CC BY
21
20А создается близкое к насыщению магнитное поле примерно 1,8 Тл. Масса ребер без вала примерно 3,2 кг. Индуктивность ротора 46.5 мкГн.
К источнику синусоидального напряжения 5А подключается одна фаза статора. На ротор подается постоянный ток от выпрямителя. Измеряем ток и напряжение в цепи ротора и статора. При росте тока ротора наблюдается рост тока в статоре более чем в 5 раз. При этом возникает колебательное движение колебательное движение ротора малой амплитуды. Сдвиг фаз между током и напряжением статора уменьшается с 90 до 60 градусов.
Эффективность электромеханического компенсатора, при типичной скорости колебания ротора 0,26 м/с
Q = Г'* X = 622 ВАР.
Z = } R + (ml - — f = 2,9
Полное сопротивление статора: ’ mc Ом
При напряжении на статоре 20В при данном сопротивлении ток должен составлять примерно 7А, что близко к экспериментально полученным данным. Эффект электромеханической компенсации реактивной мощности за счет добавления эффективной емкости по-видимому является эффективным перспективным энергосберегающим методом.
Работа выполнена при поддержке Программы стратегического развития Петрозаводского государственного университета на 2012-2016 годы, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, государственных контрактов № 14.740.11.0895, № 14.740.11.0137, № 16.740.11.0562, № 14.740.11.1157, № 14.B37.21.0755, № 14.B37.21.0747, № 14.B37.21.1066, а также в соответствии с государственным заданием Минобрнауки России и заказом Департамента научных и научно-педагогических кадров на оказание услуг № 2.3282.2011 и № 2.2774.2011.
Литература
1. Андреева Е.В. Конденсаторы для компенсации реактивной мощности сельских низковольтных сетей // Инженернотехническое обеспечение АПК. Реферативный журнал - 2011. - № 2. - С. 335 - 335.
Сысун В.И.1, Тихомиров А.А.2
'Профессор, Петрозаводский государственный университет, 2доцент, Петрозаводский государственный университет ПОСТУПАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Аннотация
В статье рассмотрена возможность электромеханической компенсации реактивной мощности, проведено теоретическое обоснование метода.
Ключевые слова: энергосбережение, компенсация реактивной мощности, автоматика.
Sysun V.I.1, Tikhomirov А.А.2
'Professor, Petrozavodsk State university, ^Associate professor, Petrozavodsk State university INCREMENTAL ELECTROMECHANICAL COMPENSATOR OF REACTIVE POWER
Abstract
The article consideres the opportunity of electromechanical compensation of reactive power, theoretical justification of method is done.
Keywords: power saving, compensation of reactive power, automation.
Для решения задачи уменьшение реактивной части энергии в электрических сетях были разработаны и сегодня широко используются во всём мире установки компенсации реактивной мощности. Они снижают значения потребляемой мощности за счёт выработки реактивной составляющей непосредственно у потребителя и бывают двух видов: индуктивные и емкостные. Индуктивные реакторы обычно применяют для компенсации наведённой емкостной составляющей (например, большая протяженность воздушных линий электропередачи и т.п.). Конденсаторные батареи применяются для нейтрализации индуктивной составляющей реактивной мощности (индуктивные печи, асинхронные двигатели и др.)[1].
Цель работы - рассмотрение возможности электромеханической компенсации реактивной мощности при поступательной геометрии колебаний источника механической инерции.
Предлагаемый компенсатор состоит из отдельных секций, каждая из которых представлена сердечником с двумя встречными обмотками и двумя магнитами, и в конструкцию компенсатора может быть включено множество таких секций. Компенсатор имеет блок управления, который подключен параллельно к электрической сети для контроля реактивной мощности в электрической сети и в зависимости от величины реактивной мощности по любому заранее заданному алгоритму подключает последовательно или параллельно необходимое количество рабочих секций компенсатора. Также данный компенсатор имеет невысокое значение паразитной индуктивности, за счет встречного наматывания обмоток на каждом сердечнике, т.к. они будут частично гасить индуктивность друг друга.
Принцип действия заключается в следующем: выводы электрической сети, в которую выдается реактивная мощность,
подключены через электропроводники параллельно к секционным обмоткам, которые создают электромагнитное поле B, пронизывающее пространство между сердечниками, где расположены магниты, поля которых направлены встречно.
Блок управления, подключенный параллельно к сети, контролирует значение реактивной мощности в электрической сети и подключает последовательно или параллельно необходимое количество секций. При этом возникает электромеханическая связь между электромагнитным взаимодействием обмоток, и инерцией поступательного движения магнитов, что приводит к созданию эффективной электроемкости, определяющей возникновение реактивной мощности в электромеханическом компенсаторе реактивной мощности.
Электродвижущая сила, индуцированная в обмотке равна
E (t) = V (t )BnL
, где B - индукция магнитного поля, ^ - длина паза, n - общее число сетевых витков в пазах, V(t) - скорость перемещения магнита, определяемая из уравнения второго закона Ньютона:
F = m— = IBnl dt
I=_m_ * dV = m * dU=c * dU
Bnl dt B2n2l2 dt dt ,
где m - масса магнитов, U - напряжение сети , С - эффективная емкость создаваемая компенсатором.
Таким образом, сетевой ток пропорционален производной от напряжения, что соответствует емкостной нагрузке:
56
m
B2 n2/2
Следовательно физически часть периода энергия от сети переходит в кинетическую энергию поступательного движения магнитов, другую часть периода - возвращается в сеть.
