Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением

Пускдвигателя. Внутреннее сопротивление якоря машины невелико. У дви­гателей средней и большой мощности оно имеет величину порядка десятых-сотых долей Ома. При прямом включении двигателя в сеть пусковой ток IЯ.П = (14) достигает (10-30)IН.

Поэтому прямой пуск двигателя недопустим. Такой боль­шой пусковой ток опасен для двигателя и сети, напряжение в сети может значи­тельно снизиться, кроме того, возникнет толчок момента, действующего на передачу и рабочий механизм.

Для ограничения силы пускового тока последовательно с обмоткой якоря включают пусковой реостат rП(рис.27). Тогда ток IЯ.П = (15)

Сопротивление пускового реостата выби­рают таким образом, чтобы сила пускового тока не превышала кратковременно допустимого но­минального значения силы тока якоря (2-2,5) IЯ. По мере увеличения частоты вращения двигате­ля растет противодействующая ЭДС якоря, ко­торая направлена против подведенного напря­жения, и ток снижается, поэтому сопротивле­ние пускового реостата постепенно уменьшают до нуля. Пусковой реостат включается на 2-3 секун­ды и не рассчитан на длительное протекание тока. Двигатели мощностью до 1 кВт имеют сравни­тельно большое сопротивление якоря, поэтому их включают без пусковых реостатов.

При номинальной частоте вращения двига­теля имеем IЯ= (16)

Для определения частоты вращения двига­теля подставим в формулу (16) значение ЭДС из формулы (6), получим IЯ= , откуда n = (17)

Уравнение (17) п = f(IЯ)носит название скоростной характеристики и указывает на то, что частота вращения двигателя прямо пропорциональна под­веденному напряжению и обратно пропорциональна магнитному потоку.

При пуске двигателя регулировочный реостат в цепи возбуждения полно­стью выводится, чтобы обеспечить максимальное значение силы тока в цепи возбуждения и магнитного потока статора. Из формулы (17) видно, что при большом пусковом токе в якоре уменьшается числитель, а при большом токе в цепи возбуждения увеличивается знаменатель, что обеспечивает плавный пуск двигателя при достаточном вращающем моменте якоря для преодоления меха­нического сопротивления.

На практике пользуются зависимостью п=f(М), называемой механичес­кой характеристикой.Подставим в уравнение (17) значение момента двигате­ля (10) М = СмФ IЯ, в результате чего получим п= (18)

Полученное уравнение является уравнением механической характеристи­ки, связывающим зависимость установившейся частоты вращения двигателя от момента при постоянном напряжении сети и сопротивлении цепи якоря.

Рис. 27. Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

В двигателях параллельного и независимого возбуждения поток Ф прак­тически постоянный, поэтому механическая характеристика представляется уравнением прямой (рис. 28), слегка наклоненной к оси абсцисс. В выраже­нии (18) первое слагаемое уравнения носит название частоты идеального холостого хода и обозначается n , второе слагаемое — потери частоты вращения двигателя под нагрузкой ∆n. Тогда уравнение механичес­кой характеристики двигателя можно записать так: п = п — ∆n. Изменение час­тоты вращения двигателя при номинальной нагрузке составляет (3-8) % п. Такая механическая характеристика считается жесткой.

Регулирование частоты вращения двигателя с параллельным воз­буждением.Рассмотрим способы регулирования частоты вращения двигателя при неизменном тормозном моменте на валу.

Из уравнения механической характеристики (18) видно, что изменение пвозможно при регулировании напряжения питания U, потока возбуждения Ф и величины сопротивления цепи якоря rЯ , CЕ и СМ — конструктивные коэффициен­ты, изменить которые мы не можем.

Регулирование частоты вращения изме­нением приложенного напряжения не при­меняется, так как с изменением силы тока изменяется и магнитный поток машины, а при малых напряжениях можно размагни­тить машину.

А) Регулирование «на уменьшение по­тока» (полюсное регу­лирование)

Из формулы п = следует, что частота вращения идеального холостого хода обратно пропорциональна потоку. Пока магнитная система машины не насыщена, поток можно считать пропорциональным силе тока возбуждения IВ. Следовательно, частоту вращения двигателя можно регулировать изменением силы тока возбуждения, для чего в цепь возбуждения вво­дится реостат (рис. 27). С увеличением сопротивления rВуменьшается сила тока возбуждения IВ, вследствие чего уменьшается поток Ф. Уменьшение по­тока возбуждения ведет к увеличению частоты вращения идеального холосто­го хода п. Потери частоты вращения ∆n будут обратно пропорциональны квад­рату магнитного потока.

