Пульсаційні втрати у двигунах пульсуючого струму

У порівнянні з роботою на постійному струмі пульсація струмів і маг­нітних полів викликає появу додаткових втрат, мкі названі пульсаційними.

Гармонічний аналіз осцилограм струмів у обмотках тягових двигунів пульсуючого струму показує, що в них різко виражена перша гармоніка, яка і викликає в машині пульсаційні втрати. Нижче наведена структура струму якоря тягового двигуна НБ511М:

 

Порядок гармоніки ν
Частота гармоніки, Гц
Коефіцієнт пульсації струму	0.258	0.023	0.010
Відносна амплітуда струму, I ν/ I 1	1,000	0,089	0,039

 

Пульсаційні втрати виникають у провідниках обмоток від підвищення діючого значення струмів і від вихрових струмів, наведених пульсаціями магнітних потоків, що пронизують обмотки; у сталі магнітопроводу - від гістерезису і вихрових струмів, у конструктивних елементах машини - від вихрових і контурних струмів, викликаних пульсацією магнітних полів, у яких знаходяться або з якими пов’язані ці елементи. Усе це вказує на те, що у двигунах пульсуючого струму не можна застосовувати металеві конструкції, які створюють короткозамкнуті витки, особливо в площині, перпендикулярній змінній складовій магнітного потоку, а провідники об­мотки якоря доцільно розміщувати «плиском».

Пульсаційні втрати визначаються виконанням порівняльних випробу­вань тягового двигуна на постійному і пульсуючому струмах за методом, викладеним у ГОСТ 2582-81. Однак існують методи, які дозволяють безпо-середньо вимірювати окремі види цих втрат у різних колах і елементах ма­шини або визначити їх розрахунковим шляхом.

Відмітимо, що основна частина пульсаційних втрат створюється пуль­сацією магнітних потоків якоря і додаткових полюсів, а втрати від пульсації потоку збудження незначні внаслідок того, що його коефіцієнт пульсації дуже малий (див. підрозд. 5.2).

Пульсаційні втрати можуть досягати 1,0... 1,2 % потужності двигуна, вони підвищують перегрів обмотки якоря і додаткових полюсів на 10...15 °С, головних полюсів - на 6...10 °С, компенсаційної обмотки – на 6...12 °С і знижують ККД у чотириполюсних двигунів на 1,0... 1,3 %, а у шестиполюсних - на 0,5... 1,0 %.

Особливості обертаючого моменту двигунів пульсуючого струму

Обертаючий електромагнітний момент утворюється як результат взаємодії струму якоря з магнітним потоком головних полюсів. При його аналізі будемо враховувати тільки сталі й перші гармоніки пульсуючих струмів і потоків. Тоді їх миттєві значення будуть мати вигляд

 

, (5.18)

, (5.19)

де - кут, що визначає фазу першої гармоніки потоку відносно першої гармоніки струму;

- коефіцієнт пульсації струму;

- коефіцієнт пульсації потоку.

Миттєве значення електромагнітного моменту двигуна одержимо, перемноживши (5.18) і (5.19):

, (5.20)

де - машинна стала для моменту.

Вираз (5.20) показує, що загальний обертаючий момент утворюється чотирма його складовими:

. (5.21)

Розглянемо кожну складову виразу (5.21):

- стала складова, створена взаємодією сталих складових

струму якоря і потоку полюсів;

- змінна складова, створена взаємодією змінної складо­вої струму якоря зі сталою складовою потоку полюсів;

- змінна складова, створена взаємодією сталої складової струму якоря із змінною складовою потоку полюсів;

- змінна складова, створена взаємо­дією змінних складових струму і потоку.

Момент m1~ має кутову частоту першої гармоніки струму; його амплітуда збігається за фазою з амплітудою основної гармоніки струму яко­ря і дорівнює , тобто при значеннях =0,2...0,3 становить помітну частину загального обертаючого моменту. Однак середнє за період пульсації значення цього моменту дорівнює нулю, тому корисної роботи він не виконує.

Аналіз складових і показує, що у формули для них входить дуже мала величина , обидві складові дуже малі, причому середнє значення m2~ за період також дорівнює нулю, а ту викликає лише незначну пульсацію з частотою 2 . Тому можна вважати, що складові і близькі до нуля і основна змінна складова моменту буде m1~. Отже, відповідно до виразу (5.21)

. (5.22)

Змінна складова цього моменту m1~ може викликати крутильні коливання якоря, які призводять до вібрації двигуна.

 

 

ОХОРОНА ПРАЦІ

Організація робочого місця

Робоче місце - це зона прикладання праці певного працівника чи групи працівників (бригади). Організація робочого місця полягає у виконанні ряду заходів, що забезпечують раціональний і безпечний трудовий процес та ефективне використання знарядь і предметів праці, що підвищує продуктивність і сприяє зниженню стомлюваності працюючих [1, 2].

Правильний вибір робочої пози (з можливістю її зміни) виключає або зводить до мінімуму шкідливий вплив виконуваної роботи на організм людини. Руки робочого (оператора), що знаходиться в позі «стоячи» або «сидячи», здійснюють рух у межах певної максимальної зони. Щоб ці рухи були економними, без зайвої напруги, для рук рекомендується певна робоча зона, в межах якої і слід розміщувати органи управління виробничим обладнанням (наприклад, верстатом, рукоятками і важелями вантажопідйомної машини, ключами і кнопками управління електричними апаратами і машинами та ін).

