Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Если для уменьшения тока возбуждения передвигать движок вверх (рис. 4-20), то он попадет на холостой контакт и замкнет обмотку возбуждения накоротко. Разрыва цепи возбуждения при этом не происходит. Если же схема собрана так, что обмотка возбуждения размыкается, то в месте разрыва образуется электрическая дуга и энергия магнитного поля превращается в электрическую. Индуктивность обмотки обычно велика и, следовательно, велика э. д. с. самоиндукцин, поддерживающая на концах разомкнутой обмотки значительное напряжение, что мо- 113 Рис. 4-20. Схема генератора иеззвисимого возбумдеиии.
114 жег быть причиной пробоя изоляции обмотки н большой опасности для обслуживающего персонала. Электрнческая дуга, температура которой достигает 4 000' С, вызывает оплавленне н повышенное окисление поверхности контактов. К зажнмам якоря прнсоедннен потребитель энергии г, а для измерения напряжения (1 н тока 1 = 1, — вольтметр н амперметр. Первичный двигатель, вращающий якорь, не показзн. д и Характеристика холостого хода Е, =1(1,) прн и = сопзг н 1 = 0 представляет собой в другом масштабе графнк Ф = 1(1,), так как Е про.
порцнональна Ф. Она служит для прогг верки расчетных данных магнитной цепи, У графических построений н называется магнитной характернстнкой машины. Получают ее следу1ощнм образом. Якорь генератора вращают с постоянной скорое' стью и = пи прн разомкнутых рубнльнн- 2 их л ха ках 1 н 5. Затем, включив рубильник 1, уменьшая сопротивление г, увеличивают напрях4енне генератора до величины Уз (з;1 —: 1,2)У,.'Запнсав значения 1, т н (1„ уменьшают ток возбуждення, делая 5 †нзмереннй 1, н Уз. Последнее нзмеренне производится прн токе 1, = О. Полученная прн этом э. д. с., наведенная потоком остаточной индукции, называется остаточной Е„,н равна(2 — 2,5%) У„.
Точка, соответствующая номинальному напряжению У„, лежит обычно на колене кривой — прн токе1„, нвзываемомтоком возбуждения прн холостом ходе н номинальном напряж е н н н (рнс. 4-21). Внешняя хзрактернстнка генерат о р а У = 1(1) прн 1, = сопи( н п = сопз( характеризует устойчивость напряжения генератора' прн изменении нагрузкн н показана на рнс. 4-22 (крнвая 1).
Для получения характеристики якорь вращают с постоянной скоростью и = пи и возбуждают машину прн холостом ходе до (1 = (1,1 - 1,2)У„. Замкнув рубильник 5 (рнс. 4-20), уменьшают постепенно сопротивление нагрузки а1а тго оО гз 'а1за1а Рис. 4-22. Внешние характе. р котики генератора.
Рис. 4-21. Характеристика холостого хода генератора. действие реакции якоря (см. 2 4-8). Поток Ф машины возрастает, а с ним и з. д. с. Е. Так как У = Š— 1г„то напряжение машины У растет, Величина ЛУ%=" ' 100% (4-13) УО У называется п р о ц е н т н ы м и з м е н е н и е м н а п р аж е н и я и составляет для генераторов с независимым возбуждением 5 — 1Оа4. Для поддержзния напряжения неизменным при колебаниях нагрузки приходится регулировать ток возбуждения. Это может быть сделано вручную или при помощи автоматических регуляторов, 4-42. Генервтор с параллельным возбуждением У генератора с параллельным возбуждением обмотка возбуждения присоединяется к зажимам якоря параллельно цепи нагрузки (рис.
4-23). Ток якоря 1, = 1 + 1„где 1, = (2 —: 3%)1а. 1!5 и, регулируют одновременно ток возбуждения так, чтобы при 1 =1, установилось номинальное напряжение У„. Это будет первая точка характеристики при У„и 1, (рис. 4-22). Затем, поддерживая неизменным 1, и и, увеличивают постепенно сопротивление и, и измеряют б — 6 раз значения У и 1, разгружая генератор до холостого хода. При разгрузке уменьшается ток 1, уменьшаются падение нзпряжения в цепи якоря 1г„и размагннчивающее Для возбуждения этого генератора необходимо, чтобы магнитный поток, создаваемый током возбуждения, совпадал по направлению с потоком .остаточной индукции.