Таким образом, изменением потока возбуждения можно регулировать ча­стоту вращения двигателя. На рис. 29 приведены искусственные механичес­кие характеристики. При значительном уменьшении силы тока возбуждения (особенно при обрыве цепи возбуждения) силы тока якоря и частота вращения ненагруженного двигателя сильно возрастают, что может привести к опасным механическим повреждениям. Это явление недопустимо, поэтому двигатель должен быть снабжен автоматической защитой, отключающей его от сети при предельном уменьшении потока (ниже ‘/3ФН).

Регулирование «на уменьшение по­тока», называемое еще полюсным регу­лированием, весьма распространено, так как оно экономично и удобно в связи с тем, что сила тока возбуждения мала и мощность потерь в реостате мала.

Б) Реостатное регулирование. При этом способе регулирования, при Ф=const, последовательно с якорем вклю­чается регулировочный реостат. Уравнение механической характеристики имеет вид: п= (19)

Анализ уравнения (19) показыва­ет, что при изменении rР изменяется толь­ко ∆n, т. е. увеличивается наклон меха­нической характеристики (рис.30). Из­меняя rР, увеличивая его, можно получить семейство механических характеристик, более мягких, чем естественная механи­ческая характеристика с частотой враще­ния п1, п2 и п3.У всех этих характеристик общая точка п — частота вращения иде­ального холостого хода двигателя. Такое регулирование неэкономично, так как че­рез регулировочный реостат проходит весь ток якоря IЯ, а это обусловливает значи­тельные потери мощности ∆Р = rР I 2 .

Рис. 28. Механическая характеристика двигателя с параллельным возбуждением

Рис. 29.Искусственные механические характеристики двигателя

Реверсирование двигателей постоянного тока.Под реверсированием понимают изменение направления вращения якоря двигателя.

Если изменить направление магнитного потока или тока якоря, то знак, а значит, и направление вращения двигателя изменятся. Однако одновременное изменение направления потока и тока якоря к изменению знака вращающего момента не приводит. Практически реверсирование осуществляется переклю­чением выводов обмотки якоряилиобмотки возбуждения.

Рис. 30. Механические характеристики реостатного регулирования

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) .

В.И. Волченсков — Исследование двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением

Описание файла

Онлайн просмотр документа «В.И. Волченсков — Исследование двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением»

Текст из документа «В.И. Волченсков — Исследование двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением»

Московский государственный технический университет

имени Н. Э. Баумана

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ

Методические указания и контрольные задания

по курсу «Электротехника и электроника»

Настоящие методические указания к домашнему заданию по курсу

«Электротехника и электроника» соответствуют программе курса.

В указаниях изложен минимум теоретических сведений, необходимых для успешного освоения материала и проведения цикла расчетов по исследованию различных режимов работы двигателей постоянного тока.

Читать еще:  Ваз 21061 двигатель работает с перебоями

Указания составлены таким образом, что часть ответов на контрольные вопросы должна быть подготовлена студентами самостоятельно в результате изучения конспектов лекций, учебников, учебных пособий, материалов, рассмотренных на семинарских занятиях, а часть — при выполнении данного домашнего задания.

Для студентов машиностроительных специальностей факультетов МТ, СМ, РК, Э, РКТ, АК.

Редактор : д.т.н., проф. Красовский А.Б.

Содержание домашнего контрольного задания ……………… 6

Таблица вариантов исходных данных ………………………… 7

2. Расчет номинальных данных и построение

естественной механической характеристики n(M)………….. 9

3. Расчет искусственных механических характеристик n(M)

при различных способах регулирования частоты вращения

двигателя постоянного тока ………….……………………… 12

3.1. Расчет характеристики n(M) при уменьшении напряжения

источника питания в цепи якоря …..………. 12

3.2. Расчет характеристики n(M) при введении добавочного

сопротивления R Я.ДОБ в цепь якоря ………… …………….. 14

3.3. Расчет характеристики n(M) при изменении потока

4. Расчет искусственных механических характеристик n(M)