Зручние і раціональне розташування матеріалів, інструментів і пристроїв дозволяє виключити зайві рухи. Інструменти, оброблювані матеріали і вироби слід розташовувати на робочому місці з урахуванням їх застосування: більш часто вживані предмети розміщуються в оптимальній робочій зоні досяжності рук без нахилів тіла; рідко вживаються в більш віддаленій зоні. Цей принцип застосовний і до технічної документації оперативного (чергового) персоналу електростанцій і підстанцій. Черговий біля щита управління періодично робить записи в різні відомості і журнали, які знаходяться у нього на столі пульта (щита) управління.

Таким чином, при організації робочого місця необхідно виконувати вимоги ергономіки, тобто враховувати всі фактори, що впливають на ефективність дій людини-оператора при забезпеченні безпечних прийомів його роботи.

Серед заходів, спрямованих на створення раціональних умов трудового процесу, важливе значення має режим праці та відпочинку. Особливо це відноситься до роботи виробничого персоналу, що виконує одноманітну роботу на верстатах з ручним управлінням (штампування, різання металу, свердління та ін.)

Чіткий ритм праці обумовлює нормальне функціонування організму людини в процесі роботи з мінімальною витратою нервової та м'язової енергії. Ритмічна праця менш обтяжлива і забезпечує більшу безпеку праці. Всі порушення трудового ритму протягом робочого дня (організаційні неполадки, відсутність потрібних деталей, інструментів, технічної документації та ін) ведуть до зниження працездатності і до швидкої стомлюваності.

Освітлення робочого місця.

Неправильна експлуатація так само, як і помилки, допущені при проектуванні і влаштуванні освітлювальних установок в пожежо-та вибухонебезпечних цехах (неправильний вибір світильників, проводів), можуть призвести до вибуху, пожежі і нещасних випадків. Крім того, при незадовільному освітленні знижується продуктивність праці і збільшується собівартість продукції.

Нормування природного освітлення проводиться за допомогою коефіцієнта природної освітленості або скорочено КПО:

, (6.1)

де - коефіцієнт природної освітленості,%; - освітленість у середині приміщення, лк; - одночасна освітленість розсіяним світлом зовні, лк.

Освітленість приміщення природним світлом характеризується коефіцієнтами природної освітленості ряду точок, розташованих у перетині вертикальної площини характерного розрізу приміщення і горизонтальній площині, що знаходиться на 1 м над рівнем підлоги і прийнятої за умовну робочу поверхню (рис. 6.1).

Мінімальний КПО в залежності від точності роботи при верхньому і комбінованому освітленні нормується в межах від 10 до 2, а при однобічному освітленні в хв - від 3,5 до 0,5.

Таблиця 7. Норми найменшої освітленості робочих поверхонь для газорозрядних джерел світла:

Табл.7

						Освітленість, лк
Характеристика зорової роботи за ступенем точності	Найменший розмір об'єкта розрізнення, мм	Розряд зорової роботи	Подразряд зорової роботи	Контраст об'єкта розрізнення з фоном	Характеристика фону	Система комбінованого освітлення	Система загального освітлення
Найвищої точності	Меньш 0,15		а	Малий	Темний
	б	Малий,	Середній,
		Середній	темний
I	в	Малий,	Світлий,
		Середній,	середній,
		Великий	темний
	г	Середній,	Світлий,
		Великий,	світлий,
		Великий	середній

 

Якщо робота пов'язана з підвищеною небезпекою травматизму, розміщенням деталей на рухомих поверхнях, якщо напружена зорова робота проводиться безперервно протягом робочого дня, або розрізняні об'єкти розташовані від очей далі ніж на 0,5 м, норми освітленості підвищуються на один рівень згідно спеціальною шкалою освітленостей. Так, у зазначених випадках найбільша освітленість для зорової роботи 1а може бути підвищена до 6000 і навіть до 7500 лк.

Безперебійність дії освітлювальної установки забезпечується пристроєм трьох видів освітлення: робочого, аварійного та освітлення безпеки (евакуаційного).

Робоче освітлення призначене для створення необхідних умов роботи і нормальної експлуатації будівлі або території. При згасанні робочого освітлення тимчасове продовження роботи забезпечується аварійним освітленням.

Аварійне освітлення передбачається в тих випадках, якщо згасання робочого освітлення може викликати: вибух, пожежа, отруєння людей, тривале порушення технологічного процесу, порушення роботи таких об'єктів, як електричні станції, вузли радіопередачі та зв'язку і т. п.

Світильники такого висвітлення повинні створювати на робочих поверхнях 5% освітленості, нормованої для даного виду робіт при системі загального освітлення, але не менше 5 лк при газорозрядних лампах і 2 лк - при лампах розжарювання.

Живлення світильників аварійного освітлення здійснюється від незалежного джерела електроенергії, напруга на якому зберігається при зникненні його на інших джерелах (трансформатори, що живляться від двох електростанцій, генератори з самостійним первинним двигуном, акумуляторні батареї).

Виконання аварійного освітлення можливо двома способами: з числа світильників загального освітлення невелика частина виділяється для аварійного освітлення або для нього встановлюються додаткові світильники. В обох випадках у світильниках аварійного освітлення допускається застосування ламп розжарювання; люмінесцентні лампи допускаються при температурі навколишнього середовища, не нижче +10 ° С і рівні напруги не менше 90% номінального.

Освітлення безпеки (евакуаційне) передбачається у виробничих приміщеннях за наявності небезпеки виникнення травматизму для евакуації людей з приміщення. Світильники такого висвітлення повинні забезпечувати по лінії основних проходів у приміщеннях освітленість не менше 0,5 лк, яка дозволяє відключити силове обладнання, припинити роботу і якщо це необхідно, покинути робоче приміщення. Система освітлення безпеки зпаитується від електричних мереж, незалежних від мереж робочого освітлення, починаючи від шин підстанцій.