Ток, протекающий в обмотке возбуждения основных полюсов, создает магнитный поток . Электрические машины постоянного тока следует различать по способу возбуждения и схеме включения обмотки возбуждения.
Генераторы постоянного тока могут выполняться с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Следует заметить, что теперь применение в качестве источников энергии генераторов постоянного тока очень ограничено.
Обмотка возбуждения генератора постоянного тока с независимым возбуждением получает питание от независимого источника — сети постоянного тока, специального возбудителя , преобразователя и др. (рис. 1, а). Эти генераторы применяются в мощных системах, когда напряжение возбуждения должно быть выбрано отличным от напряжения генератора, в системах регулирования скорости вращения двигателей, которые питаются от генераторов и других источников.
Значение тока возбуждения мощных генераторов составляет 1,0—1,5% от тока генераторов и до десятков процентов для машин мощностью порядка десятков ватт.
Рис. 1. Схемы генераторов постоянного тока: а — с независимым возбуждением; б — с параллельным возбуждением; в — с последовательным возбуждением; г — со смешанным возбуждением П — потребители
У г енератора с параллельным возбуждением обмотка возбуждения включается на напряжение самого генератора (смотрите рис. 1,б). Ток якоря I я равен сумме токов нагрузки I п и тока возбуждения I в: I я = I п + I в
Генераторы выполняются обычно для средних мощностей.
Обмотка возбуждения генератора с последовательным возбуждением включена последовательно в цепь якоря и обтекается током якоря (рис. 1, в). Процесс самовозбуждения генератора протекает очень бурно. Такие генераторы практически не используются. В самом начале развития энергетики применялась система передачи энергии с последовательно включенными генераторами и двигателями последовательного возбуждения.
Генератор со смешанным возбуждением имеет две обмотки возбуждения — параллельную ОВП и последовательную ОВС обычно с согласным включением (рис. 1, г). Параллельная обмотка может быть включена до последовательной («короткий шунт») или после нее («длинный шунт»). МДС последовательной обмотки обычно невелика и рассчитана только на компенсацию падения напряжения в якоре при нагрузке. Такие генераторы теперь также практически не применяются.
Схемы возбуждения двигателей постоянного тока подобны схемам для генераторов. Двигатели постоянного тока большой мощности выполняются обычно с независимым возбуждением . У двигателей параллельного возбуждения обмотка возбуждения получает питание от того же источника энергии, что и двигатель. Обмотка возбуждения включается непосредственно на напряжение источника энергии, чтобы не сказывалось влияние падения напряжения в пусковом сопротивлении (рис. 2).
Рис. 2. Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
Ток сети Ic составляется из тока якоря I я и тока возбуждения I в.
Схема двигателя последовательного возбуждения подобна схеме на рис. 1, в. Благодаря последовательной обмотке вращающий момент при нагрузке возрастает больше, чем у двигателей параллельного возбуждения, при этом скорость вращения уменьшается. Это свойство двигателей определяет их широкое применение в приводах электровозной тяги: в магистральных электровозах, городском транспорте и др. Падение напряжения в обмотке возбуждения при номинальном токе составляет единицы процентов от номинального напряжения.
Двигатели смешанного возбуждения из-за наличия последовательной обмотки в некоторой мере имеют свойства двигателей последовательного возбуждения. В настоящее время они практически не применяются. Двигатели параллельного возбуждения иногда выполняются со стабилизирующей (последовательной) обмоткой, включаемой согласно с параллельной обмоткой возбуждения, для обеспечения более спокойной работы при пиках нагрузки. МДС такой стабилизирующей обмотки невелика — единицы процентов от основной МДС.
Для работы электрической машины необходимо наличие магнитного поля. Это поле в большинстве машин создается постоянным электрическим током, проходящим в обмотке возбуждения, расположенной на главных полюсах (машины с электромагнитным возбуждением).
Свойства МПТ в значительной степени зависят от способа включения обмотки возбуждения, т.е. от способа возбуждения.
В дальнейшем нам придется рассматривать электрические схемы машин, поэтому сначала рассмотрим условные обозначения обмоток в соответствии с Государственными стандартами России.
обмотка якоря с щетками | |
обмотка возбуждения главных полюсов, включенная независимо или параллельно обмотке якоря | |
обмотка возбуждения, включенная последовательно с обмоткой якоря | |
компенсационная обмотка | |
обмотка возбуждения добавочных полюсов |
Начала и концы отмоток обозначаются следующим образом:
– обмотка якоря – Я1 и Я2;
– обмотка добавочных полюсов – Д1 и Д2;
– компенсационная обмотка – К1 и К2;
– обмотка возбуждения независимая – М1 и М2;
– обмотка возбуждения параллельная – Ш1 и Ш2;
– обмотка возбуждения последовательная – C1 и C2.
По способам возбуждения МПТ можно классифицировать следующим образом:
Рисунок 45 Способы возбуждения машин постоянного тока
а) машины независимого возбуждения, в которых обмотка возбуждения (ОВ) питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря (возбудителя);
б) машины параллельного возбуждения (шунтовые),в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно;
в) машины последовательного возбуждения (сериесные),в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно;
г) машины смешанного возбуждения (компаундные),в которых имеются две обмотки возбуждения – параллельная ОВ1 и последовательная ОВ2;
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9489 – | 7457 – или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
Для работы электрической машины необходимо наличие магнитного поля. В большинстве машин постоянного тока это поле создается обмоткой возбуждения, питаемой постоянным током. Свойства машин постоянного тока в значительной степени определяются способом включения обмотки возбуждения, т. е. способом возбуждения.
По способам возбуждения машины постоянного тока можно классифицировать следующим образом:
– машины независимого возбуждения, в которых обмотка возбуждения (ОВ) питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря (рис. 11, а);
– машины параллельного возбуждения, в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно (рис. 11, б);
– машины последовательного возбуждения (обычно применяемые в качестве двигателей), в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно (рис. 11, в);
– машины смешанного возбуждения, в которых имеются две обмотки возбуждения – параллельная ОВ1 и последовательная ОВ2 (рис. 11, г);
– машины с возбуждением постоянными магнитами (рис. 11, д).
Все указанные машины (кроме последних) относятся к машинам с электромагнитным возбуждением, так как магнитное поле в них создается электрическим током, проходящим в обмотке возбуждения.
Рис. 11. Способы возбуждения машин постоянного тока
Начала и концы обмоток машин постоянного тока согласно ГОСТу обозначаются: обмотка якоря – Я1 и Я2, обмотка добавочных полюсов – Д1 и Д2, компенсационная обмотка – К1 и К2, обмотка возбуждения независимая – Ml и М2, обмотка возбуждения параллельная (шунтовая) – Ш1 и Ш2, обмотка возбуждения последовательная (сериесная) – С1 и С2.
Контрольные вопросы
1. Какие участки содержит магнитная цепь машины постоянного тока?
2. В чем сущность явления реакции якоря машины постоянного тока?
3. Почему МДС якоря, действующая по поперечной оси, вызывает размагничивание машины по продольной оси?
4. Как учитывается размагничивающее действие реакции якоря при расчете числа витков полюсной катушки обмотки возбуждения?
5. С какой целью компенсационную обмотку включают последовательно с обмоткой якоря?
6. Почему с увеличением воздушного зазора ослабляется размагничивающее влияние реакции якоря?
7. Какие способы возбуждения применяют в машинах постоянного тока?
8. Что называется коммутацией в М.П.Т?
9. Способы улучшения коммутации?
Лекция № 4
Генераторы постоянного тока и их основные характеристики
Основные понятия
В процессе работы генератора постоянного тока в обмотке якоря индуцируется ЭДС Еа. При подключении к генератору нагрузки в цепи якоря возникает ток, а на выводах генератора устанавливается напряжение, определяемое уравнением напряжений для цепи якоря генератора:
(28.1)
(28.2)
– сумма сопротивлений всех участков цепи якоря: обмотки якоря rа, обмотки добавочных полюсов rд, компенсационной обмотки rк.о, последовательной обмотки возбуждения rс и переходного щеточного контакта rщ.
Якорь генератора приводится во вращение приводным двигателем, который создает на валу генератора вращающий момент М1. Если генератор работает в режиме х.х. (Ia = 0), то для вращения его якоря нужен сравнительно небольшой момент холостого хода M0. Этот момент обусловлен тормозными моментами, возникающими в генераторе при его работе в режиме х.х.: моментами от сил трения и вихревых токов в якоре.
При работе нагруженного генератора в проводах обмотки якоря появляется ток, который, взаимодействуя с магнитным полем возбуждения, создает на якоре электромагнитный момент М. В генераторе этот момент направлен встречно вращающему моменту приводного двигателя ПД (рис. 12), т. е. он является нагрузочным (тормозящим).
При неизменной частоте вращения (n=const) вращающий момент приводного двигателя М1 уравновешивается суммой противодействующих моментов: моментом х.х. М0 и электромагнитным моментом М, т. е.
Выражение (28.3) – уравнение моментов для генератора при n = const. Умножив члены уравнения (28.3) на угловую скорость вращения якоря w, получим уравнение мощностей:
где Р1 = М1w – подводимая от приводного двигателя к генератору мощность (механическая); Р0 = М0w – мощность х.х., т.е. мощность, подводимая к генератору в режиме х.х. (при отключенной нагрузке); Рэм = Мw – электромагнитная мощность генератора.
Рис. 12. Моменты, действующие в генераторе постоянного тока.
Согласно (25.27), получим
или с учетом (28.1)
(28.5)
где P2 – полезная мощность генератора (электрическая), т. е. мощность, отдаваемая генератором нагрузке; Рэа – мощность потерь на нагрев обмоток и щеточного контакта в цепи якоря.
Учитывая потери на возбуждение генератора Рэ.в,получим уравнение мощностей для генератора постоянного тока:
Следовательно, механическая мощность, развиваемая приводным двигателем Р1, преобразуется в генераторе в полезную электрическую мощность Р2, передаваемую нагрузке, и мощность, затрачиваемую на покрытие потерь (Р0+Рэа+ Рэ.в).
Так как генераторы обычно работают при неизменной частоте вращения, то их характеристики рассматривают при условии n = const. Рассмотрим основные характеристики генераторов постоянного тока.
Характеристика холостого хода – зависимость напряжения на выходе генератора в режиме х.х. U0 от тока возбуждения Iв:
U0 = ¦ (Iв) при I = 0 и n = const.
Нагрузочная характеристика – зависимость напряжения на выходе генератора U при работе с нагрузкой от тока возбуждения Iв:
U = ¦ (Iв) при I = 0 и n = const.
Внешняя характеристика – зависимость напряжения на выходе генератора U от тока нагрузки I:
U = ¦(Iв) при rрг = const и n = const,
где rрг – регулировочное сопротивление в цепи обмотки возбуждения.
Регулировочная характеристика – зависимость тока возбуждения Iв от тока нагрузки I при неизменном напряжении на выходе генератора:
Iв = ¦(I) при U= const и n = const.
Вид перечисленных характеристик определяет рабочие свойства генераторов постоянного тока.
Дата добавления: 2016-11-12 ; просмотров: 1566 | Нарушение авторских прав