Учебное пособие 800623

днище стакана 2. За счет трения воздуха о внутреннюю поверхность вращающегося стакана 2 в его полости будет возникать перепад давления. Поэтому через указанные отверстия наружный холодный воздух буде поступать вовнутрь, обтекать обмотку с внешней стороны вдоль зазора, и, отобрав тепло, выбрасываться наружу на выходе из стакана 2.

Воздушная тяга в указанном зазоре может быть увеличена, если на венчике стакана 2 выполнить зубцы, как показано на рис.2.При вращении стакана вместе с ротором образованные зубцы будут действовать, как центробежный вентилятор и выбрасывать нагретый воздух за

Нет сомнения, что вращение ярма статора синхронно с ротором 3 исключает перемагничивание ярма, а следовательно – и потери в стали. Это, несомненно, приведет к увеличению КПД машины. Предложенное усовершенствование конструкции ярма 2 позволит одновременно увеличить токовую нагрузку обмотки, а следовательно – и удельную мощность машины.

Литература

1.Писаревский Ю.В. и др. Бесконтактный электродвигатель\\

Патент РФ 2424611 опубл. 20.07.2011г.

2.Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: «Высш. шк.» 1988г.

Воронежский государственный технический университет

92

УДК 621.313

С.В. Тимошенков

УВЕЛИЧЕНИЕ ПРИЕМИСТОСТИ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Рассмотрены варианты увеличения быстродействия (приемистости) шагового двигателя и дана им оценка. Показана возможность более эффективного решения задачи за счет форсированного нарастания импульса тока

Ключевые слова: шаговый двигатель, шаг, ток, импульс, приемистость

Шаговые электродвигатели обеспечивают прямое преобразование цифрового сигнала в перемещение рабочего органа механизма, что значительно упрощает всю систему управления, повышает её надежность. Отличительной особенностью шагового двигателя является то, что он воспринимает информацию в виде заданной серии импульсов напряжения и преобразует их в скачкообразное перемещение ротора на строго заданный угол. Каждый скачок ротора называют шагом, который характеризуется определенным углом поворота ротора. Поэтому на каждый импульс напряжения двигатель реагирует поворотом ротора на величину угла одного шага.

Кроме точности отработки сигнала к шаговым двигателям предъявляется ещё одно требование – скорость и точность исполнения поступившей команды. Она оценивается т.н. приемистостью двигателя, под которой понимают максимальную частоту импульсов, при которой не теряется шаги [1].

Известно, что приемистость растет с увеличением синхронизирующего момента, а также с уменьшением шага и момента инерции вращающихся частей, момента трения отрицательно влияет на приемистость. Также важным фактором обеспечения приемистости является скорость нарастания тока в обмотке при поступлении прямоугольного импульса напряжения. Известны некоторые приемы решения этой задачи. Так, при уменьшении постоянной времени цепи протекания тока скорость нарастания импульса увеличивается.

В шаговых приводах эта задача решается включением в каждую фазу обмотки статора т.н. форсирующего активного

93

сопротивления. Однако при этом сильно возрастает потребление энергии для покрытия затрат на нагрев этих сопротивлений.

Эффективным решением задачи можно считать применение т.н. «вольтодобавки», когда импульс напряжения формируется ступенчатым. В начальный момент подачи импульса амплитуда напряжения с помощью специального регулятора устанавливается завышенной. Ток, нарастая по экспоненте с повышенным установившимся значением, достигает номинального значения за более короткий отрезок времени; в этот момент времени напряжение снижается до номинального. Указанный регулятор должен функционировать с частотой коммутации обмоток. Практика же показала, что такой вариант значительно усложняет систему управления двигателем и не решает задачу радикально, так как оставшаяся экспоненциальная зависимость ограничивает приемистость.

