| Преодолеваем временные перегрузки |
| Маховики в машинах | |||
| 01.02.2014 12:45 | |||
|
При работе электрогенератора с двигателем внутреннего сгорания перегрузка агрегата может вызвать остановку двигателя. Для предотвращения этого ротор генератора снабжают маховиком, кинетическая энергия которого позволяет преодолевать временные перегрузки.
На рис. 48 представлен один из таких генераторов, предназначенный для сварки высоковольтной контактной сети. Генератор с двигателем 75 кВт установлен на самоходном шасси. На валу генератора помещен маховик диаметром около 122 см и массой 1 т. Форма его близка к диску равной прочности. Двигатель и маховик соединены гидромуфтой. Номинальный интервал частот вращения 2700—3200 об/мин. Сбавляя обороты в этих пределах, маховик выделяет 5 млн. Дж энергии. Гидромуфта служит для обеспечения лучшего разгона маховика двигателем, особенно при страгивании с места. На полный разгон затрачивается около 4 мин; причем только на разгон от 2700 до 3200 об/мин тратится около 1 мин. Выделение энергии происходит в среднем за 5 с. Мощность, развиваемая при этом генератором, около 1000 кВт. Следовательно, наличие маховика позволяет уменьшить мощность двигателя более чем в 10 раз.
Рис. 48. Маховичный генератор для сварки высоковольтной сети:
1—маховик; 2—кожух; 3—гидромуфта; 4—двигатель; 5—пульт управления
Более мощный стационарный маховичный генератор представлен на рис. 49. Здесь гидромуфта помещена между маховиком и генератором. Маховик разгоняется небольшим мотором до скорости, превышающей номинальную скорость генератора на 40%. Затем гидромуфта постепенно заполняется рабочей жидкостью, и генератор приводится во вращение. Запас скорости позволяет преодолеть кратковременную перегрузку, достигающую 12 000 кВт и более чем в 10 раз превышающую мощность разгонного двигателя. Маховик имеет диаметр около 2,5 м, толщину на периферии 25 см и массу 8,4 т. Система обеспечивает в среднем удельную энергоемкость 1 кВт ч на 1 т массы, отнесенную к напряжению в маховике 10 кН/см . Вентиляционные потери уменьшены путем помещения его в плотно прилегающий кожух.
Рис. 49. Стационарный маховичный генератор:
1—маховик; 2—кожух; 3—гидромуфта; 4—мотор; 5—генератор
Подобные генераторы с маховиками устанавливаются на телевизионных ретрансляционных станциях, а также в других случаях, где не должно быть перерывов в подаче электроэнергии. Очень нежелательным явлением в маховичных генераторах является падение угловой скорости при выделении энергии. Это влечет за собой не только падение напряжения, но, что еще хуже, падение частоты тока, вырабатывоемого генератором.
Однако использованием описанного выше центробежного аккумулятора, имеющего переменный момент инерции, можно добиться постоянной угловой скорости, а следовательно, и частоты тока при выделении большей части энергии, накопленной маховиком. Кроме того, в последнее время, как следует из зарубежной печати, появились генераторы переменного тока, обеспечивающие постоянную частоту в очень широком диапазоне угловых скоростей. Это постоянство частоты вызывается «навязыванием» такому ротору генератора подмагничивания посторонним источником тока требуемой частоты. На это уходит всего несколько процентов полезной мощности, и в общем генератор имеет достаточно высокий к.п.д.
Описанные способы получения тока постоянной частоты от генераторов с маховичным приводом безусловно расширяют область их применения.
И, наконец, еще один интересный случай применения маховика в генераторе, когда нужно временно увеличить мощность установки почти в 100 раз. Это система энергоснабжения установки для получения регулируемой термоядерной реакции, на машинах типа «Токамак».
Система энергоснабжения одной из этих машин состоит из электродвигателя мощностью 1500 кВт, вращающего маховик диаметром 70 см и длиной свыше метра с частотой 6000 об/мин.
Накапливаемая им огромная кинетическая энергия позволяет получить импульс мощностью 100 000 кВт. Этот ток поступает в обмотки машины, позволяя «удержать» плазму, нагретую до 100 млн градусов и таким образом помогает использовать термоядерную энергию.
Но у маховика, кроме чисто энергетических качеств, есть еще одно привлекательное свойство, позволяющее получить при работе подобных устройств, как это ни парадоксально , а именно действие... без противодействия
|