CC BY
16
г=(mszm^=(1460 -579) *123*10 3 = 0,12мм
сб
1460х579
Рассчитаем диаметр провода первичной обмотки
, BW х NL 20 х 2 d =----= 1,54 мм
w,
26
В связи с тем, что на высоких частотах проявляется поверхностный эффект, обмотку лучше выполнить в несколько проводов [2].
Обмотку выполняем в трифиляр проводом ПЭВ-2 сечением 0,21мм2.
Найдем плотность тока в первичной обмотке:
Л =
I
1Д _ 0,22 , A
Sm 0,21
■ = 1-
Определим максимальное действующее значение тока вторичной обмотки:
I2max = Imox — = 3,38 х 6,58 = 22,24A .
K2
12 Д - I2maxy (1 ~ qmax)(^--K1 + 1) ~
П /•>
= 22,24^(1 - 0,43)(~3--0,6 +1 = 12,11 A .
Рассчитаем диаметр провода вторичной обмотки
d = ■
BW
N
20
4 х 3
= 1,6 мм .
Находим плотность тока во вторичной обмотке
J7 =-
I
2 Д
12,11
Sm х Nb 1,6 х 3
= 2,5-
A
Приведенная выше методика позволила изготовить макетный образец устройства токовой сушки с импульсным трансформатором.
Для реализации расчетных параметров в реальной конструкции трансформатора при изготовлении мы придерживались следующих правил:
- при намотке трансформатора строго соблюдали направление намотки обмоток трансформатора;
- при намотке первичной обмотки начальным принят вывод, соединенный с силовым транзистором. Это дает более равномерное распределение напряжения по виткам последнего слоя первичной обмотки и уменьшает влияние колебаний напряжения в первичной обмотке через межслойную емкость на вторичную обмотку.
- с целью уменьшения индуктивности рассеяния и увеличения потокосцепления первичная обмотка разделена на две части, а между ними уложена вторичная обмотка трансформатора.
Проведенные предварительные испытания макетного образца устройства сушки показали хорошее соответствие расчетных и фактических электрических параметров устройства токовой сушки обмоток асинхронных двигателей.
Список литературы
1. Сушка электрических машин и трансформаторов/И.П. Алякритский
и др. - М.: Энергия, 1974. - 72 с.
2.Кузнецов А. Трансформаторы и дросели для импульсных источников
питания // Схемотехника. - 2000. - №1,2,3.
3. Карпенко А. Расчет трансформатора однотактного обратноходового
источника питания // Схемотехника. - 2005. - №3.
4. Кравчик А.Э., Шлаф М.М., Афонин В.И., Соболенская Е.А. Асинх-
ронные двигатели серии 4А: Справочник. - М.: Энергоиздат, 1982. - 504 с.
5.Эксплуатация электрооборудования /Ерошенко Г.П. и др. - М.: Колос, 2007. - 344 с.
6. Вовк П. Построение импульсного источника питания на основе обратноходового трансформатора // Chip News. - 2002. - №5.
УДК 621.3.036.669:621.317.333.6 А.Н. Ткачев
Челябинская государственная агроинженерная академия
СИСТЕМА ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ПЛЕНОЧНЫХ ЭЛЕКТРОНАГРЕ ВАТЕЛ Е Й
Аннотация
Основным параметром оценки технического состояния изоляции является электрическая прочность. Необходимы технические средства, обеспечивающие проведение испытаний для определения этого параметра: система электродов и электрическая принципиальная схема установки. В статье рассмотрены основные типы систем электродов для определения электрической прочности пленочных электронагревателей, и из них выделена наиболее подходящая для проведения испытаний.
Ключевые слова: пленочный электронагреватель, электрическая прочность, испытание изоляции, электрод, система электродов.
A.N. Tkachev
Chelyabinsk State Agriculture Engineering Academy
THE SYSTEM OF ELECTRODES FOR DETERMINING FILM ELECTRIC HEATERS STRENGTH
Annotation
The main parameter of evaluation the technical state insulation is the electrical strength. Technical means needed to ensure that the tests to determine this parameter: the system of electrodes and electrical schematic diagram of equipment. The article describes the main types of electrode systems for determining the electric strength of film electric heaters and allocated most of them suitable for testing.
Key words: film electric heater, electric strength, insulation test, electrode, electrode system.
