Как называется специальная электрическая машина постоянного тока или тока повышенной частоты

Машина постоянного тока

250px Motor DC 2Pole

magnify clip

Машина постоянного тока — электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор) или для обратного преобразования (двигатель). Машина постоянного тока обратима.

Машина постоянного тока образуется из синхронной обращённой конструкции, если её якорь снабдить коллектором, который в генераторном режиме играет роль выпрямителя, а в двигательном — преобразователя частоты. Благодаря наличию коллектора по обмотке якоря проходит переменный ток, а во внешней цепи, связанной с якорем, — постоянный.

Машина постоянного тока
160px Electric motor cycle 1 160px Electric motor cycle 2 160px Electric motor cycle 3 160px Electric motor

Содержание

Различают следующие виды машин постоянного тока:

Принцип действия

Машина постоянного тока может работать в двух режимах: двигательном и генераторном, в зависимости от того, какую энергию к ней подвести — если электрическую, то электрическая машина будет работать в режиме электродвигателя, а если механическую — то будет работать в режиме генератора. Однако электрические машины, как правило предназначены, заводом изготовителем, для одного определенного режима работы — или в режиме генератора, или электродвигателя.

Электродвигатель

Электродвигатели постоянного тока стоят почти на каждом автомобиле, это стартер, электропривод стеклоочистителя, вентилятор «печки» и др.

В роли индуктора выступает статор, на котором расположена обмотка. На неё подаётся постоянный ток, в результате чего вокруг неё создаётся постоянное магнитное поле. Обмотка ротора состоит из проводников, запитанных через коллектор. В результате на них действуют пары сил Ампера, которые вызывают вращающий момент. Направление сил определяется по правилу «буравчика». Однако этот вращающий момент способен повернуть ротор только на 180 градусов, после чего он остановится. Чтобы это предотвратить, используется щёточно-коллекторный узел, выполняющий роль переключателя полюсов и датчика положения ротора (ДПР).

Генератор

В генераторе индуктором также является статор, создающий постоянное магнитное поле между соответствующими полюсами. При вращении ротора, в проводниках обмотки якоря, перемещающихся в магнитном поле, по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки. Переменная ЭДС обмотки якоря выпрямляется с помощью коллектора, через неподвижные щетки, посредством которых обмотка соединяется с внешней сетью.

Автомобильный генератор представляет собой генератор переменного трёхфазного тока с трёхфазным выпрямителем на шести диодах по схеме академика Ларионова

Ссылки

Литература

40px Wiki letter w.svg

Полезное

Смотреть что такое «Машина постоянного тока» в других словарях:

МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА — электрическая Машина для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор) или для обратного преобразования (двигатель). Машина постоянного тока обратима … Большой Энциклопедический словарь

машина постоянного тока — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN d.c. machine … Справочник технического переводчика

машина постоянного тока — электрическая машина для получения постоянного тока (генератор) или для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую (двигатель). Машина постоянного тока обратима. * * * МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА,… … Энциклопедический словарь

машина постоянного тока — Электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую энергию постоянного тока, или электрической энергии постоянного тока в механическую энергию, или электрической энергии постоянного тока в электрическую… … Политехнический терминологический толковый словарь

машина постоянного тока параллельного возбуждения — машина постоянного тока параллельного возбуждения; шунтовая машина постоянного тока; шунтовая машина Машина постоянного тока, обмотка возбуждения которой соединена параллельно с цепью якоря … Политехнический терминологический толковый словарь

машина постоянного тока последовательного возбуждения — машина постоянного тока последовательного возбуждения; сериесная машина постоянного тока; сериесная машина Машина постоянного тока, обмотка возбуждения которой соединена последовательно с цепью якоря … Политехнический терминологический толковый словарь

машина постоянного тока смешанного возбуждения — Машина постоянного тока с несколькими обмотками возбуждения … Политехнический терминологический толковый словарь

МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ — электрич. машина пост. тока, у к рой обмотка возбуждения соединена с обмоткой якоря параллельно. Используется как двигатель или как генератор. Имеет жёсткую внеш. (генератор) и механич. (двигатель) хар ки … Большой энциклопедический политехнический словарь

МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ — электрич. машина пост. тока с самовозбуждением, у к рой обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря. М. п. т. п. в. применяют в качестве двигателя, к рый благодаря мягкой механич. хар ке особенно пригоден для электрич. тяги,… … Большой энциклопедический политехнический словарь

