Wat is elektrische demping, demperspoelen en spoelen

Afschrijvingen — toenemende energieverliezen in het systeem om de demping van oscillaties daarin te vergroten.

Mechanische demping

Afschrijving toegepast bij meetapparatuur om jitter van de aanwijzerpijl ook op andere apparaten te verminderen. Mechanische demping wordt bereikt door de wrijving of de weerstand van het medium waarin het systeem beweegt te vergroten. Aan het roterende systeem van het apparaat is bijvoorbeeld een lichte zuiger bevestigd, die in de buis beweegt en de beweging van het bewegende systeem vertraagt.

Elektrische apparaten met bewegende delen hebben altijd in een of andere vorm reminrichtingen, aangezien de beweging van het bewegende deel ergens moet worden gestopt en de opslag van kinetische energie moet worden geabsorbeerd. Allereerst zijn er in elk bewegend systeem wrijvingskrachten die altijd tegen de beweging zijn gericht.

Als de kinetische energie groot is, nemen ze hun toevlucht tot speciale reminrichtingen waarin de overtollige kinetische energie wordt geabsorbeerd.In een aantal apparaten (bijvoorbeeld in relais) zijn de reminrichtingen niet alleen ontworpen om de overtollige kinetische energie van de bewegende delen te absorberen (wanneer ze de sluiting naderen om een ​​sterke schok te voorkomen), maar ook om de actie te vertragen van het apparaat.

In het eerste geval, wanneer het remapparaat alleen is ontworpen om overtollige kinetische energie aan het einde van de slag te absorberen, wordt het meestal een bufferapparaat genoemd, en in de meeste gevallen, wanneer dit apparaat begint te werken, zal de kracht die de delen van het apparaat stopt. In het tweede geval werkt de reminrichting tijdens het bestaan ​​van de drijvende kracht in het apparaat en wordt deze aangeroepen schokdemper.

Afschrijvingen op elektrische apparaten

Elektrische demping kan plaatsvinden door interactie tussen het magnetische veld en de geïnduceerde stromen in draden die in dit magnetische veld bewegen, omdat er volgens de wet van Lenz in dit geval altijd een kracht moet zijn die deze beweging verhindert. Aan het beweegbare systeem van het apparaat is bijvoorbeeld een bewegend plaatje van geleidend materiaal bevestigd tussen de polen van een magneet… In dit geval ontstaan ​​er wervelstromen, waarvan de interactie met het magnetische veld de beweging van het systeem vertraagt.

Schokbreker spoelen - omvat het magnetische circuit dat dient om het bewegende deel van het magnetische systeem te dempen. Dergelijke koperen windingen worden bijvoorbeeld geïnstalleerd op het magnetische circuit van een magnetische starter of contactor vanaf de randen van de contactvlakken van het anker en de kern.

Elke wisselstroomelektromagneet heeft een in de tijd variërende trekkracht en op momenten dat de magnetische flux door nul gaat, is deze ook nul.Deze omstandigheid leidt ertoe dat het anker van de elektromagneet niet stabiel kan zijn in zijn uiteindelijke positie, en onder invloed van tegengestelde krachten in het gebied van nulflux hebben het anker en de bijbehorende onderdelen de neiging om naar achteren te bewegen.

Door de snel toenemende kracht van de trekkracht van het anker kunnen deze onderdelen niet over een aanzienlijke afstand van de aanslag worden gescheiden, maar ze bewegen nog steeds over een korte afstand. Hierdoor staan ​​de delen van het apparaat die door het anker tegen de begrenzer worden gedrukt niet stil, maar trillen ze na verloop van tijd met de trekkracht van de elektromagneet.

Dit veroorzaakt het ratelen van deze onderdelen, het losraken van het mechanisme, slijtage van de contacten die door de elektromagneet worden ingedrukt, ruis en andere onaangename gevolgen. Een van de gebruikelijke maatregelen om dit fenomeen tegen te gaan, is het gebruik van een kortsluiting die een deel van het hoofdgedeelte bedekt.

In dit geval valt het deel van de flux dat de kortgesloten spoel binnendringt niet in fase samen met het andere deel van de flux, en daarom valt de nulwaarde van de trekkracht van de fluxen niet samen in de tijd. Als gevolg hiervan zal een bepaalde AC-elektromagneet geen tijdstip hebben waarop de trekkracht nul is en het aangegeven gerammel afwezig zal zijn. Gewoonlijk is het aantal windingen van een kortsluiting gelijk aan één en wordt deze dienovereenkomstig genoemd kortsluiting.

In sommige ontwerpen van gelijkstroom-elektromagneten wordt een speciale kortsluitwikkeling met lage elektrische weerstand op de kern (of op het anker) aangebracht.Dit wordt dan gedaan om de werking van de elektromagneet te vertragen: bij aanwezigheid van zo'n spoel is de toename van de flux na het inschakelen van de spoel of spanning en flux na het uitschakelen van de stroom langzamer dan zonder zo'n spoel.

De invloed van zo'n spoel zal niet alleen worden weerspiegeld wanneer het anker stilstaat tijdens een onstabiel fluxproces, maar ook wanneer het anker beweegt, wanneer door een verandering in de luchtspleet de flux in de elektromagneet de neiging heeft te veranderen. Dit fysieke proces wordt genoemd magnetische demping.

Het gebruik van een extra wikkeling ten behoeve van dempingsprocessen in een wisselstroomelektromagneet voldoet niet aan de doelstellingen en wordt daarom niet toegepast.

Magnetische demping wordt vaak gebruikt om de werking en vrijgave van elektromagnetische en DC-synchronisatierelais te vertragen. Dit vertraagt ​​het stijgen en dalen van de magnetische flux in de kern. Hiervoor worden kortsluitingen aangebracht op het magnetische circuit van het relais. Dankzij deze technische oplossing wordt een vertraging van 0,2 tot 10 seconden verkregen. Soms wordt magnetische demping niet gedaan door kortsluiting te gebruiken, maar door de werkspoel van het relais kort te sluiten.

Elektromagnetische relais met magnetische demping: a — met een koperen huls; b - met een koperen ring in de werkspleet.

Er zijn een aantal praktijkgevallen waarbij de looptijd van elektromagneten en elektromagnetische apparaten (relais, starters, magneetschakelaars) zo kort mogelijk moet zijn.In dit geval is de aanwezigheid van kortgesloten wikkelingen, massieve delen van het magnetische circuit, metalen frames van de spoel en kortsluitingen gevormd door bevestigingsmiddelen en andere delen van het apparaat die in het pad van de stroom liggen onaanvaardbaar, omdat ze zullen toenemen de tijd voor werking van de elektromagneet.

Afschrijvingen op elektrische machines

Bijna alle synchrone motoren, compensatoren en omvormersen veel synchrone generatoren met uitspringende polen zijn uitgerust met dempende wikkelingen. In sommige gevallen worden ze gebruikt vanwege het effect op de systeemstabiliteit, maar meestal zijn ze bedoeld voor andere doeleinden. Ongeacht de redenen voor het gebruik van dempingsspoelen hebben ze echter in meer of mindere mate invloed op de stabiliteit.

Er zijn in principe twee soorten dempingsspoelen: vol of gesloten en incompleet of open. In beide gevallen bestaat de wikkeling uit staven die in groeven op het oppervlak van de palen zijn gelegd, waarvan de uiteinden aan weerszijden van de paal zijn verbonden.

Bij een volledige dempingsspoel zijn de uiteinden van de stangen afgesloten met ringen die de stangen aan alle polen verbinden. Bij onvolledige wikkeling zijn de staven gesloten met bogen, die elk de staven aan slechts één pool verbinden. In het laatste geval is de dempingsspoel van elke pool een onafhankelijk circuit.

Volledige rustgevende spoelen zijn als eekhoorncellen van asynchrone machinerotoren, behalve dat bij dempingsspoelen de staven ongelijk verdeeld zijn rond de omtrek van de rotor omdat er geen staven tussen de polen zijn. In sommige ontwerpen zijn de eindringen gemaakt van afzonderlijke secties die aan elkaar zijn geschroefd om het verwijderen van de paal te vergemakkelijken.

Demperspoelen kunnen worden geclassificeerd op basis van hun actieve weerstand. Spoelen met lage weerstand produceren het meeste koppel bij lage slip en spoelen met hoge weerstand bij hoge slip. Soms wordt een spoel met dubbele demping gebruikt. Het bestaat uit spoelen met lage en hoge inductieve weerstand. Dubbele dempingsspoelen worden gebruikt om de startkarakteristieken van synchrone motoren te verbeteren en maak het voor hen gemakkelijker om synchroon te lopen.

Het doel van dempingsspoelen voor synchrone machines:

• Verhogen van het startkoppel van synchrone motoren, compensatoren en omvormers;

• Voorkom slingeren. Dempingsspoelen werden voor dit doel eerst gemaakt en kregen daarom hun naam;

• Onderdrukking van oscillaties als gevolg van schokken tijdens kortsluiting of schakelen;

• Voorkomen van vervorming van de spanningsgolfvorm door een ongebalanceerde belasting, met andere woorden — onderdrukking van hogere harmonische componenten;

• Het verminderen van de onbalans van de fasespanning van de klemmen met een ongebalanceerde belasting, d.w.z. negatieve sequentie spanningsreductie;

• Voorkomen van oververhitting van het oppervlak van de polen van enkelfasige generatoren door wervelstromen;

• Het creëren van een remkoppel in de generator bij asymmetrische kortsluitingen en het verminderen van dit overtollige koppel;

• Een extra moment creëren bij het synchroniseren van generatoren;

• Vermindering van de snelheid van spanningsherstel in de schakelcontacten;

• Vermindering van mechanische spanningen in de isolatie van de veldwikkeling tijdens inschakelstromen in het ankercircuit.

Generatoren die worden aangedreven door heen en weer bewegende krachtbronnen hebben de neiging te wiebelen vanwege het pulserende koppel van de krachtbronnen. Elektromotoren die pulserende koppelbelastingen aandrijven, zoals compressoren, hebben ook de neiging te oscilleren.

Deze schommels worden "geforceerde schommels" genoemd. Het is ook mogelijk dat "spontane oscillaties" optreden wanneer synchrone machines zijn aangesloten via een lijn waar de verhouding tussen actieve weerstand en inductieve weerstand groot is.

Dempende spoelen met lage weerstand verminderen de amplitudes van zowel geforceerde als spontane oscillaties aanzienlijk.

De invloed van demping (demperspoelen) op de stabiliteit van elektrische systemen komt tot uiting in het feit dat ze:

• Het creëren van een aflossend (asynchroon) moment van directe volgorde;

• Creëert een remkoppel in omgekeerde volgorde tijdens asymmetrische kortsluitingen;

• Door de impedantie van de negatieve reeks te veranderen, wordt het elektrische vermogen van de positieve reeks beïnvloed door de machine tijdens asymmetrische kortsluitingen.