В настоящее время получает все более широкое применение способ формирования импульса тока путем ШИМ-регулирования [2]. Оно сводится к тому, что в пределах импульса напряжения величина тока регулируется скважностью более коротких импульсов. Способ хорошо себя зарекомендовал, но кроме усложнения системы управления приводит также к ускоренному старению изоляции воздействием коммутационных перенапряжений.

Изучая публикации по особенностям коммутации постоянного тока в активно-индуктивных цепях, мы обратили внимание на особенности протекания переходных процессов с т.н. некорректными начальными условиями [3]. Основной смысл этого приема состоит в том, что переключению подвергаются только отдельные индуктивности цепи, включенные последовательно с управляемым участком.

i

К

–

Цепь источника питания

Известны случаи экспериментальной проверки этого способа [3]. Он сводится к тому, что в цепь источника питания вводится дополнительная индуктивность, называемая «форсирующей».

94

Пример такого включения показан на рисунке в виде поочередной коммутации двух фаз (Wa и Wb) шагового двигателя. В цепь источника питания введена индуктивность L1. При переходе переключателя К в правое положение ток iа в фазе Wa прерывается, Что вызывает в индуктивности L1 ЭДС самоиндукции (eL=di/dt), которая направлена согласно с током i и стремится сохранить его неизменным согласно первому закону коммутации. Поэтому к фазе Wb будет приложено напряжение, равное сумме напряжения источника и ЭДС самоиндукции eL. Получается, что индуктивность L1, включенная последовательно с источником питания, переводит его в режим источника тока. Нет сомнения, что это приведет к предельно ускоренному нарастанию тока в фазе Wb.

Из изложенного можно сделать выводы:

1.не все резервы использованы для ускорения нарастания импульса тока в обмотке шагового двигателя;

2.включение форсирующей индуктивности в цепь источника питания шагового двигателя позволяет наиболее радикально решить эту задачу и нуждается во всесторонних экспериментальных исследованиях.

Литература

1.Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: «Высшая школа» 1988г.

2.Левина О.Г., Копытин В.В. Исследование нарастания тока в подключаемой обмотке шагового двигателя \\ Науч.-прак. вестник «ЭНЕРГИЯ-XXI век», г. Воронеж, №1(93) , 2016г

3.Нейман Л.Р и Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники\\ В двух томах, учебник для вузов, М.-Л.: изд. «ЭНЕРГИЯ», 1966 г.

Воронежский государственный технический университет

95

Энергетика

96

УДК 621.3111(075.8)

А.А. Рыжов, Н.И. Королев

СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ВРЕМЕНИ СРАБАТЫВАНИЯ УСТРОЙСВ ЗАЩИТНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ

Представлен разработанный учебный стенд для контроля времени срабатывания устройств защитного отключения

Ключевые слова: защитное отключение, дифференциальный ток, электробезопасность, ток утечки

Одной из важных составляющих, характеризующих надежность электроснабжения, является обеспечение электробезопасности, что осуществляется различными способами, основные из которых: защитное заземление; защитное зануление; и защитное отключение. Наиболее эффективным способом является защитное отключение, обеспечивающее высокую электробезопасность. Защитное отключение реализуется устройствами защитного отключения (УЗО) или автоматическими выключателями дифференциального тока (АВДТ).

Устройство защитного отключения— механический коммутационный аппарат или совокупность элементов, которые при достижении (превышении) дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Как УЗО, так и АВДТ могут состоять из различных отдельных элементов, предназначенных для обнаружения, измерения (сравнения с заданной величиной) дифференциального тока и замыкания, и размыкания электрической цепи (разъединителя).

АВДТ, как и УЗО позволяют обезопасить человека от поражения электрическим током, но в отличие от УЗО, АВДТ включает в себя автоматический выключатель, позволяющей обезопасить электрическую сеть от токов перегрузки и короткого замыкания.

Конструктивно АВДТ состоит из двухили четырехполюсного автоматического выключателя и включенного последовательно с ним модуля дифференциальной защиты, такого же как и у УЗО, находящихся в одном корпусе.

97

Применение последовательно подключенных автоматического выключателя и УЗО позволяет обеспечить те же защитные свойства что и у АВДТ.

Надежность обеспечения электробезопасности, при использовании с этой целью УЗО и АВДТ, в равной степени зависит как от безотказности срабатывания этих устройств, так и от их быстродействия. С учетом ответственности назначения УЗО и АВДТ, эти устройства выпускаются со встроенным тестовым блоком, позволяющим оценивать готовность изделия к выполнению защитного действия после подключения в электрическую сеть. При проведении теста оценивается факт реагирования УЗО и АВДТ на ток утечки, превышающий нормированную величину, указанную в техническом паспорте защитного устройства.

С точки зрения вопросов электробезопасности УЗО принципиально отличаются от устройств защиты от сверхтока (предохранителей) тем, что УЗО должны срабатывать за время не более 25-40 мс, то есть до того, как электрический ток, проходящий через организм человека, вызовет фибрилляцию сердца — наиболее частую причину смерти при поражениях электрическим током.

Отсюда и появляется необходимость в контроле не только самого факта срабатывания защитного устройства, но и его быстродействия. Действительно, в техническом паспорте оговорено, что время срабатывания УЗО или АВДТ tср 40 мс., но тестовая кнопка, встроенная в каждое УЗО, позволяет определить только сам факт срабатывания, и не дает возможность оценить время за которое это срабатывание произошло.

В связи с этим, на кафедре ЭМСЭС Воронежского государственного технического университета, был создан учебный стенд, позволяющий оценить быстродействие УЗО. Существует множество устройств для проверки параметров УЗО, но именно данный учебный стенд позволяет сделать это с наибольшей наглядностью, что очень важно в процессе обучения студентов.

Воснове системы электроснабжения как на производстве, так

ибытовых потребителей, лежит система с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 Вольт. Именно в такой сети, представленный учебный стенд позволяет сымитировать ток утечки, на что и реагирует УЗО и АВДТ. Подключение УЗО и АВДТ в стенд осуществляется одинаково (Рисунок).

98

УДК 621.382.2

А.С. Кондрашин, А.А. Ашрятов

УМЕНЬШЕНИЕ НЕГАТИВНОГО ВЛИЯНИЯ СИНЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ БЕЛЫХ СВЕТОДИОДОВ

В данной работе проводится исследование влияния оптических материалов на спектральные хакартеристики светодиодов. Исследуются наиболее эффективные способы ограничения излучения синей линии в спектре излучения светодиода белого свечения

Ключевые слова: светодиод, оптические материалы, светофильтр, спектр, исследование

Светодиодное освещение - наиболее перспективное в настоящее время направление технологий искусственного освещения, но ему свойственныряд проблем, а именно формирование избыточной дозы синего участка спектра.

Для оценки светобиологической безопасности светодиодных светильников используется ГОСТ Р МЭК 62471-2013 «Лампы и ламповые системы. Светобиологическая безопасность». В основе оценки светобиологической безопасности лежит теория рисков и методология количественной оценки предельных нормвоздействия опасного синего света на сетчатку[1].

В этой связи заметный интерес представляет исследования руководителя лаборатории ГУН «Институт биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН» академика РАН М. А. Островского и сотрудника этой лаборатории д.б.н. П. П. Зак. В своих исследованиях они раскрывают механизмы повреждения сетчатки глаза под воздействием солнечной радиации и было выяснено, что процесс повреждения сетчатки синим (коротковолновым излучением) – это медленная фотохимическая цепная реакция, результаты которой постепенно накапливаются в течение жизни человека [2].

С точки зрения определения избыточной дозы синего света, представляет интерес работа «Оптическая безопасность светодиодного освещения» В этом европейском отчете в соответствии с требованием стандарта EN 62471 проведено сравнение спектров солнечного света со светом искусственных источников (лампой накаливания, люминесцентными и

100