шунтовая машина постоянного тока — машина постоянного тока параллельного возбуждения; шунтовая машина постоянного тока; шунтовая машина Машина постоянного тока, обмотка возбуждения которой соединена параллельно с цепью якоря … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник

Электрические машины постоянного тока: виды и принцип их работы

elektricheskie mashiny postoyannogo toka vidy i printsip ih rabotyМашины постоянного тока представляют собой возвратную электрическую машину, в которых происходит процесс преобразования энергии. В машинах, где механическая энергия преобразуется в электрическую, называются генераторами. Они предназначены для выработки электроэнергии. Для работы необходимо наличие какого-либо двигателя (дизеля, паровой или водяной турбины), который будет вращать вал генератора.

Обратное преобразование энергий происходит в электродвигателях. Они приводят в движение колесные пары локомотивов, вращают валы вентиляторов и т.д. Для работы необходимо подсоединение электродвигателя с источником электроэнергии посредством проводов.

Принцип работы электрических машин постоянного тока основан на использовании явления электромагнитной индукции, а также законов, которые определяют взаимодействие электрических токов и магнитных полей.

Эти машины включают в себя неподвижную и вращающуюся части. В конструкцию неподвижной части, или статора входят станина, главные и дополнительные полюса, подшипниковые щиты и щеточная траверса с графитовыми или медно-графитовыми щетками.

Вращающаяся часть, или ротор, в электрических машинах постоянного тока именуются якорем. Якорь, снабженный коллектором, в электродвигателях играет роль преобразователя частоты, а в генераторах – выпрямителя.

При вращении машины происходит перемещение якоря и статора относительно друг друга. Статор создает магнитное поле, а в обмотке якоря индуцируется э. д. с. Возникает ток, который при воздействии с магнитным полем создает электромагнитные силы, отвечающие за процесс преобразования энергии.

Электрические машины постоянного тока в зависимости от наличия или отсутствия коммутации бывают обычными и униполярными, а по расположению вала — вертикальными и горизонтальными.

По типу переключателей тока их можно подразделить на машины с щеточно-коллекторным и электронным переключателем. Последние называются еще вентильными электродвигателями.

По мощности они делятся на микромашины мощностью до 0,5 кВт, а также, машины малой, средней и большой мощности — 0,5-10 кВт, 10-200 кВт и более 200 кВт соответственно.

По частоте вращения различают тихоходные (до 300 об/мин), средней быстроходности (300-500 об/мин), быстроходные (1500-6000 об/мин) и сверхбыстроходные (более 6000 об/мин) электрические машины постоянного тока.

Источник

Машины постоянного тока специального назначения

dark fb.4725bc4eebdb65ca23e89e212ea8a0ea dark vk.71a586ff1b2903f7f61b0a284beb079f dark twitter.51e15b08a51bdf794f88684782916cc0 dark odnoklas.810a90026299a2be30475bf15c20af5b

caret left.c509a6ae019403bf80f96bff00cd87cd

caret right.6696d877b5de329b9afe170140b9f935

К машинам постоянного тока специального назначения относят электромашинные усилители (ЭМУ), тахогенераторы, бесконтактные двигатели постоянного тока и исполнительные двигатели постоянного тока (рис. 17.).

1). ЭМУ – это машины, работающие в генераторном режиме и усиливающие электрические сигналы. Простейшие ЭМУ – это генераторы постоянного тока независимого возбуждения, но они не нашли широкого распространения из за небольшого коэффициента усиления (не более 100). Наибольшее распространение получили ЭМУ поперечного поля, у которых основным магнитным потоком является поток, создаваемый током обмотки якоря. На его коллекторе установлено два комплекта щёток: один g1 и g2 – на поперечной оси главных полюсов (на геометрической нейтрали), а другой d1 и d2по продольной оси главных полюсов. Щётки g1 и g2 замкнуты накоротко, а к щёткам d1 и d2 подключена нагрузка. Помимо обмотки якоря ЭМУ имеет одну или несколько обмоток управления (y1; y2), компенсационную обмотку (ОК), поперечную подмагничивающую обмотку (ОП) и обмотку добавочных полюсов (ОД). Якорь ЭМУ вращается электродвигателем. Коэффициент усиления может достигать 2000-20 000.

2). Тахогенераторы постоянного тока служат для измерения частоты вращения по значению выходного напряжения, Они представляют собой генераторы малой мощности с возбуждением от постоянного магнита или с электромагнитным независимым возбуждением. На выходе включен электроизмерительный прибор магнитоэлектрической системы, шкала которого проградуирована в единицах измерения частоты вращения.

