Co to jest tłumienie elektryczne, cewki i cewki amortyzatora

Amortyzacja — zwiększenie strat energii w układzie w celu zwiększenia tłumienia w nim oscylacji.

Amortyzacja mechaniczna

Zastosowano amortyzację w urządzeniach pomiarowych aby zredukować drgania strzałki wskaźnika również w innych urządzeniach. Tłumienie mechaniczne uzyskuje się poprzez zwiększenie tarcia lub zwiększenie oporu ośrodka, w którym porusza się układ. Na przykład lekki tłok jest przymocowany do układu obrotowego urządzenia, który porusza się w rurze, spowalniając ruch układu ruchomego.

Urządzenia elektryczne z ruchomymi częściami zawsze mają urządzenia hamujące w takiej czy innej formie, ponieważ ruch części ruchomej musi zostać gdzieś zatrzymany, a zapas energii kinetycznej musi zostać pochłonięty. Po pierwsze, w każdym poruszającym się układzie działają siły tarcia skierowane zawsze przeciwnie do ruchu.

Jeśli energia kinetyczna jest duża, uciekają się do specjalnych urządzeń hamujących, w których pochłaniana jest nadwyżka energii kinetycznej.W wielu urządzeniach (na przykład w przekaźnikach) urządzenia hamujące są przeznaczone nie tylko do pochłaniania nadmiaru energii kinetycznej ruchomych części (gdy zbliżają się do zamknięcia, aby uniknąć silnego wstrząsu), ale także do spowolnienia działania urządzenia.

W pierwszym przypadku, gdy urządzenie hamujące jest przeznaczone tylko do pochłaniania nadmiaru energii kinetycznej na końcu skoku, zwykle nazywane jest urządzeniem buforowym i w większości przypadków, gdy urządzenie to zaczyna działać, siła poruszająca częściami hamulca aparat zatrzymuje się. W drugim przypadku urządzenie hamujące działa podczas istnienia siły napędowej w urządzeniu i jest nazywane amortyzator.

Amortyzacja urządzeń elektrycznych

Amortyzacja elektryczna może zachodzić poprzez oddziaływanie między polem magnetycznym a prądami indukowanymi w przewodach poruszających się w tym polu magnetycznym, ponieważ zgodnie z prawem Lenza w tym przypadku zawsze musi istnieć siła, która zapobiega temu ruchowi. Na przykład ruchoma płyta z materiału przewodzącego jest przymocowana do ruchomego układu urządzenia między biegunami magnesu… W tym przypadku powstają w nim prądy wirowe, których oddziaływanie z polem magnetycznym spowalnia ruch układu.

Cewki amortyzatora — obejmuje obwód magnetyczny służący do tłumienia ruchomej części układu magnetycznego. Na przykład takie zwoje miedzi są instalowane na obwodzie magnetycznym rozrusznika magnetycznego lub stycznika od krawędzi płaszczyzn styku twornika i rdzenia.

Każdy elektromagnes prądu przemiennego ma zmienną w czasie siłę ciągnącą, a czasami, gdy strumień magnetyczny przechodzi przez zero, również wynosi zero.Ta okoliczność prowadzi do tego, że zwora elektromagnesu nie może być stabilna w swoim położeniu końcowym, a pod działaniem przeciwnych sił w obszarze zerowego strumienia zwora i związane z nią części mają tendencję do cofania się.

Gwałtownie rosnąca siła ciągnięcia kotwicy nie pozwala tym częściom oddzielić się od ogranicznika na znaczną odległość, ale nadal poruszają się na niewielką odległość. W efekcie części aparatu dociskane przez kotwicę do ogranicznika nie znajdują się w położeniu nieruchomym, lecz wibrują w czasie z siłą przyciągania elektromagnesu.

Powoduje to grzechotanie tych części, luzowanie się mechanizmu, zużycie styków dociskanych przez elektromagnes, hałas i inne nieprzyjemne konsekwencje. Jednym z powszechnych środków zwalczania tego zjawiska jest zastosowanie zwarcia obejmującego część sekcji głównej.

W tym przypadku część strumienia przechodząca przez zwartą cewkę nie pokrywa się w fazie z drugą częścią strumienia, a zatem zerowa wartość siły pociągowej strumieni nie pokrywa się w czasie. W rezultacie dany elektromagnes prądu przemiennego nie będzie miał punktu w czasie, w którym jego siła ciągnąca wynosi zero, a wskazane grzechotanie będzie nieobecne. Zwykle liczba zwojów zwarcia jest równa jeden i jest odpowiednio nazywana zwarcie.

W niektórych konstrukcjach elektromagnesów prądu stałego na rdzeń (lub na twornik) nakładane jest specjalne uzwojenie zwarciowe o niskim oporze elektrycznym.Ma to wtedy na celu spowolnienie działania elektromagnesu: w obecności takiej cewki wzrost strumienia po włączeniu cewki lub napięcia i strumienia po wyłączeniu prądu jest wolniejszy niż bez takiej cewki.

Wpływ takiej cewki będzie odbijany nie tylko wtedy, gdy twornik jest nieruchomy podczas procesu strumienia nieustalonego, ale także podczas ruchu twornika, gdy na skutek zmiany szczeliny powietrznej strumień w elektromagnesie ma tendencję do zmiany. Ten proces fizyczny nazywa się tłumienie magnetyczne.

Zastosowanie dodatkowego uzwojenia do tłumienia procesów w elektromagnesie prądu przemiennego nie spełnia założonych celów i dlatego nie jest stosowane.

Tłumienie magnetyczne jest często stosowane do opóźnienia zadziałania i zwolnienia przekaźników synchronizacji elektromagnetycznej i prądu stałego. Spowalnia to wzrost i spadek strumienia magnetycznego w rdzeniu. W tym celu na obwodzie magnetycznym przekaźnika umieszcza się zwarcia. Dzięki temu rozwiązaniu technicznemu uzyskuje się opóźnienie od 0,2 do 10 sekund. Czasami tłumienie magnetyczne odbywa się nie przez zwarcie, ale przez zwarcie cewki roboczej przekaźnika.

Przekaźniki elektromagnetyczne z tłumieniem magnetycznym: a — z tuleją miedzianą; b — z miedzianym pierścieniem w szczelinie roboczej.

Istnieje szereg praktycznych przypadków, w których czas działania elektromagnesów i urządzeń elektromagnetycznych (przekaźniki, rozruszniki, styczniki) musi być jak najkrótszy.W takim przypadku niedopuszczalna jest obecność zwartych uzwojeń, masywnych części obwodu magnetycznego, metalowych ram cewki oraz zwarć tworzonych przez elementy mocujące i inne części aparatu leżące na drodze przepływu, ponieważ będą one zwiększać czas pracy elektromagnesu.

Amortyzacja maszyn elektrycznych

Prawie wszystkie silniki synchroniczne, kompensatory i przetwornicea wiele generatorów synchronicznych z biegunami jest wyposażonych w uzwojenia tłumiące. W niektórych przypadkach są one używane ze względu na wpływ na stabilność systemu, ale w większości są przeznaczone do innych celów. Niezależnie jednak od powodów zastosowania cewek tłumiących, w mniejszym lub większym stopniu wpływają one na stabilność.

Istnieją zasadniczo dwa rodzaje cewek tłumiących: pełne lub zamknięte oraz niekompletne lub otwarte. W obu przypadkach uzwojenie składa się z prętów ułożonych w rowkach na powierzchni biegunów, których końce są połączone z każdej strony bieguna.

Przy pełnej cewce tłumiącej końce prętów są zamknięte pierścieniami łączącymi pręty na wszystkich biegunach. W niepełnym uzwojeniu pręty są zamknięte łukami, z których każdy łączy pręty tylko na jednym biegunie. W tym drugim przypadku cewka tłumiąca każdego bieguna jest niezależnym obwodem.

Pełne kojące cewki są jak wiewiórcze komórki wirników maszyn asynchronicznych, z tym, że w cewkach tłumiących pręty są rozmieszczone nierównomiernie na obwodzie wirnika, ponieważ między biegunami nie ma prętów. W niektórych konstrukcjach pierścienie końcowe są wykonane z oddzielnych sekcji, które są skręcone ze sobą, aby ułatwić zdejmowanie tyczki.

Cewki amortyzatorów można klasyfikować według ich rezystancji czynnej. Cewki o niskiej rezystancji wytwarzają największy moment obrotowy przy niskim poślizgu, a cewki o wysokiej rezystancji przy wysokim poślizgu. Czasami stosowana jest cewka z podwójnym tłumieniem. Składa się z cewek o niskiej i wysokiej rezystancji indukcyjnej. Podwójne cewki tłumiące służą do poprawy charakterystyk rozruchowych silników synchronicznych i ułatwić im synchronizację.

Przeznaczenie cewek tłumiących do maszyn synchronicznych:

• Zwiększenie momentu rozruchowego silników synchronicznych, kompensatorów i przekształtników;

• Zapobiegaj kołysaniu. Cewki tłumiące zostały najpierw wykonane w tym celu i stąd otrzymały swoją nazwę;

• Tłumienie oscylacji powstałych w wyniku wstrząsów podczas zwarcia lub przełączania;

• Zapobieganie zniekształceniu przebiegu napięcia przez niezrównoważone obciążenie, czyli tłumienie składowych wyższych harmonicznych;

• Zmniejszenie asymetrii napięcia fazowego zacisków przy niesymetrycznym obciążeniu, tj. redukcja napięcia składowej przeciwnej;

• Zapobieganie przegrzaniu powierzchni biegunów generatorów jednofazowych przez prądy wirowe;

• Wytworzenie momentu hamującego w generatorze w przypadku zwarć asymetrycznych i zmniejszenie tego nadmiernego momentu obrotowego;

• Stworzenie dodatkowego momentu podczas synchronizacji generatorów;

• Zmniejszenie szybkości powrotu napięcia w stykach przełącznika;

• Redukcja naprężeń mechanicznych w izolacji uzwojenia wzbudzenia podczas prądów rozruchowych w obwodzie twornika.

Generatory napędzane ruchem posuwisto-zwrotnym mają tendencję do chybotania się z powodu pulsującego momentu obrotowego głównych napędów. Silniki elektryczne napędzające pulsujące momenty obrotowe, takie jak sprężarki, również mają tendencję do oscylacji.

Te wahania nazywane są „wymuszonymi wahaniami”. Możliwe jest również wystąpienie „spontanicznych oscylacji”, gdy maszyny synchroniczne są połączone linią, w której stosunek rezystancji czynnej do rezystancji indukcyjnej jest duży.

Cewki tłumiące o niskiej rezystancji znacznie zmniejszają amplitudy oscylacji zarówno wymuszonych, jak i spontanicznych.

Wpływ tłumienia (cewek tłumika) na stabilność układów elektrycznych przejawia się w tym, że:

• Tworzenie amortyzującego (asynchronicznego) momentu o bezpośredniej sekwencji;

• Tworzy moment hamujący w odwrotnej kolejności podczas asymetrycznych zwarć;

• Zmieniając impedancję składowej przeciwnej, maszyna wpływa na moc elektryczną składowej zgodnej podczas zwarć asymetrycznych.