3. Основы электромеханики

Этот раздел посвящен решению различных практических задач судовой электромеханики на основе фундаментальных соотношений, полученных в разделе ЭЛЕКТРИЧЕСТВО. Однако необходимо сосредоточить внимание не на решении задач, а на способе мышления при анализе всех возможных задач судовой электромеханики, на основе законов электрического, механического и магнитного равновесия. Надо усвоить диалектическое мышление, которое является отражением реальной действительности. Если этого не добиться, то каждый электрический механизм на судне окажется предметом частного исследования в бесконечном многообразии ситуаций эксплуатационной практики. В конце раздела приводится ряд зачетных задач, которые сравнительно просто решаются, если рекомендованный способ мышления усвоен.

3.1. Дроссель

Дроссель, рис. 30.

Рис. 30

Дроссель это простейший вид электрооборудования. В состав дросселя входит замкнутый магнитопровод с зазором. На магнитопровод намотана электрическая обмотка. Здесь ничто не вращается, никакой работы это устройство не производит. В различных схемах дроссель служит для того, чтобы получить реактивный ток. Здесь же на примере дросселя будут рассмотрены важные для дальнейшего усвоения материала закономерности электромагнитного взаимодействия.

Поскольку механического момента нет, то остается только два из трех фундаментальных соотношений (электрическое и магнитное равновесие).

, где,

.

Во-первых, из этих соотношений видно, что дроссель ни в коем случае нельзя включать в цепь источника постоянного напряжения, так как при этом относительная обобщенная скорость равна нулю и магнитный поток должен при этом достичь бесконечности, а это значит, что ток также в пределе станет равен бесконечности.

Во-вторых, если нет зазора, то нет и тока. Зазор обязателен. Если его не видно, то это значит, что сталь магнитопровода специальными средствами делают не идеальной. То есть размывают зазор по всему сердечнику. Например, спекают, порошок из размолотой стали с угольным порошком. Обычно же в зазор вводят стальную пластину, уменьшающую зазор, с помощью которой регулируется ток в сторону уменьшения (или увеличения при выдвижении пластины).

В-третьих, дроссель опасно включать в цепь с меньшей частотой. Действительно, при меньшей частоте и той же величине напряжения магнитный поток увеличится и вполне вероятно, что сталь насытится. При этом магнитный поток частично станет замыкаться по воздуху, а это потребует резкого увеличения тока (необходимо привыкнуть к тому, что ток будет таким, чтобы обеспечить равновесие ЭДС).

В-четвертых, дроссель, включенный в цепь переменного напряжения, представляет собой источник магнитного потока, который можно регулировать только изменением частоты или напряжения. При неизменном напряжении и неизменной частоте магнитный поток остается неизменным. В частности, если ввести внутрь сердечника шину с током, пусть, например, в 40 раз превышающего номинал, то в силу закона равновесия ЭДС в обмотке появится составляющая, которая скомпенсирует любой переменный ток, который, казалось бы, должен изменить магнитный поток. В частности в нашем примере (с четырьмя витками) появится составляющая в 10 раз превышающая номинальный ток, которая полностью скомпенсирует ток шины. Эта компенсация обязательно произойдет, чтобы не был нарушен закон равновесия ЭДС. Этот ток шины может иметь другую частоту. Соответственно в обмотке появится ток этой другой частоты. Итак, природа электричества такова, что закон равновесия ЭДС и вытекающее из него постоянство параметров магнитного потока, является ключом к пониманию взаимоиндукции. Это положение объяснит в дальнейшем разнообразные проявления взаимной зависимости токов в электрических машинах и других устройствах.

В-пятых, при всех этих рассуждениях мы ни разу не употребили слово реактивное сопротивление. Это мы не будем делать и в дальнейшем, потому что закон равновесия ЭДС позволяет вникнуть вглубь электромагнитных взаимодействий, что и требуется в судовой практике.