при различных способах электрического торможения ДПТ . 20

4.1. Генераторное торможение ………………..…………………. 20

Динамическое торможение ………………..………………. 23

Торможение противовключением …………..……………… 27

Торможение противовключением с использованием

Торможение противовключением при изменении

полярности напряжения в цепи якоря ……………………… 29

Расчет семейства пусковых реостатных характеристик

Расчет рабочих характеристик ДПТ . ………………………. 36

Контрольные вопросы …………………………………. 41

Двигатели постоянного тока (ДПТ) широко используются в электроприводе . Они обладают рядом особенностей по сравнению с другими электрическими машинами . При выполнении данной домашней контрольной работы студенты знакомятся, практически, со всеми основными вопросами, связанными с анализом работы двигателей постоянного тока. Студенты рассчитывают естественную механическую характеристику, рассматривают пуск, торможение и регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока (ДПТ).

Полный объем домашнего задания (ДЗ) по расчету основных характеристик ДПТ включает следующие вопросы:

Расчет естественной механической характеристики n(M) и электромеханической характеристики n(IЯ) .

Расчет искусственных механических характеристик n(M) ДПТ при различных способах регулирования n :

— при изменении напряжения источника питания U ;

— при введении в цепь ротора ДПТ добавочного сопротивления

— при изменении потока возбуждения Ф .

Расчет искусственных механических характеристик n(M) ДПТ при различных способах электрического торможения :

— при генераторном торможении ;

— при динамическом торможении ;

— при торможении противовключением .

Расчет семейства пусковых механических характеристик n(M), обеспечивающих пуск ДПТ при трехступенчатом разгоне .

Расчет рабочих характеристик ДПТ .

Исходные данные вариантов домашнего задания приведены в таблицах 1.1 и 1.2. Методика расчета всех пунктов домашнего задания рассмотрена ниже.

По усмотрению преподавателя для отдельных специальностей могут выполняться не все пункты задания.

Выбор студентом номера варианта исходных данных осуществляется по порядковому номеру, под которым студент числится в журнале у старосты группы.

Требования к оформлению отчета.

Отчет по выполненной расчетно-графической работе должен содержать :

1. Титульный лист (см. стр.31.).

2. Текст домашнего задания с приведением всех исходных данных рассматриваемого варианта.

3. Последовательное выполнение всех пунктов задания с приведением расчетных формул и подставляемых в них числовых значений. (Формула – подставляемые числа – ответ с единицами измерения).

4. При выполнении каждого пункта задания необходимо приводить краткие пояснения о сути выполняемых действий.

5. После выполнения расчетов по каждому пункту задания приводятся расчетные данные и строятся требуемые по заданию графики.

6. Графики должны быть построены аккуратно, в крупном масштабе, с помощью чертежных инструментов или с использова-нием ПЭВМ.

7. В конце каждого пункта задания необходимо сделать выводы по результатам проведенных расчетов.

8. Домашнее задание должно быть выполнено и представлено на проверку преподавателю в указанные сроки.

1. Содержание домашнего контрольного задания.

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ ПО ТЕМЕ

«Двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением »

Для двигателей постоянного тока с независимым возбуждением (см. табл. 1.1, 1.2.) выполнить следующие расчеты и построения :

Нарисовать электрическую схему включения двигателя постоянного тока (ДПТ) с параллельным возбуждением.

Рассчитать и построить на одном графике естественные механическую n(M) и электромеханическую n(IЯ) характеристики. Определить частоту вращения nD при заданном моменте сопротивления MD = MН٠t на валу двигателя.

Рассчитать и построить на одном графике естественную и искусственные характеристики n(M) при различных способах регулирования частоты вращения n двигателя постоянного тока. Определить для каждого случая частоту вращения nD при заданном моменте сопротивления MD = MН٠t на валу двигателя :

а) при регулировании изменением напряжения сети (U / = U٠q1);

б) при реостатном регулировании (RЯ ДОБ = RЯ٠q2);

в) при изменении потока возбуждения (Ф / = Ф∙q1).

4. Рассчитать и построить на одном графике естественную и искусственные характеристики n(M) при различных способах торможения ДПТ :

а) при генераторном торможении, начиная с режима

б) при динамическом торможении, начиная с режима

в) при торможении противовключением, начиная с режима :

nТ = nН٠h2 и MТ = MН٠t при реостатном торможении ;

nТ = nD и MТ = MН٠t при торможении с изменением

полярности напряжения на обмотке якоря.

