Электрогидравлические и электропневматические преобразователи.

Преобразователи с непосредственной связью электрических и гидравлических про­цессов, отличаются простотой конструкции и высокой надежностью в работе, но пока еще не стандартизированы и серийно не выпускаются.

Особенность рассматриваемых в настоящем параграфе прин­ципов электрофлюидного (ЭФ) преобразования электрических сиг­налов в пневматические сигналы и наоборот состоит в использо­вании для управления объемами, струями и потоками жидкости кулоновских или поляризационных сил (ЭФ-воздействий), созда­ваемых на молекулярном уровне непосредственным приложением сильных электрических полей к рабочим средам преобразовате­лей, а также сопутствующих им явлений, что позволяет устранить все подвижные механические и электромеханические элементы из процесса преобразования сигналов.

В электрогидроавтоматике широко применяются различные по принципу действия струйные и дроссельные устройства, оптималь­ные по тем или иным параметрам для конкретных условий рабо­ты, поэтому разработка новых методов непосредственного преоб­разования рода энергии сигналов, теории, методов конструирова­ния и создания комплекса преобразователей рода энергии сигна­лов (ПРЭС) широкого назначения без подвижных механических элементов является одной из актуальнейших научно-технических проблем электрогидро - и электропневмоавтоматики.

В дальнейшем, говоря об электрогидравлических преобразователях (ЭГП), будем подразу­мевать, что на тех же принципах можно строить и электропневма­тические преобразователи (ЭПП). Отличия же в работе ЭГП и ЭПП будут оговариваться особо.

Классификация ЭГП (ЭПП) с непосредственным преобразова­нием сигналов приведена на рис. 3.20.

Электрогидравлические (электропневматические) преобразова­тели с использованием действия электростатического поля на не­подвижный в исходном состоянии (у = 0) однофазный или двух­фазный диэлектрик будем называть статическими ЭГП (ЭПП) со­ответственно с однофазным и двухфазным диэлектриком. К ним относятся, прежде всего, преобразователи, с помощью которых осуществляется управление гидро - или пневмоусилителями.

Кроме того, ЭГП с неподвижным в исходном состоянии однофазным и двухфазным диэлектриком применяются в компенсационных схе­мах в качестве обратных электрофлюидных преобразователей для измерения малых давлений 0,1 —1000 Па, ускорений, а также для измерения расходов жидкостей при использовании калиброванных постоянных дросселей.

Если скорость v диэлектрической жидкости (газа) отлична от нуля при отсутствии электрического сигнала, то имеем кинетиче­ские ЭГП (ЭПП), для которых характерен замкнутый контур цир­куляции потока. При этом электрический сигнал преобразуется в гидравлический (пневматический) изменением гидравлических свойств (гидравлического сопротивления) переменного дросселя под действием входного электрического сигнала. ЭГП (ЭПП) в зависимости от наличия или отсутствия в гидравлическом (пнев­матическом) тракте преобразователя открытого участка напорно­го трубопровода (напорный трубопровод — трубопровод, по кото­рому движется под внешним давлением жидкость или воздух, пол­ностью его заполняя) можно соответственно подразделить на струйные и дроссельные электрогидравлические (электропневма­тические) преобразователи.

Рис. 3.20. Классификация электрогидравлических (электро­пневматических) преобразователей с непосредственным преоб­разованием рода энергии сигналов.

В струйных ЭГП (ЭПП) под действием управляющего элект­рического сигнала возможно в зависимости от конструктивного исполнения:

а) расширение ламинарной незаряженной струи вследствие ее турбулизации (струйные ЭГП (ЭПП) с изменением режима тече­ния струи);

б) отклонение заряженной или незаряженной струи относи­тельно приемных сопл в определенную сторону (струйные ЭГП (ЭПП) с отклонением струи);

в) изменение угла раскрытия предварительно закрученной струи (струйные ЭГП (ЭПП) с изменением параметров закручен­ных потоков);

г) изменение кинетической энергии соударяющихся струй (струйные ЭГП (ЭПП) с соударением струй);

д) изменение профиля скоростей в струе.

Во всех перечисленных выше случаях струя может быть как затопленной (распространяться в среде той же плотности — одно­фазный диэлектрик в зоне управления), так и незатопленной (рас­пространяться в среде значительно меньшей плотности — двух­фазный диэлектрик в зоне управления).

Струйные ЭФ ЭГП (ЭПП). В настоящее время практика син­теза струйных систем управления базируется в основном на четы­рех типах струйных элементов: турбулентных усилителях, устрой­ствах с отклонением струи, вихревых устройствах (вихревых дрос­селирующих усилителях) и устройствах со встречным соударени­ем струй. Названные струйные элементы нашли наибольшее при­менение в промышленности, поэтому, чтобы принципиально не ог­раничивать фронт внедрения электропневматических и электро­гидравлических систем управления, необходимо, прежде всего, строить новые преобразователи электрических сигналов в пневматические (гидравлические) на базе вышеназванных устройств. Причем, как показали исследования, возможны два пути решения поставленной задачи [16].

Рис 3.26. Принципы построения электропневматических (электрогидравлических) преобразователей с турбулизацией струи потоком ионов.

1. Замена газо- и гидродинамических управляющих воздейст­вий электрогазо- и электрогидродинамическими с сохранением места воздействия управления на основную струю и способа пре­образования ее энергии в выход­ной сигнал, как это, например, осуществлено в рассматриваемых ниже ЭФ ЭПП и ЭГП с турбулизацией незаряженной струи, в электрогидравлических преобра­зователях на встречно соударяющихся струях, в электропневма­тических и электрогидравличе­ских преобразователях с отклоне­нием струи потоком ионов и со­путствующим ему «электриче­ским ветром» с использованием статических ЭФ ЭПП и ЭГП.

2. Новые методы организации управляющих ЭФ воздействий на струи жидкости (газов) с сохра­нением способа преобразования энергии струи в выходной гидравлический (пневматический) сигнал (см. ниже ЭГП с отклонением предварительно заряженной струи).

В первом случае имеем ряд практических удобств при элект­рофлюидном управлении струйными системами, реализованных на стандартных пневматических и гидравлических устройствах, по­скольку наделение их принципиально новыми функциями (преоб­разование рода энергии сигналов) осуществляется с минимальны­ми конструктивными переделками.

Во втором случае в ЭФ ЭГП (ЭПП), построенных на базе со­ответствующих гидравлических или пневматических устройств, как правило, остается неизменной в конструктивном плане только их выходная гидравлическая (пневматическая) часть.

Естественно, как в том, так и в другом случае статические и динамические характеристики струйных электрофлюидных преоб­разователей будут прежде всего определяться характеристиками тех устройств, которые положены в основу построения ЭГП и ЭПП.

ЭПП и ЭГП с турбулизацией струи. Принцип действия данных кинетических (см. рис. 3.20) преобразователей основан на потере устойчивости и турбулизации в пределах фиксированных расстояний затопленной ламинарной струи при помощи направленного движения ионов в резко неоднородном поперечном к струе элект­рическом поле, образующемся при повышении напряжения U на электродах до определенного значения U_K. При U_K  U < U_пр , где U_пр — напряжение, соответствующее искровому пробою межэлект­родного промежутка, сечение перехода х_т0 (рис. 3.26, а) ламинар­ной струи в турбулентную условно (поскольку расстояние х меж­ду формирующим и приемным соплами (рис. 3.26, б) меньше х_т0) смещается в сторону формирующего сопла и при определенных токах достигает входного среза приемного сопла. С этого момен­та при дальнейшем увеличении тока (напряжения на электродах) давление в приемном сопле р_в начинает быстро уменьшаться при постоянном давлении питания р„ вследствие уменьшения кинети­ческой энергии струи при ее расширении и эффектов обратных потоков.