В настоящее время пленочные лучистые электронагреватели (ПЛЭН) с резистивным греющим слоем из металлической фольги, основанные на принципе ИК излучения, находят широкое применение для локального обогрева сельскохозяйственных животных и других целей [1]. Надежность и безопасность эксплуатации элект-роборудования во многом определяется состоянием его изоляции. Между тем оценка параметров технического состояния изоляции ПЛЭН, основным из которых является электрическая прочность, не проводилась. Данные
2
мм
2
w
2
2
мм
этой оценки могут позволить определить ресурс устройств, а следовательно, и сроки необходимой замены ПЛЭН при составлении графика планово-предупредительного ремонта. Определение технического ресурса восполнит пробел в имеющейся системе планово-предупредительного ремонта электрооборудования (ППРЭсх) [2], в которой отсутствуют сведения по эксплуатации пленочных электронагревателей, в том числе и технических средствах их испытаний на долговечность.
Основным параметром оценки технического состояния изоляции является электрическая прочность [3, 4]. Из требований безопасности, предъявляемых к диэлектрическим материалам, используемым для изготовления изоляции, доминирующее значение имеет запас электрической прочности. Установлено, что если изоляция электроустановки успешно прошла профилактические испытания, то она не станет причиной отказа в течение времени использования, установленного нормами [5].
Электрическая прочность, т.е. способность диэлектрика сохранять малое стационарное значение электропроводности в сильных полях, является важнейшим свойством электроизолирующих материалов [6]. Опыт показывает, что до нарушения электрической прочности электропроводность медленно возрастает с увеличением поля. Количественной характеристикой электрической прочности диэлектриков служит значение напряженнос-6еа1а0[аа пёу Еп (пробивная напряженность), при котором ток, текущий через диэлектрик, скачкообразно возрастает до очень больших значений.
Система электродов, используемая для определения электрической прочности изоляции, является основным элементом технических средств испытаний. Электроды должны обеспечивать хороший контакт с испытываемым образцом. Материал электродов, способ создания контакта с образцом должны соответствовать указанным в стандартах или технических условиях [7].
При определении электрической прочности плоских образцов в направлении, перпендикулярном поверхности образца, или у слоистых материалов - перпендикулярном слоям, применяют два цилиндрических электрода, причем диаметр нижнего электрода й1 должен в три и более раза превышать диаметр верхнего электрода О, или два цилиндрических электрода одинаковых диаметров.
Для испытания плоских образцов электроизоляционных материалов предпочтительно использовать электроды следующих размеров: верхний электрод диаметром 25 мм и высотой не менее 25 мм, нижний электрод диаметром 75 мм и высотой 15 мм; радиус закругления краев электродов 3 мм. Форма и расположение электродов на образце показаны на рис. 1.
0
е
0 ^ 1 е А
Я / 1 - -
/7/
Рис.1. Электроды для определения электрической прочности плоских образцов
Для определения электрической прочности узких
полос и ленточных материалов применяют следующие электроды [7]:
а) два одинаковых цилиндрических металлических электрода диаметром 6 мм с радиусом закругления краев 1 мм. Электроды помещают в приспособление коак-сиально, так, чтобы образец был зажат между торцовыми поверхностями. Несоосность верхнего электрода относительно нижнего должна быть не более 0,1 мм. Масса верхнего электрода (50±2) г Пример размещения электродов и образца показан на рис. 2. Для исключения перекрытия допускается присоединение к испытываемому образцу ленты из электроизоляционного материала, перекрывающей края образца.
б) два одинаковых металлических электрода в виде прямоугольных пластин шириной 5 мм, длиной 100 мм, с радиусом закругления краев 0,5 мм. Края электродов не должны быть смещены один относительно другого; форма электродов указана на рис. 3.
Электроды диаметром 6 мм являются предпочтительными при определении электрической прочности узких полос и ленточных материалов.
7
3 И
' 7 с--.
> 1л
0 5
Рис. 2. Система электродов для определения электрической прочности полос: 1 - верхний (подвижный) электрод; 2 - нижний электрод; 3 - образец; 4 - латунная вилка; 5 - латунная лента для соединения нижних электродов; 6 - лента из электроизоляционного материала; 7 - корпус из электроизоляционного материала
Рис. 3. Форма электродов в виде прямоугольных пластин
Из рассмотренных систем электродов для определения электрической прочности пленочных электронагревателей наиболее подходящими для проведения испытаний являются электроды диаметром 6 мм. Система электродов (см. рис. 2), в общем, удовлетворяет требованиям стандартов, но имеется потенциал дальнейшего расширения возможностей использования этих средств для безразборных испытаний всей поверхности ПЛЭН.
Таким образом, предложенная система электродов может быть применена для испытания пленочных электронагревателей на электрическую прочность. Полученные результаты позволят оценить долговечность данных устройств. Что, в свою очередь, даст возможность определить нормативные показатели для системы планово-предупредительного ремонта электрооборудования, восполнить отсутствие информации испытаний ПЛЭН.
Список литературы
1. Ткачев А.Н., Кравченко С.П. Способы обогрева сельскохозяйственных помещений // Вестник ЧГАУ. Т. 55. - Челябинск, 2009. - С. 112-115.