Только в этом случае ток в обмотке возбуждения, созданный остаточной з. д, с. Е „подмагничивает машину,- магнитный поток генератора нарастает и э. д. с. увеличивается. Последнее вызывает.новое увеличение 1., а следовательно, и потока Ф. Этот процесс само- возбуждения идет до тех пор, пока э. д. с. не становится равной падению напряжения в обмотке возбуждения, т.
е. Е= 1,г„ Если оказывается, что генератор не возбуждается, то необходимо изменить направление тока 1, в обмотке возбуж'дения, Характеристика холостого хода генератора имеет вид, показанный выше длв генератора независимого возбужде. ния и имеет то же назначение.
Внешняя характеристи- к а генератора параллельного возбуж-. Рис. е-вз. Геиера- деннй У =1(1) прн и = сопа1 н г, = тор иэрэлиельиого = спнз( получается так же, как и для иоэбуэидеиии. генератора с независимым возбуждением и имеет такой же вид (кривая 2 ' на рнс. 4-22). Однако процентное изменение напьвяження ЛУ е4 здесь получается большим и достигает 30,4. Причина в том, что обмотка возбуждения этого генератора . присоединена к зажимам якоря. При сбросе нагрузки напряжение растет, растет и ток возбуждении 1, = У/г,. Поэтому магнитный поток и э. д. с. Е машины увеличиваются быстрее, чем в машине независимого возбуждения. 4.13. 4'енервтор со сменинным возбуждением На рис.
4-24 показана схема генератора со смешанным возбуждением. Он имеет две обмотки возбуждения: параллелйную (шунтовую) и последовательную (сериесную), включенную последовательно с якорем. При таком включении,ток последовательной обмотки создает свою м. д. с. Р„„которая может складываться с м. д. с. параллельной обмотки Р„,„или из нее вычитаться, т. е. Р„= 116 = г„в, -~- Р„в. В практике применяется согласное соединение обмоток возбуждения, при котором м.
д. с.. складываются и с увеличением нагрузки генератор автоматически подмагничнвается, Размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения 1г„ компенсируются и напряжение такого генератора прн колебаниях нагрузки практически неизменно (рис. 4-22, кривая 3), 4-14. Электродвигатели постоянного тока Изобретение электродвигателя постоянного тока относится к 1834 г. и было сделано Б. С. Якоби. Так как одна н та же машина может работать в режиме генератора или двигателя, то естественно, что падение напряжения в обмотке якоря при номинальном токе у нее будет одно и то же. Это падение напряжения 1,г, = (4-» )0)~)~У,.
Сле- Рве. 4-в4. Генедовательно, если к зажимам неподвижного Рвтвреаешавноякоря приложить напряжение У = У„, то го ввваувваеввв. его ток будет в 25 — Ю раз больше 1,. На такой ток не рассчитаны ни обмотка якоря, ни его щетки и коллектор. Поэтому напряжение на зажимах якоря при пуске с коминальным током должно быть понижено на (96 — 90е4)У„включением реостата гр последовательно с якорем. Реостат, предназначенный для ограничения н регулирования пускового тока, назывзется п у с ко в ым р е о с т а т о м.
Для удешевления реостата считзют возможным пускать двнгатейь с пусковым током, равным (1,5 —:2,0)1„. Тогда пусковой ток в (4-14) ;+ откуда можно подсчитать сопротивление гр. Прн вращении якоря в его обмотке наводится противоз. д, с. и ток якоря и — е 1,=— ~в+ ~р по мере нарастания скорости уменьшается.
Надобность 1!7 в реостате постепенно отпадает, и его сопротивление ступенями уменьшается до нуля. Тогда ток и — ю 1, вв Если двигатель вращается вхолостую, то противо-э. д. с. достигает 99% У„прн токе холостого хода 1„= 1, = (6 —: )0%)1„. При нагрузке на валу, еслиток 1, = 1„протнвоэ.
