다.

혼합 여기 엔진

혼합 여자 모터에는 병렬 및 직렬의 두 가지 여자 권선이 있습니다(그림 29.12, a). 이 엔진의 속도

, (29.17)

여기서 및 는 병렬 및 직렬 여자 권선의 흐름입니다.

더하기 기호는 여자 권선의 통합 포함에 해당합니다(권선의 MMF가 추가됨). 이 경우 부하가 증가함에 따라 총 자속이 증가하여 (직렬 권선의 자속으로 인해) 엔진 속도가 감소합니다. 권선이 반대 방향으로 켜지면 부하가 증가하면 흐름이 기계의 자기를 없애고 (마이너스 부호) 반대로 회전 속도가 증가합니다. 이 경우 부하가 증가함에 따라 회전 속도가 무한정 증가하기 때문에 엔진 작동이 불안정해집니다. 그러나 직렬 권선의 회전 수가 적으면 부하가 증가해도 회전 속도가 증가하지 않으며 전체 부하 범위에서 실질적으로 변하지 않습니다.

무화과에. 29.12, b는 여자 권선이 포함된 혼합 여자 모터의 성능을 보여줍니다. 29.12, in - 기계적 특성. 순차 여자 모터의 기계적 특성과 달리 후자는 더 평평한 모양을 갖습니다.

쌀. 29.12. 혼합 여자 엔진(a)의 구성, 작동(b) 및 기계적(c) 특성

그 형태에서 혼합 여자 모터의 특성은 여자 권선(병렬 또는 직렬) 중 MMF가 지배하는 여자 권선에 따라 병렬 여자 모터와 직렬 여자 모터의 해당 특성 사이의 중간 위치를 차지한다는 점에 유의해야 합니다.

혼합 여자 모터는 직렬 여자 모터보다 장점이 있습니다. 병렬 권선의 전류가 콜드 모드에서 모터 속도를 제한하기 때문에 이 모터는 유휴 상태로 작동할 수 있습니다. "확산"의 위험을 제거합니다. 병렬 여자 권선의 회로에서 가변 저항으로 이 엔진의 속도를 조절할 수 있습니다. 그러나 두 개의 여자 권선의 존재는 혼합 여자 모터를 위에서 논의한 유형의 모터보다 비싸게 만들어 적용을 다소 제한합니다. 혼합 여자 모터는 일반적으로 상당한 시동 토크, 가속 중 빠른 가속, 안정적인 작동이 필요하고 샤프트(압연기, 호이스트, 펌프, 압축기)에 가해지는 부하가 증가함에 따라 약간의 속도 감소만 허용되는 곳에 사용됩니다.

49. DC 모터의 시동 및 과부하 속성.

DC 모터를 주 전압에 직접 연결하여 시동하는 것은 소형 전력 모터에만 허용됩니다. 이 경우 시동 초기의 피크 전류는 정격 전류의 약 4~6배가 될 수 있습니다. 고출력 DC 모터의 직접 시동은 완전히 허용되지 않습니다. 초기 전류 피크가 정격 전류의 15 - 50배이기 때문입니다. 따라서 중간 및 고전력 모터의 시동은 시동 가변 저항을 사용하여 수행되며 시동시 전류를 스위칭 및 기계적 강도에 허용되는 값까지 제한합니다.

시작 가변 저항은 저항이 높은 와이어 또는 테이프로 만들어지며 섹션으로 나뉩니다. 와이어는 한 섹션에서 다른 섹션으로의 전환 지점에서 구리 푸시 버튼 또는 평면 접점에 부착됩니다. 가변 저항 회전 레버의 구리 브러시는 접점을 따라 움직입니다. 가변 저항에는 다른 구현이 있을 수 있습니다. 병렬 여자로 모터를 시작할 때 여자 ​​전류는 정상 작동에 해당하도록 설정되며 여자 회로는 주 전압에 직접 연결되어 가변 저항기의 전압 강하로 인한 전압 강하가 없습니다(그림 1 참조).

정상적인 여자 전류가 있어야 하는 이유는 시동 중에 모터가 빠른 가속을 보장하는 데 필요한 가능한 최대 허용 토크 Mem을 발생시켜야 하기 때문입니다. DC 모터는 일반적으로 가변 저항 레버를 가변 저항의 한 고정 접점에서 다른 고정 접점으로 이동하고 섹션을 끄면 가변 저항의 저항이 지속적으로 감소하면서 시작됩니다. 저항 감소는 주어진 프로그램에 따라 작동하는 접촉기로 섹션을 단락시켜 수행할 수도 있습니다.

수동 또는 자동으로 시작할 때 전류는 지정된 가변 저항 저항에서 작동 시작 시 정격 값의 1.8 - 2.5배에 해당하는 최대값에서 종료 시 정격 값의 1.1 - 1.5배에 해당하는 최소값으로 변경됩니다. 작동 및 시작 가변 저항의 다른 위치로 전환하기 전에. 가변 저항 rp의 저항으로 엔진을 켠 후 전기자 전류는

여기서 U는 주 전압입니다.

스위치를 켠 후 모터의 가속이 시작되고 역기전력 E가 발생하고 전기자 전류가 감소합니다. 기계적 특성 n = f1(Mn) 및 n = f2(Il)가 거의 선형이라는 점을 고려하면 가속 중에 전기자 전류에 따라 선형 법칙에 따라 회전 속도의 증가가 발생합니다(그림 2a). . 1).

쌀. 1. DC 모터 시동 다이어그램

전기자 회로의 다양한 저항에 대한 시작 다이어그램(그림 1)은 선형 기계적 특성의 세그먼트입니다. 전기자 전류 IЯ가 Imin 값으로 감소하면 저항 r1이 있는 가변 저항 섹션이 꺼지고 전류가 값으로 증가합니다

여기서 E1 - 특성의 A 지점에서 EMF; r1은 꺼진 부분의 저항입니다.

그런 다음 모터는 전압 Uc로 직접 켜질 때 자연 특성에 도달할 때까지 B 지점까지 다시 가속합니다. 시작 가변 저항은 연속으로 4-6개 시작을 위한 가열용으로 설계되었으므로 시작이 끝날 때 시작 가변 저항이 완전히 제거되었는지 확인해야 합니다.

정지되면 엔진이 에너지원에서 분리되고 시동 가변 저항이 완전히 켜집니다. 엔진은 다음 시동을 위해 준비됩니다. 여기 회로가 끊어지고 꺼지면 회로가 방전 저항에 가까워 질 때 큰 EMF 자체 유도가 나타날 가능성을 제거합니다.

가변 속도 드라이브에서 DC 모터는 전원의 전압을 점진적으로 증가시켜 시동 전류가 필요한 한계 내에서 유지되거나 시동 시간의 대부분 동안 거의 변하지 않은 상태로 유지되도록 시동됩니다. 후자는 피드백이 있는 시스템에서 전원의 전압을 변경하는 프로세스를 자동으로 제어하여 수행할 수 있습니다.

MPT 시작 및 중지

주전원 전압에 직접 연결하는 것은 저전력 모터에만 유효합니다. 이 경우 시동 초기의 피크 전류는 정격 전류의 약 4~6배가 될 수 있습니다. 고출력 DC 모터의 직접 시동은 완전히 허용되지 않습니다. 초기 전류 피크가 정격 전류의 15 - 50배이기 때문입니다. 따라서 중간 및 고전력 모터의 시동은 시동 가변 저항을 사용하여 수행되며 시동시 전류를 스위칭 및 기계적 강도에 허용되는 값까지 제한합니다.

DC 모터 시작가변 저항의 저항이 지속적으로 감소하면서 일반적으로 가변 저항 레버를 가변 저항의 한 고정 접점에서 다른 고정 접점으로 이동하고 섹션을 끕니다. 저항 감소는 주어진 프로그램에 따라 작동하는 접촉기로 섹션을 단락시켜 수행할 수도 있습니다.

수동 또는 자동으로 시작할 때 전류는 지정된 가변 저항 저항에서 작동 시작 시 정격 값의 1.8 - 2.5배에 해당하는 최대값에서 종료 시 정격 값의 1.1 - 1.5배에 해당하는 최소값으로 변경됩니다. 작동 및 시작 가변 저항의 다른 위치로 전환하기 전에.

제동모터의 런아웃 시간을 줄이기 위해 필요합니다. 이는 제동이 없을 때 수용할 수 없을 정도로 커질 수 있을 뿐만 아니라 구동 메커니즘을 특정 위치에 고정하는 데에도 필요합니다. 기계적 제동 DC 모터는 일반적으로 다음을 적용하여 생산됩니다. 브레이크 패드브레이크 풀리에. 불리 기계식 브레이크제동 토크와 제동 시간은 임의의 요인(브레이크 풀리의 오일 또는 습기 등)에 따라 달라집니다. 따라서 이러한 제동은 시간과 제동거리에 제한이 없을 때 적용된다.

경우에 따라 저속에서 예비 전기 제동을 한 후 주어진 위치에서 메커니즘(예: 리프트)을 정확하게 멈추고 특정 위치에 위치를 고정하는 것이 가능합니다. 이러한 제동은 비상 상황에서도 사용됩니다.

전기 제동필요한 제동 토크를 충분히 정확하게 수신하지만 주어진 위치에 메커니즘을 고정할 수는 없습니다. 따라서 필요한 경우 전기 제동은 전기 제동이 끝난 후에 작동하는 기계적 제동으로 보완됩니다.

전기 제동은 모터의 EMF에 따라 전류가 흐를 때 발생합니다. 제동에는 세 가지 방법이 있습니다.

네트워크로 에너지 반환으로 DC 모터 제동.이 경우 EMF E는 전원 UС의 전압보다 커야하며 전류는 EMF 방향으로 흐를 것이며 이는 발전기 모드의 전류입니다. 저장된 운동 에너지는 전기 에너지로 변환되어 부분적으로 네트워크로 반환됩니다. 스위칭 회로는 그림 1에 나와 있습니다. 2, 에이.

쌀. 2. DC 모터의 전기 제동 방식: i - 네트워크로의 에너지 반환; b - 반대와 함께; c - 동적 제동

DC 모터 제동은 전원 전압이 감소하여 Uc< Е, а также при спуске грузов в подъемнике и в других случаях.

역전류 제동회전하는 모터를 회전의 역방향으로 전환하여 수행합니다. 이 경우 EMF E와 전기자의 전압 Uc가 합산되고 전류 I를 제한하기 위해 초기 저항을 갖는 저항이 포함되어야 합니다.

여기서 Imax는 최대 허용 전류입니다.

제동은 큰 에너지 손실과 관련이 있습니다.

DC 모터의 동적 제동저항 rt가 회전하는 여자 모터의 단자에 연결될 때 수행됩니다(그림 2, c). 저장된 운동 에너지는 전기 에너지로 변환되어 전기자 회로에서 열로 소산됩니다. 이것은 가장 일반적인 제동 방법입니다.

병렬 (독립) 여자의 DC 모터를 켜는 방식: a - 모터 스위칭 회로, b - 동적 제동용 스위칭 회로, c - 반대용 회로.

MAT의 과도 프로세스

일반적으로 회로에 자기장 또는 전기장에서 에너지를 축적하거나 방출할 수 있는 유도성 및 용량성 요소가 포함된 경우 전기 회로에서 과도 현상이 발생할 수 있습니다. 스위칭 순간, 과도 과정이 시작되면 에너지는 회로의 유도성, 용량성 요소와 회로에 연결된 외부 에너지 소스 사이에 재분배됩니다. 이 경우 에너지의 일부는 다른 유형의 에너지(예: 능동 저항에 대한 열 에너지)로 취소 불가능하게 변환됩니다.

과도 과정이 끝나면 외부 에너지원에 의해서만 결정되는 새로운 정상 상태가 설정됩니다. 외부 에너지원이 꺼지면 회로의 유도성 및 용량성 요소에서 과도 모드가 시작되기 전에 축적된 전자기장의 에너지로 인해 과도 프로세스가 발생할 수 있습니다.

자기장 및 전기장의 에너지 변화는 순간적으로 발생할 수 없으므로 전환하는 순간에 프로세스가 순간적으로 발생할 수 없습니다. 실제로, 유도성 및 용량성 요소에서 에너지의 급격한(순간적) 변화는 무한히 큰 전력 p = dW/dt를 가질 필요로 이어지며, 이는 무한히 큰 전력이 실제 전기 회로에 존재하지 않기 때문에 사실상 불가능합니다.

따라서 원칙적으로 회로의 전자기장에 축적된 에너지를 즉시 변경하는 것이 불가능하기 때문에 과도 프로세스는 즉시 진행할 수 없습니다. 이론적으로 과도 과정은 시간 t→∞에서 끝납니다. 실제로 일시적인 프로세스는 빠르며 지속 시간은 일반적으로 1초 미만입니다. 자기 WM 및 전기장 WE의 에너지는 다음 식으로 설명되기 때문에

그러면 인덕터의 전류와 커패시턴스 양단의 전압이 즉시 변경될 수 없습니다. 정류 법칙은 이를 기반으로 합니다.

첫 번째 스위칭 법칙은 스위칭 후 초기 순간에 유도성 소자가 있는 분기의 전류가 스위칭 직전과 같은 값을 가지다가 이 값부터 부드럽게 변화하기 시작한다는 것입니다. 말한 내용은 일반적으로 t = 0 순간에 스위칭이 발생한다고 가정할 때 i L (0 -) = i L (0 +)로 작성됩니다.

두 번째 스위칭 법칙은 스위칭 후 초기 순간에 용량성 소자의 전압이 스위칭 직전과 동일한 값을 가지며 이 값부터 부드럽게 변화하기 시작한다는 것입니다. UC(0 -) = UC(0 + ) .

따라서 전압이 낮은 상태에서 켜진 회로에 인덕턴스를 포함하는 분기의 존재는 i L (0 -) = i L (0 +)이므로 스위칭 순간에 이 위치에서 회로를 차단하는 것과 같습니다. 방전된 커패시터를 포함하는 분기의 통전 회로에 존재하는 것은 U C(0 -) = U C(0 +)이기 때문에 스위칭 순간 이 위치에서 단락과 같습니다.

그러나 전기 회로에서 인덕턴스의 전압 서지와 커패시턴스의 전류가 가능합니다.

저항성 요소가 있는 전기 회로에서는 전자기장의 에너지가 저장되지 않으므로 과도 현상이 발생하지 않습니다. 이러한 회로에서는 정지 모드가 즉각적으로 갑자기 설정됩니다.

실제로 모든 회로 요소에는 일종의 저항 r, 인덕턴스 L 및 커패시턴스 C가 있습니다. 실제 전기 장치에는 전류의 통과와 저항 r, 자기장 및 전기장으로 인한 열 손실이 있습니다.

실제 전기 장치의 과도 현상 프로세스는 회로 요소의 적절한 매개변수를 선택하고 특수 장치를 사용하여 가속화하거나 늦출 수 있습니다.

52. 자기유체역학 DC 기계. 자기 유체 역학(MHD)은 전기 전도성 액체 및 기체 매질이 자기장 내에서 이동할 때 물리적 현상의 법칙을 연구하는 과학 분야입니다. 직류 및 교류의 다양한 자기유체역학(MHD) 기계의 작동 원리는 이러한 현상을 기반으로 합니다. 일부 MHD 기계는 다양한 기술 분야에서 응용 프로그램을 찾는 반면 다른 기계는 미래 응용 프로그램에 대한 상당한 전망을 가지고 있습니다. MHD DC 기계의 설계 및 작동 원리는 아래에서 고려됩니다.

액체 금속용 전자기 펌프

그림 1. DC 전자기 펌프의 설계 원리

DC 펌프(그림 1)에서 액체 금속이 있는 채널 2는 전자석 1의 극 사이에 배치되고 채널 벽에 용접된 전극 3의 도움으로 액체 금속을 통해 직류가 통과합니다. 외부 소스. 이 경우 액체 금속에 대한 전류는 전도성 방식으로 공급되므로 이러한 펌프를 전도성이라고도 합니다.

극의 필드가 액체 금속의 전류와 상호 작용할 때 전자기력이 금속 입자에 작용하고 압력이 발생하고 액체 금속이 움직이기 시작합니다. 액체 금속의 전류는 극의 필드를 왜곡하여("전기자 반응") 펌프 효율을 감소시킵니다. 따라서 강력한 펌프에서 타이어("보상 권선")는 반대 방향으로 채널의 전류 회로에서 직렬로 연결된 극편과 채널 사이에 배치됩니다. 전자석의 여자 권선(그림 1에는 표시되지 않음)은 일반적으로 채널 전류 회로에 직렬로 연결되며 1-2회만 감습니다.

전도 펌프의 사용은 공격성이 낮은 액체 금속과 채널 벽이 내열 금속(비자성 스테인리스강 등)으로 만들어질 수 있는 온도에서 가능합니다. 그렇지 않으면 AC 유도 펌프가 더 적합합니다.

설명된 유형의 펌프는 1950년경 연구 목적으로 사용되기 시작했으며 원자로에서 액체 금속 운반체가 나트륨, 칼륨, 그 합금, 비스무트 등의 열을 제거하는 데 사용되는 원자로가 있는 설치에서 사용되기 시작했습니다. 펌프에 있는 액체 금속의 온도는 200 - 600 °C이며 경우에 따라 최대 800 °C입니다. 완성된 나트륨 펌프 중 하나에는 다음과 같은 설계 데이터가 있습니다. 온도 800°C, 수두 3.9kgf/cm², 유량 3670m³/h, 유효 수력 390kW, 소비 전류 250kA, 전압 2.5V, 소비 전력 625kW, 효율성 62.5%. 이 펌프의 다른 특성 데이터: 채널 단면적 53 × 15.2 cm, 채널의 유속 12.4 m/s, 활성 채널 길이 76 cm.

전자기 펌프의 장점은 움직이는 부품이 없고 액체 금속 경로를 밀봉할 수 있다는 것입니다.

DC 펌프는 전원을 공급하기 위해 고전류 및 저전압 소스가 필요합니다. 정류 플랜트는 부피가 크고 효율이 낮기 때문에 강력한 펌프에 전력을 공급하는 데 거의 사용되지 않습니다. 이 경우 단극 발전기가 더 적합합니다. "특수 유형의 발전기 및 DC 변환기" 기사를 참조하십시오.

플라즈마 로켓 엔진

고려되는 전자기 펌프는 일종의 DC 모터입니다. 원칙적으로 이러한 장치는 플라즈마, 즉 고온(2000~4000°C 이상) 이온화되어 전기 전도성 가스를 가속, 가속 또는 이동하는 데에도 적합합니다. 이와 관련하여 우주 로켓용 제트 플라즈마 엔진의 개발이 진행되고 있으며 최대 100km/s의 플라즈마 유출 속도를 얻는 것이 과제입니다. 이러한 추진기는 추진력이 많지 않으므로 중력장이 약한 행성에서 멀리 떨어진 곳에서 작동하는 데 적합합니다. 그러나 물질(플라즈마)의 질량 유량이 작다는 장점이 있습니다. 그들에게 전력을 공급하는 데 필요한 전기 에너지는 원자로를 사용하여 얻어야 합니다. DC 플라즈마 모터의 경우 플라즈마에 전류를 공급하기 위한 안정적인 전극을 만드는 것이 어려운 문제입니다.

자기유체역학 발전기

모든 전기 기계와 마찬가지로 MHD 기계는 가역적입니다. 특히, 그림 1에 표시된 장치는 전도성 액체 또는 가스가 통과하는 경우 발전기 모드에서도 작동할 수 있습니다. 이 경우 독립적인 여자를 갖는 것이 좋습니다. 생성된 전류는 전극에서 가져옵니다.

이 원리는 물, 알칼리 및 산 용액, 액체 금속 등에 대한 전자기 유량계를 만드는 데 사용됩니다. 전극에 가해지는 기전력은 이동 속도 또는 액체의 유속에 비례합니다.

MHD 발전기는 열 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하기 위한 강력한 발전기를 생성한다는 관점에서 흥미롭습니다. 이를 위해서는 그림 1과 같은 형태의 장치를 통해 약 1000m/s의 속도로 전도성 플라즈마를 통과시켜야 한다. 이러한 플라즈마는 재래식 연료를 태우거나 원자로에서 가스를 가열하여 얻을 수 있습니다. 플라즈마 전도도를 높이기 위해 쉽게 이온화할 수 있는 알칼리 금속의 작은 첨가제를 플라즈마에 도입할 수 있습니다.

2000 - 4000 ° C 정도의 온도에서 플라즈마의 전기 전도도는 상대적으로 낮습니다 (비저항은 약 1 Ohm × cm = 0.01 Ohm × m = 104 Ohm × mm² / m, 즉 그보다 약 500,000 배 더 큽니다. 구리). 그럼에도 불구하고 강력한 발전기(약 100만 kW)에서는 수용 가능한 기술 및 경제적 지표를 얻을 수 있습니다. 액체 금속 작동 유체를 사용하는 MHD 발전기도 개발 중입니다.

플라즈마 MHD DC 발생기를 만들 때 전극 재료 선택과 작동 시 신뢰할 수 있는 채널 벽 제조에 어려움이 발생합니다. 산업 설비에서 상대적으로 낮은 전압(수천 볼트) 및 고전력(수십만 암페어)의 직류를 교류로 변환하는 것도 어려운 작업입니다.

53. 단극 기계. 최초의 발진기는 Michael Faraday에 의해 발명되었습니다. 패러데이가 발견한 효과의 본질은 디스크가 횡방향 자기장에서 회전할 때 디스크의 전자에 로렌츠 힘이 작용하여 자기장의 방향에 따라 디스크의 전자가 중심이나 주변으로 이동한다는 것입니다. 회전. 이로 인해 기전력이 발생하고, 디스크의 축과 주변에 접하는 집전 브러시를 통해 전압은 작지만(보통 볼트의 일부) 상당한 전류와 전력을 끌어낼 수 있습니다. 나중에 디스크와 자석의 상대적인 회전이 필요조건은 아님을 알게 되었다. 함께 회전하는 두 개의 자석과 그 사이의 전도성 디스크도 단극 유도 효과의 존재를 보여줍니다. 회전하는 동안 전기 전도성 물질로 만들어진 자석은 단극 발생기로도 작동할 수 있습니다. 자석 자체는 전자가 브러시로 제거되는 디스크이기도 하며 자기장의 원천이기도 합니다. 이와 관련하여 단극 유도의 원리는 자석이 아닌 자기장에 대한 자유 하전 입자의 이동 개념의 틀 내에서 개발되었습니다. 이 경우 자기장은 고정된 것으로 간주됩니다.

그러한 기계에 대한 논쟁은 오랫동안 계속되어 왔습니다. 장이 "빈" 공간의 속성이라는 것을 이해하기 위해 에테르의 존재를 부정하는 물리학자들은 그렇게 할 수 없었습니다. "공간은 비어 있지 않기 때문에" 에테르가 포함되어 있고 자석과 디스크가 모두 회전하는 자기장의 존재를 위한 환경을 제공하는 것이 바로 이 에테르이기 때문에 이것은 맞습니다. 자기장은 닫힌 에테르 흐름으로 이해될 수 있습니다. 따라서 디스크와 자석의 상대 회전은 필수 조건이 아닙니다.

Tesla의 작업에서는 이미 언급했듯이 회로가 개선되어(자석의 크기가 증가하고 디스크가 분할됨) Tesla의 자체 회전 단극 기계를 만들 수 있습니다.

DC 모터는 AC 모터만큼 자주 사용되지 않습니다. 다음은 장점과 단점입니다.

배터리가 전원의 역할을 하기 때문에 일상 생활에서 DC 모터는 어린이 장난감에 응용되었습니다. 그들은 지하철, 트램 및 무궤도 전차, 자동차에서 운송에 사용됩니다. 산업 기업에서 DC 전기 모터는 배터리가 사용되는 무정전 전원 공급 장치의 드라이브에 사용됩니다.

DC 모터 설계 및 유지보수

DC 모터의 주 권선은 닻통해 전원 공급 장치에 연결 브러시 기구. 전기자는 에 의해 생성된 자기장에서 회전합니다. 고정자 극(계자 권선). 고정자의 끝 부분은 모터 전기자 샤프트가 회전하는 베어링이 있는 실드로 덮여 있습니다. 한편, 같은 샤프트에서, 팬작동 중에 엔진의 내부 공동을 통해 공기의 흐름을 유도하는 냉각.

브러시 장치는 엔진 설계에서 취약한 요소입니다. 브러시는 가능한 한 정확하게 모양을 반복하기 위해 수집기에 대해 문지르며 일정한 힘으로 눌러집니다. 작동 중에 브러시가 마모되고 전도성 먼지가 고정 부품에 침전되므로 주기적으로 제거해야합니다. 브러시 자체는 때때로 홈에서 움직여야합니다. 그렇지 않으면 동일한 먼지의 영향으로 브러시 자체가 홈에 끼어 수집기에 "걸립니다". 엔진의 특성은 전기자의 회전 평면에서 공간의 브러시 위치에 따라 달라집니다.

시간이 지남에 따라 브러시가 마모되어 교체해야 합니다. 브러시와 접촉하는 지점의 수집기도 마모되었습니다. 주기적으로 앵커가 분해되고 수집기가 선반에서 가공됩니다. 회전 후 컬렉터 라멜라 사이의 절연은 컬렉터 재료보다 강하고 추가 개발 중에 브러시를 파괴하기 때문에 특정 깊이로 절단됩니다.

DC 모터 스위칭 회로

여자 권선의 존재 - 구별되는 특징 DC 기계. 전기 모터의 전기적 및 기계적 특성은 네트워크에 연결되는 방식에 따라 다릅니다.

독립적 각성

여자 권선은 독립 소스에 연결됩니다. 모터의 특성은 영구자석 모터와 동일합니다. 회전 속도는 전기자 회로의 저항에 의해 제어됩니다. 또한 여자 권선 회로의 가변 저항(조절 저항)에 의해 조절되지만 값이 과도하게 감소하거나 파손되면 전기자 전류가 위험한 값으로 증가합니다. 독립 여자가 있는 모터는 다음에서 작동해서는 안 됩니다. 아이들링또는 샤프트에 작은 하중이 가해집니다. 회전 속도가 급격히 증가하고 모터가 손상됩니다.

나머지 회로를 자기 여기가 있는 회로라고 합니다.

병렬 여자

회 전자와 여자 권선은 동일한 전원에 병렬로 연결됩니다. 이 포함으로 여자 권선을 통과하는 전류는 회 전자를 통과하는 것보다 몇 배 적습니다. 전기 모터의 특성은 견고하여 공작 기계, 팬을 구동하는 데 사용할 수 있습니다.

회전 속도의 조정은 가변 저항을 회 전자 회로에 포함하거나 여자 권선과 직렬로 포함하여 제공됩니다.

순차 가진

여자 권선은 앵커 권선과 직렬로 연결되며 동일한 전류가 이들을 통해 흐릅니다. 이러한 엔진의 속도는 부하에 따라 다르며 유휴 상태에서는 켤 수 없습니다. 그러나 시동 특성이 좋기 때문에 전기 자동차에 직렬 여자 회로가 사용됩니다.

혼합된 흥분

이 방식은 모터의 각 극에 쌍으로 위치한 두 개의 여자 권선을 사용합니다. 흐름이 더하거나 빼도록 연결될 수 있습니다. 결과적으로 모터는 직렬 또는 병렬 여자와 유사한 특성을 가질 수 있습니다.

회전 방향을 변경하려면여자 권선 중 하나의 극성을 변경합니다. 전기 모터의 시작과 회전 속도를 제어하기 위해 저항의 단계적 전환이 사용됩니다.

직렬 모터라고도 하는 직렬 여자 모터에서 계자 권선은 전기자 권선과 직렬로 연결됩니다(그림 1). 이러한 엔진의 경우 \u003d I a \u003d I의 평등 I는 사실이므로 자속 Ф는 부하 Ф \u003d f (I a)에 따라 다릅니다. 그 안에 주요 특징직렬 여자 모터의 특성을 결정합니다.

쌀. 1 - 순차 여자의 전기 모터 계획

속도 특성 U=U n에서 의존성 n=f(I a)를 나타냅니다. I a와 F 사이에 정비례 관계가 없기 때문에 공회전에서 공칭까지의 전체 부하 변화 범위에 대해 해석적으로 정확하게 표현할 수 없습니다. F = kI a를 가정하면 속도 특성의 해석 의존성을 다음 형식으로 씁니다.

부하 전류가 증가함에 따라 속도 특성의 쌍곡선 특성이 위반되고 선형 특성에 접근합니다. 기계의 자기 회로가 전류 I a의 증가로 포화될 때 자속은 거의 일정하게 유지되기 때문입니다(그림 1a). 2). 특성의 기울기는 값 r에 따라 다릅니다.

쌀. 2 - 속도 특성시리즈 여자 모터

따라서 직렬 모터의 속도는 부하의 변화에 ​​따라 급격하게 변화하며 이러한 특성을 "소프트"라고 합니다.

낮은 부하(최대 0.25 I n)에서 순차 여자 모터의 속도는 위험한 한계까지 증가할 수 있으므로(모터가 "고장난" 상태로 실행됨) 이러한 모터의 공회전은 허용되지 않습니다.

토크 특성 U=U n에서의 종속성 M=f(I a)입니다. 자기 회로가 포화되지 않았다고 가정하면 Ф=кI 이므로

M \u003d s m I a F \u003d s m kI a 2

이것은 이차 포물선의 방정식입니다.

토크 특성 곡선은 그림 3.8에 나와 있습니다. 전류 I이 증가함에 따라 모터의 자기 시스템은 포화되고 특성은 점차 직선에 접근합니다.

쌀. 3 - 순차 여자 모터의 토크 특성

따라서 직렬 여자 전기 모터는 I a 2 에 비례하는 모멘트를 발생시켜 주요 이점을 결정합니다. 시동 시 I a \u003d (1.5 .. 2) I n, 직렬 여자 모터는 병렬 여자 모터에 비해 훨씬 더 높은 시동 토크를 발생시키므로 무거운 시동 및 가능한 과부하 조건에서 널리 사용됩니다.

기계적 특성 U=U n에서 의존성 n=f(M)을 나타냅니다. 이 특성의 분석적 표현은 기계의 자기 회로가 불포화되고 자속 Ф가 전기자 전류 I a에 비례하는 특정 경우에만 얻을 수 있습니다. 그러면 쓸 수 있다.

방정식을 함께 풀면 다음을 얻습니다.

저것들. 고속 여기 엔진과 마찬가지로 순차 여자 엔진의 기계적 특성은 쌍곡선 특성을 가지고 있습니다(그림 4).

쌀. 4 - 순차 여자 모터의 기계적 특성

효율 특성직렬 여자 모터는 전기 모터의 일반적인 형태를 갖습니다().