5. Рассчитать и построить на одном графике естественную и семейство

реостатных пусковых характеристик n(M) , обеспечивающих трехступенчатый пуск двигателя постоянного тока до выхода его в рабочий режим (при MD = MН٠t).

Рассчитать и построить на одном графике рабочие характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

n, IЯ, M, P1, кпд = f(P2) при работе двигателя на естественной

Обмотки возбуждения

Обмотки возбуждения машин постоянного тока могут быть разделены на параллельные (шунтовые), последовательные (се-риесные), обмотки добавочных полюсов и компенсационные обмотки. Все эти обмотки являются неподвижными и располагаются на полюсах машины.

В зависимости от способа возбуждения машина имеет либо параллельную, либо последовательную обмотку.

В машинах со смешанным возбуждением (компаунд-машины) имеется как последовательная, так и параллельная обмотки.

Что касается добавочных полюсов, то ими, как правило, снабжаются все современные машины. Компенсационная обмотка применяется в машинах с тяжелыми условиями коммутации.

Параллельные катушки состоят обычно из большого числа витков небольшого сечения. Они мотаются из круглых или прямоугольных проводников с изоляцией ПБД, реже ПВО. В мелких машинах (катушки из очень тонких проводников) применяются проводники с шелковой или эмалевой изоляцией.

В последнее время в качестве заменителя меди в параллельных катушках начинают находить применение алюминиевые провода. Опыт эксплуатации машин с такими проводами еще невелику однако ряд заводов проводит постепенно их внедрение в производство.

Ввиду того что пайка алюминия представляет значительные трудности, к началу и концу алюминиевого провода, из которого намотана катушка, приваривается встык медный провод такого же сечения, к которому припаивают выводные пластины.

В небольших машинах параллельные катушки надеваются непосредственно на полюс. Они наматываются на специальных

оправках и затем скрепляются тафтяной лентой.

Для получения усиленной изоляции от сердечника полюса и от станины катушки в местах соприкосновения с этими частями покрываются гибким миканитом и лакотканыо. На рис. 4-34 представлен полюс с параллельной катушкой такого типа.

Читать еще:  В чем причина когда пробивает прокладку на двигателе

В больших и средних машинах параллельные катушки наматываются на специальный каркас, вместе с которым они надевают на полюс (рис. 4-35).

Каркас, показанный на рис. 4-36, изготавливается из тонкой листовой стали толщиной 1—2 мм. С одной стороны бортики каркаса отгибаются заранее, а с другой — после намотки катушки. К отогнутым бортикам приклепываются или привариваются стальные шайбы.

В машинах с нормальной изоляцией каркас покрывается четырьмя-пятью слоями электрокартона толщиной 0,5 мм. Между стальными шайбами каркаса и катушкой кладутся электрокартонные шайбы толщиной 2—2,5 мм. В машинах с усиленной изоляцией электрокартон заменяется миканитом.

Так как в месте стыка электрокартонных шайб с изоляцией стенок каркаса часто происходит пробой изоляции, то в этом месте либо прокладываются согнутые под прямым углом полоски лакоткани, либо в углах кладется виток из крученого пенькового шнура.

Выводные концы катушки чаще всего выполняются следующим образом.

После наложения первого витка к началу его припаивается медная тонкая полоска (рис. 4-35), площадь поперечного сечения которой больше площади поперечного сечения проводника катушки. Длина этой полоски выбирается таким образом, чтобы

после намотки всех витков конец ее выступал наружу и служил одним из выводных концов катушки. После намотки приблизительно половины всех рядов витков закладывается вторая пластина, но изогнутая так, чтобы один конец ее мог быть припаян к концу последнего витка катушки, а другой выходил наружу и служил вторым выводным ее концом. Наматывая оставшиеся ряды витков, закрывают ими выводную пластину, и таким образом прочно удерживают ее в катушке.

Выводные пластины изолируются лакотканью и тафтяной лентой. К концам пластин прикрепляются и припаиваются зажимы, к которым подключаются соединительные проводники (см. рис. 4-35).

