Lektsia_16 (778070)
Текст из файла
Лекция 16. Машины постоянного тока16.1. Общие сведенияЭлектрические двигатели постоянного тока (ДПТ) отличает от других двигателей наличие специального механического коммутатора – коллектора. Несмотря на то, что из-за этого ДПТ менее надежны и дороже двигателей переменноготока, имеют большие габариты, они находят применение, когда их особые свойства имеют решающее значение.
Часто ДПТ обладают преимуществами переддвигателями переменного тока по диапазону и плавности регулирования частотывращения, по перегрузочной способности и экономичности, по возможности получения характеристик специального вида, и т.д.В настоящее время ДПТ применяют в электроприводах прокатных станов,различных подъемных механизмов, металлообрабатывающих станков, роботов, натранспорте и т.д. ДПТ небольшой мощности используют в различных автоматических устройствах.16.2.
Устройство и принцип действия ДПТПоперечный разрез двигателя постоянного тока в упрощенном виде показанна рис. 16.1. Как и любая электрическая машина, он состоит из двух основных частей – статора и ротора. Статор неподвижен, ротор вращается. Статор состоит измассивного стального корпуса 1, к которому прикреплены главные полюсы 2 идополнительные полюсы 4. Главные полюсы 2 имеют полюсные наконечники,служащие для равномерного распределения магнитной индукции по окружностиякоря. На главных полюсах размещают обмотки возбуждения 3, а на дополнительных – обмотки дополнительных полюсов 5.Рис. 16.1.
Поперечный разрез ДПТ (условное изображение): 1 – корпус; 2 –главные полюсы; 3 – обмотка возбуждения; 4 – дополнительные полюсы; 5 – обмотка дополнительных полюсов; 6 – якорь; 7 – обмотка якоря; 8 – щетки; 9 – коллектор; 10 – вал.В пазах, расположенных на поверхности якоря 6, размещается обмотка якоря 7, выводы от которой присоединяют к расположенному на валу 10 коллектору9. К коллектору с помощью пружин прижимаются графитные, угольно-графитныеили медно-графитные щетки 8.Обмотка возбуждения машины питается постоянным током и служит длясоздания основного магнитного поля, показанного на рис. 16.1 условно с помощью двух силовых линий, изображенных пунктиром.
Дополнительные полюсы 4уменьшают искрение между щетками и коллектором. Обмотку дополнительныхполюсов 5 соединяют последовательно с обмоткой якоря 7 и на электрическихсхемах часто не изображают. На рис. 16.1 показана машина постоянного тока сдвумя главными полюсами. В зависимости от мощности и напряжения машинымогут иметь и большее число полюсов. При этом соответственно увеличиваетсячисло комплектов щеток и дополнительных полюсов.16.3.
Обмотка якоря машины постоянного токаМПТ имеют якоря барабанного типа с расположенными по окружности пазами, в которые укладывается обмотка якоря. Пазы бывают открытой и полузакрытой формы. Обмотка якоря изготавливается на шаблонах, после чего изолируется и укладывается в пазы.Поместим на якоре 8 проводников и пронумеруем их по порядку (рис. 16.2а). Пользуясь правилом правой руки и учитывая направления вращения якоря, соединим проводники так, чтобы ЭДС в них складывались.
Два проводника, соединенные последовательно, образуют виток (или в данном случае одну катушку). 8проводников составляют 4 катушки, выводы которых припаиваются к 4-м коллекторным пластинам. Соединения проводников можно отобразить так: 1 --- 6 – 3 --8 – 5 --- 2 – 7 --- 4 – 1 (рис. 16.2 б).В результате все проводники оказались соединенными, а обмотка замкнутой.
Передние торцевые соединения проводников припаяны к соответствующимколлекторным пластинам. Прижмем к коллекторным пластинам 2 и 4 щетки исделаем от них отводы проводов. Присоединим к щеткам нагрузку r (рис. 16.2 а,б) и по ней потечет ток.Рис. 16.2. Обмотка якоря машины постоянного тока.Щетки разделили обмотку якоря на две параллельные ветви, при этом ЭДСкаждой ветви складывается из ЭДС четырех проводников, а по каждой ветви протекает ток I я / 2.
Если щетки расположить на коллекторных пластинах 1 и 3 (рис.16.3 а), то ЭДС каждой ветви за счет встречного включения ЭДС отдельных катушек будет равна нулю.Рассмотрим, каким образом будет изменяться суммарная ЭДС при поворотах якоря. Допустим, якорь повернулся от исходного положения на 1/8 оборота.При этом ЭДС в проводниках 2 и 6 изменили свое направление на противоположное, а щетки замкнули коллекторные пластины 1-2 и 3-4 накоротко (рис.
16.3 б).ЭДС ветвей становится в момент замыкания в два раза меньше, так как E2 и E5 , атакже E1 и E6 направлены встречно и замкнуты накоротко. При повороте еще на1/8 оборота картина распределения опять возвращается к первому случаю, когда вкаждой ветви было 4 последовательно соединенных ЭДС отдельных проводников.Далее картина повторяется.Рис.
16. 3. Неправильное расположение щеток (а), ЭДС якоря приповороте на 1/8 оборота от исходного положения (б).Для уменьшения пульсаций ЭДС машины постоянного тока выпускаются сбольшим количеством пар полюсов p и числом параллельных ветвей 2а.16.4. ЭДС якоря и электромагнитный момент машины постоянного токаПри вращении якоря в его проводниках наводится ЭДС с частотой f Мгновенное значение ЭДС, индуцируемое в одном витке e ленный с витком, за время равное половине периодаpn.60dФ. Поток, сцепdtTизменяет свое значение от2 Ф до Ф и среднее значение ЭДС виткаEср 2 -Ф2 -Ф4Ф4ФpnеdtdФ 4Ф f .Т ФТ ФT60Щетки машины суммируют ЭДС, индуктируемые в отдельных витках заполовину периода, а ЭДС якоря Е я будет равна сумме средних значений ЭДС отдельных витков каждой параллельной ветви обмотки.
Если обмотка состоит из Nпроводников, образующих N/2 витков, и разделена щетками на 2а параллельныхветвей, то на каждую ветвь приходитсяNпоследовательно соединенных витков.4aВ этом случаеЕя где cE NN 4Фpn pN Eср n Ф cE n Ф,4a4 a 6060apN- постоянный коэффициент.60aЭДС якоря можно регулировать или путем изменения магнитного потока,или путем изменения скорости вращения якоря.Для определения тормозящего момента генератора и вращающего моментадвигателя применим закон Ампера.
Так как обмотка якоря состоит из 2а параллельных ветвей, то ток в каждой ветви I водник обмоткиIя, а сила, действующая на один про2aIя l.2aТак как индукция В изменяется в зависимости от положения проводника, тоF B I l Bопределим среднюю силу и момент, действующие на одиночный проводникFср Bср IяIDD l ; M ср Fср Bср я l ,2a22a2где D – диаметр якоря.Момент, создаваемый всеми проводниками, будетM M ср N Bср IяDl N,2a2ноBср где cМ DlDl p I яpN Ф M Bср N Ф I я cМ Ф I я ;2p2 p 2a2apN- константа, зависящая от конструктивных особенностей двигателя.2aУчитывая ранее полученное значение другой константы cE pN, получаем60aизвестное соотношение cE / cМ 0,105.16.5. Реакция якоряПри работе генераторов и двигателей без нагрузки (вхолостую) ток в обмотке якоря отсутствует (или весьма мал) и магнитное поле машины возбуждается только МДС обмотки возбуждения (рис.
16.4 а). Поле оказывается симметричным относительно оси главных полюсов. В секциях обмотки якоря, находящихся на геометрической нейтрали ГН и замыкаемых щетками накоротко,ЭДС не индуктируется.Для упрощения изложения проводники обмотки якоря расположеныусловно не в пазах магнитопровода якоря, как это делают на самом деле, а наповерхности якоря; кроме того, условно не показан коллектор и щетки касаютсянепосредственно проводников обмотки якоря.Рис. 16.4. К пояснению явления реакции якоря.При работе машины с нагрузкой в обмотке якоря возникает ток и магнитное поле машины возбуждается как МДС обмотки возбуждения, так и МДСобмотки якоря.Воздействие МДС обмотки якоря на магнитное поле машины называетсяреакцией якоря.На рис. 16.4 б показано магнитное поле, образованное под действием МДСобмотки якоря, а на рис.
16.4 в – результирующее магнитное поле машины. Ука-занные на рис. 16.4 в направления токов обмотки якоря соответствуют указаннымтам же направлениям вращения генератора и двигателя. В случае расположениящеток на геометрической нейтрали возникает поперечная реакция якоря, характеризуемся тем, что ось симметрии поля реакции якоря (рис. 16.4 б) перпендикулярна оси главных полюсов. В результате действия поперечной реакции якорямагнитное поле машины оказывается несимметричным относительно оси главных полюсов (рис. 16.4 в). Под одним краем каждого полюса магнитная индукция увеличивается, под другим уменьшается. Физическая нейтраль ФН, под которой понимают линию, проходящую через ось машины и точки поверхности якоря, где магнитная индукции результирующего поля равна нулю, смещается у генератора по направлению вращения, у двигателя – против направления вращения.При отсутствии тока якоря физическая нейтраль совпадает с геометрической(рис.
16.4 а). В результате действия реакции якоря в секциях обмотки якоря, расположенных на геометрической нейтрали, возникает ЭДС. Между коллекторнымипластинами, присоединенными к секциям, находящимся в усиленном магнитномполе главных полюсов, появляется повышенное напряжение, что может принестик возникновению дуги между коллекторными пластинами. Для устранения искажения магнитного поля под полюсами, машины снабжаются компенсационнойобмотками (рис.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
