В.Е. Фертман - Магнитные жидкости (1163283), страница 26
Текст из файла (страница 26)
В приборе отсутствуют демпфирующие устройства, которые необходимы для демпфирования механических колебаний в измерительной системе обычных кнлоамперметров. 3.2.8. Герметизироваиные электродвигатели Работоспособность скважинных электронасосных агрегатов с погружными электродвигателями во многом зависит от надежности электродвигателя. Однако зачастую перекачпваемая вода содержит избыток минеральных солей и механические примеси (песок), что приводит к резкому падению ресурса электродвигателя.
Наиболее часто в электродвигателях перегорает обмотка статора, разрушаются короткозамкнутые алюминиевые кольца ротора и жесть статора, изнашиваются радиальные резинометаллическпе подшипники. Основная причина этих поломок связана с попаданием в двигатель через узел, герметизирующий выходной конец вала, скважпнной воды и абразивных частиц. Богатая солямп скважинная вода может также разлагаться в двигателе при прохождении электрического тока, выделяющиеся при этом газы ухудшают охлаждение обмотки статора.
Все попытки добиться надежной герметизации внутренней полости электродвигателя с помощью традицион. ной техники не увенчалпсь успехом пз-за остаточных деформаций герметизаторов. Поэтому в настоящее время в большинстве погружиых электродвигателей скважпнная вода заполняет внутреннюю полость. Это приводит к необходимости применять более дорогой провод с водостойкой эмалевой изоляцией, обладающий повышенной электрической и механической прочностью, термической стойкостью; разрабатывать эффективную протпвокоррозиониую защиту активных элементов статора и ротора; использовать специальные подшипники. Разработанная Г. Г.
Тютьковым и др. П983) конструкция погружного электродвигателя, заполненного магнитной жидкостью, иа основе смазочных композиций снижает стоимость скважпнного агрегата и увеличивает ресурс его работы, Магнитная жидкость в электродвигателе используется одновременно как охлаждающая, смазывающая и герметизирующая среда. Принципиальная схема электродвигателя приведена на рис. 3.2б.
Электродвигатель состоит пз корпуса 11, в котором размешены статор 3, нижний 1 и верхний 4 подшппнпковые щиты, ротор 2, центрированный радиальным 9 и радиально-опорным 12 подшипниками качения. Термическое расширение жидкости компенсируется компенсатором 8. Магнитная. жидкость 10 заполняет внутреннюю полость двигателя. Генерируемое статором вращающееся магнитное поле вовлекает во вращение относительно железа статора магнитную жидкость, которая сннжает перегрев обмотки относительно корпуса, охлаждаемого скважинной водой, Вращающаяся жидкость также усиливает охлаждение лобовых частей обмотки и снижает максимальную температуру обмотки, которая определяет допустимую силу тока и, следовательно, полезную мощность элекгродвигателя.
Применение подшипников качения, которые смазываются магнитной жидкостью, =нижает радиальные биения ротора, В результате становится возможным уменьшение зазора между статором н ротором, что приводит к повышению энергетических — 1 — !О параметров машины. Герметизация внутренней полости электродвигате~я осуществляется также магнитной жидкостью, кото- 3: — и рая удерживается в зазоре между полюсными наконечниками 7 и выходным' концом вала б под действием кольцевого постоянного магнита 5. ! Компенсатор 8 выравнивает давление наружной :реды и внутри электродви- ж гателя, поэтому магнито- 1 жидкостный герметизатор в процессе работы не испытывает действия перепада давления.
Рис. 3.26 Так как модернизированный погружной электродвигатель не подвержен коррозии, появляется возможность заменить провод с водостойкой изоляцией более дешевым проводом с маслостойкой изоляцией. Эта изоляция тоньше, чем водостойкая, следовательно, коэффициент 1аполнения пазов статора возрастает. Еще одним достоинством магнитной жидкости, за- 143 Максимальная скорость холостого хода Макснмальвый полезный момент Предельный момент Максимальное наприжение Ток при номинальной нагрузке Тон холостого хода Предельный ток Расход охлаждаа»дей воды (г 50'с) Давление воды (максимальное) 55 об/мин 1,1 Н и 3,37 Н м !2 В !.2 А 0,51 А 4,5 А 1 — 4 л/мин 1,96 10а Па 144 полняющей зазор между статором и ротором, является ее высокая магнитная проницаемость, которая снижает сопротивление магнитному потоку на пути от статора к ротору и, таким образом, повышает КПД электродвигателя. 11спытания описанного электродвигателя, однако, показали„что механические потери могут оказаться выше, чем у серийного водозаполнениого электродвигателя той же мощности.
Это связано с повышенной вязкостью магнитной жидкости иа основе смазочных композиций по сравнению с вязкостью воды. Другой путь повышения ресурса погружного электродвигателя в электроиасосах — герметизация «сухого» электродвигателя с помощью магнцтожидкостного герметизатора. Надежная герметизация внутренней полости — основное условие работоспособности электродвигателей постоянного тока дли вакуумных технологических камер (например, сушильных). В этих электродвигателях магнитожидкостный герметизатор поддерживает атмосферное давление внутри корпуса, увеличивая таким образом ресурс работы угольных щеток.
Фирмой «чегго!!и!с!!сз Согрога1!оп» разработаны компактные электродвигатели серии ВМ, которые характеризуются высоким механическим моментом н низкой скоростью вращения при повышенном ресурсе в условиях непрерывной работы. Величина передаваемого момента и ресурс значительно превышают аналогичные параметры спльфонных агрегатов, применяемых в вакуумной технике. Типичный агрегат серии 5М-250-Е-%-125 содержит двигатель постоянного тока (~/=12 В), шестеренчатый выходной узел и канал водяного охнзждеиия.
Диаметр этого агрегата— 4,445 см, длина — !3,335 см. Некоторые технические параметры двигателя составляют: 3.2.9. Акустические устройства Возможность возбуждения в магнитной жидкости ультразвуковых колебаний 1-10 — 15 кГц переменным магнитным полем позволяет применять эти жидкости для градуировки гидрофонов. Действительно, периодически изменяющимся во времени магнитным полем можно генерировать в магнитной жидкости эталонные колебания давления спнусопдальной (или друтой) формы.
Как и в магнитострикционных преобразователях, периодически изменяющих длину под действием синусондального' магнитного поля, упругие колебания магнитожидкостпого преобразователя обусловлены взаимодействием переменного поля и сжимаемой магнитной жидкости Эксперименты по генерации ультразвуковых колебаний в цилиндрическом резонаторе, проведенные А.
Р, Баевым и П. П. Прохоренко (1978), показали достаточно высокую добротность системы, составляющую приблизительно 10з. Звуковое давление в резонансном объеме достигало (1 — 5) ° 10з Па в непрерывном режиме и 10~ Па — в импульсном. Магнитные жидкости используются также для генерации спнусопдальиых колебаний давления на частотах до 100 Гц, При этом объем магнитной жидкости перемещается как поршень под действием внешнего переменного неоднородного магнитного поля, генерируя при движении волну давления в окружающей среде. На рпс. 3.27 изображен магнитожпдкостный генератор для динамической градуировкп тонометров.
Когда по катушке 2 от источника 1 проходит переменный ток, вблизи нее создается магнитное поле, которое изменяется по спиусоидальному закону: О= Н„,созгзт. В слабых полях намагниченность х;идкостп линейно зависит от величины поля, поэтому выражение для амплитуды периодической силы, действующей на каплю магнитной жидкости 7, принимает впд ) р ) =(роХ!2) Х ХО" Р, где г' — объем капли.
Следовательно, в немагнитной жидкости б распространяются упругие колебания удвоенной частоты, которые действуют на датчик 5, закрепленный в резиновой трубке 3 с помощью зажима 4. Низкочастотные акустические волны используют для подводной связи и локации. Магннтожндкостпый излучатель, созданный для этих целей в Навальской исследовательской лаборатории (США), содержит тороидальный слой магнитной жидкости внешним радиусом 172 мм и внутренним — 121 мм. Общие габариты излучателя вместе с алюминиевой стойкой составляют 0,6 м в диа-, метре и 0,35 м по высоте.
Радиальные колебания слоя магнитной жидкости, возбуждаемые переменным магнитным полем, передаются в акустическую среду с помощью внешней цилиндрической резиновой стенки. Чтобы исключить излучение удвоенной частоты и увеличить звуковое давление, жидкость намагничивают до Рис 3.27 состояния насыщения сильным постоянным подмагничивающим полем. Для этого через 150 подмагничивающих катушек, которые охватывают контейнер с магнитной жидкостью, пропускают постоянный ток силой 600 А.
Магнитные жидкости используются также для создания акустического контакта между источником акустических колебаний и диагностируемым твердым телом при ультразвуковой дефектоскопии. Обычно в акустических трактах применяют воду, различные масла, смазочные материалы на основе глицерина. А. Р. Баевым и др. (1979) разработан способ создания акустического контакта с использованием магнитной жидкости. Магнитная жидкость в зоне контроля удерживается постоянным магнитом, который одновременно выводит немагнитные включения из области звукопровода. Это повышает стабильность акустического контакта при перемещении искателя дефектоскопа механическими манипуляторами. Например, при использовании разработанного способа для контроля труб со скоростью сканирования искателя до 5,2 м/с нестабильность контакта не превышает 2 дБ.
В то же время контактная жидкость типа ХО5 фирмы «Сготчд-Сгешег» обеспечивает указанную стабильность только до скорости 0,2 м/с. При контроле изделий с шероховатыми (литье), криво- 146 линейнымн (пруткн, трубы) поверхностями контактное использование магнитной жидкости упрощает конструкцию искателя. Она обеспечивает стабильность акустического контакта с контролируемой поверхностью, произ-- вольно ориентированной в пространстве. Формула для расчета расхода магнитной жидкости в системах ультразвукового контроля получена В. М. Коровиным н Ю. Л.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
