| Мы земную жизнь перевернем! | [entries|archive|friends|userinfo] |
| alex_avr |
| [ | Tags | | | Военная техника, Железнодорожное, Техника | ] |
Как известно, в электрической сети у нас переменный ток частотой 50 Гц. Но у вояк есть много всякого интересного вооружения и оборудования, которое в силу историческо-практических причин требует частоту 400 Гц. Как быть?
Реальные характеристики телевизоров — Частота обновления экрана. Какие бывают и в чем разница?
Некоторые уже думаю догадались о военном решении этой проблемы 🙂
Под катом ответ на вопрос и маленький ликбез по теме всякой интересной, мощной техники.
В то время как современный разработчик бы начал в первую очередь думать обо всяких полупроводниковых преобразователях, хитрых схемах управления и о том, куда крепить радиаторы мощных ключей, вояки решили не заморачиваться и применить простейшее, дубовейшее, надежнейшее решение.
Они просто соединили вал мотора работающего от 50 Гц и вал генератора выдающего 400 Гц 🙂
Двигательно-генераторная установка. Весит это чудо каких-то 750 кг. С мощностью совсем запямятовал, но это десятки киловатт, а может даже и сотня-две.
Кстати двигательно-генераторные схемы совсем не редкость и применяются до сих пор довольно активно, а раньше — еще активнее.
Мало кто знает, что, например, во всех тепловозах привод колес идет от электрических двигателей, электричество для которых вырабатывает генератор, подключенный к дизелю. Делается это в силу того, что дизель имеет очень узкий диапазон скоростей вращения и абсолютно непригоден для прямого привода колес локомотива. Электрический же двигатель в этом отношении фактически идеален.
Генератор — 8. Дизель — 9, тяговые двигатели находятся глубоко в тележках.
Такая же схема используется например в БеЛАЗах, на ряде судов и подводных лодкок, а также прочей крупной технике.
Надо отметить, что КПД подобных систем весьма высок и довольно близок к 100%. Главные достоинства — простота и надежность. Главный недостаток — габариты и масса, но и он спорный. Дело в том, что тяговые двигатели достаточно компактны, не требуют сложных коробок передач и, главное, могут быть установлены в самом удобном месте, как то прямо в колесе грузовика или в тележке тепловоза. Таким образом пропадает необходимость в сложных механических передачах, приводах, карданах и прочих механических устройствах.
Что такое 50/60гц и 100/120гц в телевизоре?
Источник: alex-avr2.livejournal.com
Уровни частоты. Достоинства и недостатки применения высокой частоты в СЭЭС
Частота напряжения в СЭЭС отечественных судов принята равной 50 Гц. На судах где массогабаритные показатели являются решающими (суда с динамическими принципами поддержания) применяется 400 Гц.
Рассмотрим влияние повышения частоты на массогабаритные показатели ЭО.
Отметим вначале положительные стороны повышения частоты в СЭЭС:
1. Снижаются массогабаритные показатели генераторных агрегатов (ГА). Это происходит из-за того, что при повышении частоты сети увеличивается значение максимальной частоты вращения синхронного генератора (СГ). Это следует из следующего соотношения:
где n – частота вращения первичного двигателя (об/мин), f – частота сети (Гц), p – число пар полюсов. Для сетей с частотой 50 Гц она составляет 3000 об/мин, а для сетей с частотой 400 Гц – 24000 об/мин, что позволяет при стыковке СГ с первичными высокоскоростными двигателями (ПД) исключить редуктор, а, следовательно, уменьшить вес ГА. Кроме этого с повышением частоты вращения улучшаются показатели ПД и самого генератора. Так генератор мощностью 50 кВт выполненный на 50 Гц и частоту вращения 1500 об/мин весит 600 кгм, а генератор такой же мощности на 400 Гц и частоту вращения 12000 об/мин – 150 кгм. Обычно, при оценке массогабаритных показателей генераторов полагают, что в заданном объеме .
2. Повышенная частота позволяет увеличить частоту вращения механизмов и электроприводов в 2…3 раза, что приводит к существенному уменьшению габаритов и массы агрегатов двигатель – механизм. Так переход от частоты вращения 3000 об/мин к частоте вращения 8000 об/мин дает снижение массы АД в 2,5…3,5 раза и габаритов в 2,5 раза.
3. Улучшаются массогабаритные показатели трансформаторов, дросселей, магнитных усилителей. Убедимся в этом с помощью простых соотношений.
По закону электромагнитной индукции Фарадея где Ψ – потокосцепление, Ф – поток, W – число витков, е – э.д.с. Полагая U = E и U = Um sin(ω t), а следовательно и Ф=Ф m sin(ω t) получим:
, учитывая, что соs(ω t)=-sin(ω t- π/2), е= ωФ mW sin(ω t- π/2),
Еm =2π f Ф mW, а , где В – индукция, S – сечение.
Таким образом, если Е 400= Е 50 , то .
Реальное преимущество рассматриваемых видов оборудования на 400 Гц ниже. Это связано с тем, что магнитопроводы изготавливают из электропроводящего материала, в котором под действием переменного магнитного поля возникают микротоки – токи Фуко или вихревые токи. Электрическое сопротивление стали мало, а значит, вихревые токи могут достигать большого значения, что приводит к разогреву магнитопровода — потери в стали оценивают пропорциональными f 1,3…1,5 . Поэтому для сохранения теплового баланса в высокочастотном оборудовании снижают индукцию Вm 400 < Вm 50, плотность тока и стальные сердечники набирают из более тонких пластин:
50 Гц — толщина пластин 0,35 мм, 400 Гц – 0,08 мм. Сравнение существующего оборудования показывает, что в заданном объеме трансформатора .
4. Сокращается время переходных процессов. Рассмотрим это более подробно.
При увеличении частоты с 50 до 400 Гц и одновременном увеличении частоты вращения при той же мощности размеры генератора, периметр витка обмотки статора и число витков уменьшаются.
Постоянная времени обмотки равна . Выразим индуктивность через конструктивные параметры машины:
Так как , то зная что
и по закону полного тока 
;
тогда в свою очередь, отсюда
, в представленных выражениях использованы следующие обозначения: Н – напряженность поля; μ – магнитная проницаемость; μ0= 4π10 -7 (Гн/м); λ – магнитная проводимость.
Проводимость, при прочих равных условиях, уменьшается пропорционально периметру витка. Активное сопротивление R уменьшается пропорционально уменьшению числа витков и уменьшению их периметра. Таким образом, постоянные времени уменьшаются приблизительно пропорционально уменьшению числа витков.
Следует отметить, что индуктивные сопротивления обмотки, определяемые , увеличиваются. Это происходит из-за того, что число витков обмотки статора уменьшается не прямо пропорционально увеличению частоты.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Надежная ВЧ-технология 400 Гц
Высокочастотный — это популярный термин используемый для описания определенного вида электрического тока, а именно тока с большей частотой, чем стандартные 50 — 60 Гц в большинстве нормальных однофазных или 3-фазных сетях питания.
Стандартная частота = 50 или 60 Гц = 50 или 60 циклов в секунду.
Высокие частоты, в случае многих других поставщиков высокочастотного оборудования для резки бетона, составляет 1000 Гц = 1000 циклов в секунду.
Почему частота более 50 Гц?
Причина почему мы используем частоту более 50 Гц заключается в том, что мы хотим чтобы электродвигатели вращались с большей скоростью чем стандартные двигатели.
Если крутящий момент постоянен, то более высокая частота (Гц) -> Более высокая скорость оборотов в минуту -> Большая мощность.
Электрический асинхронный 3-фазный двигатель определенного размера, создавая определенный момент, может привести к более высокой выходной мощности, если скорость вращения двигателя увеличивается. Для того, чтобы мотор вращался быстрее, магнитное поле должно вращаться быстрее, и это делается за счет увеличения частоты тока.
Если крутящий момент двигателя остается постоянным, мощность будет возрастать пропорционально с увеличением частоты. Если частота удваивается, скорость двигателя удваивается, и если момент является постоянным, то и выходная мощность удваивается.
400 Гц против 1000 Гц
Как уже говорилось, если скорость вращения двигателя удваивается, а крутящий момент остается постоянным, то выходная мощность удваивается. Таким образом, в теории, чем выше частота, тем меньше и легче, двигатель будет с той же выходной мощностью.
Но есть и обратная сторона всего и мы смотрим больше на надежность, чем на оптимизацию веса к мощности. В отличие от большинства других производителей, мы решили работать с 400 Гц, как с нашей основной частотой. Это промышленный стандарт для двигателей, используемых в авиационной промышленности. 4-полюсный двигатель управляемый от 400 Гц тока будет вращаться с номинальной скоростью 12 000 об./мин. 4-полюсный двигатель управляемый от 1000 Гц тока будет вращаться с номинальной скоростью 30 000 об./мин.
Мы стараемся основываться в нашем производстве на разумных принципах, поэтому вариант двигатели с частотой 1000 Гц никогда не рассматривался. Изготовление мотора с частотой 1000 Гц является дешёвым способом получения относительно мощного мотора с небольшим весом. Но в такой системе слишком много недостатков.
Срок работы подшипников в таких тяжелых условиях мал, что означает возникновение проблем у пользователя при длительном использовании оборудования.
Основная частота наших двигателей от 400 Гц до 440 Гц максимум. Такая частота продлевает срок службы подшипников и снижает частоту необходимого технического обслуживания.
Наши моторы достигают скорости 12000 об/мин, что может сказаться на весе продукции, но это может быть компенсировано за счет использования более качественных моторов, а именно, моторов с медным ротором.
Производительность медного ротора ручного изготовления на 30% выше, чем у алюминиевого литого, но и изготовление медного ротора обходится дороже. Тем не менее, мы уверены, что это правильное направление, т.к. надежность и прочность являются очень важными факторами нашего производства.
Иллюстрация частоты
P = мощность в кВт
M = крутящий момент в Нм
N = скорость вращения в оборотах в минуту
9550 = константа
Пример для системы 50 Гц и 4-полюсного двигателя, скорость двигателя 1,450 об./мин.:
P = (11 Нм x 1450 об./мин.) / 9550 = 1.67 кВт
Пример для системы 440 Гц и 4-полюсного двигателя, скорость двигателя 13,000 об./мин.:
P = (11 Нм x 13000 об./мин.) / 9550 = 15 кВт
Пример для системы 1000 Гц и 4-полюсного двигателя, скорость двигателя 29,000 об./мин.:
P = (11 Нм x 29000 об./мин.) / 9550 = 33.4 кВт
Мощность пропорциональна скорости
Статор и высококачественный короткозамкнутый медный ротор
Источник: pentruder.ru