Работа выполнена при поддержке Программы стратегического развития Петрозаводского государственного университета на 2012-2016 годы, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, государственных контрактов № 14.740.11.0895, № 14.740.11.0137, № 16.740.11.0562, № 14.740.11.1157, № 14.B37.21.0755, № 14.B37.21.0747, № 14.B37.21.1066, а также в соответствии с государственным заданием Минобрнауки России и заказом Департамента научных и научно-педагогических кадров на оказание услуг № 2.3282.2011 и № 2.2774.2011.
Литература
1. Патент РФ № 2348097, 2009.02.27
Шашкова Л.В.
Кандидат технических наук, доцент, Оренбургский государственный университет АТОМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДЕФОРМАЦИИ И РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ В УСЛОВИЯХ
ВОДОРОДНОГО ОХРУПЧИВАНИЯ
Аннотация
Синергетический закон водородной повреждаемости рассмотрен с позиций современных теорий физики пластической деформации и разрушения. Определены ведущие атомные механизмы процессов водородного охрупчивания стали.
Ключевые слова: водородная хрупкость, наводороживание, параметр водородной повреждаемости
Shashkova L.V.
Candidate of technical sciences, assosiate professor, Orenburg State University THE ATOMIC MECHANISMS OF DEFORMATION AND FRACTURE OF METALS AND ALLOYS IN HYDROGEN
EMBRITTLEMENT
Abstract
The synergetic law of hydrogen damageability is considered from positions of modem theories of physics plastic deformation and destruction. Major nuclear mechanisms ofprocesses of hydrogen embrittlement of steel are determined.
Keywords: hydrogen embrittlement, hydrogen charged, parameter of hydrogen damageability
1. Введение
Успехи в решении проблем водородной хрупкости (ВХ) металлов тесно связаны с достижениями науки о прочности и разрушении твердых тел. Традиционно выделяются три основных подхода - феноменологический, структурный и термофлуктуационный (фононный) при общности молекулярно-кинетических явлений. По кинетической термофлуктуационной теории прочности пластическая деформация и разрушение на атомном и субмикроуровне рождаются в одном акте взрывного распада отрицательной флуктуации плотности - дилатона (локальная область растяжения кристалла) при достижении этой областью критического размера в неравновесных условиях. Активационный (кинетический) и силовой (детерминированный) подходы к разрушению следуют из анализа природы атомной связи в кристалле. Кинетический подход стимулировал развитие термоактивационного анализа процессов деформации и разрушения, изучения двойственной роли пластической деформации при разрушении. Получил развитие структурно-энергетический анализ повреждаемости твердых тел. Известны достижения механики разрушения (теории развития макротрещин) в оценке предельных состояний материалов и конструкций, в том числе в коррозионных средах. Однако механика разрушения испытывает трудности в связи с учетом влияния структуры материалов, существует разрыв между физикой микроразрушения и механикой макротрещин. Определенный прогресс в развитии традиционного детерминированного структурного подхода к разрушению достигнут теорией микроскола. Удалось объединить физику субмикротрещин, структурное металловедение и механику сопротивления конструкций хрупкому разрушению. Структурно-кинетическая теория рассматривает метастабильные состояния, которые возникают в области концентрации напряжений как особые атом-вакансионные возбужденные состояния кристалла с большим числом степеней свободы и интенсивным массопереносом. Пластическая деформация - это обычный механизм релаксации метастабильных состояний путем рождения и движения различных структурных дефектов. Зарождение пластичного сдвига - это локальный кинетический структурно-фазовый переход (диссипативная структура) и может происходить только в локальной зоне кристалла за счет производства энтропии. Деформация развивается многоуровневая, а разрушение - крайний механизм релаксации. В микротрактовке разрушения наметилось единство термофлуктуационной и структурно-кинетической концепций зарождения трещин.
Феноменологические закономерности водородного охрупчивания (ВО) сплавов [1] позволили развить физическую теорию хрупкого разрушения наводороженной стали [2-5]. Синергетический закон и структурный параметр водородной повреждаемости [1] рассмотрим с позиций кинетической теории прочности - дилатонной теории флуктуаций слабых (фононных) взаимодействий и структурной дислокационной теории микроскола.
2. Модель микроскола и параметр повреждаемости при водородном охрупчивании стали
Микроскол [6] - это первичный источник и главное событие разрушения металлов при их текучести. Это процесс роста зародышевых субмикротрещин Сз до критического размера микротрещины Гриффитса Сг под действием эффективных касательных напряжений. Под влиянием растягивающих напряжений субмикротрещина теряет устойчивость и способна хрупко разрушить изделие или затормозиться пластической деформацией и стать спутником. Субмикротрещины (размер Сз ~ 0,2 мкм) являются обычными дефектами структуры металла, как и дислокации, поскольку находятся в упругом равновесии с матрицей и дислокационным скоплением и в процессе подрастания реагируют только на касательные напряжения [6,7]. Согласно [6] размер субмикротрещины Сз, равен:
C3 = а2 N 2Ь =
2 2 а к
(! -у)2 d 2*1Ф
G 2Ъ
(1)
где G - модуль сдвига; Ъ - величина вектора Бюргерса; v - коэффициент Пуассона; d - размер зерна; а n ^ N -коэффициента сброса дислокаций в субмикротрещину; n - число дислокаций, вошедших в полость зародышевой трещины; N -
общее число дислокаций в скоплении;
Тэф
эффективное внешнее напряжение сдвига.
57
