Was ist elektrische Dämpfung, Dämpferspulen und Spulen?

Amortisation — Erhöhung der Energieverluste im System, um die Schwingungsdämpfung darin zu erhöhen.

Mechanische Dämpfung

Abschreibung angewendet in Messgeräten um den Jitter des Zeigerpfeils auch bei anderen Geräten zu reduzieren. Eine mechanische Dämpfung wird durch eine Erhöhung der Reibung bzw. eine Erhöhung des Widerstands des Mediums, in dem sich das System bewegt, erreicht. Am rotierenden System des Geräts ist beispielsweise ein leichter Kolben angebracht, der sich im Rohr bewegt und so die Bewegung des beweglichen Systems verlangsamt.

Elektrische Geräte mit beweglichen Teilen verfügen immer über Bremsvorrichtungen in der einen oder anderen Form, da die Bewegung des beweglichen Teils irgendwo gestoppt und die gespeicherte kinetische Energie absorbiert werden muss. Erstens gibt es in jedem bewegten System Reibungskräfte, die immer gegen die Bewegung gerichtet sind.

Ist die kinetische Energie groß, greifen sie auf spezielle Bremsvorrichtungen zurück, in denen die überschüssige kinetische Energie absorbiert wird.Bei einer Reihe von Geräten (z. B. bei Relais) sind die Bremsvorrichtungen nicht nur dazu bestimmt, die überschüssige kinetische Energie der beweglichen Teile zu absorbieren (wenn sie sich dem Verschluss nähern, um einen starken Stoß zu vermeiden), sondern auch, um die Aktion zu verlangsamen des Geräts.

Im ersten Fall, wenn die Bremsvorrichtung nur dazu bestimmt ist, überschüssige kinetische Energie am Ende des Hubs zu absorbieren, wird sie normalerweise als Puffervorrichtung bezeichnet, und in den meisten Fällen wird die Kraft, die die Teile bewegt, wenn diese Vorrichtung zu arbeiten beginnt das Gerät stoppt. Im zweiten Fall wirkt die Bremsvorrichtung während des Vorhandenseins der Antriebskraft im Gerät und wird aufgerufen Stoßdämpfer.

Wertminderung bei Elektrogeräten

Elektrische Dämpfung kann durch Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld und den induzierten Strömen in sich in diesem Magnetfeld bewegenden Drähten erfolgen, da nach dem Lenzschen Gesetz in diesem Fall immer eine Kraft vorhanden sein muss, die diese Bewegung verhindert. Beispielsweise ist eine bewegliche Platte aus leitfähigem Material am beweglichen System des Geräts befestigt zwischen den Polen eines Magneten… In diesem Fall entstehen darin Wirbelströme, deren Wechselwirkung mit dem Magnetfeld die Bewegung des Systems verlangsamt.

Stoßdämpferspulen — umfasst den Magnetkreis, der zur Dämpfung des beweglichen Teils des Magnetsystems dient. Beispielsweise werden solche Kupferwindungen an den Rändern der Kontaktebenen von Anker und Kern im Magnetkreis eines Magnetstarters oder -schützes installiert.

Jeder Wechselstrom-Elektromagnet hat eine zeitlich veränderliche Anziehungskraft, und zu Zeiten, in denen der magnetische Fluss durch Null geht, ist er auch Null.Dieser Umstand führt dazu, dass der Anker des Elektromagneten in seiner endgültigen Position nicht stabil sein kann und unter der Einwirkung entgegengesetzter Kräfte im Bereich des Nullflusses dazu neigt, den Anker und die damit verbundenen Teile nach hinten zu bewegen.

Die schnell zunehmende Kraft des Ankerzugs ermöglicht es diesen Teilen nicht, sich über eine nennenswerte Strecke vom Anschlag zu lösen, bewegen sich aber dennoch über eine kurze Strecke. Dadurch befinden sich die vom Anker an den Begrenzer gedrückten Geräteteile nicht in einer stationären Position, sondern vibrieren im Laufe der Zeit mit der Zugkraft des Elektromagneten.

Dies führt zum Klappern dieser Teile, zum Lösen des Mechanismus, zum Verschleiß der vom Elektromagneten gedrückten Kontakte, zu Geräuschen und anderen unangenehmen Folgen. Eine der gängigen Maßnahmen zur Bekämpfung dieses Phänomens ist die Verwendung eines Kurzschlusses, der einen Teil des Hauptabschnitts abdeckt.

In diesem Fall stimmt der Teil des Flusses, der die kurzgeschlossene Spule durchdringt, nicht in der Phase mit dem anderen Teil des Flusses überein, und daher stimmt der Nullwert der Zugkraft der Flüsse zeitlich nicht überein. Dies hat zur Folge, dass es bei einem gegebenen Wechselstrom-Elektromagneten keinen Zeitpunkt gibt, an dem seine Zugkraft Null ist und das angezeigte Rasseln ausbleibt. Normalerweise ist die Anzahl der Windungen eines Kurzschlusses gleich eins und wird entsprechend bezeichnet Kurzschluss.

Bei einigen Bauformen von Gleichstrom-Elektromagneten ist am Kern (bzw. am Anker) eine spezielle Kurzschlusswicklung mit geringem elektrischen Widerstand angebracht.Dies geschieht dann, um den Betrieb des Elektromagneten zu verlangsamen: Bei Vorhandensein einer solchen Spule ist der Anstieg des Flusses nach dem Einschalten der Spule bzw. der Spannung und des Flusses nach dem Ausschalten des Stroms langsamer als ohne eine solche Spule.

Der Einfluss einer solchen Spule zeigt sich nicht nur, wenn der Anker während eines instationären Flussprozesses stationär ist, sondern auch, wenn sich der Anker bewegt, wenn sich aufgrund einer Änderung des Luftspalts der Fluss im Elektromagneten tendenziell ändert. Dieser physikalische Vorgang wird aufgerufen magnetische Dämpfung.

Der Einsatz einer zusätzlichen Wicklung zur Dämpfung von Vorgängen in einem Wechselstrom-Elektromagneten führt nicht zur Zielerreichung und wird daher nicht eingesetzt.

Magnetische Dämpfung wird häufig verwendet, um den Betrieb und die Freigabe elektromagnetischer und DC-Synchronisierungsrelais zu verzögern. Dies verlangsamt den Anstieg und Abfall des magnetischen Flusses im Kern. Zu diesem Zweck werden Kurzschlüsse auf den Magnetkreis des Relais gelegt. Dank dieser technischen Lösung wird eine Verzögerung von 0,2 bis 10 Sekunden erreicht. Manchmal erfolgt die magnetische Dämpfung nicht durch einen Kurzschluss, sondern durch einen Kurzschluss der Arbeitsspule des Relais.

Elektromagnetische Relais mit magnetischer Dämpfung: a – mit Kupferhülse; b — mit einem Kupferring im Arbeitsspalt.

Es gibt eine Reihe praktischer Fälle, in denen die Betriebszeit von Elektromagneten und elektromagnetischen Geräten (Relais, Starter, Schütze) möglichst kurz sein muss.In diesem Fall ist das Vorhandensein von kurzgeschlossenen Wicklungen, massiven Teilen des Magnetkreises, Metallrahmen der Spule und Kurzschlüssen, die durch Befestigungselemente und andere im Strömungsweg liegende Geräteteile gebildet werden, nicht akzeptabel, da diese zunehmen die Betriebszeit des Elektromagneten.

Abschreibung bei elektrischen Maschinen

Fast alle Synchronmotoren, Kompensatoren und Umrichterund viele Schenkelpol-Synchrongeneratoren sind mit Dämpfungswicklungen ausgestattet. In einigen Fällen werden sie aufgrund der Auswirkungen auf die Systemstabilität eingesetzt, in den meisten Fällen sind sie jedoch für andere Zwecke gedacht. Unabhängig von den Gründen für den Einsatz von Dämpfungsspulen beeinträchtigen diese die Stabilität jedoch mehr oder weniger stark.

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Dämpfungsspulen: vollständig oder geschlossen und unvollständig oder offen. In beiden Fällen besteht die Wicklung aus Stäben, die in Rillen auf der Oberfläche der Pole verlegt sind und deren Enden auf beiden Seiten des Pols verbunden sind.

Bei einer Volldämpfungsspule sind die Enden der Stäbe mit Ringen verschlossen, die die Stäbe an allen Polen verbinden. Bei unvollständiger Wicklung werden die Stäbe mit Bögen geschlossen, die die Stäbe jeweils nur an einem Pol verbinden. Im letzteren Fall ist die Dämpfungsspule jedes Pols ein unabhängiger Stromkreis.

Volle beruhigende Spulen sind wie Eichhörnchenzellen von Asynchronmaschinenrotoren, mit der Ausnahme, dass bei Dämpfungsspulen die Stäbe ungleichmäßig am Umfang des Rotors verteilt sind, da sich zwischen den Polen keine Stäbe befinden. Bei einigen Konstruktionen bestehen die Endringe aus separaten Abschnitten, die miteinander verschraubt sind, um das Entfernen der Stange zu erleichtern.

Dämpferspulen können nach ihrem aktiven Widerstand klassifiziert werden. Spulen mit niedrigem Widerstand erzeugen das größte Drehmoment bei geringem Schlupf und Spulen mit hohem Widerstand bei hohem Schlupf. Manchmal wird eine Spule mit doppelter Dämpfung verwendet. Es besteht aus Spulen mit niedrigem und hohem induktivem Widerstand. Zur Verbesserung der Anlaufeigenschaften von Synchronmotoren werden Doppeldämpfungsspulen eingesetzt Machen Sie es ihnen leichter, sich zu synchronisieren.

Der Zweck von Dämpfungsspulen für Synchronmaschinen:

• Erhöhung des Anlaufmoments von Synchronmotoren, Kompensatoren und Umrichtern;

• Schwanken verhindern. Zu diesem Zweck wurden zunächst Dämpfungsspulen hergestellt, die daher auch ihren Namen erhielten;

• Unterdrückung von Schwingungen infolge von Stößen beim Kurzschließen oder Schalten;

• Verhinderung einer Verzerrung der Spannungswellenform durch eine unsymmetrische Last, d. h. Unterdrückung höherer harmonischer Komponenten;

• Reduzierung der Unsymmetrie der Phasenspannung der Klemmen bei unsymmetrischer Belastung, d.h. Reduzierung der Gegensystemspannung;

• Verhinderung einer Überhitzung der Oberfläche der Pole von Einphasengeneratoren durch Wirbelströme;

• Erzeugen eines Bremsmoments im Generator bei asymmetrischen Kurzschlüssen und Abbau dieses überschüssigen Drehmoments;

• Schaffung eines zusätzlichen Moments beim Synchronisieren von Generatoren;

• Reduzierung der Geschwindigkeit der Spannungswiederkehr in den Schaltkontakten;

• Reduzierung mechanischer Spannungen in der Feldwicklungsisolierung bei Einschaltströmen im Ankerkreis.

Generatoren, die von hin- und hergehenden Antriebsmaschinen angetrieben werden, neigen aufgrund des pulsierenden Drehmoments der Antriebsmaschinen zum Wackeln. Auch Elektromotoren, die pulsierende Drehmomentlasten wie Kompressoren antreiben, neigen zu Schwingungen.

Diese Schwingungen werden „erzwungene Schwingungen“ genannt. Es kann auch zu „Spontanschwingungen“ kommen, wenn Synchronmaschinen über eine Leitung angeschlossen werden, bei der das Verhältnis von aktivem Widerstand zu induktivem Widerstand groß ist.

Dämpfungsspulen mit niedrigem Widerstand reduzieren die Amplituden sowohl erzwungener als auch spontaner Schwingungen erheblich.

Der Einfluss von Dämpfungen (Dämpferspulen) auf die Stabilität elektrischer Systeme zeigt sich darin, dass sie:

• Erstellen eines amortisierenden (asynchronen) Moments der direkten Sequenz;

• Erzeugt bei asymmetrischen Kurzschlüssen ein umgekehrtes Bremsmoment;

• Durch die Änderung der Impedanz des Gegensystems wird bei asymmetrischen Kurzschlüssen die elektrische Leistung des Mitsystems durch die Maschine beeinflusst.