3). Бесконтактные двигатели постоянного тока (БДПТ) отличаются от коллекторных двигателей традиционной конструкции тем, что в них щёточно-коллекторный узел заменён полупроводниковым коммутатором (инвертором), управляемым сигналами, поступающими с бесконтактного датчика положения ротора (ДПР). ДПР расположен на валу двигателя. Рабочая обмотка двигателя – обмотка якоря – расположена на сердечнике статора, а постоянный магнит на роторе. В качестве чувствительного элемента ДПР чаще всего применяют датчики ЭДС Холла. Назначение ДПР – выдавать в блок коммутатора управляющий сигнал в соответствии с положением полюсов постоянного магнита относительно секций якоря, Блок коммутатора меняет соответственно направление магнитного потока в обмотках, что приводит к вращению двигателя. КПД БДПТ по сравнению с коллекторными выше, они более надёжны и долговечны, но имеют повышенную стоимость за счёт полупроводникового коммутатора, датчиков Холла и постоянного магнита. Мощность БДПТ обычно до 120 Вт.

4). Исполнительные двигатели постоянного тока применяют в системах автоматики для преобразования электрического сигнала в механическое перемещение. В качестве исполнительных двигателей в настоящее время применяют чаще всего двигатели с независимым возбуждением, реже – с возбуждением от постоянных магнитов.

Рис. 17. Машины постоянного тока специального назначения:

а) – электромашинный усилитель (ЭМУ) поперечного поля; б) – тахогенератор; в) – бесконтактный двигатель постоянного тока (БДПТ), где VT1–VT4 – коммутатор, ДХ1-ДХ2 – датчики Холла, w1-w4 – обмотки двигателя.

Раздел 2. Трансформаторы

Тема 2.1. Назначение, классификация, принцип действия и устройство трансформаторов

2.1.1. Назначение, классификация и принцип действия трансформаторов

Трансформатор – статический электромагнитный аппарат, имеющий две (или более) индуктивно связанные обмотки и предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции переменного напряжения (тока) одной величины в переменное напряжение (ток) другой величины при неизменной частоте, форме кривой напряжения (тока) и неизменном количестве фаз.

Трансформаторы позволяют значительно повысить напряжение, вырабатываемое источниками переменного тока, установленными на электрических станциях, и осуществить передачу электроэнергии на дальние расстояния при высоких напряжениях (110, 220, 500, 750, и 1150 кВ). Благодаря этому сильно уменьшаются потери энергии в проводах и обеспечивается возможность значительного уменьшения площади поперечного сечения проводов линий электропередач.

640 1

В местах потребления электроэнергии высокое напряжение, подаваемое от высоковольтных линий электропередач, снова понижается трансформаторами до сравнительно небольших значений (127, 220, 380 и 660 В), при которых работают электрические потребители, установленные на фабриках, заводах, в депо и жилых домах. На электроподвижном составе переменного тока трансформаторы применяют для уменьшения напряжения, подаваемого из контактной сети к тяговым двигателям и вспомогательным цепям.

Классифицируют трансформаторы по следующим признакам (рис. 18):

1). По назначению – силовые (применяют в системах передачи и распределения электроэнергии, а также для получения требуемого напряжения питания различных установок); специальные (характеризуются разнообразием свойств и конструкций – сварочные, печные, измерительные, испытательные, импульсные и др.).

2). По виду охлаждения – с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.

3). По числу трансформируемых фаз – однофазные и трёхфазные.

4). По форме магнитопровода – стержневые, броневые, бронестержневые, тороидальные.

5). По числу обмоток на фазу – двухобмоточные, многообмоточные.

Простейший силовой трансформатор состоит из магнитопровода М и двух обмоток w1 и w2, расположенных на стержнях магнитопровода. (рис. 19). К одной обмотке, называемой первичной, подаётся напряжение U1 от генератора Г. К другой обмотке, называемой вторичной, подключается потребитель Zн. Первичная и вторичная обмотки электрически не связаны между собой и мощность из первичной обмотки во вторичную передаётся электромагнитным путём. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в её витках протекает переменный ток i1,создавая в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф, зависящий от напряжения и частоты изменения переменного тока в источнике, к которому подключен трансформатор. Этот поток, проходя по магнитопроводу, пронизывает витки первичной w1 и вторичной w2 обмоток, индуктируя в них ЭДС е1 и е2:

е1 = ―w1·(dФ/dt) и е2 = ―w2·(dФ/dt),

где w1 и w2 – число витков обмоток, dФ/dt – скорость изменения магнитного потока.

Рис. 18. Классификация силовых трансформаторов.

Рис. 19. Электромагнитная (а) и принципиальная (б) схемы силовых трансформаторов.

ЭДС е1 и е2 отличаются друг от друга лишь за счёт разности витков в обмотках (в каждом витке первичной и вторичной обмотки индуцируется одинаковая ЭДС), поэтому, применяя обмотки с разным соотношением витков, можно изготовить трансформатор на любое соотношение напряжений между обмотками.

При подключении к выводам вторичной обмотки нагрузки Zн в её цепи создаётся ток i2 под действием ЭДС е2 и устанавливается напряжение U2. В повышающих трансформаторах U2>U1, а в понижающих U2

Источник

Электрические машины постоянного тока

dark fb.4725bc4eebdb65ca23e89e212ea8a0ea dark vk.71a586ff1b2903f7f61b0a284beb079f dark twitter.51e15b08a51bdf794f88684782916cc0 dark odnoklas.810a90026299a2be30475bf15c20af5b

caret left.c509a6ae019403bf80f96bff00cd87cd

caret right.6696d877b5de329b9afe170140b9f935

§ 8.1. Назначение машин постоянного тока

Электрическими машинами называются устройства для преобразования механической энергии в электрическую или электрической в механическую. В первом случае они называются генераторами, а во втором электродвигателями.
Электрические генераторы постоянного тока применяются для питания электродвигателей, установок для электролиза, для зарядки аккумуляторов я т. д. Электродвигатели постоянного тока приводят во вращение механизмы, требующие больших пусковых вращающих моментов и широкого регулирования частоты вращения, например: электрический транспорт, шахтные подъемники, прокатные станы. В автоматических устройствах машины постоянного тока служат исполнительными двигателями, измерителями частоты вращения, преобразователями сигналов и др. В специальных устройствах металлообрабатывающих станков машины постоянного тока позволяют значительно упрощать механические схемы регулирования скорости.

§ 8.2. Устройство машины постоянного тока.

Эскиз двухполюсной машины постоянного тока представлен на рис.8-1. Машина состоит из стальной станины 1 и вращающегося якоря 2. На станине при помощи болтов укреплены полюсы З. На полюсах (рис.8-2) помещается обмотка возбуждения 4 (рис.8-1), по виткам ωв которой проходит ток возбуждения Iв. Магнитодвижущая сила (м. д. с.) обмотки возбуждения, равная Iвωв, создает магнитный поток возбуждения Ф, замыкающийся через полюсы, воздушный зазор между полюсами и якорем, через якорь ц станину (рис. 8-1).

image643

Рис.8-1. Двухполюсная машина постоянного тока.

Полюсы набираются из стальных листов, и тело их оканчивается полюсными наконечниками 5, форма которых определяет распределение магнитной индукции Вσ в воздушном зазоре.

Устройство якоря машины показано на рис. 8-3. Это цилиндр 1, набранный из штампованных стальных листов, изолированных друг от друга и запрессованных на валу 2 (рис. 8-3, а). В его пазы З укладываются провода обмотки

image645

Рис.8-2. Полюс машины. Рис.8-3. Якорь машины.

якоря 4 (рис. 8-3, б), соединяемые друг с другом по определенной схеме, представляющей собой последовательно-параллельное (смешанное) соединение. Обмотка якоря изолируется от пазов и крепится в них специальными клиньями или бандажами 5.

На валу якоря 2 помещается цилиндрический коллектор 6, электрически изолированный от вала. Коллектор (рис. 8-4) состоит из клиновидных медных пластин 1, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками, набранными на втулке 2 и закрепленными на ней болтами. К выступам коллекторных пластин З, называемых «петушками», припаиваются определенные концы проводников, составляющих обмотку якоря. К поверхности коллектора прилегают угольные или графитовые неподвижные щетки 6 (рис 8-1), к которым присоединяются провода внешней сети. Таким образом, провода внешней сети через щетки и коллектор соединяются с вращающейся обмоткой якоря.

image647

Рис.8-4. Конструкция коллектора.

Другое назначение коллектора — преобразование переменных э д. с., наводимых в проводах обмотки якоря, в постоянную э. д. с. машины Е на основе переключений (коммутации).