д. с. составляет (96 —: 90%)У„. Частоту вращения двигателя можно подсчитзть, воспользовавшись формулой (4-7): 1 Е се Ф Таким образом частота врал(ения пропорциональна наводимой в обмотке якоря э. д. с. и обратно пропорциональна магнитному потоку Ф. Так как Е = (1 — 1,г„, то и=в вввя (4-)6) св Ф С увеличением нагрузки на валу, т. е.
мощности н а в ы х о д е Р„мощность на зажимах электродвигателя, т.е, мощность на входе Р, растет. Тогда прн У = сопз! обязательно растет ток 1,. По формуле (4-)6) можно видеть, что скорость двигателя должна уменьшаться. С другой стороны, с увеличением тока 1, возрастает размагннчивающее действие реакции якоря, отчего скорость должна увеличиваться. Для устойчнЮй работы двигателя его конструируют так, что.влияние падения напряжения 1вг, всегда больше влняния реакции якоря и скорость с увеличением нагрузки обычно несколько уменьшается.
Вращающий момент двигателя и электромагнитная мощность, развиваемая им с учетом потерь на трение, в соответствии с формулами (4-8) н (4-!2) могут быть выражены в виде М =см1.Ф и Рвя = Е 1в —— св1вФп. (4-!6) С увеличением тормозного момента М, на взлу момент вращения М автоматически увеличивается за счет роста тока 1, до тех пор, пока прн определенном п не наступает равенство моментов М = М,. Таким образом, каждой нагрузке соответствует определенная частота вращения.
По своим эксплуатационным свойствам электродвига-. тели, как н генераторы, делятся на четыре типа: с парал- ыз дельным, независимым, последовательным и смешанным возбуждением. Если в генераторах интересуются главным образом их электрическими свойствами, то в двигателях рассматривают их механические свойства, например; а =1(1); л =1(1„); М =1(1) и др. 4-И. Электродвигатель с параллельным Вез бужденнем Двигатель с параллельным возбуждением является наилучшим среди двигателей постоянного тока для привода механизмов, требующих почти постоянной частоты враще-' ния и в то же время экономичного регулирования скорости.
Схема этого двигателя показана на рис. 4-25. Зажимы пускового реостата обозначаются: Л вЂ присоединяемый к линии (питающей сети); М вЂ” к зажимам обмотки возбуждения и Я вЂ” к зажимам якоря. Черными кружками (рис. 4-25) обозначены рабочие контакты, а пропуски между ними соответствуют секциям сопротивлений реостата. Металлическая дуга 3 при работе двигателя постоянно соединяет зажим Л с зажимами шунтового реостата, регулирующего ток Рвс. 4-25. двигатель пврвлвозбуждения 1,. Перед замыка- лельного возагждеввв. мнем рубильника необходимо убедиться, что рычаг (подвижный контакт) 1 пускового реостата 2 стоит на холостом контакте О. Подвижный кон такт шунтового реостата в цепи возбуждения должен находиться в крайнем левом положении, при котором сопротивление реостата минимально.
При замыкании рубильника и переводе рычага пускового реостата на первый из рабочих контактов ток 1 двигателя разветвляется на ток якоря 1„и ток обмотки возбуждения 1,. Таким образом, ток в питающей цепи 1=1,+1„ (4-17) где 1, = (1 . 7) 96 1„, 119' . Первый бросок тока в зависимости от величины пуско-. вого сопротивления 1„= (!,б ч- 2,0)1„. Под действием начального вращающего момента якорь начинает вращаться и с нарастанием скорости 'ток якоря уменьшается. .Тогда рычаг пускового'реостата, может быть переведен на второй контакт.
При этом ток якоря, увеличившись броском, вызовет увеличение вращающего момента и дальнейшее приращение скорости, а затем вновь начинает уменьшаться. Тогда рычаг реостата переводят на следующий контакт и т. д. Пуск заканчивается, когда все сопротивле- ние выведено и на якорь подано а1) л й полное напряжение У„. Сопродм тивление пускового реостата гр обычно рассчитано на краткодд временную работу пуска и ос- тавлять рукоятку реостата на $0 . промежуточных контактах длительно нельзя. Чем быстрее нарастает про- тиво-э. д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
