Антиплагиат (1236027), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Характеристика разгона отображ ена на рисунке1.3.3.К оси подшипникового двигателя соосно неж есткой сц епкой был прикреплен двигатель постоянного тока, для определениягенераторного э ффекта: при выходе подшипникового двигателя на установившуюся скорость мож но наблюдать небольшойгенераторныйэ ффект.Нарисунках1.3.4-1.3.8отображ ены графикизависимостейразличныхпараметровэ кспериментальной установки друг от друга, где U1 – напряж ение источника питания (трансформатор), I1 – токтрансформатора, U2 – напряж ение двигателя, I2 – ток двигателя, Uг – генерируемое напряж ение на ДПТ.Рисунок1.3.3 –Динамическая характеристика разгона подшипникового двигателя.Рисунок 1.3.4 – Вольтамперная характеристика U1=f(I1).Рисунок 1.3.5 – Зависимость функц ии U1=f(U2).Рисунок 1.3.6 – Вольтамперная характеристика U21=f(I2).Рисунок 1.3.7 – Зависимость функц ии I2=f(I1).Рисунок 1.3.8 – Вольтамперная характеристика Uг=f(I2).2 Спиралевидные колеса.Одной из гипотез остается э лектромагнитная природа э ффекта.
Для проверки данной гипотезы была придумана следующ аяконструкц ия: на вал наматывается проводник с промеж уточной изоляц ией, то есть изолирует сам от себя на каж дом витке,образуя спираль. Спираль устанавливается на рельс, и к рельсу подводится напряж ение. При подаче питания, различноенаправление токов в рельсе и спирали долж но вызвать толчок, и спираль начнет катиться.
Таким образом, теорияэ лектромагнитной природы возникновения э ффекта Губера подтвердится, исключая другие.Для облегчения расчёта идеализируем задачу: используя закон Ампера в общ ем виде для произвольных двух э лементовпроводника с токами, путём интегрирования по э лементам необходимо найти силу, действующ ую на тонкое кольц о срадиусом R с круговым током I, находящ ееся на тонкомнитевидном рельсе (рисунок 3.1.):Рисунок 2.1. Схематическое изображ ение задачи для нахож дения силы Ампера.Эксперименты Х. Эрстеда и А. Ампера в 1820г. показали, что магнитная стрелка возле провода поворачивается припропускании тока по проводу, и два провода с током притягиваются или отталкиваются в зависимости от направления токовв них.Формулу для расчета силы взаимодействия удалось получить только для э лементов линейного тока в 1844 г.Закон Ампера (формула Грассмана) выраж ается следующ им образом:, (2.1)гдеГн/м,- сила, с которой э лемент тока первого контура действует на э лемент тока второго контура .
Если э лементы токов леж ат вплоскости рис. 3.2, то направление э той силы совпадает с направлением нормали .Если ввести радиус-вектор от второго э лемента с током, то направление силы, с которой он действует на э лемент токапервого контура, совпадет с направлением нормали .Рисунок 2.2. Взаимодействие двух контуров с токами меж ду собой.Магнитное поле постоянных токов различной формы исследовалось французскими учеными Ж.
Био (1774—1862) и Ф.Саваром (1791—1841). Результаты их опытов были обобщены [37]франц узским ученым П. Лапласом.Эксперименты показывают, что и в случае магнитного взаимодействия выполняется принц ип суперпозиц ии, используякоторый мож но рассчитать силу взаимодействия меж ду обоими контурами.Известно, что прямой ток создает вихревое магнитное поле. По закону Био-Савара-Лапласа для проводника с током I,индукц ия поля B, равна(2.2)Из формулы видно, что величина магнитной индукц ии обратно пропорц иональна величине расстояния (в нашем случаерасстояние рельса от кольц а). Чем больше величина r, тем меньше значение магнитной индукц ии, то есть чем ближ е друг кдругу проводники с током, тем большая меж ду ними возникает сила.
Расстояние мож ет быть равно нулю, при э том значениемагнитной индукц ии будет стремиться к бесконечности.Запишем закон Ампера для расчета проводника в форме кольц а:(2.3)Так как кольц о является кривой, и магнитное поле по нему распределено неравномерно, то запишем выраж ениекриволинейного интеграла 1 рода, и проинтегрируем по всей кривой:(2.4)где dS – кривая (э лемент).Тогда, сила взаимодействия меж ду проводниками запишется в следующ ем виде:(2.5)Преобразуем выраж ение для полярных координат.
Заменимx = cos t, у = sin t + a+ r, t = 0..2, где выраж ение a + r –http://dvgups.antiplagiat.ru/ReportPage.aspx?docId=427.12808247&repNumb=18/1620.05.2015Антиплагиатхарактеризует смещ енный ц ентр окруж ности, а – расстояние от кольц а до рельса, r –радиус кольц а. На рисунке 2.3.наглядно изображ ено располож ение кольц а относительно осей абсц исс и ординат.Рисунок 2.3. Уточненный чертеж для решения задачи.Произведем замену ds на dt:(2.6)Таким образом, выраж ение вектора магнитной индукц ии будет выглядеть следующ им образом:(2.7)Значит, по закону Ампера, сила взаимодействия меж ду рельсом и кольц ом запишется так:(2.8)Выходит, что сила не зависит от радиуса, а только от величины тока и расстояния "a".
Если считать, что ток в рельсе икольц е одинаковый, то получается, что F пропорц иональна квадрату тока. А от "a" - зависимость сущ ественная. Причёмразниц а, например, в 1 и 2 мкм даёт изменение силы примерно в 1,5 раза, что говорит о сильной зависимости от качестваконтакта (от расстояния меж ду токоведущ ими слоями): тонкий слой окалины даёт значительное уменьшение силы.
Поэ томумож но предсказать степень уменьшения момента в зависимости от слоя окалины на шариках и обоймах, а такж е от плотностиподгонки шаров и обойм (при вертикальном располож ениивала контакт шаров и обойм лучше, и вращ ающ ий моментбольше).Прощ е мож но сказать, что области со встречно направленными э квивалентными линиями тока в области сбегающ егоконтакта отталкиваются под действием силы Ампера (рис. 2.4).Рис. 2.4.
Форма э квивалентных линий тока в катящ ихся дисках.Из рис. 2.4 видно, что если направление тока I поменять на противополож ное, принц ип взаимодействия не изменится, тоесть при переменном токе э ффект сохраняется. При вращ ении дисков (шариков) в противополож ном направлении линиитока изгибаются в противополож ную сторону, что ведёт к изменению направления ускоряющ его момента.3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДШИПНИКОВОГО ДВИГАТЕЛЯ.Математическую модель было решено реализовать в программном комплексе «Моделирование в технических устройствах» (ПК «МВТУ»).
Для построения математических моделей в ПК «МВТУ» используются типовые элементы – блоки. Каждыйтиповой блок реализует математическую модель того или иного явления, процесса или устройства. Связи блока сдругими блоками структурной схемы задаются через его входы и выходы. Параметры блока определяют коэффициентыв уравнениях математической модели.[23]Математическая модель подшипникового двигателя долж на отраж ать полную работу двигателя при пуске, разгоне иустановившемся реж име. Так как основной проблемой двигателя работающ его на э ффекте Губера является пусковой толчок,в модели его отобразили с помощ ью блока «ступенька» - статический момент.Представленные величины описывают состояние и проц ессы в исследовательской системе (рисунки 3.1 на переменном токе и3.4 на постоянном токе) и являются в общ ем случае изменяющ имися.
Однако, для «виртуальной материализац ии» э тойсистемы необходимо задать ц елый ряд её конкретных параметров исследуемого двигателя.К основным параметрам относятся: напряж ение питания, сопротивление короткого замыкания, ток короткого замыкания,пусковой толчок, момент инерц ии, вращ ающ ий момент на валу. Исследуемые характеристики э то: зависимость моментасопротивления от числа оборотов, зависимость силы тока от числа оборотов.Преж де всего, запишем основное«интегратор» и «делитель» ):уравнениемеханикивращ ательногодвиж ения (реализуется с помощ ьюблоков(3.1)Момент инерц ии реализован с помощ ью блока Константа, и имеет постоянное значение, оказывающ еевлияние на моментна валу.Момент на валу такж е завиит от числа оборотов, и момента сопротивления.
Чем выше число оборотов, тем большемомент сопротивления (трение), и тем меньше момент на валу. Звено моментаотриц ательной обратной связи, и отнимается от общ его вращ ающ его момента на валу.сопротивления включенов ц епьКоэ ффиц иент, показывающ ий отношение момента к току М = kI, включен в перемнож итель, вместе с полож ительнойобратной связью от звена, отраж ающ его момент на валу.Рис.
3.1. Структурная схема математической модели подшипникового двигателя на переменном токе.Рис. 3.2. Скоростная характеристика двигателя (зависимость изменения скорости вращ ения ротора от времени).Рис. 3.3. Результаты математического моделирования подшипникового двигателя (время-токовая характеристика) напеременном токе.Рис. 3.4. Структурная схема математической модели подшипникового двигателя на переменном токе.Рис. 3.5. Скоростная характеристика двигателя (зависимость изменения скорости вращ ения ротора от времени).Рис.
3.6. Результаты математического моделирования подшипникового двигателя (время-токовая характеристика) напостоянном токе.4 РАСЧЕТ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖ ЕНИЙНЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОБРАЗЦА.Наиболее стандартными в плане методики оц енки э кономической э ффективности являются проекты, ц елью реализац иикоторых является получение доходов от оказания услуг. Однако большинство проектов, выполняемых студентами,обучающ ихся по направлению «Энергетика», преследуют иные ц ели, не связанные с непосредственным получениемприбыли. В таких проектах э кономический э ффект мож ет заключаться в предотвращ ении возмож ного ущ ерба, в э кономииденеж ных средств на э ксплуатац ию оборудования, в уменьшении массогабаритных показателей того или иного устройстваиспользуемого в учебном проц ессе, в высвобож дении денеж ных средств и т.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