Устройство щеточного механизма показано на рис. 8-5. Щетки в форме угольных или графитных призм 1 помещены в обоймы 2 щеткодержателя. Щеткодержатель крепится на специальном пальце (болте), проходящем сквозь отверстие 4 и установленном на подшипниковом щите машины изолированно от нее. Гибкие медные проводники осуществляют контакт щеток с зажимами цепи якоря на изолирующем щитке, обозначенными буквами Я1, Я2.

image649

Рис. 8-5. Щетки и щеткодержатель. Рис.8-6. Внешний вид машины

§ 8.3. Принцип работы машины постоянного тока.

Упрощенная схема работы машины постоянного тока показана на рис. 8-7. Щетки присоединены к ножам перекидного рубильника переключателя 1, что позволяет соединять якорь с нагрузкой r или с питающей сетью. Обмотка возбуждения 2 подключена к внешней сети.

640 1

image651

Рис.8-7. Принцип работы машины постоянного тока.

Пусть якорь, соединенный с электрической нагрузкой, приводится во вращение первичным двигателем, например тепловым. Тогда в обмотке якоря, вращающейся в магнитном поле, созданном током возбуждения I, наводится э. д. с. Е и в сопротивлении т проходит ток. Направление э. д. с. и тока в якоре 1. найденное по правилу правой руки, показано на рис. 4-7. Направление электромагнитных сил Р, действующих на провода с током, находящиеся в магнитном поле, также показано на рис. 8-7. Эти силы создают тормозной момент на валу машины. Первичным двигателем создается вращающий момент М, встречный тормозному моменту. Таким образом, машина работает в режиме генератора, превращая механическую энергию в электрическую.
По закону Ома ток

image653.

image655,

т. е. ЭДС Е генератора больше напряжения на величину падения напряжения в якоре IrЯ.
Если вал этой машины отсоединить от первичного двигателя, а ножи переключателя 1 перевести в верхнее положение (рис. 8-7), то в обмотке якоря установится ток I= I, направление которого обратно рассмотренному ранее. Электромагнитные силы, созданные взаимодействием этого тока и магнитного поля, имеют также обратное направление и будут создавать вращающий момент МВ, под действием которого якорь будет вращаться в прежнем направлении. В этом случае электрическая энергия, поступающая из сети, превращается в механическую и машина работает электродвигателем.

Коллектор и щетки осуществляют переключение секций обмотки вращающегося якоря таким образом, чтобы при переходе активных проводников из зоны северной полярности в зону южной в них изменялось направление тока, что необходимо для сохранения постоянного направления вращения.

В обмотке якоря электродвигателя, так же как и в обмотке генератора, наводится э. д. с. Е. Только теперь направление ее будет встречно току IЯ, в чем легко убедиться, применив правило правой руки. Эта э. д. с. называется встречной э. д. с. или противо-эдс.

По второму закону Кирхгофа

image657, или image659,

image661.

При работе машины электродвигателем э: д. с. Е меньше напряжения на зажимах якоря U на величину падения напряжения в обмотке якоря IrЯ.

Изменение направления вращения электродвигателя производится изменением направления тока в цепи якоря или в обмотке возбуждения. Одновременное изменение направлений токов в обеих обмотках не вызывает изменения направления вращения, в чем легко убедиться, рассматривая рис. 8-7.

Предназначены для преобразования механической энергии в электрическую. Преобразование происходит во время вращения якоря генератора в магнитном поле, которое создается в обмотках возбуждения, при этом в проводниках обмотки якоря, согласно явлению электромагнитной индукции, индуктируется ЭДС. В зависимости от того, каким образом обмоткой возбуждения генератора создается магнитное поле внутри машины, различают генераторы с независимым возбуждением и с самовозбуждением.

image663

image665

image667

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением (рис.8-8).

У такого генератора магнитный поток возбуждения создается обмоткой возбуждения LG, которая питается от независимого источника постоянного тока UВ, т.е. в схеме присутствует два источника постоянного тока генератор и UВ (источник для питания цепи возбуждения). Процесс возбуждения такого генератора производится следующим образом: генератор разгоняют до номинальной скорости, при этом нагрузка RН генератора отключена с помощью автоматического выключателя QF1 от генератора. Также отключен источник UВ с помощью QF2 от обмотки возбуждения. Автоматические выключатели предназначены для подключения генератора к нагрузке (QF1) и подключения обмотки возбуждения к независимому источнику UВ (QF2). Также с помощью их эти цепи защищены от максимальных токов. Затем с помощью QF2 подключается LG к UВ. С помощью регулировочного реостата Rрг, уменьшая сопротивление этого реостата, тем самым, увеличивая ток возбуждения генератора IВ, магнитный поток возбуждения, а значит ЭДС генератора возрастает.

image669,

где се – электрическая постоянная генератора; n – частота вращения якоря приводного двигателя; Ф – магнитный поток возбуждения.

ЭДС генератора растет до определенной величины, точки соответствуют номинальному напряжению UН, которое лежит как правило на колене кривой характеристики холостого хода. Процесс возбуждение описывается характеристикой холостого хода. Зависимость image671.

image673

Для получения такой характеристики генератор вначале намагничивают (увеличивают ток возбуждения), размагничивают (уменьшают ток возбуждения до 0) и такой цикл делают три раза. Результаты значений Е, IВ заносят в таблицу и строят характеристику. При этом отмечают, что, когда IВ=0 image675и соответствуют значению Еост (за счет остаточной магнитной индукции в теле якоря и полюсов наконечников), которое составляет 2-5% от Uном. За счет Еост будет происходить процесс самовозбуждения генератора с параллельным возбуждением и со смешанным возбуждением. Точка IВ, соответствующая значению Uном, называется током возбуждения генератора при холостом ходе и номинальном напряжении. Uном в режиме холостого хода приблизительно на 10-20% выше номинального напряжения генератора при работе его под нагрузкой.

Внешняя характеристика генератора (характеристика рис.8-8).

Представляет собой зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки, т.е. image677.

image679

Как видно из характеристики с увеличением нагрузки напряжение на зажимах генератора уменьшается. Уменьшение напряжения на зажимах генератора объясняется следующими причинами, причем, надо помнить, что для всех генераторов постоянного тока справедливо следующее

image681,

здесь Е – ЭДС генератора равное image683, т.к. при работе любого генератора его частота вращения (частота вращения приводного двигателя) с помощью регулятора частоты вращения поддерживается постоянной, то ЭДС генератора сильно зависит от величины магнитного потока возбуждения, причем величина этого потока может меняться в зависимости от тока возбуждения генератора; IЯ и RЯ – ток и сопротивление цепи якоря.

Для генератора с независимым возбуждением ток якоря равен току нагрузки, что означает, что с увеличением тока нагрузки растет ток якоря. Поэтому, первая причина снижения напряжения следующая: т.к. с увеличением нагрузки ток якоря возрастает, то произведение IЯRЯ увеличивается, то значит image681уменьшается. Вторая причина: с увеличением тока нагрузки возрастает тормозная сила (растет тормозной момент), действующая со стороны магнитного поля на проводники с током обмотки якоря, что приводит к уменьшению частоты вращения приводного двигателя (генератора) несмотря на то, что частота вращения приводного двигателя регулируется регулятором. А т.к. image686, то ЭДС генератора уменьшается и уменьшается напряжение на зажимах генератора.

Процентное изменение напряжения на зажимах генератора при изменении нагрузки от 0 до номинальной составляет от 5 до 10% и определяется

image688,

где U0 – напряжение генератора в режиме холостого хода, когда IН=0.

Генератор с параллельным возбуждением.

В отличие от предыдущего, процесс возбуждения генератора происходит за счет остаточной магнитной индукции, присутствующей в теле якоря и полюсных наконечниках.

Рассмотрим процесс самовозбуждения такого генератора, который происходит при отключенной нагрузке от генератора (с помощью QF). Т.к. обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря (поэтому он называется генератор с параллельным возбуждением), то при вращении якоря в его обмотке, за счет действия потока остаточной магнитной индукции, наводится ЭДС, которая является причиной протекания тока в обмотке возбуждения, которая создает свой магнитный поток возбуждения и который обязательно по направлению должен совпадать с потоком остаточной магнитной индукции. Поэтому, оба эти потока суммируясь теперь создают еще большую ЭДС в обмотке якоря генератора, а значит ток возбуждения генератора станет больше, магнитный поток станет больше, следовательно, смотри характеристику холостого хода. Внешняя характеристика такого генератора более мягкая (характеристика рис.8-9), т.е. напряжение на е зажимах уменьшается значительнее при увеличении нагрузки, что объясняется следующими причинами: первая и вторая такие же как и предыдущие, всегда следует помнить, что для этого генератора и такие же image690; третья, т.к. по первым двум причинам напряжение уменьшается, то уменьшается ток возбуждения генератора, поэтому, магнитный поток уменьшается и ЭДС генератора уменьшается.

