Avtoargon.ru

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

Устройство двигателя и генератора

Устройство двигателя и генератора

Устройство двигатель и генератора одинаково. Это одна и та же машина постоянного тока. Замечательной особенностью машины постоянного тока является её обратимость, т. е. возможность использования одной и той же машины, как для преобразования механической энергии в электрическую (при её работе в режиме генератора), так и для преобразования электрической энергии в механическую (при её работе в режиме двигателя).

У любой машины постоянного тока есть 2-е основные части: корпус, якорь.

1. Корпус-создаёт магнитное поле и состоит из электромагнитов (катушек возбуждения) и магнитопровода (стальной трубы). Сердечники магнитов называются полюсами.

В эл. схеме условно изображается только обмотки возбуждения.

2. Якорь— Это подвижная часть машины. Представляют собой систему множества проводников, в форме рамочек, которые работают в магнитном поле машины, так называемая обмотка якоря.

Составные части — вал якоря; сердечник; обмотки якоря; пластины коллектора;

В эл. схеме условно изображается только обмотки якоря.

Двигатель 1) Корпус – создаёт магнитное поле в машине. В схеме — 2) Якорь – система проводников в магнитном поле — вращается, если по нему потечёт ток. В схеме — Чтобы машина постоянного тока работала в режиме двигателя нужно на обмотку якоря и обмотку возбуждения подать ток.Генератор 1) Корпус– создаёт магнитное поле в машине. В схеме — 2) Якорь – система проводников в магнитном поле – вырабатывает ЭДС (Е), если его вращать. В схеме — Чтобы машина постоянного тока работала в режиме генератора нужно на обмотку возбуждения подать ток, а якорь вращать с помощью механической силы, и тогда в обмотках якоря появиться ЭДС индукции.

Способы возбуждение электрических машин.

«ПРОТИВО- ЭДС» двигателя.

Чтобы машина работала двигателем необходимо подать ток на обмотку якорь и на обмотки возбуждения, тогда якорь начнёт ↻ вращаться. (смотри — правило N левой руки),

При вращении якоря, его обмотка пересекает силовые линии магнитного поля обмоток возбуждения. По этому в ней, по закону электромагнитной индукции (смотри — правило I правой руки)

возникает ЭДС индукции.

Направление этой электродвижущей силы будет противоположно приложенному на двигатель напряжению и поэтому она называется – «ПРОТИВО-ЭДС» двигателя.

где, E – противо-ЭДС

N – Скорость вращения вала двигателя

Ф – Магнитный поток

с — постоянный коэффициент(конструкции двигателя)

Вывод:

A «ПРОТИВО-ЭДС» появляется и нарастает при увеличении скорости вращения

Якоря двигателя.

A «ПРОТИВО-ЭДС» уменьшает ток якоря двигателя.

Реостатный пуск двигателя

При пуске двигателя в начальный момент скорость вращения равна нулю, значит

и «противо ЭДС» равна нулю.

Поэтому пусковой ток в этом случае равен Iякоря = U

r якоря

и поскольку r якоря (сопротивление якоря) мало, то в период пуска через якоря идёт очень большой ток.

Поэтому, для предотвращения токовых перегрузок, в цепь обмотки якоря последовательно включают дополнительное сопротивление (т. наз. пусковой реостат), что даёт возможность уменьшить величину пускового тока.

Читать еще:  Горит лампа неисправности двигателя на бмв

Противодействующий момент и противо-ЭДС.

При работе машины в режиме генератора по замкнутой внешней цепи и витку обмотки якоря протекает ток, направление которого совпадает с направлением ЭДС (рис. 1.4,б), взаимодействие тока с магнитным полем полюсов создает момент М, направленный в рассматриваемом случае против часовой стрелки. Так как приложенный к витку вращающий момент приводного двигателя Мвр направлен по часовой стрелке, то возникающий при работе генератора момент называется противодействующим моментом Мnp. По существу возникновение Мпр это реакция машины на воздействие внешнего момента Мвр, а физическая природа противодействующего момента та же, что и вращающего момента у двигателя. В установившемся режиме работы генератора между Мвр и Мпр устанавливается равновесие и Мвр=Мпр.

При работе машины в режиме двигателя проводники якоря пересекают магнитное поле и в них наводится ЭДС (рис. 1.5,б). Ее направление определяется по правилу правой руки. В рассматриваемом случае она направлена против тока и, следовательно, навстречу приложенному напряжению сети U и поэтому называется противо-ЭДС Enp. Физическая природа противо-ЭДС та же, что и ЭДС генератора. В установившемся режиме работы двигателя между Enp и U устанавливается равновесие и можно считать, что Enp ≈ U .

Таким образом, при работе машины постоянного тока в любом режиме во вращающихся проводниках наводится ЭДС Е и возникает момент М, но роль их в разных режимах различная.

Задача 1. Построение схемы обмотки якоря.

Исходные данные приведены в таблице 1, по которой свой ва­риант студент определяет по последней цифре своего индивиду­ального шифра: например, если шифр студента ЭМ-09-186, то ва­риант задания по таблице 1 будет 6.

Примечание к таблице 1: коэффициент кратности «т» указывает на количество простых обмоток в составе одной сложной.

Дано: (Вариант 5) Тип обмотки — Простая волновая, Число пазов Z=17, Число коллекторных пластин k=17, Число полюсов 2p=4, Кратность обмотки m=1.

1 Расчётные формулы, необходимые для составления обмотки, приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Расчётные формулы обмоток якоря

Тип обмоткиПервый частичный шагРезультирующий шагВторой частичный шагШаг по коллекторуЧисло параллельных ветвей
Простая волновая

Определяем первый частичный шаг:

Определяем результирующий шаг:

Определяем второй частичный шаг:

Определяем шаг по коллектору:

Число параллельных пар ветвей:

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Пуск двигателя. Уравнение ЭДС двигателя

В момент включения двигателя якорь неподвижен и ток в нем

,

где RЯ – сопротивление цепи якоря.

Так как сопротивление цепи якоря RЯ мало, то пусковой ток IЯП значительно превышает номинальный ток IНОМ (в 10÷20 раз), поэтому прямой пуск опасен.

В двигателях постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения в сопротивление цепи якоря входят сопротивления обмотки возбуждения, поэтому пусковые токи в этих двигателях меньше, чем в двигателях постоянного тока с параллельным возбуждением.

Как только , появится ЭДС>0, которая называется противо-ЭДС: .

(4.49)

(4.50)

Уравнение (4.50) называется уравнением ЭДС двигателя.

Для уменьшения пускового тока в цепь обмотки якоря включают добавочное сопротивление – пусковой реостат Rп и тогда

(4.51)

Рис. 4.30 Пуск двигателя постоянного тока:

а) электрическая схема;

б) пусковые характеристики.

При пуске желательно создавать в двигателе наибольший пусковой момент .

С этой целью обмотка возбуждения включается на полное напряжение сети, чтобы ток I в ней и Ф были максимальны.

При пуске Rп полностью введен; когда n=n1, часть реостата выводится и т. д. (рис. 4.30, б).

Однако такой пуск не целесообразен, энергетически не выгоден, да и вся пусковая аппаратура громоздкая. Такой пуск можно выполнить для небольшого двигателя.

Лучше осуществлять пуск при пониженном напряжении, при дальнейшем увеличении U до Uном .

145. Противоэлектродвижущая сила якоря

При вращении якоря электродвигателя обмотка его пересекает магнитное поле. Поэтому в ней по закону электромагнитной индукции возникает индуктированная э. д. с.

Как видно из фиг. 293, направление э. д. с, индуктируемой в проводнике, определяемое по правилу правой руки, будет

противоположно напряжению сети, откуда она и получила название обратной электродвижущей силы, или противоэлектродвижущей силы. Отсюда ток в обмотке якоря двигателя при его работе будет:

В момент пуска скорость вращения двигателя равна нулю. Поэтому противо-э. д. с. также равна нулю. Пусковой ток двигателя в этом случае равен напряжению сети, деленному на сопротивление якоря. Ток якоря достигает при этом, величины, опасной для целости обмотки якоря и коллектора.

Во избежание этого на время пуска последовательно в цепь якоря двигателей постоянного тока включают определенное сопротивление, которое служит для ограничения пускового тока. Сопротивление выполняется в виде реостата, называемого пусковым реостатом. Благодаря большому удельному сопротивлению ( =0,4—0,5) материалом для изготовления сопротивлений пусковых реостатов служат никелин (сплав меди, никеля и цинка) и константан (сплав меди, никеля и алюминия). Сопротивления выполняются в виде проволоки или ленты, намотанной или укрепленной на изолирующей раме или каркасе. Для реостатов на большой ток (крановые двигатели) применяются отлитые из чугуна сопротивления зигзагообразной формы, надетые на изолированные стальные стержни и стянутые гайками. При прохождении тока по сопротивлениям реостата последние нагреваются, выделяя тепло. Охлаждение реостатов бывает воздушное и масляное. Реостаты с воздушным охлаждением покрыты металлическим кожухом с отверстиями, через которые уходит нагретый воздух, уступая место холодному воздуху. Сопротивления реостатов с масляным охлаждением погружаются в бак с маслом, обладающим большей теплопроводностью, чем воздух, вследствие чего масляные реостаты получаются компактнее воздушных реостатов.

По мере того как скорость вращения двигателя будет увеличиваться, в обмотке якоря возникнет противо-э. д. с. и ток якоря станет быстро уменьшаться. В этом случае сопротивление пускового реостата будет не только бесполезно, но и вредно, так как, уменьшая ток, оно уменьшает вращающий момент и не дает скорости двигателя быстро возрастать. Поэтому в начале пуска сопротивление пускового реостата должно быть полностью введено. По мере увеличения скорости вращения двигателя сопротивления реостата необходимо плавно выводить и в конце пуска сопротивление должно быть полностью выведено. Следует помнить, что пусковой реостат рассчитан на кратковременное (на время пуска) протекание тока. Поэтому, если в конце пуска пусковой реостат не будет выведен целиком, оставшаяся часть сопротивления может сгореть.

Для быстрейшего увеличения противо-э. д. с. в пусковой период необходимо следить за тем, чтобы двигатель получил полное возбуждение, т. е. чтобы в цепи возбуждения не было включено какое-либо сопротивление и во всяком случае не допускать обрыва или выключения обмотки возбуждения. Пусковой реостат выбирают с таким расчетом, чтобы он уменьшал пусковой ток двигателя не до величины номинального тока, а до величины в 2—2,5 раза большей. Этим добиваются, с одной стороны, экономии в материалах и стоимости реостата и, с другой, того, что ббльший ток при пуске дает возможность двигателю быстро развить нормальную скорость вращения.

Пример 2. Подсчитать сопротивление пускового реостата для электродвигателя, номинальный ток которого 20 А, сопротивление обмотки якоря 0,02 ом. Напряжение сети 220 В.

Выбираем пусковой ток, в 2 раза больший номинального тока, т. е. 20 2=40 А, и подсчитываем сопротивление цепи якоря:

Равенство момента вращения двигателя и момента сопротивления механической нагрузки, существующее при постоянной скорости вращения якоря, временно нарушается, если нагрузка на валу двигателя будет меняться. Так, например, при увеличении момента сопротивления он будет больше момента вращения и скорость вращения двигателя будет уменьшаться. Это вызовет уменьшение противо-э. д. с. (зависящей от скорости) и увеличение тока двигателя. Уменьшение скорости вращения будет продолжаться до тех пор, пока увеличившийся ток якоря не создаст новый, увеличенный момент вращения, равный возросшему моменту сопротивления. В дальнейшем двигатель будет работать с меньшей, но постоянной скоростью. Наоборот, при разгрузке двигателя момент вращения его будет больше момента сопротивления, якорь станет вращаться быстрее, про-тиво-э. д. с. увеличится и уменьшившийся ток двигателя будет создавать меньший момент вращения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector