Максимальный импульсный ток кабеля

Максимальный импульсный ток кабеля

dTWire: Программа расчета перегрева провода при одиночном синусоидальном импульсе тока

1. Обозначения:

I(t) – величина тока в момент времени t
I₀ – амплитуда импульса тока
t₀ – длительность импульса тока
D T – разность конечной и начальной температур провода (перегрев)
c_p – молярная изобарная теплоемкость материала провода
M – молярная масса материала провода
r – плотность материала провода
r _e – удельное электрическое сопротивление материала провода
S – площадь поперечного сечения провода
d – диаметр провода

Расчеты производятся в системе СИ. Условия окружающей среды предполагаются нормальными, а свойства материала провода – не зависящими от температуры.

Если длительность импульса достаточно мала, то процесс нагрева провода можно считать адиабатическим (отсутствие охлаждения). Электрическая энергия импульса тока полностью превращается в тепло, идущее на нагрев провода. Для отрезка провода длиной l_e можно записать соотношение:

где m – масса отрезка провода, R – его электрическое сопротивление.

Тогда, сокращая длину отрезка провода l_e, получим:

Для одиночного синусоидального импульса тока ( I(t) = I₀sin( w t) при 0 p / w ; I(t) = 0 при t > t₀):

Отсюда перегрев провода D T при одиночном синусоидальном импульсе тока с амплитудой I₀ и длительностью t₀ независимо от длины провода равен:

Площадь поперечного сечения провода S может быть выражена через его диаметр d по формуле:

3. Справочные данные для некоторых металлов

Молярная масса ( M ),
кг/моль

Плотность ( r ),
кг/м 3

Удельное электрическое сопротивление ( r _e),
Ом ∙ м

Молярная изобарная теплоемкость ( c_p ),
дж/(моль ∙ K)

Температура плавления,
0 C

Один синусоидальный импульс тока с амплитудой плотности тока, равной 1000 А/мм 2 (диаметр провода d ≈ 1.1284 мм, амплитуда тока I₀ = 1000 А), и длительностью t₀ = 10 миллисекунд дает следующий перегрев для проводов из разных металлов:

• медь +22.5 0 C
• алюминий +51.5 0 C
• железо +122 0 C
• свинец +658 .4 0 C (больше температуры плавления)
• серебро +30 .18 0 C
• золото +41. 34 0 C

Вывод: минимальный перегрев соответствует медному проводу, хотя удельное сопротивление меди больше, чем у серебра.

4. Программа dTWire: dTWire10.rar (

Программа dTWire написана на языке Pascal в среде программирования Delphi и предназначена для работы под управлением операционной системы (ОС) Windows 3.1/95/98/XP (с другими ОС семейства Windows не проверялась) . Входными данными являются: материал провода (медь, алюминий, железо, свинец, серебро, золото), диаметр провода d (в миллиметрах), амплитуда синусоидального импульса тока I₀ (в амперах), длительность импульса t₀ (в миллисекундах). В качестве разделителя целой и дробной частей числа по умолчанию используется точка, ее же необходимо установить в качестве разделителя для ОС (например, диаметр d=1.1284 мм) или, в противном случае, вводить в качестве разделителя запятую. Выходные данные: перегрев провода D T (в градусах). Файл dTWire10.rar следует распаковать в отдельную заранее созданную папку. Упаковка производилась с помощью WinRar 2.80. Результат распаковки: dTWire10.exe — исполняемый файл программы, dTWire10.doc — описание (Word 97).

Скопированные файлы могут быть проверены на отсутствие вирусного кода в режиме on-line [3].

1. Белоруссов Н. И. и др. Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник / Н. И. Белоруссов, А. Е. Саакян, А. И. Яковлева; Под ред. Н. И. Белоруссова. – 5 изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 536 с.; ил.
2. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. – М.: Издательство «Наука», Гл. ред. физ.-мат. лит., 1977. – 872 с.; ил.
3. Проверка файлов пользователя на наличие вирусного кода в режиме on-line
4. Фаронов В. В. Delphi 6. Учебный курс. – М.: Издатель Молгачева С. В., 2001. – 672 с., ил.
5. Физические величины: Справочник / А. П. Бабичев, Н. А. Бабушкина, А. М. Братковский и др.; Под. ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. – М.; Энергоатомиздат, 1991. – 1232 с.
6. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике / Для инженеров и студентов вузов. – 7 изд., испр. – М.: Издательство «Наука», Гл. ред. физ.-мат лит., 1978. – 944 с.; ил.

• Амплитуда импульса — максимальное абсолютное значение величины, конкретизирующей импульс.
• Длительность импульса — длительность интервала времени, в течение которого величина, конкретизирующая импульс, имеет ненулевое значение.
• Операционная система (англ. operating system) — базовый набор программ, обеспечивающий работу компьютера и его взаимодействие с пользователем.
• Сопротивление — свойство элемента цепи оказывать противодействие проходящему через него потоку, для преодоления которого требуется наличие соответствующей силы.

11.08.2004
07.10.2005
17.04.2006
22.06.2010

Супрессор

Обозначение, параметры и применение защитных диодов

Среди всего многообразия полупроводниковых приборов, наверное, самая большая семья у диодов. Диоды Шоттки, диоды Ганна, стабилитроны, светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и ещё много разных типов и областей применения.

Один из классов полупроводниковых диодов в нашей литературе называется ПОН (полупроводниковый ограничитель напряжения) или супрессор. В зарубежной технической литературе используется название TVS-диод (Transient Voltage Suppressor). Очень часто TVS-диоды называют по маркам производителей: TRANSIL, INSEL.

В технической литературе и среди радиолюбителей супрессор могут называть по-разному: защитный диод, ограничительный стабилитрон, TVS-диод, трансил, ограничитель напряжения, ограничительный диод. Супрессоры можно частенько встретить в импульсных блоках питания – там они служат защитой от перенапряжения питаемой схемы при неисправностях импульсного блока питания.

Рассмотрим, что же такое TVS-диод, его принцип действия, в каких схемах и для каких целей используется.

TVS-диоды были созданы в 1968 году в США для защиты промышленной аппаратуры от разрядов атмосферного электричества. В условиях эксплуатации электронных приборов как промышленного, так и бытового назначения большое значение придаётся защите этих приборов именно от природных электрических импульсов.

Очень часто возникают броски напряжения и на силовых трансформаторных подстанциях. В таких случаях бытовая техника выходит из строя сотнями. Поскольку на промышленных предприятиях комплексная защита имеется, а жилые дома в этом случае совершенно не защищены.

По некоторым данным потери связанные с выходом из строя и последующим ремонтом всей электронной аппаратуры в США составляют около $12 млрд. в год. Специалисты посчитали, что и в нашей стране потери соответствуют этой сумме.

Для защиты аппаратуры от воздействия электрических перенапряжений и был разработан класс полупроводниковых приборов называемых TVS-диоды или “супрессоры”. Иногда в разговоре можно услышать: диодный предохранитель.

Обозначение на схеме.

На принципиальных схемах супрессор (ака защитный диод) обозначается так (VD1, VD2 — симметричные; VD3 — однонаправленные).

Принцип работы супрессора (защитного диода).

У TVS-диодов ярко выраженная нелинейная вольт-амперная характеристика. Если амплитуда электрического импульса превысит паспортное напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя. То есть TVS-диод ограничит импульс напряжения до нормальной величины, а “излишки” уходят на корпус (землю) через диод. Более наглядно процесс выглядит на рисунке.

До тех пор пока не возникает угроза выхода из строя электронного прибора, TVS-диод не оказывает никакого влияния на работу техники. У этого полупроводникового прибора более высокое быстродействие по сравнению с ограничителями, которые использовались раньше.

Предохранительные диоды выпускаются как несимметричные (однонаправленные), так и симметричные (двунаправленные). Симметричные могут работать в цепях с двуполярными напряжениями, а несимметричные только с напряжением одной полярности. Ещё одна типовая схема подключения (для двунаправленного диода).

Для однонаправленного супрессора схема выглядит чуть по-другому.

В случае повышения входного напряжения прибор за очень короткое время уменьшает своё сопротивление. Ток в цепи резко возрастает и происходит перегорание предохранителя. Поскольку супрессор срабатывает очень быстро, то оборудованию не наносится вреда. Отличительной чертой TVS-диодов является очень короткое время реакции на превышение напряжения. Это одна из «фишек» защитных диодов.

Основные электрические параметры супрессоров.

U проб. (В) – значение напряжения пробоя. В зарубежной технической документации этот параметр обозначается как V_BR (Breakdown Voltage). Это значение напряжения, при котором диод резко открывается и отводит опасный импульс тока на общий провод («на землю»).

I обр. (мкА) – значение постоянного обратного тока. Это значение максимального обратного тока утечки, который есть у всех диодов. Он очень мал и практически не оказывает никого влияния на работу схемы. Иное обозначение – I_R (Max. Reverse Leakage Current). Так же может обозначаться как I_RM.

U обр. (В) – постоянное обратное напряжение. Соответствует англоязычной аббревиатуре V_RWM (Working Peak Reverse Voltage). Может обозначаться как V_RM.

U огр. имп. (В) – максимальное импульсное напряжение ограничения. В даташитах обозначается как V_CL или V_C – Max. Clamping Voltage или просто Clamping Voltage.

I огр. мах. (А) – максимальный пиковый импульсный ток. На английский манер обозначается как I_PP (Max. Peak Pulse Current). Данное значение показывает, какое максимальное значение импульса тока способен выдержать супрессор без разрушения. Для мощных супрессоров это значение может достигать нескольких сотен ампер!

P имп. (Ватт) – максимальная допустимая импульсная мощность. Этот параметр показывает, какую мощность может подавить супрессор. Напомним, что слово супрессор произошло от английского слова Suppressor, что в переводе означает «подавитель». Зарубежное название параметра Peak Pulse Power (P_PP).

Значение максимальной импульсной мощности можно найти перемножением значений U огр. имп. (V_CL) и I огр. мах. (I_PP).

Вольт-амперные характеристики симметричного и несимметричного TVS-диода выглядят следующим образом.

ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)

ВАХ двунаправленного супрессора

Большим минусом этих диодов можно считать большую зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно рассматривается работа TVS-диода при подаче на него импульса с минимальным временем нарастания порядка 10 микросекунд и малой длительностью.

Например, при длительности импульса 50 микросекунд диод типа SMBJ 12A выдерживает импульсный ток, превышающий номинальный почти в четыре раза.

Очень хорошо зарекомендовали себя малогабаритные диоды TRANSZORB TM серии 1.5КЕ6.8 – 1.5КЕ440 (С)A. Они выпускаются как в симметричном, так и в несимметричном исполнении. Для симметричного диода к обозначению добавляется буква С или СА. У этой серии большой диапазон рабочих напряжений от 5,0 до 376 вольт, малое время срабатывания 1*10-9 сек, способность к подавлению импульсов большой мощности до 1500 Вт. Они прекрасно зарекомендовали себя в схемах защиты телевизионного, цифрового и другого современного оборудования.

Диоды выпускаются в корпусе DO-201.

Размеры указаны в дюймах и миллиметрах (в скобках). Несимметричные супрессоры имеют на корпусе цветное маркировочное кольцо, которое расположено ближе к катодному выводу.

На корпусе указана маркировка защитного диода, в которой зашифрованы его основные параметры.

Диоды TRANSIL TM фирмы THOMSON широко используются для защиты автомобильной электроники от перенапряжений. Самым сильным источником электрических импульсов является система зажигания. Для защиты автомобильного музыкального центра достаточно одного диода TRANSIL TM .

Двунаправленные диоды TRANSIL TM 1.5КЕ440СА с успехом применяются для защиты бытовой электронной аппаратуры в сетях 220 вольт. Их применение наиболее эффективно для защиты объектов, которые подключены к воздушным линиям. В этом случае будет защита и от атмосферных электрических импульсов и от импульсных перенапряжений по цепям питания.

Таблицы сечения кабеля по мощности и току

Любой специалист, который часто работает с установкой электрических кабелей, должен знать основные правила расчета их сечения. В бытовых условиях не каждый мужчина обладает такими знаниями, поэтому во время проведения домашнего ремонта или замены старой проводки на новой на различных электроприборах нужно следовать определенным условиям. Далее мы расскажем вам всё о правилах выбора того или иного сечения, а также подробный расчёт его по мощности и току, а также по длине.

Виды проводки

Перед процедурой расчета сечения кабеля, необходимо определиться с материалом, из которого он будет изготовлен. Это может быть алюминий медь или гибрид — алюмомедь. Мы подробно расскажем и характеристики каждого изделия, а также их достоинствах и основных недостатках:

• Алюминиевая проводка. В сравнении с медной, ее приобрести можно по более низкой цене. Она значительно легче. Также ее проводимость практически в 2 раза меньше, чем у проводки из меди. Причиной этому является возможностью окисления в течение некоторого времени. Стоит отметить, что такой тип проводки требуется через какое-то время заменять, так как она постепенно будет терять свою форму. Запаивание алюминиевого кабеля можно проводить самостоятельно без помощи специалиста;
• Медная проводка. Стоимость такого изделия в несколько раз превышает алюминиевый кабель. При этом, по мнению экспертов, ее отличительной чертой является эластичность, а также существенная прочность. Электрическое сопротивление в ней достаточно небольшое. Запаивать такое изделие достаточно легко;
• Алюмомедная проводка. В ее составе большая часть отведена алюминию, и только 10–30 % составляет медь, которая покрыта снаружи термомеханическим методом. Именно по этой причине проводимость изделия чуть меньше медного, но при этом больше алюминия. Его можно приобрести меньшей стоимость, чем медный провод. В течение всего периода эксплуатации, проводка не будет терять форму и окисляться.

Именно такой тип проводки рекомендуют использовать взамен алюминиевой. При этом неё диаметр должен быть точно такой же. В том случае, если вы меняете на медь, то такое соотношение должно быть 5:6.

Если выбор сечения проводов необходимо для прокладывания в бытовых условиях, то эксперты рекомендуют использовать многожильные провода. В таком случае они гарантируют вам гибкость.

Как правильно выбрать сечение кабеля по мощности

Выбор сечения кабеля по мощности осуществляется очень аккуратно. Для начала необходимо найти технические характеристики устройства, к которому требуется подобрать кабель. Их можно найти:

• На самом приборе. Чаще всего характеристики прописаны на специальных наклейках или штильдиках, которые прикрепляются на аппарат;
• В инструкции по применению. На главной странице производитель нередко расписывает его параметры;
• В специальном паспорте.

Как такового слова «Мощность» на нём найти можно редко, поэтому определить ее можно по обозначению единицы измерения. Для этого также существуют определенные правила:

• Если устройство было произведено в российской, белорусской или украинской компании, то после значения будет обязательно стоять «Вт» или «кВт», так как мощность измеряется в ваттах или киловаттах;
• На оборудовании, которое производится на территории европейских, азиатских или американских организациях , обозначение мощности — W. В том случае если вам необходимо определить потребляемую мощность, а в большинстве случаях требуется именно она, то нужно искать слова TOT, реже TOT MAX.

Только после того, как вы определили мощность вашего устройства, можно начинать выбор сечения проводки. Стоит отметить, что для удобства необходимо, чтобы все единицы измерения мощности были одинаковыми, то есть если вы планируете рассчитывать в ваттах, то и все остальные параметры мощности должны быть переведены в них.

Для того чтобы подобрать сечение, нужно воспользоваться специальной таблицей.

Пользоваться ей нужно следующим образом:

• Соотнесите значение найденной мощности аппарата со значением в соответствующем столбике. Она может быть чуть больше или совпадать с мощностью вашего устройства. При этом не забывайте определить, сколько фаз в вашей сети, так как она может быть:
  1. Однофазной, в таком случае стандартом является 220 В;
  2. Для трехфазной норма является 380 В.
• После этого нужно смотреть соответствующее ей определение в самом первом столбике. Здесь обозначается необходимые сечения проводки для мощности вашего устройства.

Для правильного расчета используется таблица подбора сечения кабеля.

Последствия неправильного выбора сечения кабеля

Многие не понимают, для чего необходимо выбирать сечение кабеля для будущих операций. В случае неправильного подбора по мощности, ваше устройство и кабель будут сильно перегреваться. Первое время это заметно не будет, но как только это достигнет максимального значения, кабель начнёт плавиться, что в последствие приведет к возгоранию:

• Как отмечают специалисты, пожары, источником которых является электрический прибор, являются самыми распространёнными;
• Это может привести не только к выходу из строя одного вашего бытового устройства, но и всех остальных, которые были подключены к источнику электричества;
• В редком случае устройство будет работать после замены кабеля. Даже на это вам придется выложить большую сумму денег. Чаще всего с самым рациональным методом является полная замена вашего устройства.

Расчет сечения электрического кабеля по мощности и току

Расчёт сечения электрического кабеля по мощности и току является первым способом, который мы рассмотрим. Для начала необходимо узнать все необходимые параметры и характеристики. В первую очередь — это поиск максимально потребляемого тока устройством. Все значения после этого нам необходимо сложить.

После это полученный результат необходимо произвести расчет сечения электрического кабеля по мощности и току по таблице, приведенной ниже:

В этом случае нам нужно найти приближённое значение в столбце, в котором прописан ток. В ней же можно узнать необходимое сечение кабеля.

В том случае, если в таблице нет равного значения, необходимо использовать близкое к нему по значению в большей степени.

Например, если максимальный ток вашего аппарата составляет 18 Вт, а в таблице только значения 16 Вт и 25 Вт, предпочтение необходимо отдать 25 Вт. В противном случае ваше устройство будет очень сильно перегреваться, что приведет к последствиям, описанным выше.

Обратите внимание! Согласно требованиям 7-ого издания Правил устройства электроустановок, провода из алюминия, сечение которых менее 16 мм², при монтаже использовать строго запрещено.

Расчет по мощности и длине

Расчет сечения кабеля по мощности и длине идеально подходит в том случае, если вы планируете использовать очень длинный кабель. Тогда значение его мощности, а также потребляемого максимального тока будет недостаточно для расчета.

Стоит отметить, что длинные кабели используют только в одном случае — для ввода электричества от электрического столба в жилое или нежилое помещение.

Для того чтобы наши расчёты были правильные, Вам необходимо узнать мощность, которая выделяется на само здание, а также точное расстояние от электрического столба до него. После этого для данных, определяющих сечение кабеля по мощности, используется таблица:

Как отмечают специалисты, даже при прокладке кабеля необходимо учитывать ее с некоторым запасом. Это необходимо сделать по некоторым причинам:

• Случаи сечения кабеля будет чуть меньше, что будет спасать устройство и изоляцию кабеля от перегревания;
• Если вам потребуется к устройству подключить дополнительные аппараты, то кабель, который был выбран запасом, может это позволить. В противном случае вам придется вкладывать дополнительных усилий, например, заменять полностью проводку.

Видео по теме

способ электрохимической обработки

Способ может быть использован при чистовой обработке металлических материалов. Обработку выполняют от источника постоянного тока в жидкой токопроводящей рабочей среде с регулированием длительности импульса тока. В качестве жидкой токопроводящей рабочей среды используют реологическую жидкость. Длительность импульса тока регулируют вязкостью рабочей среды. Длительность пауз между импульсами тока регулируют по времени восстановления максимального тока в импульсе. Изобретение позволяет повысить производительность, точность обработки, расширить технологические возможности электрохимического процесса в пульсирующем токе. 2 ил.

Формула изобретения

Способ электрохимической обработки, при котором обработку выполняют от источника постоянного тока в жидкой токопроводящей рабочей среде с регулированием длительности импульса тока, отличающийся тем, что в качестве жидкой токопроводящей рабочей среды используют реологическую жидкость, длительность импульса тока регулируют вязкость рабочей среды и регулируют длительность пауз между импульсами тока по времени восстановления максимального тока в импульсе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при чистовой обработке деталей из металлических материалов.

Известен способ чистовой электрохимической обработки по [1], осуществляемый в пульсирующем потоке жидкой токопроводящей рабочей среды путем программируемого перекрытия межэлектродного зазора электродом-инструментом в период пауз тока. Недостатком способа является нарушение cплошности потока за счет локального перекрытия зазора в месте его наименьшего значения и нарушение точности обработки; сложная система управления движением электродов в направлениях сближения и расхождения, что снижает надежность и повышает затраты на оборудование; накопление продуктов обработки по длине зазора в период рабочего цикла за счет переноса этих продуктов по направлению движения потока, что снижает скорость анодного растворения и приводит к неуправляемому нарушению точности, особенно при значительной длине зазора.

Известен также [2] способ импульсной обработки, осуществляемый на установке с источником постоянного тока и дополнительным электродом-сеткой в рабочем зазоре, на которую подают высоковольтный управляющий импульс, регулирующий время рабочего импульса. Недостатками способа являются: сложность размещения сетки в рабочем зазоре без касания ею электродов; ограничение скорости потока электролита, что снижает производительность, точность, удорожает процесс обработки; необходимость управлять перемещением сетки по мере съема припуска, что резко усложняет оборудование и повышает его стоимость, снижает надежность, а повышенное напряжение на сетке увеличивает опасность поражения током.

Изобретение направлено на повышение производительности, точности обработки, расширение технологических возможностей электрохимического процесса в пульсирующем потоке, упрощение и удешевление оборудования, повышение его надежности и безопасности. Это достигается тем, что обработка выполняется в жидкой токопроводящей реологической рабочей среде, в которой длительность импульса тока регулируется вязкостью рабочей среды, а длительность пауз между импульсами регулируется по времени восстановления максимального тока в импульсе.

На фиг.1 представлена схема электрохимической обработки. Ток от источника 1 через блок 2 задержки пауз поступает на электрод-инструмент 3, противостоящий заготовке, являющейся анодом. Между инструментом 3 и заготовкой 4 через межэлектродный зазор протекает рабочая среда, подаваемая под давлением Р вх . Поддержание межэлектродного зазора осуществляется одной из известных систем 6 регулирования зазоров.

На фиг. 2 показана работа блока 2 задержки пауз. После включения тока его величина быстро нарастает (импульс I), что вызывает появление сильного электромагнитного поля, возрастание вязкости рабочей среды и ее остановку в зазоре, насыщение неподвижной среды продуктами обработки, падение тока до его прекращения. Аппроксимируя нисходящую ветвь импульса тока прямой, установим начало паузы, когда вязкость рабочей среды резко снизится, возобновится движение среды, начнется вынос продуктов обработки и возобновится процесс съема материала с заготовки 4.

После паузы 1 ток снова начнет нарастать, но загрязнение рабочей среды наступит раньше, чем в I импульсе, т.к. рабочая среда не успеет полностью замениться на чистую и часть продуктов обработки останется в ней на последующем импульсе. Максимальный ток в II импульсе будет меньше, чем в I импульсе. Если имеется рассогласование, то время паузы после импульса II увеличивается на величину 1 и далее, после последующих импульсов время пауз суммируется до достижения тока в импульсе не менее тока в I импульсе. Суммарное время пауз 0 задается от блока 2 при дальнейшем протекании процесса. Если максимальный ток в импульсе начинает изменяться, например за счет изменения площади обработки, то в блоке 2 выполняется пропорциональное изменение длительности пауз и происходит регулирование их величины при протекании процесса обработки.

Способ осуществляют следующим образом: устанавливают начальный межэлектродный зазор, подают в зазор между инструментом 3 и заготовкой 4 рабочую среду 5 давлением Р вх , включают источник тока 1, подачу инструмента 3 регулятором 6. Блок 2 определяет (фиг.2) время пауз ( 0 ) и поддерживает их величину в течение всего периода обработки.

После включения тока рабочая среда 5 увеличивает вязкость (до 700 раз) и останавливается, процесс анодного растворения идет до насыщения рабочей среды 5 в зазоре продуктами обработки, после чего ток падает, вязкость среды 5 снижается до исходной, начинается движение загрязненной среды 5 в зазоре, замена в течение 0 среды 5 в зазоре, ток включается, происходят последующие импульсы до удаления всего припуска на заготовке 4. Если по мере удаления припуска площадь обработки изменяется, то меняется максимальный ток в импульсе. Блок 2 анализирует изменение этого тока и пропорционально этому меняет длительность пауз.

Для осуществления процесса обработки в пульсирующей реологической среде не требуется сложный, дорогой источник импульсного тока, сложная система регулирования межэлектродного промежутка, упрощается система защиты от коротких замыканий. Устраняются ограничения по площади обработки заготовок, что расширяет технологические возможности процесса. Оптимизируется время рабочего цикла, что повышает производительность процесса. При остановке потока условия анодного растворения выравниваются, что повышает точность обработки.

Пример использования способа. Образец с припуском 1 мм из стали 40 ХНМА длиной 200 мм и шириной 40 мм обрабатывался на станке СЭХО-901 с подачей инструмента по схеме саморегулирования. Источник питания — генератор постоянного тока ВАКР-3200. Рабочая среда — ферромагнитная реологическая жидкость. Насос развивает давление до 0,2 МПа.

Режим обработки: сила тока в импульсе до 1200 А, время рабочего цикла 0,50,7 с, время пауз 0,10,12 с. Общее время удаления припуска 150180 с, что в 2 раза меньше по сравнению с обработкой по схеме с непрерывным потоком и невозможно по схеме с импульсно-циклической обработкой в импульсном потоке. Погрешность формы поверхности и размеров составила 0,05 мм, что 1,8 раза меньше по сравнению с обработкой по схеме с постоянным потоком в обычных электролитах. Визуальное наблюдение потока на выходе из зазора показывало равномерность циклов выхода жидкости по всей ширине образца.

Таким образом достигнуто повышение производительности и точности обработки, расширены технологические возможности процесса электрохимической обработки в пульсирующем потоке, устранены сложные системы в оборудовании, что снизило его стоимость, повысило ресурс и надежность. Реологическая среда не содержит токсичных компонентов и не наносит вреда исполнителям и окружающей среде.

Источники информации
1. А. с. 323243, В 23 Р 1/04. Способ размерной электрохимической обработки / Л.Б.Дмитриев и др. // Бюл. изобр. 1, 1972.

2. А. с. 578178. В 23 Р 1/04. Способ электрохимической обработки / В.П. Смоленцев, З.Б.Садыков // Бюл. изобр. 40, 1977.

Максимальный импульсный ток кабеля

© Николаев П.В.

© Мыльников В.В.

Контакт с автором: m_vv@mail.ru

Импульсная электроэнергетика – раздел физики, который в настоящее не изучен должным образом и поэтому не достаточно полно отражен в источниках информации. Сейчас ситуация меняется, возникает потребность в новых, более экономичных источниках энергии и импульсная электроэнергетика способна их дать. Разумеется, для изучения новых явлений нужны и новые средства, как технические, так и программные. Анализу средней величины импульсной электрической мощности посвящена эта статья.

______________________________________________________________________________

На сегодняшний день самыми распространенными являются источники питания, генерирующие непрерывное напряжение. Это — электрические батареи с постоянным напряжением на их клеммах и электрогенераторы электростанций с синусоидально меняющимся напряжением на их клеммах. Теоретические методы расчёта средней величины электрической мощности, реализуемой такими источниками, разработаны давно. Они базируются на математической модели

. (1)

Когда возникла необходимость учитывать импульсное потребление электрической энергии, у которой функции напряжения и функции тока теряют свою непрерывность и формула (1) оказывается непригодной для расчёта средней величины импульсной мощности, то был разработан графоаналитический метод определения средней величины импульсной мощности и формула (1) приняла вид

. (2)

Символ S в формуле (2) — скважность импульсов. Если импульсы напряжения и тока прямоугольные, то их скважность определяется путем деления периода следования импульсов на их длительность τ ( S = Т/ τ ). Покажем суть физико-математической ошибки, допущенной при этом в формуле (2). На рис. 1. представлена осциллограмма импульсов напряжения и тока, подаваемых с клемм аккумулятора на лампочку [1],[2],[3],[6],[7].

Рис. 1. Осциллограмма импульсов напряжения и тока на клеммах аккумулятора

Согласно системе СИ, участие напряжения и тока в формировании мощности в каждый момент времени должно быть непрерывным. Но в формуле (2) только часть соответствует этому требованию, так как в ней амплитуда импульса тока делится на скважность импульсов и в результате получается средняя величина тока за период (рис. 1).

Теперь посмотрим, как напряжение участвует в формировании средней величины импульсной мощности. Из формулы (2) следует, что амплитудное значение напряжения участвует в процессе формирования мощности на протяжении всего периода . А осциллограмма (рис. 2) показывает обратное. На ней видно, что напряжение со своим амплитудным значением участвует в формировании средней величины импульсной мощности только в интервале длительности импульса. А в интервале Т- τ оно не участвует в формировании средней импульсной мощности, так как электрическая цепь в этом случае разомкнута и никакого напряжения на клеммах лампочки просто нет. [4] Напряжение остается только на клеммах аккумулятора, оно равно своему номинальному значению.

Таким образом, неточность формулы (2) сводится к тому, что в ней не учитывается импульсное участие напряжения в формировании средней величины импульсной мощности. Чтобы учесть импульсное участие напряжения, надо его амплитуду разделить на скважность импульсов напряжения [5]. Тогда формула (2) становится такой

(3)

Итак, формула (3) позволяет рассчитывать среднюю электрическую импульсную мощность. Она является основой для расчёта средней импульсной мощности. Для проверки её достоверности были проведены эксперименты по импульсному питанию электролизёра с помощью электромотора-генератора МГ-1 (рис. 2) в лаборатории факультета механизации Кубанского государственного аграрного университета [2].

Рис. 2. Импульсный электромотор-генератор питает лампочку и электролизёр

Схема подключения приборов при импульсном питании электролизёра и одновременной зарядки аккумулятора представлена на рис. 3.