Процентное изменение такого генератора составляет порядка 30%, поэтому они не могут работать без регулятора напряжения.

Генератор со смешанным возбуждением.

Процесс возбуждения такого генератора происходит аналогично, как и у генератора с параллельным возбуждением. Отличительной особенностью от всех существующих генераторов является то, что магнитный поток возбуждения при работе генератора под нагрузкой создается совместным действием обеих обмоток LG, основная часть магнитного потока ей создается и последовательной LG2, которая играет важную роль при решении вопросов стабилизации напряжения на зажимах генератора.

Последовательная обмотка может включена по отношению к параллельной согласно ( тогда магнитные токи, создаваемые ими, будут складываться, формирую общий магнитный поток) или встречно (тогда магнитные токи будут вычитаться). Согласное включение обмоток генератора применяется в тех случаях, когда генератор используется в режиме источника постоянного тока. Тогда с увеличением нагрузки, как видно из схемы включения генератора нагрузки, с увеличением тока нагрузки растет магнитный поток, создаваемый обмоткой LG2 (последовательной), поэтому результирующий магнитный поток машины растет, что приводит к увеличению ЭДС генератора, значит напряжение на его зажимах практически не изменяется (смотри характеристику 3). Поэтому такие генераторы являются основными источниками электрической энергии постоянного рода тока.

Встречное включение обмоток применяется в тех случаях, когда генератор может быть использован как сварочный аппарат. При этом получают круто падающую характеристику, напоминающую характеристику сварочного трансформатора.

image692

§ 8.5. Двигатели постоянного тока.

image694

image696

image698

I – ток, потребляемый двигателем из сети.

QF1, QF – автоматический выключатель для подключения двигателя М к сети постоянного тока UС. QF2 – автоматический выключатель для подключения обмотки возбуждения LM к цепи источника возбуждения UВ. RП – пусковой реостат для снижения пускового тока двигателя. RРГ – регулировочный реостат с целью изменения величины тока возбуждения двигателя IВ (магнитного потока возбуждения Ф) для регулирования частоты вращения двигателя.

Принцип работы. При подключении двигателя в сеть ток, проходя по обмотке возбуждения, создает внутри машины магнитное поле, которое взаимодействуя с токами, протекающими в проводниках обмотки якоря (Iа, Iя), вызывает появление на валу якоря электромагнитных сил, направленных касательно к поверхности якоря (пара сил создает момент) и якорь начинает вращаться. Т.е., электрическая энергия переходит в механическую. При вращении якоря в магнитном поле в каждой активной стороне согласно явлению электромагнитной индукции наводится ЭДС

image686,

направление которой, найденное по правилу правой руки, противоположно току якоря и называется противо ЭДС.

Пуск двигателя постоянного тока. Ток, потребляемый двигателем при пуске (он же ток якоря).

image701.

здесь U – напряжение питания двигателя (UС); E – противо ЭДС двигателя; RЯ – сопротивление цепи якоря.

Т.к. при пуске Е=0 (n=0), то ток, потребляемый двигателем из сети (ток якоря, image703— максимальный и называется пусковым, в 8-10 раз превышает номинальный ток двигателя. С целью снижения пускового тока: 1. надо уменьшить напряжение подводимое к двигателю (применяется только к схеме рис.8-14); 2. увеличить на время пуска сопротивление цепи якоря добавив в цепь пусковой реостат RП.

Затем после разгона двигателя надо повысить напряжение для схемы (рис.8-14) до номинального и полностью вывести реостат из схем (рис.8-15) и (рис.8-16).

Схема (рис.8-14) – двигатель постоянного тока с независимой обмоткой возбуждения.

Схема (рис.8-15) – двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (шунтовой). Обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря.

Схема (рис.8-16) – двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением (сериесный).

Механическая характеристика и ее особенности. Представляет собой зависимость частоты вращения двигателя от вращающего момента на его валу, т.е. image705.

Естественной механической характеристикой называется зависимость, полученная при номинальных параметрах сети, а также при отсутствии дополнительных резисторов в цепях якорей возбуждения.

Искусственной механической характеристикой называют характеристику, полученную при питании двигателя напряжением отличным от номинального, а также при наличии дополнительных сопротивлений в цепях машины.

Для схемы (рис.8-14) механическая характеристика имеет вид.

image707

image709,

где n0 – скорость идеального холостого хода; image711— крутизна характеристики.

Эти двигатели часто применяют там, где требуется широкий диапазон регулирования скорости вращения (1:20), что необходимо в схемах приводов подачи деревообрабатывающих станков. Здесь для получения такого широкого диапазона изменяют величину напряжения UС, питающее двигатель (UС уменьшают).

Для схемы (рис.8-15) характеристика аналогична.

Эти двигатели самые распространенные, применяются для привода основного технологического оборудования лесопромышленных предприятий.

Регулирование скорости вращения такого двигателя осуществляется изменением величины тока возбуждения двигателя с помощью RРГ. Диапазон регулирования таким способом небольшой, но самый экономичный.

Механическая характеристика двигателя к схеме (рис.8-16).

image713

При нагрузках менее 25-30% от номинальной частота вращения двигателя достигает огромных значений, что приводит к механическим разрушениям. Поэтому, такие двигатели нельзя включать без нагрузки, а также соединять их с механизмом при помощи ременных передач. Их также можно использовать в качестве тяговых двигателей на электротранспортере.

Для изменения направления вращения:

1. не меняя направление тока в цепи якоря изменить направление тока в цепи возбуждения;

2. не меняя направления тока в цепи возбуждения изменить направление тока в цепи якоря.

§ 8.6. Потери и коэффициент полезного действия.

Часть подведенной к электрической машине энергии не может быть полезно использована в машине и рассеивается в виде тепла в окружающее пространство. Эту часть энергии называют потерями.

Потери в стали Рст или магнитные возникают в теле якоря и полюсных наконечников при перемагничивании от гистерезиса и вихревых токов. Мощность этих потерь зависит от частоты перемагничивания f=рп/6О и максимального значения магнитной индукции Вм.

Потери механические Рмех, получаются в подшипниках при трении вращающихся частей о воздух и трении щеток о коллектор. Мощность механических потерь пропорциональна частоте вращения машины п. Если частота вращения п и Ток возбуждения Iв неизменны, то потери Рст + Рмех постоянны. Они называются потерями холостого хода Рх.

Потери электрические возникают при прохождении тока по обмотке якоря и переходному контакту между щетками и коллектором, а также во всех обмотках возбуждения и дополнительных полюсов:

image715.

Потери в щеточном контакте image717, определяются по падению напряжения image719, которое принимается: 2 В — для угольных, графитных и электрографитированных щеток и 0,6 В для медно-графитных щеток.

Потери добавочные Рдоб в обмотке и стали якоря вызываются искажением магнитного поля реакцией якоря и полями, возникающими вокруг секций, которых происходит коммутация. Эти потери оцениваются от 0,01 до 0,005 UНIН, и считаются пропорциональными image721.

Коэффициентом полезного действия электрической машины называется отношение полезной мощности Р2 к затраченной (полной) мощности Р1. Тогда для генератора

image723.

image725.

График изменения к. п. д. в зависимости от полезной мощности Р2 показан на рис. 4-27. Когда полезная мощность мала и потери холостого хода Р сравнимы с ней, то к. п. д. мал. С ростом полезной мощности к. п. д. быстро нарастает, так как потери холостого хода постоянны. При увеличении нагрузки электрические потери Р возрастают пропорционально квадрату тока и рост к. п. д. замедляется. Наибольшее значение к. п. д. обычно наступает (75÷100%)Рн и равно 70—93%. Большие цифры относятся к более мощным машинам.

Контрольные вопросы:

1. Какие устройства называются машинами постоянного тока?

2. Опишите устройство машин постоянного тока.

3. Объясните общие принципы машин постоянного тока.

4. В чем отличие работы генератора постоянного тока от электродвигателя постоянного тока?

5. Схема и принцип действия генератора постоянного тока.

6. Внешние характеристики постоянного тока.

7. Принцип работы генератора с параллельным возбуждением.

8. Принцип работы генератора со смешанным возбуждением.

9. Схема и принцип действия двигателя постоянного тока.

10. Пуск двигателя постоянного тока.

11. Механические характеристики постоянного тока.

12. Как осуществляется реверс в двигателях постоянного тока?

13. Как рассчитать потери и КПД в машинах постоянного тока?

Источник

Оцените статью
Avtoshod.ru - все самое важное о вашем авто