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 5
85
2. Система планово-предупредительного ремонта и технического
обслуживания электрооборудования сельскохозяйственных предприятий /Госагропром СССР. - М.: Агропромиздат, 1987. -191 с.
3. ГОСТР 51180-98 Материалы электроизоляционные. Требования
безопасности и методы испытаний.
4. Воскресенский В. Ф. Испытания изоляции электрооборудования до
35 кВ повышенным напряжением. - М.: «Энергия», 1972. - 80 с.
5. Матвиенко Д.А., Новичкова Ю.В. Испытание изоляции электрообо-
рудования импульсным напряжением // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2003. - №4. - С. 10-11.
6. Чуенков В. А. Современное состояние теории электрического пробоя
твердых диэлектриков // Успехи физических наук. - 1954. - Т. иУ, вып. 2. - С. 185-230.
7. ГОСТ 6433.3-71 Материалы электроизоляционные твердые. Методы
определения электрической прочности при переменном (частоты 50 Гц) и постоянном напряжении.
УДК 621.314 И.В. Голубцова
Челябинская государственная агроинженерная академия
ВЫБОР СХЕМЫ ПИТАНИЯ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА НА БАЗЕ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ
Аннотация
В работе рассматриваются электрические машины обкаточно-тормозных стендов, используемых при ремонте двигателей внутреннего сгорания. Электрические машины с фазным ротором переводятся в режим синхронного генератора. Обмотка ротора питается постоянным током. Представлен выбор схемы питания обмотки возбуждения синхронного генератора на базе асинхронной машины.
Ключевые слова: резервный источник электропитания, обкаточный стенд, двигатель внутреннего сгорания.
I.V. Golubtsova
Chelyabinsk State Agriculture Engineering Academy
CHOOSING POWER WINDING DIAGRAM OF STIMULATION SYNCHRONY-GENERATOR ON THE BASIS OF ASYNCHRONY-MACHINE
Annotation
In the article the author deals with electronically machines of roller-braking test benches, used during pep airs of internal-combustion engines. Electrical machines with phase rotor is transformed in the rate of synchrony-generator. Rotor winding is powered with direct current. The author describes choosing diagram of test benches of winding of stimulation synchrony-generator on the basis of asynchrony-machine.
Key words: spare source of electrical power, roller-braking test-bench, internal-combustion engine.
Возможность использования асинхронной машины с фазным ротором в режиме синхронного генератора показана в работах [1,2]. При этом обкаточно-тормозные стенды сельскохозяйственных предприятий по ремонту
двигателей внутреннего сгорания могут работать в качестве резервных источников электропитания.
Трехфазная обмотка ротора асинхронной машины с фазным ротором используется в качестве обмотки возбуждения синхронного генератора, на которую подаётся постоянный ток. Обмотка ротора на заводе-изготовителе соединена по схеме «звезда», и изменять схему нецелесообразно, трудно осуществимо и практически нереализуемо в условиях эксплуатации. В этом случае возможны два варианта питания роторной обмотки постоянным током (рис.1а и рис.2а).
Сравнение этих схем проведем на основе анализа магнитодвижущих сил (МДС), создаваемых обмоткой ротора. Для удобства математических выкладок обозначим фазы обмотки ротора А, В,С.
При протекании тока по обмотке ротора по схеме рис.1 а каждой фазой создается своя МДС, диаграмма МДС представлена на рис 1б. Из диаграммы видно, что результирующая МДС н-ой гармоники равна:
Fv - 2Рфу ■
УЖ I-
3
(1)
где Рфу - МДС одной фазы.
Получим результирующую МДС обмотки аналитически, если фазные МДС:
ÍAV - PQ
УЖХ
фу
(жх 2ж Jbv = Рфу • cosv\---7"
^ г 3
где х - пространственная текущая координата;
т - полюсное деление.
Результирующая МДС любой гармонической:
(2)
(3)
Отношение первой гармонической МДС обмотки ротора к первой гармонической МДС одной фазы составляет:
с 2FA -sin — -5-= - - -Уз -1,73 F-h F<h
т.е. при подаче постоянного тока на две фазы обмотки ротора результирующая МДС больше МДС одной фазы в 1,73 раза.
При протекании тока возбуждения по обмотке ротора по схеме рис.2.а в создании результирующей МДС генератора участвуют все три фазы обмотки ротора. При этом
1 = 1л = ~(IB + Io)'
где IB = Io = 0'51Л. Как следует из векторной диаграммы (рис.2 б), амплитуда результирующей МДС любой гармонической составляющей равна:
V7T
FV = F4» •[ 1 +C0Sy I = 2F4¡y -cos
2 VJ 6 '
cos
