29. Особенности горения и гашения дуги переменного тока

При пере­менном токе ток в дуге независимо от степени ионизации дугового промежутка переходит через нуль каждый полупериод, т. е. каждый полупериод дуга гаснет и зажигается вновь. Здесь необходимо создать условия, при которых ток не восстановился бы после прохождения через нуль.

На рис. 5-7, а приведены кривые изменения тока и напря­жения на дуговом промежутке при переменном токе. В момент появления тока имеет место резкое нарастание напряжения U₃ (напряжение зажигания). С ростом тока падение напряжения на дуге падает и достигает минимума при максимальном токе (амплитудном значении). Затем напряжение на дуге снова воз­растает и достигает значения напряжения погасания U_г при исчезновении тока.

Рис. 5-7. Характеристики дуги переменного тока

Вольт-амперная характеристика дуги переменного тока за период приведена на рис. 5-7, б. Напряжение зажигания дуги зависит от амплитуды тока, и при больших токах оно меньше.При переменном токе температура дуги является величиной переменной. Однако тепловая инерция газа оказывается до­вольно значительной, и в момент перехода тока через нуль температура дуги не падает до нуля и остается достаточно вы­сокой. Все же имеющее место снижение температуры дуги при переходе тока через нуль способствует деионизации промежутка и облегчает гашение. В действительности при переходе через нуль ток в дуге меняется по закону, отличному от синусоидального. Немного раньше момента времени естественного пе­рехода через нуль ток в дуге па­дает почти до нуля, а затем после перехода через нуль скачком снова достигает соответственного значения. Схематично процесс перехода тока через нуль пока­зан на рис. 5-8 (сплошной линией).

Рис. 5-8. Переход тока через нуль Рис. 5-9. Условия погасания дуги переменного тока

Таким образом, при переходе тока через нуль имеет место бестоковая пауза /_г==о, во время которой происходит ин­тенсивная деионизация дугового промежутка.

Интенсивная деионизация дугового промежутка при пере­ходе тока через нуль приводит к уменьшению его проводимо­сти. Чем больше промежуток будет деионизирован, тем большее напряжение потребуется для его пробоя и повторного зажига­ния дуги. Условие гашения дуги переменного тока может быть сформулировано следующим образом: если нарастание сопро­тивления промежутка, выраженное его пробивным напряже­нием U_np (кривая 1, рис. 5-9), будет опережать нарастание на­пряжения U на промежутке (кривая 2), то дуга погаснет при переходе тока через нуль. Если же нарастание сопротивления промежутка пойдет медленнее (кривая 3), то в момент времени, соответствующий точке О, произойдет повторное зажигание. Ток в дуге станет равным I_д, а напряжение на дуге—U_д (кри­вая 4).

62. Ферропорошковые муфты: устройство, статические характеристики.

В ферропорошковой муфте барабанного типа (рис. 1) ведущий вал 1 через немагнитные фланцы 2 соединен с ферромагнитным цилиндром (барабаном) 3. Внутри цилиндра располагается электромагнит 4, связанный с ведомым ва­лом 6. Обмотка 5 электромагнита питается через контакт­ные кольца (на рисунке не показаны). Внутренняя полость 7 заполнена ферромагнитным порошком (чистое или карбо-ильное железо) с зернами размером от 4—6 до 20—50 мкм, смешанными с сухим (тальк, графит) или жидким (транс­форматорное, кремнийорганические масла) наполнителем. При обесточенной обмотке и вращении ведущей части (ба­рабана) электромагнит и ведомый нал остаются неподвиж­ными, поскольку ферромагнитные зерна наполнителя сво­бодно перемещаются относительно друг друга.

Рис. 1. Электромагнитная ферропорошковая муфта барабанного типа

При подаче напряжения на электромагнит зерна ферро­магнитного порошка теряют свободу перемещения под воз­действием магнитного поля обмотки. Вязкость среды, нахо­дящейся в барабане, резко возрастает. Увеличивается сила трения между барабаном и электромагнитом. На ведомом валу появляется вращающий момент.

При определенном значении тока возбуждения ферро­магнитный порошок и наполнитель полностью затвердевают. Барабан и электромагнит становятся жестко связанными.

Благодаря тому что зазор между барабаном и электро­магнитом заполнен ферромагнитной смесью, его магнит­ная проводимость очень велика, что позволяет уменьшить необходимую МДС обмотки и увеличить коэффициент уп­равления муфты, равный отношению передаваемой мощ­ности к мощности управления (мощности электромагнита).

Рассмотрим характеристики муфты в статическом ре­жиме. Во втором квадранте рис. 2 изображена зависи­мость момента, передаваемого муфтой, от тока возбужде­ния I_в. В первом квадранте представлены механическая характеристика двигателя М_д=f( ₁) и характеристика нагрузки M_H = f( ₂). Пока I_x<I₁, момент, передаваемый муфтой, меньше момента нагрузки при ₂=0 и ведомый вал неподвижен. При I_x>I₁ муфта развивает момент М_а и ведомый вал имеет скорость ₂ (точка а') при скорости двигателя ₁ (точка а").

Заштрихованная область – потери в муфте за счет скольжения. Ферропорошковые муфты не применяют при скоростях более 3000 об/мин сказывается сильное влияние со стороны центробежных сил. Ферропорошковые муфты целесообразно применять там где требуются высокое быстродействие, большая частота включения и плавное регулирование скорости ведомого вала.