Электротехника Касаткин (967630), страница 61
Текст из файла (страница 61)
рис. 12.10), ит.д. Электрические параметры параметрических преобразователей измеряются мостовыми методами и логометрами, ЭДС генераторных пре. образователей — вольтметрами и компенсационным методом. ГПАВА тРиндгп2л ТАЯ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА 13.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Электрические машины постоянного тока (двигатели и генераторы) находят широкое применение в различных областях техники. Основное достоинство двигателей постоянного тока заключается в возможности плавного регулирования частоты вращения и получения больших пусковых моментов, что очень важно для тяговых двигателей на электрическом транспорте, а также для привода различного технологического оборудования.
Электрические машины постоянного тока малой мощности применяются в системах автоматического регулирования как для привода исполнительных механизмов, так и в качестве датчиков частоты вращения подвижных частей регулируемой системы. Генераторы постоянного тока входят в состав систем электропитания специального оборудования, например в радиотехнических установках, лри зарядке аккумуляторов, для питания электролитических ванн ит,д, Общим недостатком электрических машин постоянного тока является слохаюсть их конструкции, связанная главным образом со щеточноколлекторным аппаратом.
Кроме того, в коллекторно щеточном аппа. рате, осуществляющем постоянную перекоммутацию цепей электпиче- 311 ской малины, возникает искрение, Это снижает надежность машин и ограничивает область их применения. Сушественным недостатком двигателей постоянного тока является необходимость предварительного преобразования дия них электрической энергии цепи переменного тока в электрическую энергию цепи постоянного тока,: ' ' йн 12.2. УСТРОИСТВО МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Машину постоянного тока в основном можно разделить на неподвнаь ную и вралаюшуюся части, Неподвижная часть состоит из станины (рис. 13.1), на 'которой укреплены главные полюсы для возбуждения главного магнитного потока и дополнительные для улучшения коммутации в машине (см.
5 13.8), Гаавиый полюс состоит нз сердечника, набранного иэ листовой стали и укрепленного болтами на станине, н обмотки возбуждения. Сердечник на свободном конце снабжается полюсным наконечником для созда. ния требуемого распределения магнитного потока. Иолюнний наномннин оин Ьюи Рис. 13.3 Рис. 13,1 Рис. 13,2 378 и лн й° ,) ',Ф *;,,' нон) — енФ' ф», д~1 1»1»г~ 11 ! ,у м Р - ~~~и 1 н,-,1, 4й» ~Н1 ы~ ~~„Г ... - ~~4,Ч1 !~~ Аиа! Рис, 13.4 Рис. 13.5 Станина является ярмом машины, т. е.
частью, замыкающей магнитную цепь главного потока Ф (рис. 13.2). Она изготовляется из литой стали, так как магнитный поток в ней относительно постоянен, Дополнительные полюсы устанавливаются на станине между основными. На сердечниках дополнительных полюсов располагаются обмотки, которые соединяются последовательно с якорем. Якорем назьвают часть машины, в обмотке которой прн вращении ее относительно главного магнитного поля инлуктируется ЭДС. В машине постоянного тока якорь (рис.
13.3) состоит из зубчатого сердечника 2, обмотки 2, уложенной в его пазах, и коллектора 3, насаженного на вал якоря, Сердечник якоря набирается из листов электротехнической стали толпьчной 0,5 мм, изолированных друг от друга лаком. Для о~вода тока от коллектора служат щетки, установленные в щеткодержателях (рис. 13.4), п(егку ! к коллектору прижимает пружина 2, Ток от щетки отводится специальным гибким кабелем. Щеткодержатели надеваются на щеточну~е траверсу (отверстие 3), от которой они электрически изолируются. Траверса крепится соосно с якорем так, что ее можно поворачивать, изменяя положение щеток по отношению к полюсам машины.
У всех электрических машин постояшюго тока есть коллектор, Это полый цилиццр, собранный из изсшированных друг от друга клино. образных медных пластин ! (рис. 13.5). Пластины коллектора изолированы также от вала машины. Проводами 2 они соединяются с витками обмотки, размещенной в пазах якоря, Вращающаяся обмотка соединяется с внешней цепью скользящим контактом между щетками и кол. лектором. 1З.З, РЕ1ИИМЫ РАБОТЫ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Как и все электрические машины, машина постоянного тока обратима.
Она работает в режима генератора, если ее якорь вращается пер. вичным двигателем, главное магнитное поле возбуждено, а цепь якоря соединена через щетки с приемником. Прн таких условиях под действием ЭДС, индуктируемой в обмотке якоря,,в замкнутой цепи 379 якорь — приемник возникает ток (рис. 13.6, а), совпадающий с ЭДС по напрышению. Взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создает на валу генератора тормозной момент, который преодолевается первич. ным двигателем. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую.
В двигательном режиме цепи якоря н возбуждения машины присоединены к источнику электроэнергии. Взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создает вращающий момент, Под действием последнею врапаюцшйся якорь преодоленает момент нагрузки на валу, Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую. При этом ЗДС якоря противодействует току в цепи якоря и направлена ему навстречу трио. 13.6, б) . Возбуждение главного магнитною поля возможно с помощью либо электромагнитов, либо постоянных магнитов. Последнее менее распространено. Все рабочие характеристики машин постоянного тока при работе как в режиме генератора, так и в режиме двигателя зависят от способа включения цепи возбуждения по отношению к цепи якоря.
Соединение этих цепей может быть параллельным, последовательным, смешанным, и, наконец, цепи зти могут быль независимы одна от другой. В маиазлах с независимым еизбуждением обмотка возбуждения, имеющая ги витков, подключается к независимому источнику элект- в роэнергии (рис. ! 3.7), благодаря чему ток в ней не зависит от напри. жения на выводах якоря машины. Для этих машин характерна независимость главного потока от нагрузки машины.
У липиил с параллельным возбуждением цепь обмотки возбуждения соединяется параллельно с цепью якоря (рис. 13.8, а). В этом случае Рис. 13.6 О-~Я Ц вЂ” О Рис. 13.7 Рис.! 3.8 380 ток возбуждения 1 во много раз меньше тока якоря (0,05 — 0,01), а напряже1ше (1 между вьводами цепей якоря и возбуждения одно и то же. Следовательно, сопротивление обмотки возбуждения (г = Ц1,) должна быть относителыю велико. Обмотка возбуждения машины параллельного возбуждения имеет большое число витков п~п, иэ тонпяр кого провода и, следовательно, значительное сопротивление. Для машин параллельного возбуждения, работающих в системе больпюй мощности, характерно постоянство главного магнитного потока и его небольнаяя зависимость от условий нагрузки машины.
У маиан с носледовпгельнмм возбуждением ток якоря 1„равен току обмотки возбуждения (рис. 13.8, б), поэтому она выполняется проводом большого сечения. Значение тока 1 в обмотке последова. я тельного возбуждения велико, так что для получения необходимой МДС (1явппс) обмотка может иметь малое число витков в„~,. Следовательно, сопротивление г, обмотки последовательного возбуждения относительно мало. Для этих машин характерны изменения в широких пределах главного магнитного потока при изменениях нагрузки мапмны вследствие изменений тока якоря, т. е. ч тока возбуждения. В мананах со емеиинным возбуждением на каждом полюсном сердечнике расположены две обмотки (рис. 13.8, в) .
Одна из этих обмоток с числом витков ю подключена параллельно якорю, вторая обпяр мотка с числом витков ю — последовательно. пос В зависимости от преобладания МДС, созданных последовательной или параллельной обмоткой возбуждения, машина по своим характеристикам может быть машиной последовательного возбуждения с небольшой параллельной обмоткой возбуждения илн машиной параллельного возбуждения с небольпюй последовательной обмоткой возбуждения. В большинстве машин смешанного возбуждения применяется согласное соединение, т.
е, МДС двух обмоток складываются. Встречное соединение, при котором МДС обмоток имеют противоположное направление, применяется в немногих специальных случаях. 13.4. АНАЛИЗ РАПОТЫ ЩЕТОЧНОГО ТОКОСЪЕМА Во врашиащейся обмотке якоря машины постоянного тока ннпуктнруется переменная ЭДС, и для ее выпрямленна необходим коллектор.
Процесс выпрямленна ЭДС в машине постоянного тока удобно проследить на простейшем примере генератора постоянного тока (рис. 13.9, «), в котором нет ферромагнитного сердечника якоря, магнитное поле главных полюсов однородное с индукцией Ве, а обмотка якоря представляет собой цва одинаковых витка 1 и 2 площадью Я кавдьй, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях н подключенных к коллектору. Зэ! Прн врацении витков 1 н 2 с угловой скоростью со по на~равле нию движения часовой стрелки в них индуктируются ЭДС, положитель. ные направления которых определяются правилом буравчика (см, рис.
2,5, б), а значение по (2 15) е$ — с(Ф1/Иг = Еюсоассг; еэ с(Ф2!Йг = Е~з1пьэг, где Ф~ = -Фсаэпшг и Фэ = Фесоз юг — ноРмальные к плоскостЯм витков 1 и 2 составляющие главного магнитного потока Фе = ВеЯ. Так как виток 1 подключен к пластинам 1 и 3, а виток 2 — к пластинам 2 и 4 коллектора, то при отключенной нагрузке„т. е. в режиме холостого хода, между этими пластинами будут напряжения и,э = е~ = Е соашт; иэс = еэ = Е зщшг. ю ю При вращении вьюоды генератора подключаются к виткам 1 и 2 через неподвижные щетки, расположенные в вертикальной плоскости, и коллектор так, что за один оборот коллектора его пластины 3, 4, 1, 2, 3 последовательно контактируют со щеткой а, а пластины 1, 2, 3, 4, 1 — со щеткой Ь. Следовательно, напряжение между щетками а и Ь, т. е. напряжение генератора постоянного тока, будет изменяться в соответствии с временной последовательностью их контактирования с пластинами коллектора; ись = изп иеь = исз, иеь = и~э, ись = итю и Ь = иэ, (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
