С.Г. Калашников - Электричество (1115533), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Поэтому Ф1 9 + Ф2 о 22121. гг И!иго! Ргвоьг Но 1! 4 = гог!> 2 ог2 !22лоЯ! !22/гонг — магнитные сопротивления участков цепи бд и деаб, а. А!21 = Ж Л! — магнитодвижущая сила этой цепи, и предыдущая формула принимает простой вид Ф1то21 + Ф~Гогз = Ж,А1. В выделенный замкнутый контур могут входить не два участка с различными потоками, а какое угодно их число, и в каждом нз этих участков может быть своя намагничивающая обмотка.
Поэтому в обв1ем случае Фог о=~~ й (122.1) Эта формула имеет тот же вид, что н второе правило Кирхгофа для разветвляющихся токов (9 70), причем вместо силы тока 2 входит магнитный поток Ф, а роль электрического сопротивления г и ЭДС с играют магнитное сопротивление г и магнитодвижущая сила е„,. При пользовании формулой (122,1) нужно, очевидно, учитывать правило знаков для в и Ф. Магнитодвижущая сила считается положительной, если соответствующая обмотка создаст поток, направление которого совпадает с выбранным направлением обхода контура. Положительное значение потока Ф означает, что направление потока совпадает с выбранным направлением обхода.
Рассмотрим теперь какой-либо узел разветвления магнитной цепи (рис. 198), в котором сходятся три или более магнитопровода. Так как линии индукции непрерывны, то общее число этих линий, идущих к узлу разветвлении, равно числу линий, уходящих от узла разветвления. Или: сумма всех потоков, направлен- 278 твхничвскОе испОльзОВАнив мАГнитнОГО пОтОкА Гл хн ных к месту разветвления, равняется сумме всех потоков, ухо- дящих от него. Приписывая этим потокам разные знаки, имеем для каждого узла разветвления: ~'Ф, =О. (122.2) утверждать, что и при параллельном соединении магнитопроводов магнитные потоки в них будут обратно пропорциональны магнитным сопротивлениям. При пользовании аналогией между магнитными и электриРис 198 Разветвлении магнитного потока в виду, что здесь имеется и существенное различие. Удельная электрическая проводимость металлов практически пе зависит от плотности тока, и поэтому сопротивления участков электрической цепи можно считать постоянными.
Магнитная же проницаемость д зависит от напряженности магнитного поля, а, следовательно, и магнитные сопротивления в формуле 1122,1) являются переменными величинами, зависящими от значения потока Ф. 8 123. Генераторы переменного тока Наиболее важно применение магнитного потока в электрических машинах, предназначенных для превращения механической энергии в электрическую (генераторы) или электрической энергии в механическую (электродвигатели). В настоящее время имеется много типов генераторов и двигателей.
Их конструкция доведена до высокой степени совершенства, что потребовало разрешения ряда важных вспомогательных технических задач. Мы, однако. не будем вовсе касаться деталей конструкции электрических машин (это относится к Эта формула имеет тот же вид, что и первое правило Кирхгофа Я 70). Таким образом, задача вычисления потоков в любой магнитной цепи оказывается аналогичной задаче вычисления токов в электрической цепи, причем каждой магнитной цепи можно сопоставить соответствующую ей электрическую цепь (рис.
197). Применяя эту аналогию, можно в ряде случаев не решать задачу вовсе, а воспользоваться уже известным решением электрической задачи. Так, например, мы знаем, что при параллельном соединении проводников токи в них обратно пропорциональны сопротивлениям. Поэтому можно 1 1гз ГЕНЕРАТОРЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА специальному курсу электротехники) и ограничимся только принципами их устройства.
Все современные мощные генераторы электрического тока основаны на явлении электромагнитной ин,пукции при движении проводников в магнитном поле. Остановимся сначала на генераторах переменного тока. Рисунок 199 разъясняет принцип получения технического переменного тока. Электродвяжущая сила возникает вследствие вращения проволочной обмотки. Концы обмотки подведены к двум изолированным медным кольцам (контактные кольца), укрепленным на оси машины, и при помощи прижимных проводников вз меди или графита (щеткн) могут быть включены в замкнутую цепь тока бю нарушения вращения обмотки. Если Π— угол, составленный нормалью п к плоскости витка и индукцией поля В, то поток сквозь виток равен Ф = Васева = Фасо ~, 1,„, 199 Пр где б' — площадь витка, а Ф оовемеввого тока максимальное значение потока при а = О.
При равномерном вращении витка с угловой скоросгью и угол а = ш$+ ао, и поэтому ЭДС одного витка бг = — — = Фешвгп(ш1 + Оо) = Фов1п(сЛ+ Оо). (123.1) ИФ Ю Если имеется не один, а М витков проволоки, то амплитуда ЭДС ео будет в М раз больше. Если Фо выражено в Вб, а ш — в рад/с, то Жо выражено в вольтах. Из (123.1) видно, что для повышения ЭДС необходимо увеличивать магнитный поток Фо, а для этого сопротивление магнитной цепи машины выгодно сделать возможно меньшим. Поэтому магнитную систему генераторов делают из двух железных сердечников: наружного кольцеобразного неподвижного сердечника и внутреннего вращающегося цилиндрического сердечника, а воздушный зазор между ними доводят до минимальных размеров. Машина имеет, как правило, две обмотки, одна из которых размещается в пазах неподвижного сердечника (статора) с внутренней его стороны, а другая расположена в пазах вращающегося сердечника (ротора).
Одна обмотка используется для создания магнитного потока, а другая служит рабочей обмоткой, в которой индуцируется переменная ЭДС. 280 техническОе иопОльзОВАние мАГнитнОГО НОтОкА Гл. хп 8 124. Генераторы постоянного тока В генераторах постоянного или прямого тока переменная ЭДС, возникающая во вращающейся обмотке, выпрямляется при помощи коллектора, который представляет собой вращающийся переключатель. АГ Простейший генератор прямого тока изображен на рис. 200.
Он имеет обмотку из одного витка, а его / коллектор состоит из двух медных изолированных полуцилиндров, на5 саженных на ось машины к которым 1 присоединены концы обмотки. К пластинам коллектора прижимаются две Р . 200. П " й ис. О. ростейшнй гене- щетки, осуществляющие включение обмотки в цепь тока. Рисунок 201 поясняет действие коллектора. Кривая а представляет напряжение между концами обмотки, которое изменяется в соответствии с (123.1) по закону синуса. Через каждую половину оборота коллектор переключает (коммутирует) концы обмотки, и поэтому на щетках получается напряжение, изображаемое кривой б.
Такой простейший и генератор, следовательно, а дает пульсирующий ток, направление которого хотя и остается постоянным, но сила изменяется. Так как коллектор враща- б ется, то и рабочую обмотку, соединенную с ним, делают всегда вращающейся. Ее рас- Рис. 201. Действие коллектора полагают на внутреннем железном сердечнике, насаженном на. ось машины.
Для получения постоянного тока без пульсаций обмотку разделяют на много секций и применяют коллекторы из многих пластин. Для получения магнитного потока в современных мощных генераторах применяют исключительно ээектроллэгннты. Для питания обмотки электромагнита в некоторых специальных случаях пользуются вспомолательным источником 1генератором с внеш1лям возбуждением). Однако гораздо чаще строят генераторы с самовозбуждением, в которых двя создания тока в электромагните (обмотке возбуждения) используют напряжение, развиваемое самим генератором. Свойства генераторов постоянного тока существенно зависят от способа соединения обмотки возбуждения с якорем.
По этому принципу разделяют 281 ГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1 124 генераторы ва следующие типы: с параллельным возбуждением (шунтовые генераторы), с последовательным возбуждением (сериеспые генераторы) и со смешанным возбуждением (компаунллые генераторы). В шувтовых генераторах обмотка возбуждения присоединяется паралдельно якорю. Ток, ответвляемый в электромагнит, составляет обычно от 1% (большие генераторы) до 3% (лежалые генераторы) тока якоря.
Поэтому сопротивление обмотки возбуждения г, значительно больше сопротивления якоря г . Рассмотрим, как зависит напряжение на зажимах шунтового генератора от тока нагрузки. Напряжение на зажимах равно У = Гэ — г (1„+1), где Ж вЂ” ЭДС якоря, 4, — ток возбуждения, 1 — так нагрузки. При разомкнутой машине (холостой ход) 4 = 0 и У имеет максимюгьное значение.
При увеличении тока г напряжение У уменьшается и притом по двум причи- 100 нам. Во-первых, потому,что увеличивается падение напрвжения внугри якоря, равное г (1, + 1). Во-вторых, это уменьшение У ведет к ослаблению тока возбуждения, что в свою очередь вызывает понижение ЭДС Ь' и еще больше уменьшает напряжение машины. Поэтому зависимость У = ) (1) изображается кри- 50 0 5 0 КА У,В У = 6 - 1(г, + 1,). При холостом ходе (1 = О) внутреннее падение напряжения равно нулю.
Но в этом случае нет тока и в обмотке возбуждения, и поэтому напряжение П близко к нулю. При увеличении гока нагрузки г магнитный поток увеличивается, отчего и ЭДС Ь, и напряжение 11 возрастают. Однако это возрастание происходит лишь до известного предела, пока в сердечнике электромагнита не наступает насыщение. При дальнейшем увеличении 1 ЭДС практически не уве- 40 20 2 АА личивается, в то время как внутреннее падение Рис. 203. Характеристи- напряжения 1(г + г,) продолжает нарастать, и ка машины с последова- поэтому напряжение У начинает уменьшаться. тельным возбуждением Характеристика сериесного генератора показана на рис. 203.
Таким образом, шуптовые генераторы имеют падающую характеристику, а сериесные — возрастающую. Эти особенности сочетают в компаунд- вой, показанной на рис. 202. В сериесных генераторах обмотка возбуждения Рис. 202, Характеристика масоединяется с якорем последовательно. В шины с параллельным вазбужэтом случае полный ток ман~ины прохо- дением дит через обмотку возбуждения, и поэтому, чтобы потеря напряжения в ней была малой, должно быть г, ~ г„. Напряжение на зажимах сериесного генератора, как и всякого источника тока, равно разности между ЭДС якоря ь и падением напряжения внутри машины: 282 техническОе использОНАние мАГнитнОГО пОтОкА Гл хп ных генераторах, электромагниты которых имеют две обмотки одна из них присоединяется параллельно якорю, а другая — последовательно Подбирая должным образом обмотки, можно добиться, чтобы в известном интервале изменения токов нагрузки напряжение оставалось приблизительно постоянным 9 125.
Электродвигатель постоянного тока Если в машине постоянного тока, рассмотренной в предыдущем параграфе, создать ток от внешнего источника, то ее якорь приходит во врагцение. Поэтому. коллекторные машины могут служить как генераторами, б так и двигателями, т.е. они обратимы. е~йее 4. о '<. гдее Для лучшего уяснения Ф 7 превращения энергии в генераторах и двигателях, рассмотрим силы, действую~ь щие на якорь. На рис. 204 схематически изображена машина постоянного тока, Рис 204.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