Для получения противосы-ростной изоляции, помимо замены электрокартона миканитом, катушка подвергается компаундированию (подробно см. гл. 10).

Для получения теплостойкой изоляции применяют проводники, изолированные специальными материалами, состоящими в основном из асбеста. Изоляция каркаса в этом случае может быть выполнена из миканита или других теплостойких материалов.

Размеры катушек и их форма определяются в зависимости от числа витков, сечения проводников, а также от наличия свободного места между полюсами. При большом количестве рядов катушку обычно выполняют ступенчатой формы, благодаря чему удается уложить требуемое по расчету количество витков. Одновременно увеличивается наружная поверхность и, следовательно, улучшаются условия ее охлаждения.

Для увеличения поверхности охлаждения параллельные катушки часто выполняются секционированными. На рис. 4-37 показана ступенчатая катушка, разделенная на две секции.

Между отдельными секциями прокладываются стальные или деревянные распорки. Первые являются более надежными, так как

деревянные распорки могут со временем ослабеть вследствие высыхания. Наиболее простыми и дешевыми распорками являются стальные, показанные на рис. 4-38. Они вырезаются из тонкой листовой стали, загибаются и свариваются. Распорки закрепляются несколькими витками пенькового шнура.

Последовательные катушки наматываются обыкновенно из проводников прямоугольного сечения. Проводники применяются как изолированные, так и (при больших сечениях) голые. В последнем случае между отдельными витками прокладывается изоляция из электрокартона.

Были попытки использовать алюминиевые проводники, которые не требуют никакой изоляции, так как в обычных условиях поверхность алюминия покрывается очень тонким слоем окиси, создающем естественную изоляцию между витками. Катушки из алюминиевых проводников значительно легче медных и обладают хорошей теплоотдачей. Однако катушки из голого алюминия широкого применения не получили вследствие трудности обеспечения надежного контакта с медью.

Так как последовательные катушки обычно имеют проводники большого сечения, то намотка их в несколько рядов представляет затруднение ввиду сложности выгибания проводника при переходе из одного ряда в другой. При плоских проводниках (лента) такая намотка становится совершенно невыполнимой. В этих случаях, если невозможно все витки уместить в одном ряду, намотку ведут двумя проводниками в разные стороны, причем концы их заранее соединяют переходной пластиной. Получается катушка с двумя рядами витков, с выводами снаружи. Для укрепления витков на катушку накладывается проволочный бандаж.

Так же как и параллельные, последовательные катушки изготовляются на каркасе и без каркаса.

В машинах смешанного возбуждения на полюсах помещаются параллельные и последовательные катушки. Они обычно располагаются одна над другой, так как при расположении одной катушки внутри другой затрудняется охлаждение внутренней катушки.

На рис. 4-35 и-4-37 показан полюс с параллельной и последовательной катушками возбуждения.

Катушки добавочных полюсов

Катушки добавочных полюсов, наматываемые из плоской (ленточной) меди, ничем не отличаются от последовательных катушек, и наиболее просты в изготовлении. Однако при больших токах катушки приходится изготовлять из толстой плоской меди, а для лучшего охлаждения — из голых проводников, причем намотка ведется на узкую сторону проводника (на ребро).

Между отдельными витками катушки прокладываются витки пенькового шнура, благодаря чему воздух хорошо проникает между витками, обеспечивая хорошее охлаждение.

Изоляция катушки от сердечника накладывается непосредственно на сердечник полюса и состоит обычно из пяти-шести слоев электрокартона толщиной 0,5 мм.

Так как при намотке катушки витки ее образуют винтовую линию, торцовые стороны катушек не имеют плоской поверхности, что затрудняет закрепление ее на полюсе. Чтобы выровнять катушку, одну ее сторону после намотки осаживают в специальном приспособлении под прессом, чем достигается выравнивание торцовых сторон. На рис. 4-39 показан добавочный полюс с обмоткой.

В случае замены меди алюминием, что в настоящее время иногда практикуется, после намотки катушку подвергают оксидированию. При этом поверхность витков покрывается непроводящей пленкой, которая служит изоляцией между витками. Контактные поверхности выводных концов катушки армируются медными пластинами, которые лудятся, т. е. обеспечивается надежная контактная поверхность. Армирование медными пластинами может производиться холодным способом путем местного вдавливания медной пластины в алюминиевую шину специальным прессом. На рис. 4-40 показаны выводы катушки добавочного полюса, армированные медными пластинами.