Итак (рис. 3.26, а, б),

х=кх_т°,. (3.60)

где к=0,7  0,8.

Если же формирующее сопло преобразователя выполнено в виде длинной капиллярной трубки диаметром d, то на основании [8] для определения х_т0 при 800<Re<2300 можно применить полуэмпирическую формулу

Здесь

где l— длина формирующего сопла; р_п — давление питания на входе формирующего сопла; р₀ — давление окружающей среды;  - кинематический коэффициент вязкости и плотность воздуха соответственно; R — газовая постоянная; Т_а — абсолютная темпе­ратура.

Тогда с учетом (3.60) — (3.62) имеем выражение

характеризующее взаимосвязь между основными конструктивны­ми и газодинамическими параметрами электропневматических пре­образователей с турбулизацией струи потоком ионов.

По способу организации электрофлюидного воздействия на ла­минарную струю ЭПП (ЭГП) можно подразделить на преобра­зователи с униполярным потоком ионов и биполярным потоком ионов между электродами.

Диапазон изменения выходного давления р_п при U<U_np свер­ху 0U<U_K ограничен величиной создаваемого ламинарной струей в приемном сопле давления р_в.тах , соответствующей максималь­ному давлению питания, а снизу U_KU<U_пр — остаточным дав­лением p_{B miп} создаваемым в приемном сопле турбулентной струей.

В общем случае р_в.тах = к₂р_п, где к₂— коэффициент, завися­щий от конструктивных и гидродинамических параметров преоб­разователя, а также от нагрузки на его выходе. При работе пре­образователя на глухую камеру

р_втах=к₃р_п

где к₃ - коэффициент, зависящий от конструктивных параметров преобразователя. Обычно значения к₃ лежат в диапазоне 0,4—0,6.

Для уменьшения p_{B min} целесообразно отклонять на слив турбулизованную в пространстве 4 ЭГД-воздействием струю 2 с ис­пользованием эффекта притяжения струи к твердой стенке, на­пример к диффузору 5 (рис. 3.26, в). Для ЭПП с диффузором к₃ = 0,65  0,7.

С целью повышения надежности работы ЭФ-устройств с турбулизацией струи потоком ионов при их миниатюризации разрабо­тан принципиально новый способ электрофлюидного управления, по которому создаем (рис. 3.26, в) в пространстве между форми­рующим / и приемным 6 соплами биполярный коронный разряд между электродами 3, 7 типа «игла — игла» (рис. 3.26, в) и из­меняем его интенсивность изменением регулируемых напряжений на этом участке.

На рис. 3.27 приведены статические характеристики электро­пневматического (рис. 3.27, а) и электрогидравлического (рис. 3.27, б) преобразователя, показанного на рис. 3.26, в.

При эксплуатации ЭФ ПРЭС с турбулизацией струи потоком ионов часто включение и выключение преобразователя произво­дится по разным цепям системы управления. В свою очередь, раз­работанные преобразователи могут работать и в аналоговом ре­жиме, поэтому если величина входного электрического сигнала (включающего или отключающего) выбрана такой, что рабочая точка не выходит за пределы квазилинейного участка статиче­ской характеристики, то в линейном приближении передаточную функцию ЭФ ПРЭС с турбулизацией струи находим по экспери­ментальной снятой соответствующей переходной характеристике известными методами. Например, для электропневматического преобразователя с турбулизацией струи встречно направленными потоками ионов разных знаков (см. рис. 3.26, в) найденная по переходной характеристике (рис. 3.28) методом площадей пере­даточная функция имеет вид

где к — коэффициент передачи преобразователя; U_BK — напряже­ние на входе высоковольтного усилителя (0—10 В).

В случае использования в качестве рабочей среды воздуха при включении ЭФ ЭПП в (3.63) имеем  = 0,6*10^-3 с; Т₁ = 0,97*10 ^-3с; Т²₂ = 0,535*10^-6 с²; Т₃³= 0,11*10^-9 с³, а при отключе­нии соответственно  =0,45*10^-3 с; Т₁ =1,46*10 ^-3с, Т²₂ = 0,94*10^-6с²; Т₃³ = 0,33*10^-9с³.

Рис 327 Статические характеристики электропневматических (а) и электрогидравлических (б) преобразователей с турбулизацией струи потоками ионов.

На основании (3 63) решением дифференциального уравнения третьей степени методом Кардано при единичном ступенчатом входном сигнале находим выражение для переходной характери­стики для (t - )0, представленной (рис. 3.28) в безразмерном виде:

где А В С а, с₁,₀ — постоянные величины.

Для электропневматического преобразователя с турбулизаци­ей струи встречно направленными поперечными потоками ионов разных знаков, реализованного на базе турбулентного усилителя ГЛ-10 по схеме 3.26, в, имеем при включении А=0,52; В=0,48, С=1,35; а=2920 1/с; с₁=972; ₀ =1243 1/с, а при отключении преобразователя — соответственно А =1,26; В= - 0,26; С=1,1; а=1252 1/с; с₁=810; ₀ = 1243 1/с.

Рассчитанные по (3.64) переходные характеристики с достаточ­ной для инженерных расчетов точностью совпадают с результа­тами эксперимента (рис. 3.28).

Электрофлюидные электрогидравлические (электропневматиче­ские) преобразователи с отклонением струи. В данных преобразователях струя может быть турбулентной сразу же за срезом формирующего сопла, что явля­ется их принципиальным газо - (гидро) динамическим отличием от ЭФ ПРЭС с турбулизацией струи. Принцип их действия ос­нован на отклонении в электри­ческом поле относительно прием­ных сопл заряженной или неза­ряженной струи и преобразова­нии кинетической энергии pv²/2 компактной струи жидкости или газа, в частности, в потенциальную энергию давления за прием­ными соплами. В электрофлюид­ных каплеструйных регистрирую­щих устройствах (ЭФ КСРУ) ин­формативным параметром явля­ется собственно отклонение от­дельной капли чернил неком­пактной капельной струи.

Рис. 3 28 Безразмерные переходные характеристики электропневматиче­ского преобразователя с турбулиза­цией струи потоками ионов: 1— включение ЭПП; 2 — отключение ЭПП; ____ — экспериментально снятые пере­ходные характеристики, — — — — расчетные характеристики.

Метод ЭГД управления допускает как пропорциональное, так и дискретное управление заряженными и незаряженными, затоп­ленными и незатопленными (компактными или капельными) струями. Для отклонения незаряженных затопленных струй ис­пользуются рассмотренные выше статические ЭФ электрогидрав­лические или электропневматические преобразователи.

В струйных ЭГП (ЭПП) струя жидкости отклоняется относи­тельно приемных сопл под действием результирующей пондеромоторной силы, проходя между электродами, на которые подается усиленное до (110)*10³ В управляющее напряжение. В свою очередь, характер используемых для отклонения струи пондеромоторных сил (поляризационных или кулоновских) определяет принцип действия, характеристики и конструктивное исполнение преобразователей.

В дроссельных электрогидравлических (электропневматических) преобразователях используется всегда однофазный поток жидкости. При приложении к нему электростатического поля на участке напорного трубопровода изменяются (при выбранной кон­струкции или режиме течения потока) или его профиль скоростей при том же режиме, или параметры вихреобразований в потоке, или параметры предварительно закрученных потоков, что приводит к изменению гидравлического выходного сигнала. Поэтому дрос­сельные ЭГП подразделяем на преобразователи с изменением ре­жима течения, преобразователи с изменением профиля скоростей потока, преобразователи с изменением параметров вихреобразо­ваний в потоке и параметров закрученных потоков.

Ниже рассмотрены простейшие конструкции указанных типов преобразователей и их статические и динамические характери­стики.

Статические ЭГП (ЭПП). Данные электрофлюидные устройст­ва предназначены для преобразования входного электрического сигнала в давление, возникающее в неподвижном в исходном со­стоянии газе или диэлектрической жидкости (в отсутствие электрического воздействия расход Q = 0) при приложении к ним эле­ктростатического поля напряженностью Ē, и могут быть включе­ны на расходную (струйные элементы) и безрасходную (мембран­ные элементы) нагрузку. Областью применения статических ЭПП и ЭГП являются цепи управления электропневматических и эле­ктрогидравлических систем автоматики, а также цепи обратной связи, в частности компенсационных схем для измерения малых давлений и ускорений.

Принцип действия статических ЭГП и ЭПП основан на ис­пользовании механической (пондеромоторной) силы, возникающей в неподвижном в исходном состоянии заряженном объеме жидко­го или газообразного диэлектрика при приложении к нему элект­рического поля. В результате под действием пондеромоторных сил диэлектрик приходит в движение и таким образом входной элект­рический сигнал (создающий одновременно и электрическое поле и заряд в объеме диэлектрика) непосредственно преобразуется в изменение давления или расхода жидкости или газа. Таким обра­зом, статические ЭГП и ЭПП можно рассматривать как локаль­ные микро насосы и микро компрессоры, работающие только при наличии входного электрического сигнала и не содержащие в сво­ей структуре ни одной подвижной электромеханической и меха­нической части.

В ЭГП целесообразно в качестве рабочих сред выбирать маловязкие слабополярные диэлектрические жидкости с относительной диэлектрической проницаемостью   2  3, обладающие в большей степени электронной и в меньшей – ориентационной поляризацией. Это позволяет выполнить электрическую часть пре­образователей маломощной (при малых ее габаритах) и тем са­мым автоматически удовлетворить требованиям техники безопасности при эксплуатации преобразователей.

С учетом силы, действующей на свободные заряды, для объ­емных пондеромоторных сил в рабочих жидкостях (газах) стати­ческих преобразователей справедливо выражение [16]

где

— объемная механическая сила, действующая на свободные заря­ды в диэлектрике;

— объемная механическая сила, действующая на поляризацион­ные заряды в диэлектрике при предположении, что е пропорцио­нальна плотности .

Так как объемные силы (3.47) —(3.49) всегда могут быть све­дены к силам, приложенным к поверхности этого объема, то, учи­тывая однозначное соответствие напряженности поля Е напряже­нию U на электродах, в статических ЭГП (ЭПП), таким образом, реализуем непосредственное преобразование входного электрического сигнала в давление, пропорциональное равнодействующей объемных пондеромоторных сил.

Данный выходной сигнал преобразователей в управляющих цепях непосредственно воздействует на струйные или мембранные логические или усилительные устройства пневмогидроавтоматики, в силовых цепях при реализации электропневматических или эле­ктрогидравлических распределительных устройств усиливается по мощности струйными или мембранно-клапанными усилителями, а в цепях обратной связи компенсационных схем (пневмоэлектрических преобразователях давления) компенсирует входное давле­ние.

Принцип действия статических ЭФ электрогидравлических (электропневматических) преобразователей с однофазным слабо­полярным газообразным или жидким диэлектриком заключается в создании в резко неоднородном электрическом поле потока уни­полярных ионов между электродами «игла - проницаемая плос­кость» (рис. 3.21, а). Данный поток движется под действием меха­нических сил (3.48) в электрическом поле к другому электроду, передавая количество своего движения окружающей диэлектриче­ской жидкости или воздуху, и создает в них давление, вызывая в свою очередь движение жидкости или газа. Конструкция преоб­разователей предельно проста (рис. 321, а), что позволяет реа­лизовать их в микромодульном исполнении.

При приложении к электродам 3, 4 напряжения U с выхода высоковольтного усилителя между электродами «игла 3—плос­кость с соосным отверстием 4» создается резко неоднородное эле­ктрическое поле и при определенном напряжении U_K возникает униполярный поток ионов знака потенциала острия. Игольчатый электрод 3, выполненный из твердосплавного материала ВК 6М, впрессовывается в державку 1 с резьбой, которая при необходи­мости позволяет перемещать иглу 3 по оси трубопровода и таким образом изменять межэлектродное расстояние h. Корпус 5 ЭФ ЭГП выполнен из диэлектрика, например из оргстекла или фто­ропласта, в котором проделаны отверстия 2, 6 для подвода и от­вода рабочей жидкости.

Униполярные ионы движутся от иглы 3, передают количество своего движения окружающей диэлектрической жидкости, созда­вая на выходе 6 избыточное давление, а в отверстии 2 — разреже­ние.

Диаметр D трубопровода, в котором размещены электроды, выбирается из условия реализации частичной адсорбции ионов на диэлектрических стенках трубопровода в межэлектродном про­межутке h. В этом случае адсорбированные на диэлектрических стенках трубопровода ионы, знак которых совпадает со знаком ионов, движущихся к электроду 4, создают электрическое поле, фокусирующее в промежутке h поток ионов по оси трубопрово­да и отверстия в плоском электроде. В результате по оси иголь­чатого электрода в межэлектродном промежутке образуется в жидкости затопленная электрогидродинамическая (ЭГД) струя, движущаяся от иглы с максимальной скоростью.

Если в качестве рабочего тела между электродами типа «иг­ла – плоскость с отверстием (трубка)» применять воздух или дру­гие газы, то получим статический электропневматический (ЭПП) преобразователь (электрогазодинамический компрессор). В осно­ву такого ЭФ ЭПП положены явления, сопровождающие корон­ный разряд в газе.

Пусть в качестве рабочего газа используется воздух. При при­ложении к электродам «игла – плоскость с отверстием» высокого напряжения (до 4 кВ) между ними возникает резко неоднородное электрическое поле. В зоне максимальной напряженности поля (возле конца острия иглы) произойдет ударная ионизация газа и в непосредственной близости от игольчатого электрода образуют­ся униполярные ионы знака потенциала острия. Двигаясь под дей­ствием электрического поля к плоскому электроду с отверстием, ионы передают количество своего движения окружающей нейт­ральной среде, вызывая расход и давление газа на выходе отвер­стия плоского электрода. Таким образом, происходит преобразо­вание электрического сигнала в пневматический (расход, давле­ние) без использования подвижных механических элементов.

Конструкция базового микромодуля (БКМ) ЭПП (рис. 3.23) отличается от конструкции соответствующего БКМ электрогид­равлического преобразователя (см. рис. 3.21, а) тем, что иголь­чатый электрод 8 ЭПП размещен в металлическом корпусе 3, 4 (а не в диэлектрическом, как ЭГП). При этом необходимо, чтобы расстояние от боковых поверхностей иглы 8 до стенок металличе­ского корпуса 3, 4 было больше в 1,5—2 раза расстояния от конца иглы до плоскости 2 с отверстием.

При последовательном и параллельном соединении БКМ напряжение к игольчатым элект­родам подводится через металлическую пластинку 1 (игольчатые электроды размещены на винтах, которые ввинчиваются в пла­стинку 1 и тем самым дают возможность регулировать расстояние между электродами многокаскадного статического ЭПП). Иголь­чатые электроды отделены от металлического корпуса диэлектри­ческой пластиной из оргстекла 5 В диэлектрической пластине 6 выполнены каналы для соответствующего пневматического сое­динения микромодулей. Выходной пневматический сигнал снима­ется с помощью штуцеров 7. Данная пакетная конструкция ЭПП стягивается с использованием соответствующих крепежных эле­ментов 9—11.

Рис 3 23 Конструкция многоступен­чатого статического электропневма­тического преобразователя (пункти­ром изображены цилиндры каскадов ЭФ ЭПП и соединительные каналы).

На рис 324, а в качестве примера показаны статические ха­рактеристики однокаскадного и пятикаскадного ЭПП, причем в последнем случае элементарные БКМ соединены последовательно.

Разработанные статические ЭФ ЭПП также могут работать как на безрасходную, так и на расходную нагрузку. На рис. 3.24, б приведена экспериментально снятая нагрузочная характеристика многокаскадного (см. рис. 3.23) электрофлюидного ЭПП (компрессора).

Рассмотрим работу статических ЭФ ЭГП (ЭПП) в расходных цепях управления устройств автоматики с учетом гидродинамиче­ских потерь. Элементарная ступень таких устройств типа «игла — трубка» с радиусом R₁ нагружена, например, на управляющее сопло радиуса R₂ струйного элемента.

Рис. 3 24, Статическая (а), нагрузочная (б) и переходная (в) ха­рактеристики статического электропневматического преобразователя.

Для того чтобы давление изменилось при этом незначительно (выходная гидравлическая (пневматическая) мощность статические ЭГП (ЭПП) относитель­но невелика), нагрузка выбирается соответствующим образом. Тогда можно записать р_в = р₁’ + р₂’, где р_в – давление, развивае­мое статическим ЭФ ЭГП (ЭПП); р₁’, р₂’—соответственно поте­ри давления в ЭФ ПРЭС и нагрузке при протекании через них жидкости (газа). В зависимости от типа жидкости и выбранных геометрических параметров нагрузки может выполняться один из следующих предельных случаев:

где А, В, А₁, В₁ – соответствующие коэффициенты, связывающие потери давления р₁’ и р₂’ с расходом жидкости (газа); Q = R₁²v₁=R₂²v₂— объемный расход жидкости (газа); v₁, v₂ – средние скорости течения жидкости (газа) через ступени статиче­ского ЭФ ЭГП (ЭПП) с площадью проходного сечения R₁² и че­рез нагрузку с площадью проходного сечения R₂² соответст­венно;

l₁, l₂ – соответствующие длины выходного сопла преобразователя и сопла нагрузки (в последнем случае можно учесть и подводя­щий трубопровод); _p — коэффициент расхода, зависящий от ти­па жидкости и геометрических параметров канала (_Р — 0,50,9). Первое уравнение системы (3.52) применимо для очень вязких диэлектрических жидкостей типа касторового масла и относи­тельно длинных сопл преобразователя и нагрузки (режим тече­ния жидкости через преобразователь и нагрузку является лами­нарным). С учетом вихреобразований в рабочих жидкостях низ­кой и средней вязкости типа минеральных масел и керосина в за­висимости от геометрических параметров нагрузки используют второе или третье уравнение системы (3.52). В последнем случае можно показать [7], что при 2R₁1,5*10^-3 м расход жидкости че­рез ступень ЭФ ЭГП

где параметр, зависящий от выбранного типа жидкости; - коэффициент, характеризующий кон­структивные параметры системы.

Выражение (3.53) является статической характеристикой Q = f(U) ЭФ ПРЭС и показывает, что расход жидкости через пре­образователь прямо пропорционален напряжению (U—U_K) на его электродах. Последнее подтверждено и экспериментально.

Экспериментально снятая переходная функция одной отдельной элементарной ступени электрофлюидного ЭПП (ЭФ-компрессора), характеризующая динамику его работы, приведена на рис. 3.24, в. Передаточная функция ЭФ-компрессора при этом имеет вид

где к — коэффициент передачи ЭФ-компрессора; Т₁, T₂, T₃ - по­стоянные времени.

В случае использования в качестве рабочей среды воздуха Т₁ = 3,2*10^-3 с, Т₂ = 2,98*10^-3 с, Т²₃ = 0,55*10^-6 с²,  = =0,06*10^-3 с.