Основные физические явления и процессы в электрических аппаратах

Проведение аналогичного анализа с постоянным магнитом, выполненным из докритического материала (кривые 2 и 2ў) показывает, что воздействие такого же размагничивающего поля вызывает значительное изменение намагниченности (сравни точки b1 и b2 на кривой 2ў) в постоянном магните и его магнитного момента.

Поляризованные магнитные системы. Поляризованные магнитные системы отличаются от неполя-ризованных, например, от уже рассмотренной (см. рис. 1.30,a), тем, что они имеют два вида источника магнитного поля - поляризующий и управляющий. Источником поляризующего поля в большинстве случаев являются постоянные магниты, но иногда для этой цепи используется специальная обмотка с током. Управляющее поле создается МДС управляющей обмотки. Основной отличительной особенностью поляризованной магнитной системы является зависимость ее действия не только от значения, но и от направления тока в управляющей обмотке. При отсутствии тока в этой обмотке на подвижную часть магнитной системы - якорь действует электромагнитная сила, создаваемая поляризующим полем.

Применение постоянного магнита позволяет получить фиксированное положение якоря независимо от наличия или отсутствия источника тока и исключает потребление энергии в нерабочий период. Наличие поляризующего поля определяет также высокую чувствительность и быстродействие электрических аппаратов на основе поляризованных магнитных систем. Это связано главным образом с тем, что при срабатывании этих аппаратов магнитное поле не создается вновь полностью, а происходит только перераспределение магнитных потоков.

Рис. 1.39 Примеры дифференциальных (а, б ) и мостовых (в-е) схем поляризованных магнитных систем

Поляризованные магнитные системы являются основой высокочувствительных быстродействующих реле, электромагнитных преобразователей электрического сигнала в пропорциональное угловое или линейное перемещение, быстродействующих автоматических выключателей, блокирующих устройств и т. д.

Существует большое разнообразие поляризованных магнитных систем. В зависимости от схемы магнитной цепи они делятся на магнитные системы с последовательной, дифференциальной и мостовой магнитными цепями [17, 22, 23]. Каждая из этих групп имеет много разновидностей. В настоящее время наибольшее распространение получили магнитные системы с дифференциальными и мостовыми магнитными цепями. Некоторые из них приведены на рис. 1.39.

В качестве примера рассмотрим принцип действия одной из дифференциальных магнитных систем (рис. 1.39,a). Она состоит из магнитопровода 1, на котором размещены две (2 и 4) обмотки управления, включенные последовательно и согласно. С магнитопроводом жестко скреплен постоянный магнит 3, создающий поляризующий магнитный поток Fп.м (обозначен сплошными линиями). Якорь 5 может поворачиваться на оси 6 в подшипниках (не показаны на рисунке). Поток Fп.м проходит через воздушный зазор d2 в якорь и затем разветвляется на два потока (Fп.мd1 и Fп.мd3), проходящие соответственно через воздушные зазоры d1 и d3. При отсутствии тока в обмотках и горизонтальном положении якоря действующие на него электромагнитные силы в зазорах d1 и d3 одинаковы. Якорь при этом находится в неустойчивом положении: при незначительном повороте якоря (например, против часовой стрелки, т. е. в сторону уменьшения зазора d1 и увеличения зазора d3) электромагнитная сила в зазоре d1 увеличится, а в зазоре d3 уменьшится. В результате якорь переходит в положение, изображенное на рис. 1.39,а.

После включения обмоток с полярностью, показанной на рисунке, создается управляющий магнитный поток Fу (обозначен штриховыми линиями), проходящий последовательно через зазоры d1 и d3. При этом в зазоре d1 происходит вычитание потоков Fп.мd1 и Fу, а в зазоре d3 - сложение потоков Fп.мd3 и Fу. При определенной МДС обмоток электромагнитная сила в зазоре d3 станет больше электромагнитной силы в зазоре d1, и (при условии отсутствия других сил) якорь повернется по часовой стрелке и займет другое крайнее положение. В этом положении якорь останется и после снятия напряжения с обмоток. Если снова включить обмотки, но с изменением полярности тока, то якорь перебросится в противоположном направлении.

В дифференциальных схемах на ось якоря (рис. 1.39,а) или плоскую пружинную подвеску (рис. 1.39,б) действуют значительные усилия, причиной которых является воздействие электромагнитных сил на якорь. В первом случае при перемещении якоря в подшипниках возникают значительные силы трения, что отрицательно сказывается на чувствительности аппарата. Во втором случае те же усилия, вызывают не только изгиб пружины, но и ее растяжение, что приводит к необходимости применять для пружины материалы с высоким временным сопротивлением разрыву. Мостовые схемы (рис. 1.39,в-е) этим недостатком не обладают. Еще одним из недостатков дифференциальных схем является невозможность полного разделения поляризующего и управляющего потоков в якоре. Это вызывает необходимость увеличения площади поперечного сечения и, следовательно, массы якоря, что снижает быстродействие аппарата и его устойчивость к внешним механическим воздействиям. В некоторых мостовых схемах (например, рис. 1.39,в-д) один из потоков (управляющий или поляризующий) направлен вдоль якоря, а второй - поперек.

В отличие от дифференциальных схем, имеющих практически только два рабочих зазора (d1 и d3 на рис. 1.39,а ), мостовые схемы характеризуются как минимум четырьмя такими зазорами (d1, d2, d3, d4 на рис. 1.39,в-е). Это в ряде случаев (см., например, рис. 1.39,е) дает возможность уменьшить примерно вдвое магнитное сопротивление управляющему потоку по сравнению с аналогичным сопротивлением схем с двумя зазорами, так как магнитные сопротивления зазоров на пути управляющего потока в первом случае расположены попарно параллельно (d1 и d4, а также d2 и d3).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Aзанов B.A. Датчики и преобразователи: Koнспект лекций. M.: Mоск. энерг. ин-т, 1982.

Aш Ж., Андре П., Боррон Ж. и др. Датчики измерительных систем. B 2-x кн. M.: Mир, 1992.

Bиглеб Г. Датчики. M.: Mир, 1989.

Kopoбкoв Ю.C., Флора B.Д. Удерживающие реле, реле с памятью, peле на ферридах и датчики перемещений и усилий. M.: Mocк. энерг. ин-т, 1987.

Kopoбкoв Ю.C., Флора В.Д. Электромеханические аппараты автоматики. М.: Энергоатомиздат, 1991.

Ocновы теории электрических аппаратов /И.С. Таев, Б.К. Буль, А.Г. Годжелло и др. /Под ред. И.С. Таева М.: Высшая школа, 1987.

Taeв И. С. Электрические аппараты. Общая теория. М.: Энергия, 1977.

Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте: Учебник для вузов /А.С. Переборов, Ю.А. Кравцов, И.М. Кокурин и др. /Под ред. А.С. Переборова. М.: Транспорт, 1985.

Акимов Е.Г. Автоматизированный выбор электрических аппаратов: Методические указания по курсам: Выбор и применение электрических аппаратов управления и защиты, Электрические аппараты. М.: Изд-во МЭИ, 1993.

Акимов Е.Г., Чунихин А.А. Выбор электрических аппаратов защиты для силовых полупроводниковых приборов: Учебное пособие по курсу: Выбор и применение электрических аппаратов управления и защиты. М.: Изд-во МЭИ, 1993.

Алексеев В.С., Варганов Г.П., Панфилов Б.И. Реле защиты. М.: Энергия, 1976.

Архипов П.А. Тепловые режимы низковольтных комплектных устройств. М.: Энергоатомиздат, 1987.

Афанасьев В.В., Вишневский Ю.И. Воздушные выключатели. Л.: Энергоатомиздат, 1981.

Бачурин Н.И. Трансформаторы тока. М.: Энергия, 1964.

Беляев А.В. Выбор аппаратуры защит и кабелей в сетях 0,4 кВ. Л.: Энергоатомиздат, 1988.

Беркович М.А., Молчанов В.В., Семенов В.А. Основы техники релейной защиты. М.: Энергоато-миздат, 1984.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1973.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа,Т.1, 1978. Т.2, 1986.

Блихер А. Физика тиристоров. Л.: Энергоатомиздат, 1981.

Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов. М.: Мир, 1987.

Брон О.Б. Электрическая дуга в аппаратах управления. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1954.

Буль Б.К. Основы теории и расчета магнитных цепей. М.-Л.: Энергия, 1964.

Бутенин Н.В., Лунц Я.Л., Меркин Д.Р. Курс теоретической механики. М.: Т.1,2, Наука, Т.1,2, 1985.

Буткевич Г.В. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей. М.: Госэнергоиздат, 1970.

Буткевич Г.В., Дегтярь В.Г., Сливинская А.Г. Задачник по электрическим аппаратам. М.: Высшая школа, 1987.

Вакуумные выключатели в схемах управления электродвигателями /В.А. Воздвиженский, А.Ф. Гончаров, В.Б. Козлов и др. М.: Энергоатомиздат, 1988.

Васильев А.А., Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф. Электрическая часть станций и подстанций. М.: Энергоатомиздат, 1990.

Выбор электрических аппаратов для электропривода, электрического транспорта и электроснаб-жения промышленных предприятий: Учебное .пособие по курсу: Электрические аппараты/ Акимов Е. Г., Коробков Ю. С., Савельев А. В. и др. М.: Изд-во МЭИ, 1990.

Гольденберг Л.М. Импульсные устройства: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1981.

Гомельский Ю.С. Электрические элементы электрогидравлических устройств автоматики. М.: Энергия, 1968.

Гордон А.В., Сливинская А.В. Поляризованные электромагниты. М.: Энергия, 1964.

Гордон А.В., Сливинская А.Г. Электромагниты постоянного тока. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960.

Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учебное пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1965.

Дегтярь В.Г., Годжелло А.Г. Излучение и теплопроводность в электрических аппаратах. М.: Моск. энерг. институт, 1980.

Детлаф А.А., Яворский Б.М., Милковская Л.Б. Курс физики. М.: Высшая школа, Т.1, 1973. Т.2, 1977. Т.3, 1979.

Диоды и тиристоры в преобразовательных установках /М.И. Абрамович, В.Е. Бабайлов, В.Е. Либер и др. М.: Энергоатомиздат, 1992.

Дымков А.М., Кибель В.М., Тишенин Ю.В. Трансформаторы напряжения. М.: Энергия, 1975.

Ермурадский В.В., Ермурадский П.В. Конденсаторы переменного тока в тиристорных преобразо-вателях. М.: Энергия, 1979.

Жилин В.Г. Boлоконно-оптические измерительные преобразователи скорости и давления. M.: Энергоатомиздат, 1987.

Залесский А.М., Кукеков Г.А. Тепловые расчеты электрических аппаратов. Л.: Энергия, 1967.

Козлов Н.П., Крассов И.М. Электромагнитные пропорциональные управляющие элементы. Л.: Энергия. 1966.

Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1977.

Коробков Ю.С., Хромов С.В. Особенности устройства и работы магнитоуправляемых контактов:

Кравчик А.Э., Стрельбицкий Э.К., Шлаф М.М. Выбор и применение асинхронных двигателей. М.: Энергоатомиздат, 1987.

Кукеков Г.А. Выключатели переменного тока высокого напряжения. Л.: Энергия, 1972.

Кукеков Г.А., Васерина К.Н., Лунин В.П. Полупроводниковые электрические аппараты. Л.: Энер-гоатомиздат, 1991.

Курбатов П.А. Анализ силовых взаимодействий в электромагнитных системах электрических аппа-ратов. - М.: Изд-во МЭИ. 1994.

Курбатов П.А., Аринчин С.А. Численный расчет электромагнитных полей. М.: Энергоатомиздат, 1984.

Любчик М.А. Оптимальное проектирование силовых электромагнитных механизмов. М.: Энергия, 1974.

Макарычев Ю.М., Рыжов С.Ю. Электромагнитные силы в электротехнических аппаратах. - М.: МЭИ, 1984.

Макарычев Ю.М., Рыжов С.Ю., Жидарева Т.П., Коробков Ю.С. Микропроцессоры в электричес-ких аппаратах. М.: Изд-во МЭИ, 1997.

Намитоков К.К., Хмельницкий Р.С., Аникеева К.Н. Плавкие предохранители. М.: Энергия, 1979.

Норенков И. П.Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. М.: Высшая школа, 1986.

Основы теории цепей /Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил и др. М.-Л.: Энергия, 1965.

Основы теории электрических аппаратов /Под ред. Г.В. Буткевича. М.: Высшая школа, 1970.

Пирогов А.И., Хмарук О.Н., Шамаев Ю.М. Магнитные сердечники в информатике. М.: Мир, 1996.

Полтев А.И. Элегазовые аппараты. Л.: Энергия, 1971.

Полупроводниковые выпрямители / Е.И. Беркович, В.Н. Ковалев, Ф.И. Ковалев и др. М.: Энергия, 1978.

Правила устройства электроустановок. М.: Энергоатомиздат, 1986.

Проектирование электрических аппаратов: Учебник для вузов /Г.Н. Александров, В.В. Борисов, Г.С. Каплан и др. /Под ред. Г.Н. Александрова. Л.: Энергоатомиздат, 1985.

Расчет систем управления силовых электронных прерывателей и регуляторов /Ю.К. Розанов, В.Ф. Ситников, Н.Г. Алферов и др. М.: Изд-во МЭИ, 1993.

Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания /А.Н. Горский, Ю.С. Русин, Н.Р. Иванов и др. М.: Радио и связь, 1998.

Родштейн Д.А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов. Л.: Энергоатомиздат, 1989.

Розанов Ю.K. Основы силовой электроники. M.: Энергоатомиздат, 1992.

Розанов Ю.К, Завгородний П.Н. Применение нечеткой логики в силовой электронике, аналити-ческий обзор.// Электротехника, 1997, 11.

Ройзен В.З. Электромагнитные малогабаритные реле. Л.: Энергоатомиздат. 1982.

Русин Ю.С. Расчет электромагнитных систем. Л.: Энергия, 1968.

Русин Ю.С., Гликман И.Я., Горский А.Н. Электромагнитные элементы радиоэлектронной аппа-ратуры. Справочник. М.: Радио и связь, 1991.

Самарский А.А. Введение в численные методы. М.: Наука, 1987.

Сборник задач и упражнений по электромагнитным явлениям в электрических аппаратах./ Шоффа В.Н., Савельев А.В. - М.: Изд-во МЭИ, 1995.

Силовые IGBT модули. Материалы по применению. М.: ДОДЕКА, 1997.

Системы автоматизированного проектирования: В 9-ти кн. Кн.4 Математические модели техничес-ких объектов: Учебное пособие для втузов / В.А. Трудоношин, Н.В. Пивоварова /Под ред. И .П. Норенкова. М.: Высшая школа, 1986.

Сливинская А.Г. Электромагниты и постоянные магниты. М.: Энергия, 1972.

Справочник по средствам автоматики /Под ред. В.Э. Низе и И.В. Антика. М.: Энергоатомиздат, 1983.

Справочник по электрическим конденсаторам /М.Н. Дьяконов, В.И. Карабанов, В.И. Присня-ков и др. М.: Радио и связь, 1983.

Справочник по электротехническим материалам /Под ред. О.В. Корицкого, В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. Л.: Энергоатомиздат, Т.3, 1988.

Таев И.С. Электрические аппараты управления. М.: Высшая школа, 1984.

Таев И.С. Электрические контакты и дугогасительные устройства аппаратов низкого напряжения. М.: Энергия, 1965.

Тиристоры: Справочник /О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев и др. М.: Радио и связь, 1990.

Трансформаторы тока /В.В. Афанасьев, Н.М. Адоньев, Л.В. Жалалис и др. Л.: Энергоатомиздат, 1989.

Уильямс Б. Силовая электроника: приборы, применение, управление. Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1993.

Учебное пособие по курсу Электрические аппараты”. М.: Изд-во МЭИ, 1992.

Федосеев А.М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей. М.: Энер-гоатомиздат, 1984.

Филиппов Ю.А. Серия многоамперных разъединителей // Электротехника,1967, ( 9.

Флора В.Д., Kopoбкoв Ю.C. Электромеханические аппараты автоматики: Cборник вопросов, задач и упражнений. Kиев: Учебно-методический кабинет высшего образования, 1992.

Флоренцев С.Н., Ковалев Ф.И. Современная элементная база силовой электроники // Электротех-ника, 1996, 4.

Хольм Р. Электрические контакты. М.: Изд-во иностранной литературы, 1961.

Холявский Г. Б. Расчет электродинамических усилий в электрических аппаратах. Л.: Энергия, 1971.

Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем. М.: Наука, 1977.

Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Недошивин Р.П. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1985.

Четти П. Проектирование ключевых источников электропитания. М.: Энергоатомиздат, 1990.

Чунихин А.А. Электрические аппараты. Общий курс. М.: Энергоатомиздат, 1988.

Чунихин А.А., Жаворонков М.А. Аппараты высокого напряжения. М.: Энергоатомиздат, 1985.

Шмитц Н., Новотный Д. Введение в электромеханику. М.: Энергия, 1969.

Шопен Л.B. Бесконтактные электрические аппараты автоматики. M.: Энергоатомиздат, 1986.

Шопен Л.B., Kopoбкoв Ю.C. Расчет магнитных усилителей с самоподмагничиванием: Учебное пособие по курсам: Электрические аппараты, Бесконтактные электрические аппараты автоматики. M.: МЭИ, 1988.

Шоффа В.Н. Анализ полей магнитных систем электрических аппаратов. М.: Изд-во МЭИ, 1994.

Шоффа В.Н. Герконы и герконовые аппараты: Справочник. М.: Изд-во МЭИ, 1993.

Шоффа В.Н. Электромеханические реле (магнитоэлектрические, электродинамические, ферроди-намические). М.: Моск.энерг.ин-т, 1988.

Электрическая часть станций и подстанций /Под ред. А.В. Васильева. М.: Энергия, 1980.

Электрические аппараты высокого напряжения /Г.Н. Александров, В.В. Борисов, В.Л. Иванов и др. Л.: Энергоатомиздат, 1989.

Электрические и электронные аппараты /Розанов Ю.К., Акимов Е.Г., Ведешенков Н.А. и др. под ред. Ю.К. Розанова. М.: Энергоатомиздат, 1998.

Электромеханические аппараты автоматики: Учебник для вузов по спец. Электрические аппараты / Б.К. Буль, О.Б. Буль, В.А. Азанов, В.Н. Шоффа. М.: Высшая школа, 1988.

Электротехнический справочник. /Под ред. М.Г. Чиликина. М.: Энергия, Т.1, 1975.

Размещено на Allbest.ru