Электротехника и электрооборудование — Электрические машины постоянного тока

Содержание материала

  • Электротехника и электрооборудование
  • Счетчики электрической энергии
  • Мегомметры
  • Измерение неэлектрических
  • Асинхронные двигатели
  • Пуск асинхронных двигателей
  • Регулирование скорости асинхронных
  • Данные асинхронных двигателей
  • Синхронные машины
  • Передвижные электростанции
  • Синхронные электродвигатели
  • Машины постоянного тока
  • Генераторы постоянного тока
  • Двигатели постоянного тока
  • Электропривод генератор-двигатель
  • Трансформаторы
  • Конструкция трансформаторов до 10
  • Данные трансформаторов до 10
  • Специальные трансформаторы
  • Измерительные трансформаторы
  • Аппаратура управления и защиты
  • Аппаратура автоматическая
  • Реле защиты и управления
  • Логические элементы
  • Электропривод на строительстве
  • Выбор электродвигателя
  • Схемы электроприводы
  • Электропривод строительных
  • Сварочное электрооборудование
  • Электрическое освещение
  • Устройство освещения
  • Нормы освещенности
  • Электрические сети строительные
  • Аппаратура подстанций
  • Электрические сети
  • Устройство электрических сетей
  • Выбор сечения проводов
  • Безопасность обслуживания
  • Защитное заземление
Читать еще:  Большой расход масла в двигателе шкода октавия

ГЛАВА ВОСЬМАЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Машины постоянного тока по сравнению с машинами переменного используются в народном хозяйстве страны, ограниченно главным образом там, где необходимо регулировать число оборотов в широких пределах. Например, двигатели постоянного тока применяют для подъемных устройств, в электрической тяге, для приведения в действие прокатных станов, гребных винтов судов и в других видах регулируемого электропривода. Генераторы постоянного тока мы встречаем в тех сбластях техники, где нужен постоянный ток для технологических целей: электролиз, электрическая сварка, когда требуется получить более устойчивую по сравнению с переменным током электрическую дугу, а также для питания двигателей постоянного тока.
Постоянный ток необходим на строительстве. Его применяют для электропривода мощных экскаваторов, зарядки аккумуляторов и в редких случаях электрической сварки.

§ 8.1. Устройство машин постоянного тока

Основными частями машины постоянного тока (рис. 8.1) являются: неподвижная часть — станина, вращающийся ротор-якорь и два подшипниковых щита.

Рис. 8.1. Разрез четырехполюсной машины постоянного тока:
1— станина; 2 — главный полюс; 3 — дополнительный полюс; 4— якорь; 5 — коллектор; 6 — щетки

Станина — из литой стали; с внутренней ее стороны укреплены сердечники полюсов электромагнитов, выполненные из тонких листов стали, изолированных друг от друга лаковой пленкой или тонкими листами бумаги. На сердечники надеты катушки из изолированной медной проволоки, являющиеся обмоткой возбуждения ма шины.

Рис. 8.2. Якорь машины постоянного тока
Станина машины служит замыкающей частью — ярмом магнитопровода.

Ротор машины, называемый в машинах постоянного тока якорем (рис. 8.2), представляет собой цилиндрическое тело, собранное (так же как фазный ротор асинхронных двигателей) из тонких штампованных листов стали. Одно целое с якорем составляет коллектор — полая втулка, на которой укреплены медные пластины клинообразного сечения, изолированные одна от другой и от втулки коллектора прокладками из миканита (изделие из слюды). В пазах якоря размещается обмотка. Концы ее припаивают к пластинам коллектора.
На внешнюю поверхность коллектора накладываются щетки, прикрепленные при помощи траверсы к неподвижной части машины. При вращении якоря вращается также и коллектор, а щетки скользят по его поверхности, оставаясь неподвижными. Вал якоря вращается в подшипниках, закрепленных в щитах.

