Механическая характеристика ад: Построение механической характеристики асинхронного двигателя

Построение механической характеристики асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель

Для оценки свойств асинхронного двигателя прибегают к построению механической характеристики.

Механическая характеристика асинхронного двигателя выражает зависимость между электромагнитным моментом и частотой вращения, либо скольжением. Скольжение – это величина, которая показывает, насколько частота вращения магнитного поля опережает частоту вращения ротора.

Благодаря механической характеристике, появляется возможность определить к какому типу установки больше подходит двигатель, на каком участке сохраняется его устойчивая работа, перегрузочную способность и другое.

Построим механическую характеристику для двигателя 4A90L4У3.

Паспортные данные двигателя:

n1 = 1500 об/мин

Pн = 2.2 КВт

nн = 1425 об/мин

η = 80 %

cos φ = 0.83

Mmax/Mн = λ = 2,2

Для построения нам необходимо произвести расчет номинального момента и скольжения.

Рассчитаем критическое скольжение и момент, для этого необходимо знать коэффициент λ.

Итак, мы определили основные точки характеристики, но для её построения их недостаточно. Поэтому с помощью упрощенной формулы Клосса, рассчитаем моменты для других значений скольжений.

Упрощенная формула Клосса выглядит следующим образом

Для удобства составим таблицу.

s	0	sн	sкр/2	sкр	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0. 7	0.8	0.9	1
M	0	14.61	25.94	32.43	32,39	30.47	26.69	23.16	20.22	17.85	15.93	14.35	13.05
n	1500	1425	1342. 5	1185	1200	1050	900	750	600	450	300	150	0

 

 Рассчитаем для каждого значения скольжения момент и частоту вращения. Например, для значения 0.2

Частоту вращения выразим из формулы для определения скольжения

Подобным образом рассчитываются остальные значения.

Так как формула упрощенная, значения могут несколько отличаться от действительных, что не критично для расчетов.

Теперь на основании расчетов мы можем построить саму механическую характеристику.

Зависимость момента от скольжения M = f(s)

Зависимость частоты оборотов от момента n = f(M)

Рекомендуем — механическая характеристика электропривода

Просмотров: 37013

§79. Характеристики асинхронных двигателей | Электротехника

Характеристики асинхронных двигателей.

Для правильной эксплуатации асинхронного двигателя необходимо знать его характеристики: механическую и рабочие.

Механическая характеристика.

Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки (вращающегося момента на валу) называется механической характеристикой асинхронного двигателя (рис. 262, а). При номинальной нагрузке частота вращения для различных двигателей обычно составляет 98—92,5 % частоты вращения n₁ (скольжение s_ном = 2 – 7,5 %). Чем больше нагрузка, т. е. вращающий момент, который должен развивать двигатель, тем меньше частота вращения ротора.

Как показывает кривая на рис. 262, а, частота вращения асинхронного двигателя лишь незначительно снижается при увеличении нагрузки в диапазоне от нуля до наибольшего ее значения. Поэтому говорят, что такой двигатель обладает жесткой механической характеристикой.

Наибольший вращающий момент M_max двигатель развивает при некотором скольжении s_kp, составляющем 10—20%. Отношение M_max/M_ном определяет перегрузочную способность двигателя, а отношение М_п/М_ном — его пусковые свойства.

Рис. 262. Механические характеристики асинхронного двигателя: а — естественная; б — при включении пускового реостата

Двигатель может устойчиво работать только при обеспечении саморегулирования, т. е. автоматическом установлении равновесия между приложенным к валу моментом нагрузки М_вн и моментом М, развиваемым двигателем. Этому условию соответствует верхняя часть характеристики до достижения M_max (до точки В).

Если нагрузочный момент М_вн превысит момент M_max, то двигатель теряет устойчивость и останавливается, при этом по обмоткам машины будет длительно проходить ток в 5—7 раз больше номинального, и они могут сгореть.

При включении в цепь обмоток ротора пускового реостата получаем семейство механических характеристик (рис. 262,б). Характеристика 1 при работе двигателя без пускового реостата называется естественной. Характеристики 2, 3 и 4, получаемые при подключении к обмотке ротора двигателя реостата с сопротивлениями R_1п (кривая 2), R_2п (кривая 3) и R_3п (кривая 4), называют реостатными механическими характеристиками.

При включении пускового реостата механическая характеристика становится более мягкой (более крутопадающей), так как увеличивается активное сопротивление цепи ротора R₂ и возрастает s_кp. При этом уменьшается пусковой ток. Пусковой момент М_п также зависит от R₂. Можно так подобрать сопротивление реостата, чтобы пусковой момент М_п был равен наибольшему М_max.

В двигателе с повышенным пусковым моментом естественная механическая характеристика приближается по своей форме к характеристике двигателя с включенным пусковым реостатом. Вращающий момент двигателя с двойной беличьей клеткой равен сумме двух моментов, создаваемых рабочей и пусковой клетками.

Поэтому характеристику 1 (рис. 263) можно получить путем суммирования характеристик 2 и 3, создаваемых этими клетками. Пусковой момент М_п такого двигателя значительно больше, чем момент М’_п обычного короткозамкнутого двигателя. Механическая характеристика двигателя с глубокими пазами такая же, как и у двигателя с двойной беличьей клеткой.

Рис. 263. Механическая характеристика асинхронного двигателя с повышенным пусковым моментом (с двойной беличьей клеткой)

Рабочие характеристики.

Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называются зависимости частоты вращения n (или скольжения s), момента на валу М₂, тока статора I₁ коэффициента полезного действия η и cosφ₁, от полезной мощности Р₂ = Р_mx при номинальных значениях напряжения U₁ и частоты f₁ (рис. 264).

Рис. 264. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Они строятся только для зоны практической устойчивой работы двигателя, т. е. от скольжения, равного нулю, до скольжения, превышающего номинальное на 10—20%. Частота вращения n с ростом отдаваемой мощности Р₂ изменяется мало, так же как и в механической характеристике; вращающий момент на валу М₂ пропорционален мощности Р₂, он меньше электромагнитного момента М на значение тормозящего момента М_тр, создаваемого силами трения.

Ток статора I₁, возрастает с увеличением отдаваемой мощности, но при Р₂ = 0 имеется некоторый ток холостого хода I₀. К. п. д. изменяется примерно так же, как и в трансформаторе, сохраняя достаточно большое значение в сравнительно широком диапазоне нагрузки.

Наибольшее значение к. п. д. для асинхронных двигателей средней и большой мощности составляет 0,75—0,95 (машины большой мощности имеют соответственно больший к. п. д.). Коэффициент мощности cosφ₁ асинхронных двигателей средней и большой мощности при полной нагрузке равен 0,7—0,9.

Следовательно, они загружают электрические станции и сети значительными реактивными токами (от 70 до 40% номинального тока), что является существенным недостатком этих двигателей.

При нагрузках 25—50 % номинальной, которые часто встречаются при эксплуатации различных механизмов, коэффициент мощности уменьшается до неудовлетворительных с энергетической точки зрения значений (0,5—0,75).

При снятии нагрузки с двигателя коэффициент мощности уменьшается до значений 0,25—0,3, поэтому нельзя допускать работу асинхронных двигателей при холостом ходе и значительных недогрузках.

Работа при пониженном напряжении и обрыве одной из фаз.

Понижение напряжения сети не оказывает существенного влияния на частоту вращения ротора асинхронного двигателя. Однако в этом случае сильно уменьшается наибольший вращающий момент, который может развить асинхронный двигатель (при понижении напряжения на 30% он уменьшается примерно в 2 раза). Поэтому при значительном падении напряжения двигатель может остановиться, а при низком напряжении — не включиться в работу.

На э. п. с. переменного тока при уменьшении напряжения в контактной сети соответственно уменьшается и напряжение в трехфазной сети, от которой питаются асинхронные двигатели, приводящие во вращение вспомогательные машины (вентиляторы, компрессоры, насосы).

Для того чтобы обеспечить нормальную работу асинхронных двигателей при пониженном напряжении (они должны нормально работать при уменьшении напряжения до 0,75U_ном), мощность всех двигателей вспомогательных машин на э. п. с. берется примерно в 1,5—1,6 раза большей, чем это необходимо для привода их при номинальном напряжении.

Такой запас по мощности необходим также из-за некоторой несимметрии фазных напряжений, так как на э. п. с. асинхронные двигатели питаются не от трехфазного генератора, а от расщепителя фаз.

При несимметрии напряжений фазные токи двигателя будут неодинаковы и сдвиг между ними по фазе не будет равен 120°. В результате по одной из фаз будет протекать больший ток, вызывающий увеличенный нагрев обмоток данной фазы. Это заставляет ограничивать нагрузку двигателя по сравнению с работой его при симметричном напряжении.

Кроме того, при несимметрии напряжений возникает не круговое, а эллиптическое вращающееся магнитное поле и несколько изменяется форма механической характеристики двигателя. При этом уменьшаются его наибольший и пусковой моменты.

Несимметрию напряжений характеризуют коэффициентом несимметрии, который равен среднему относительному (в процентах) отклонению напряжений в отдельных фазах от среднего (симметричного) напряжения. Систему трехфазных напряжений принято считать практически симметричной, если этот коэффициент меньше 5 %.

При обрыве одной из фаз двигатель продолжает работать, но по неповрежденным фазам будут протекать повышенные токи, вызывающие увеличенный нагрев обмоток; такой режим не должен допускаться. Пуск двигателя с оборванной фазой невозможен, так как при этом не создается вращающееся магнитное поле, вследствие чего ротор двигателя не будет вращаться.

Использование асинхронных двигателей для привода вспомогательных машин э. п. с. обеспечивает значительные преимущества по сравнению с двигателями постоянного тока. При уменьшении напряжения в контактной сети частота вращения асинхронных двигателей, а следовательно, и подача компрессоров, вентиляторов, насосов практически не изменяются. В двигателях же постоянного тока частота вращения пропорциональна питающему напряжению, поэтому подача этих машин существенно уменьшается.

90 000 ученых наконец-то обнаружили кристаллы времени — но что это, черт возьми, такое?

Автор:

Райан Ф. Мандельбаум

Опубликовано 8 марта 2017 г.

Комментарии (140)

Мы можем получать комиссию за ссылки на этой странице.

Мой первый вопрос был: «Что такое кристалл времени?» Аспиранты Гарварда Сунвон Чой, Джунхи Чой и научный сотрудник Ренате Ландиг начали смеяться. «Это очень хороший вопрос, — сказал Сунвон. Глупое научно-фантастическое название кристалла времени скрывает его глубокий квантово-механический нюанс. Иногда имя — это просто самое простое приближение для описания чего-то гораздо более сложного, чем могут вообразить пытливые умы.

Две группы ученых сообщают, что они наблюдали необычные кристаллы времени, системы атомов, свойства которых упорядочиваются или «кристаллизуются» во времени подобно тому, как кристаллизуются твердые тела в пространстве. Две группы совершенно разных атомных устройств не являются вечными двигателями, оружием или устройствами для путешествий во времени, но их странное поведение проливает свет на совершенно новый класс материалов со свойствами, отличными от любого твердого тела, жидкости или газа, которые вы знаете. когда-либо сталкивался.

«Эксперименты прекрасны и открывают новый класс состояний материи, которые действительно качественно новые и увлекательные сами по себе», — сказал Gizmodo физик-теоретик Массачусетского технологического института и лауреат Нобелевской премии Фрэнк Вильчек. Вильчек предложил кристаллы времени   в 2012 году, задаваясь вопросом, могут ли определенные свойства, изменяющиеся   во времени, а не в пространстве, привести к появлению новых фаз материи. Он сказал, что «новые открытия… безусловно, являются узнаваемым потомком первоначального видения и сохранили название».

Физические законы наполнены симметриями — случаями, когда действие вызывает ту же реакцию в другой среде. Если вы ударите твердую стену с одинаковой силой, она будет одинаково больна независимо от того, где вдоль стены вы ее ударите или в какое время суток — это пространственная и временная симметрии. Некоторые симметрии могут нарушаться. Кристаллы, твердые тела, в которых частицы располагаются в виде решетки, нарушают так называемую пространственную трансляционную симметрию, поскольку молекулы предпочитают определенное место в пространстве. Если бы у вас был частокол вместо сплошной стены, это могло бы нарушить пространственную поступательную симметрию, поскольку удар по штакетнику ощущается иначе, чем удар по пространству между досками.

Идея Вильчека была проста: могут ли молекулы нарушать трансляционную симметрию времени? Могут ли некоторые твердые тела кристаллизоваться во времени, предпочитая разные состояния в разные промежутки времени? Этот вопрос звучал так: имеют ли определенные периодические поведения набора атомов   предпочтительный темп? Это было бы похоже на 17-летних цикад — они могли бы появляться каждый год, но вместо этого они нарушают трансляционную симметрию времени, поскольку они собираются в 17-й год, а не появляются равномерно каждый год.

Физики Харуки Ватанабэ и Масаки Осикава из Токийского университета в 2014 году поняли, что кристаллов времени, вероятно, не существует, по крайней мере, не в том смысле, в каком их определял Вильчек. Два года спустя физики, в том числе Шиваджи Сонди из Принстона и Четан Наяк из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, продемонстрировали, что кристаллы времени могут существовать, если немного изменить правила — например, периодически подталкивая атомы. Физик Норман Яо из Калифорнийского университета в Беркли разработал своего рода план того, что нужно измерять, чтобы убедить исследователей в том, что они создали кристалл времени. Оба открытия были опубликованы в препринтах несколько недель назад, но сейчас они прошли экспертную оценку.

«Самое удивительное в кристалле времени то, что он стабилен», — сказал Яо Gizmodo. Кристалл времени должен был бы предпочесть определенную частоту вибрации, отличную от частоты периодического толчка. После нескольких толчков предпочтительная частота вибрации не меняется.

Вот что каждая группа сообщает сегодня в журнале Nature. Частицы обладают врожденным квантово-механическим свойством, называемым «спин», связанным с магнетизмом, которое в случае этих кристаллов имеет два различных значения. Все значения выравниваются и меняются местами в предпочтительном темпе кристалла времени. Точное понимание вращения не так важно для понимания кристаллов времени — на действительно базовом уровне просто представьте себе каждую частицу как зрителя спортивной игры, держащего табличку. Если все держат вверх сторону А, то коллективные знаки произносят одну фразу, а если все держат сторону Б, говорят другую фразу. В противном случае это мутное месиво.

Одна группа из Университета Мэриленда выстроила десять захваченных ионов иттербия (иттербий — это всего лишь химический элемент) и освещала их периодическими лазерными импульсами, чтобы в основном, но не полностью, изменить спины ионов. Значения вращения частиц встали на свои места, независимо от того, полностью перевернулись. Они продолжали переворачиваться и все выстраивались в линию со скоростью, равной половине скорости лазерного импульса. Если команда немного изменила пульс, десять ионов продолжали свой цикл, хотя интуиция подсказывает, что периодическое движение кристалла времени должно в конечном итоге развалиться. Вместо этого они предпочитали маршировать в такт собственному барабану.

Гарвардская группа работала немного по-другому. Они загрузили правильную углеродную решетку алмаза примесями в виде атомов азота — так много примесей, что алмаз стал черным. Их кристаллу также требовалась пульсирующая сила, в данном случае микроволновое поле, и они также наблюдали, как спины примесей перебрасываются туда-сюда, вставая на место с их собственной более низкой частотой и более длительным периодом. Это заставило бриллиант флуоресцировать, как на картинке ниже. Их система была настолько сложной, что теория не полностью объясняет поведение, сказал Сунвон Чой.

«Обе системы действительно крутые. Они очень разные», — сказал Яо. «Я думаю, что они очень комплиментарны. Я не думаю, что один лучше другого. Они рассматривают два разных режима физики. Тот факт, что вы видите аналогичную феноменологию в очень разных системах, действительно удивителен».

Кристалл может предпочесть свой темп переключения вращения, но эффект определенно не будет длиться вечно. Кристаллы времени не могут существовать без повторяющихся импульсов энергии, заставляющих атомы организовываться во времени. «Это не вечный двигатель, — сказал Gizmodo Цзехан Чжан из Университета Мэриленда. «Мы за рулем!»

Если вы все еще немного запутались, у Яо есть отличное шаблонное объяснение: если вы прыгаете со скакалкой, вы ожидаете вращения каждый раз, когда человек, держащий скакалку, вращается. Эти кристаллы времени обрели собственный разум — веревка делает полный круг или цикл вращения за каждые два вращения ваших рук. Кроме того, объяснил Чжан, небольшое раскачивание веревки не остановит и не изменит стабильное вращение.

Наяк согласился с тем, что обе группы представили доказательства кристаллов, о которых он и другие теоретизировали, но нам все еще нужно знать, насколько стабильны эти кристаллы. «Их объединенные результаты указывают на необходимость экспериментов, которые действительно показывают, что колебания остаются в фазе в течение длительного времени», — написал он в Nature News & Views статья «и не стирается неизбежными колебаниями».

Теперь, когда вы знаете, что такое кристалл времени, ваша первая мысль наверняка будет: «И все? Что в этом такого захватывающего?» («На днях в игре я видел кристалл времени в качестве оружия», — сказал Ландиг). Сунвон сразу же упомянул потенциальные приложения квантовых вычислений в далеком будущем, управляя большим количеством квантовых битов одновременно. Но важность, вероятно, более фундаментальна. Обычно фазы материи существуют только за счет изменения расположения частиц в пространстве. Кристаллы времени открывают целый мир возможных новых фаз материи, добавляя эти лазерные или микроволновые импульсы — фазы, которые существуют только тогда, когда вы что-то делаете с твердым телом, например квантово-физическая версия того, как кукурузный крахмал, смешанный с водой, только кажется твердым. когда ты его шлепаешь.

«Это показывает, что богатство фаз материи даже шире [чем мы думали]», — сказал Яо. «Одним из святых Граалей в физике является понимание того, какие типы материи могут существовать в природе». У нас есть много странных материалов, таких как сверхпроводники и сверхтекучие жидкости, но «неравновесные фазы», ​​такие как кристаллы времени, «представляют новый путь, отличный от всего, что мы изучали в прошлом».

[Природа, Природа]

Заключение | Ад и викторианцы: исследование теологических споров девятнадцатого века о вечном наказании и будущей жизни

Фильтр поиска панели навигации

Оксфордский академический ад и викторианцы: исследование теологических споров девятнадцатого века о вечном наказании и будущей жизниХристианское богословиеИстория христианстваРелигия и наукаБогословиеКнигиЖурналы
Термин поиска мобильного микросайта

Закрыть

Фильтр поиска панели навигации

Оксфордский академический ад и викторианцы: исследование теологических споров девятнадцатого века о вечном наказании и будущей жизниХристианское богословиеИстория христианстваРелигия и наукаБогословиеКнигиЖурналы
Термин поиска на микросайте

Расширенный поиск

• 
  Иконка Цитировать
  
  Цитировать

• Разрешения

• Делиться

  • Твиттер
  • Еще

CITE

ROWELL, Geoffrey,

‘Заключение’

,

Hell и The Victorians: исследование богословских противоречий девятнадцатого века, касающихся вечного наказания и будущей жизни

(

,

1974747474747474444444444444

онлайн-издание,

Oxford Academic

, 22 сентября 2011 г.

), https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198266389.003.0010,

, по состоянию на 1 января 2023 г.

Выберите формат
Выберите format.ris (Mendeley, Papers, Zotero).enw (EndNote).bibtex (BibTex).txt (Medlars, RefWorks)

Закрыть

Фильтр поиска панели навигации

Оксфордский академический ад и викторианцы: исследование теологических споров девятнадцатого века о вечном наказании и будущей жизниХристианское богословиеИстория христианстваРелигия и наукаБогословиеКнигиЖурналы
Термин поиска мобильного микросайта

Закрыть

Фильтр поиска панели навигации

Оксфордский академический ад и викторианцы: исследование теологических споров девятнадцатого века о вечном наказании и будущей жизниХристианское богословиеИстория христианстваРелигия и наукаБогословиеКнигиЖурналы
Термин поиска на микросайте

. так легко сделать Бога морально неприятным и отталкивающим. В эсхатологии, как и в других областях богословия, путь богослова опасен, и люди девятнадцатого века, которые обсуждали эти вопросы с такой агонией и страстью, знали себе цену. В своих спорах они не только вскрыли путаницу прошлого, но и открыли жизненно важные перспективы на будущее.

Ключевые слова:
ад, эсхатология, отчуждение, изоляция, отчуждение, теология, Бог

Предмет

История христианстваХристианское богословиеБогословиеРелигия и наука

В настоящее время у вас нет доступа к этой главе.

Войти

Получить помощь с доступом

Получить помощь с доступом

Доступ для учреждений

Доступ к контенту в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок. Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту одним из следующих способов:

Доступ на основе IP

Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов. Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с IP-аутентификацией.

Войдите через свое учреждение

Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения. Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.

1. Нажмите Войти через свое учреждение.
2. Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа.
3. При посещении сайта учреждения используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
4. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.

Войти с помощью читательского билета

Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.

Члены общества

Доступ члена общества к журналу достигается одним из следующих способов:

Войти через сайт сообщества

Многие общества предлагают единый вход между веб-сайтом общества и Oxford Academic. Если вы видите «Войти через сайт сообщества» на панели входа в журнале:

1. Щелкните Войти через сайт сообщества.
2. При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
3. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.

Вход через личный кабинет

Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам. Смотри ниже.

Личный кабинет

Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.

Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.

Просмотр учетных записей, вошедших в систему

Щелкните значок учетной записи в правом верхнем углу, чтобы:

• Просмотр вашей личной учетной записи и доступ к функциям управления учетной записью.