Рис. 8.3. Упрощенная модель генератора постоянного тока

Рис. 8.4. Кривая выпрямления коллектором переменного напряжения при одной катушке на якоре генератора

На упрощенной схеме рис. 8.3 изображен между двумя магнитами вращающийся виток обмотки якоря 3. Нетрудно уяснить назначение и принцип действия коллектора. Концы обмотки якоря соединены с двумя пластинами коллектора 1, по которому скользят две щетки 2. При вращении якоря в его проводниках будет наводиться синусоидальная электродвижущая сила. При коллекторе с верхней щеткой все время оказывается соединенным проводник, движущийся под северным полюсом электромагнита, а с нижней — проводник, движущийся под южным полюсом. В результате этого между щетками будет действовать напряжение, изменяющееся во времени, как показано кривой рис. 8.4. Все ее точки расположены выше нулевой линии (напряжение все время будет сохранять один знак). Таким образом коллектор выпрямляет переменное напряжение.
Но напряжение, представленное кривой рис. 8.4, еще не является постоянным, так как его величина за один оборот якоря два раза претерпевает изменения от нулевого значения до максимального.
Если намотать на якорь обмотку, состоящую не из одного, а из двух витков, и расположить их на якоре перпендикулярно один другому, то э. д. с, которые наводятся в них при вращении якоря, будут отличаться друг от друга по фазе. В тот момент, когда в одном витке э. д. с. будет равна нулю, в другом она будет иметь максимальную величину. Графически это можно изобразить двумя кривыми (рис. 8.5, а).

Рис. 8.5. Кривая выпрямления коллектором переменного напряжения при двух катушках на якоре генератора

С помощью коллектора, состоящего из четырех раздельных частей, можно получить в двух витках два выпрямленных напряжения ег и е2, показанных на рис. 8.5, б. При соответствующем соединении витков наводимые в них э. д. с. будут складываться и на щетках машины получится суммарное напряжение, которое имеет значительно меньшие колебания по величине (рис. 8.5, в).
В выпускаемых ныне машинах постоянного тока обмотки якоря имеют значительно большее число катушек и пластин коллектора. Чем больше будет катушек в обмотке якоря и пластин на коллекторе, тем более ровным, т. е. приближающимся к постоянной величине, будет выпрямляемое коллектором напряжение. Соответственным увеличением числа катушек обмотки и пластин коллектора получают суммарное напряжение на щетках (выводах) генератора с весьма малыми колебаниями по величине.
Машины постоянного тока производят обычно не двухполюсными, а с большим числом полюсов — 4—6. Полюса чередуются попеременно между собой. Количество щеток равно числу полюсов: например, у четырехполюсной машины должно быть четыре щетки.

§ 8.2. Классификация машин постоянного тока по способу возбуждения

Рабочие свойства машин постоянного тока зависят в значительной мере от способа соединения обмотки возбуждения с якорем постоянного тока. Они подразделяются на: машины с параллельным возбуждением (шунтовые), машины с последовательным возбуждением (сериесные) и машины со смешанным возбуждением (компаундные) (рис. 8.6). Машины с параллельным и смешанным возбуждением применяют и в качестве генераторов, и в качестве двигателей, а с последовательным возбуждением — только в качестве двигателей.

Рис. 8.6. Возбуждение машин постоянного тока:
а — параллельное (шунтовое); б — последовательное (сериесное); в — смешанное (компаундное); R — нагрузка

В машинах с параллельным возбуждением обмотка возбуждения присоединяется параллельно обмотке якоря (рис. 8.6, а), в машинах с последовательным возбуждением — последовательно с обмоткой якоря (рис. 8.6, б). В машинах со смешанным возбуждением обмотка возбуждения имеет две части: одну, соединенную параллельно, а другую — последовательно с обмоткой якоря (рис..8.6, в). Обмотки возбуждения, присоединяемые параллельно, выполняют из проводов небольшого сечения; обмотки же, присоединяемые последовательно, рассчитанные на прохождение через них полного тока генератора, выполняют из проводов большого сечения.

Соединение обмотки возбуждения с обмоткой якоря производится в коробке выводов генератора при помощи болтовых зажимов. Стандартом установлены следующие обозначения зажимов: обмотки якоря или, что то же, выводов генераторов — Я1 и Я2, параллельной обмотки — Ш1 и Ш2, последовательной обмотки — С1 и С2.
Кроме основных полюсов в машинах постоянного тока применяют дополнительные полюсы, располагаемые между основными полюсами на станине машины. Обмотка дополнительных полюсов включается последовательно с обмоткой якоря машины. Назначение обмотки дополнительных полюсов — устранить искрение на коллекторе.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector