Укажите основной недостаток кольцевого якоря машины постоянного тока

Недостатки кольцевого якоря

Кольцевой якорь имеет ряд недостатков:

Невозможность предварительной заготовки и изолировки обмотки. Обмотка кольцевого якоря может выполняться только вручную — протягиванием проводника с одного конца якоря к другому.

Плохое использование меди обмотки, так как э. д. с. индуктируется только в наружных проводниках, которые пересекают силовые линии магнитного поля. Проводники, находящиеся на внутренней стороне кольца, не пересекают силовых линий, а поэтому не участвуют в образовании э. д. с.

Плохое охлаждение внутренних проводников обмотки.

Указанные недостатки, а также сложность конструкции привели к тому, что кольцевой якорь был вытеснен более совершенным барабанным или, иначе, цилиндрическим якорем.

Барабанный якорь в том виде, в каком он в настоящее время изготовляется, представляет собой цилиндр, собранный из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. На поверхности якоря имеются канавки, называемые пазами, в которые укладывается обмотка.

Обмотки барабанных якорей большей частью выполняются двухслойными, т. е. проводники обмотки якоря в пазу лежат друг над другом.

Основные типы обмотки

При выполнении обмотки якоря проводники, расположенные в пазах якоря, следует соединять между собой таким образом, чтобы э. д. с в них складывались. Это произойдет в том случае, если мы соединим их между собой так, как указано на рис. 1-10, т. е. проводник а, расположенный под северным полюсом, соединим с проводником 6, расположенным под южным полюсом. Два проводника, соединенные между собой указанным способом, называют витком обмотки якоря.

Расстояние между проводниками, составляющими виток, должно быть равно или незначительно отличаться от расстояния между серединами соседних полюсов (полюсного шага), так как при этом условии виток будет охватывать весь магнитный поток полюса, и э. д. с. в нем при вращении якоря будет иметь наибольшее значение.

Соединив каждые два отдельных проводника обмотки якоря в витки со стороны, противоположной коллектору, надо еще

соединить витки между собой и со стороны коллектора и присоединить обмотку к коллектору. Существуют два способа соединения.

По первому способу (рис. 1-11) начало витка А присоединяется к коллекторной пластине, а конец его соединяется с соседней коллекторной пластиной и началом рядом лежащего витка В; далее конец витка В присоединяется к следующей коллекторной пластине и к началу соседнего витка С и т. д. до тех пор, пока обмотка не замкнется, т. е. пока мы не вернемся к началу витка А. Э. д. с витков А, В, С и т. д. складываются.

Обмотка, выполненная этим способом, называется параллельной или петлевой обмоткой. Последнее

название обмотка получила потому, что она имеет вид петель, расположенных на поверхности якоря.

По второму способу (см. рис. 1-12) витки соединяются следующим образом: конец витка А присоединяется к коллекторной пластине и соединяется с началом витка В, который расположен под следующей парой полюсов, затем конец витка В присоединяют к коллекторной пластине и к началу витка С и т. д. до тех пор, пока обмотка не замкнется, т. е. пока мы не вернемся к началу витка А.

Из рис. 1-12 нетрудно видеть, что и в этом случае э. д. с. витков А, В и С складываются.

Обмотка, выполненная по второму способу, носит название последовательной или волновой обмотки.

Петлевая и волновая обмотки являются двумя основными типами современных обмоток.

Нетрудно понять, что эти обмотки можно представить себе, как видоизмененные обмотки кольцевого якоря. Для этого проводники, расположенные на внутренней поверхности кольцевого якоря, нужно вынести на наружную поверхность его и чтобы при этом переносе э. д. с. в проводниках витка складывались, вынесенный проводник нужно расположить под соседним полюсом (переместить на полюсный шаг), как это показано на рис. 1-38.

При таком переносе проводников из спиральной обмотки кольцевого якоря (рис. 1-3 и 1-6) получим петлевую обмотку, а из последовательной (рис. 1-8) — волновую.

Числа параллельных ветвей этих обмоток (петлевой и волновой) будут разными.

Источник

Якорные обмотки машин постоянного тока

а) Общие определения

Кольцевой якорь со спиральной обмоткой в настоящее время не применяется, так как более выгодным и надежным является барабанный якорь с обмоткой, все проводники которой укладываются на его внешней поверхности.

При барабанном якоре обмотка состоит из витков, имеющих ширину, равную (или почти равную) полюсному делению. Здесь виток охватывает весь поток Ф, вступающий в якорь, и ЭДС в нем получается в 2 раза больше, чем в витке спиральной обмотки, где максимальный поток, охватываемый витком, равен половине потока, вступающего в якорь. Поэтому для получения одной и той же ЭДС при барабанной обмотке требуется витков в 2 раза меньше, чем при кольцевой. К тому же изготовление кольцевой обмотки гораздо сложнее и условия ее охлаждения хуже, чем барабанной обмотки.

Проводники барабанной обмотки укладываются в пазы. Они называются активными проводниками. Два активных проводника, соединенных друг с другом, образуют виток. Витки соединяются между собой и с коллекторными пластинами и образуют замкнутый контур.

Часть обмотки, находящаяся при ее обходе между следующими друг за другом коллекторными пластинами, называется секцией. Секция может состоять из одного или нескольких витков (рис. 4.9). Ширину секции следует выбирать или равной полюсному делению (расстояние по окружности якоря между осями соседних полюсов), или близкой к нему. Секционные стороны в пазах обычно размещают в два слоя. На рисунке 4.10 показаны пазы якоря с размещенными в них секционными сторонами. Здесь прямоугольниками изображены секционные стороны, которые могут состоять из одного или нескольких активных проводников.

Рис. 4.9. Одновитковая секция (а), заложенная в пазы,

и трехвитковая секция (б)

Для того чтобы правильно соединить секции обмотки между собой и с коллекторными пластинами, нужно найти шаги обмотки. Их целесообразно измерять числом элементарных пазов, причем под последними понимаются условные пазы с двумя секционными сторонами, расположенными одна над другой. На рисунке 4.10,а показаны реальные пазы, которые в то же время являются и элементарными. На рисунке 4.10,6 и в показаны пазы, из которых каждый состоит соответственно из двух и трех элементарных пазов. Нумерация элементарных пазов производится так, как показано на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Пазы якоря

Рис. 4.11. Секции якорных обмоток

Различают следующие шаги обмоток (рис. 4.11):

Если у измеряется числом делений элементарных пазов, то у и у_к выражаются одним и тем же числом, т. е:

Минимальное число параллельных ветвей 2а замкнутой обмотки равно двум, т. е:

Для обеспечения симметрии обмотки общее число секций выбирается таким образом, чтобы на каждую пару параллельных ветвей приходилось целое число секций. В этом случае имеем:

целому числу. (4.4)

б) Петлевая обмотка

При петлевой обмотке первый шаг делается по окружности якоря в одну сторону, второй шаг — в противоположную (рис. 4.11,а), поэтому шаги петлевой обмотки связаны соотношением

Обычно у₁>y₂ и y>0. Такая обмотка называется неперекрещенной или правой. Здесь при обходе секций мы будем все время смещаться вправо. При у₁

Число параллельных ветвей петлевой обмотки определяется числом полюсов 2р и значением результирующего шага у. В общем случае число параллельных ветвей петлевой обмотки равно:

На рисунке 4.11,а показаны две секции петлевой обмотки с шагом у=у_к=1. Такая обмотка называется простои петлевой. Она имеет число параллельных ветвей, равное числу полюсов: 2а=2р. Простые петлевые обмотки применяются для машин средней и большой мощности.

Если у>1, то получается сложная петлевая обмотка. Петлевую обмотку называют также параллельной, и соответственно различают простую и сложную параллельные обмотки.

На рисунке 4.12 приведена схема — развертка простой петлевой обмотки при Z_э = S = K = 24, 2p = 2a = 4.

Рис. 4.12. Схема-развертка простой петлевой обмотки:
Z_э = S = K = 24; 2p = 2a = 4; y = y_к = 1; y₁ = 6; y₂ = 5

Шаги обмотки взяты равными:

y = y_к = 1; ;

Если схему начертить на полосе бумаги и обернуть ею цилиндр подходящих размеров, то мы получим наглядное представление о соединении секций между собой и с коллекторными пластинами.

Для той же самой обмотки на рисунке 4.12,а представлена так называемая радиальная схема.

На рисунке 4.12 показаны полюсы и ЭДС, наведенные в секционных сторонах. Мы приняли, что полюсы расположены над обмоткой и что якорь относительно полюсов и щеток движется вправо.

Рис. 4.13. Параллельные ветви простой петлевой обмотки (см. рис. 4.12)

При перемещении якоря некоторые секции замыкаются щетками. Они в это время не участвуют в создании ЭДС параллельной ветви. Для рассматриваемого случая мы будем иметь то 6, то 5 секций в каждой параллельной ветви. В соответствии с этим напряжение на щетках будет несколько изменяться по величине, оставаясь постоянным по направлению. В практических случаях, когда взято на параллельную ветвь обмотки 15—20 и больше секций, коллекторные пульсации напряжения на щетках получаются меньше 1%.

Щетки на рисунках 4.12 и 4.12,а соприкасаются с коллекторными пластинами, соединенными с секционными сторонами, находящимися приблизительно посередине между главными полюсами, т. е. вблизи геометрической нейтрали. В этом случае считают, что щетки находятся приблизительно на геометрической нейтрали, имея в виду положение щеток не относительно полюсов, а относительно секционных сторон, с которыми они соединены. Щетки устанавливаются на геометрической нейтрали не только для того, чтобы иметь наибольшую ЭДС в параллельной ветви, но и для того, чтобы в секциях, замыкаемых щетками почти накоротко, не могли образоваться большие токи.

Из сложных петлевых обмоток применяются иногда обмотки при у=2 для машин на большие токи, для которых увеличение числа параллельных ветвей за счет увеличения числа полюсов невозможно или невыгодно.

Сложную петлевую обмотку можно представить себе, как две простые петлевые обмотки, уложенные на один и тот же якорь и смещенные одна относительно другой (рис. 4.14).

Рис. 4.14. Секции сложной петлевой обмотки (у = у_к = 2)

При исследовании якорных обмоток машин постоянного тока, так же как якорных обмоток машин переменного тока, применяются векторные диаграммы ЭДС обмоток. Такие диаграммы можно построить, приняв, что кривая распределения индукции вдоль окружности якоря (кривая поля машины) синусоидальна. Тогда мы можем ЭДС, наведенные в секционных сторонах, изобразить временными векторами. Следовательно, ЭДС одной какой-либо секции также изобразится вектором, равным разности векторов ЭДС, наведенных в сторонах этой секции.

Электродвижущие силы секций, следующих одна за другой, сдвинуты по фазе в соответствии с их сдвигом в магнитном поле. Этот сдвиг легко найти, так как сдвигу в магнитном поле на полюсное деление т соответствует сдвиг по фазе на 180°.

Для петлевой обмотки сдвиг между следующими одна за другой секциями равен у делений элементарных пазов, чему соответствует:

. (4.7)

Для обмотки, схема которой показана на рис. 4-12, имеем (y = 1, t = Z_э/2р = 24/4 = 6, следовательно, .

Складывая при обходе обмотки векторы ЭДС отдельных секций, мы получим многоугольники ЭДС, каждый из которых соответствует одной паре параллельных ветвей обмотки. Они называются многоугольниками ЭДС секций обмотки (или потенциальными многоугольниками обмотки).

Для обмотки рисунка 4.12 мы получим два равных друг другу многоугольника ЭДС обмотки (а = 2) с числом сторон , показанных на рисунке 4.15. Здесь цифрами обозначены номера секций, соответствующие номерам коллекторных пластин.

Рис. 4.15. Многоугольник ЭДС обмотки (см. рис. 4.12)

При помощи рисунка 4.15 можно найти пульсацию ЭДС на щетках. Она равна:

где ;

для данного случая DE% » 1,2%

Очевидно, что при K/a, равном нечетному числу, которое обычно и выбирается, пульсация ЭДС на щетках будет относительно меньше.

При увеличении числа секций в параллельной ветви многоугольник приближается к окружности.

Из схем обмоток и соответствующих многоугольников ЭДС следует, что если мы при обходе некоторого числа секций обмотки смещаемся в магнитном поле на t, то получаем при этом одну параллельную ветвь. Таким образом, число параллельных ветвей равно общему сдвигу в магнитном поле при обходе всех секций обмотки, поделенному на t. Для петлевой обмотки общий сдвиг в магнитном поле равен yS, а число параллельных ветвей

.

в) Волновая обмотка

При волновой обмотке второй шаг y₂ делается в ту же сторону, что и первый шаг y₁ (рис. 4.11,б), поэтому шаги обмотки связаны соотношением

Результирующий шаг у должен быть больше или меньше, чем двойное полюсное деление 2t, чтобы при обходе секций все они были включены в обмотку. Поэтому, делая один обход по окружности якоря, мы попадаем в элементарный паз, сдвинутый вправо или влево от начала обхода на х делений элементарных пазов (рис. 4.11,б). Так как мы должны при этом сделать столько результирующих шагов у, сколько имеется пар полюсов, то yp±x = Z_э = S. Отсюда получаем:

(4.9)

Число параллельных ветвей волновой обмотки зависит только от х, оно равно 2а = 2х. В этом можно убедиться, рассматривая схемы обмоток.

Формула для результирующего шага пишется следующим образом

. (4.10)

При а=1 получается простая волновая обмотка или простая последовательная обмотка. При а>1 получается сложная волновая или сложная последовательная обмотка.

На рисунке 4.16 приведена схема-развертка простой волновой обмотки:

2p = 4; Z_э = S = K = 19; 2a = 2;

Рис. 4.16. Схема-развертка простой волновой обмотки
Z_э = S = K = 19; 2р = 4; у = y_к = 9; y₁ = 5; y₂ = 4; а = 1

Радиальная схема той же обмотки приведена на рисунке 4.16а.

На рисунке 4.17 представлены параллельные ветви обмотки, соответствующие положению якоря и коллектора относительно полюсов и щеток, показанному на рисунке 4.16. Получаются две параллельные ветви. Для любой волновой обмотки можно взять только две щетки (заштрихованные на рисунках 4.16 и 4.17). Однако в обычных случаях берут число щеток равным числу полюсов, так как в этом случае поверхность коллектора лучше используется и его размеры можно сократить. Выключаемые при этом секции (замкнутые щетками) практически не изменяют (при большом числе секций в параллельной ветви) ее ЭДС.

Рис. 4.17. Параллельные ветви простой волновой обмотки (см. рис. 4.16) при двух щетках и при четырех щетках

Сложную волновую обмотку можно представить себе как n простых волновых обмоток, уложенных на якоре, имеющем число пазов и число коллекторных пластин в n раз больше, чем это нужно для одной простой волновой обмотки. Сложные волновые обмотки на практике встречаются сравнительно редко.

Простая волновая обмотка находит себе самое широкое применение для нормальных машин небольшой и средней мощности при 2р=4 и 6. Ее преимущество перед простой петлевой обмоткой заключается в том, что она при любом числе полюсов имеет только две параллельные ветви и, следовательно, при 2р>2 требует меньше проводников. При этом сечение проводников должно быть взято больше, чем при петлевой обмотке, но при меньшем числе проводников изготовление обмотки облегчается. Другим важным преимуществом простой волновой обмотки является то, что она не требует уравнительных соединений, тогда как петлевая обмотка при 2р>2 должна быть снабжена уравнительными соединениями.

Источник

Машины постоянного тока

Области применения машин постоянного тока

Электрические машины постоянного тока широко применяются в качестве двигателей и несколько меньше – в качестве генераторов, так как двигатели постоянного ока допускают плавное регулирование частоты вращения простыми и обладают лучшими пусковыми качествами – развивают большой пусковой момент при относительно небольшом токе. Поэтому их широко используют в качестве тяговых двигателей на электротранспорте. Кроме того, они являются исполнительными звеньями систем автоматического регулирования. Машины постоянного тока входят в состав автомобильного, судового и самолетного электрооборудования, дорожно-строительных машин.

Существенным недостатком машин постоянного тока является искрение щеток при определенных неблагоприятных условиях работы в щеточно-коллекторном узле.

Устройство электрической машины

Электрическая машина постоянного тока состоит из двух основных частей: неподвижной – называемой статором, и вращающейся – называемой якорем. Эти части разделены воздушным зазором.

Статор машины состоит из станины, на внутренней поверхности которой расположены главные полюса. Станина служит основанием для крепления всех частей машины, а также является элементом магнитной цепи. Станины машин постоянного тока изготавливают из стали или чугуна.

Рис. 2.1 Устройство электрической машины постоянного тока:

Главные (основные) полюса машины состоят из: сердечников из штампованной стали и катушек возбуждения из медного изолированного провода. Полюсы крепят к внутренней поверхности станины болтами. Катушки всех главных полюсов электрически соединяются, образуя обмотку возбуждения, и предназначаются для возбуждения главного магнитного потока.

Рис. 2.2 Лист сердечника якоря

Соединение катушек производится таким образом, чтобы при прохождении тока полярности полюсов чередовались. Наряду с основными полюсами меньше по размеру располагается дополнительная обмотка возбуждения, которая служит для уменьшения искрения на щетках (улучшение коммутации).

Якорь – часть машины, в обмотке которой при вращении ее, относительно главного магнитного поля индуктируется ЭДС. Якорь машины постоянного тока состоит из сердечника, обмотки якоря, уложенной в его пазах, коллектора насаженного на вал якоря. Сердечник якоря, набирается из листов электротехнической стали (рис. 2.3, а) толщиной 0,5 мм, изолированных друг от друга лаком.

У машин малой мощности пазы делают полузакрытыми, а в машинах средней и большой мощности – открытыми. Часто пазы якоря делают со скосом, что уменьшает вибрацию и шум в процессе работы машины.

Коллектор (рис. 2.5) состоит из коллекторных пластин 2, изготовленных из холоднокатанной меди клинообразующего профиля (поперечного сечения), основания коллектора – втулки 5, нажимной шайбы 3, гайки 6 и изоляционных пластин – миканита 1,4.

Для присоединения секции обмотки якоря к коллектору у пластин со стороны сердечника делают выступы, называемые «петушками».

Рис. 2.5 Устройство коллектора

Помимо указанных частей, машина имеет два подшипниковых щита: передний (со стороны коллектора) и задний (с противоположной стороны). В машинах малой и средней мощности, а также в тихоходных и малошумных машинах используются подшипники скольжения.

Для присоединения обмоток машины к электрической сети машины, снабжена коробкой выводов – клеммной платой.

По способам возбуждения электрические машины классифицируются:

— машины независимого возбуждения: обмотка возбуждения ОВ питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря Я (рис. 2.6, а);

— машины параллельного возбуждения (шунтовые): обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно (рис. 2.6, б)

— машины последовательного возбуждения (серийные): обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно (рис. 2.6, в);

— машины смешанного возбуждения (компаундные). В них две обмотки возбуждения: одна из них ОВ1 (шунтовая), включена параллельно, а другая ОВ2(серийная) – последовательно с обмоткой якоря (рис. 2.6, г).

Все указанные машины относятся к машинам с электромагнитным возбуждением, так как магнитное поле в них создается посредством электрического тока обмотки возбуждения.

— магнитоэлектрические машины: магнитное поле возбуждения создается постоянными магнитами (рис. 2.6, д).

Рис. 2.6. Способы возбуждения электрических машин постоянного тока

Роль щеточно-коллекторного механизма

Работа машины постоянного тока может сопровождаться искрением между краем щеток и коллекторными пластинами, когда возникает местный искровой разряд. Это приводит к разрушению поверхности коллектора и щеток, нагреву коллектора, снижению надежности машины постоянного тока и т. п. В случае неудовлетворительного состояния щеточно-коллекторного узла щетка может оторваться от коллектора, возникающий при этом кратковременный разрыв цепи тока якоря вызывает образование дуги. При этом машина не должна эксплуатироваться. Для избежания этого недостатка необходимо периодически протягивать и шлифовать коллектор.

Чаще причиной искрения является неудовлетворительная коммутация – процесс переключения секций обмотки якоря из одной параллельной ветки якоря в другую. Рассмотрим на примере режима генератора роль щеточно-коллекторного узла (рис. 2.7).

Рис. 2.7

В машинах постоянного тока щетки располагаются вблизи геометрической нейтрали, которая делит машину постоянного тока на две симметричные части.

Предположим, что ток в машинах постоянного тока, от независимого источника питания (аккумуляторная батарея к обмоткам возбуждения подведено напряжение), проходящий по виткам обмотки возбуждения создает в машине постоянный магнитный поток, путь которого определяется правилом буравчика.

Силовые линии магнитного поля являются замкнутыми. Вал у машины постоянного тока от потока механической энергии подведем внешний момент. Проводники обмотки якоря будут пересекать силовые линии магнитного поля, будет проводится ЭДС.

,

(2.1)

где В_ср – электромагнитная индукция,

la – длина проводника;

Очевидно, что частота в обмотке якоря будет пропорциональна скорости вращения якоря. Частота наведения ЭДС будет определяться периодом вращения якоря.

.

(2.2)

ЭДС в проводе достигает максимальное значение, когда проводник располагается над серединой полюса, и ЭДС равна нулю, когда проводник проходит геометрическую нейтраль.

ЭДС якоря относительно щеток, представляет собой суммарный ЭДС е_к, т.к. ЭДС остается неизменным.

,	(2.3)
.

а – число пар параллельных ветвей.

Вывод формулы обмотки якоря.

Величина ЭДС каждого проводника обмотки якоря в процессе работы машины постоянного тока определяется выражением

.

(2.4)

Так как магнитная индукция в воздушном зазоре распределяется по трапецевидной кривой, то лучше использовать среднее значение магнитной индукции в воздушном зазоре В_ср.

Рис. 2.11 Распределение магнитной индукции в воздушном зазоре

электрической машины постоянного тока

Из прямоугольника abcd определим высоту В_ср, где полюсное деление t является основание, а площадь прямоугольника равна площади фигуры, ограниченной трапецевидной кривой. Подставим в (1) величину В_ср, получим среднее значение ЭДС.

(2.5)

где В_ср – среднее значение магнитной индукции,

l – активная длина проводника,

v – окружная скорость якоря.

ЭДС обмотки якоря Е_а определяется по формуле

,

(2.6)

где N – число проводников всей обмотки якоря,

2а – число параллельных ветвей.

Подставив выражение (2.5) в (2.6), получим

,

(2.7)

где v – линейная скорость, ;

pD – длина окружности якоря.

Так как полюсное деление

,

(2.8)

где 2p – число пар полюсов.

,

(2.9)

Подставив выражение (2.9) в (2.8), получим

,

(2.10)

— магнитный поток.

Подставив выражение (2.11) в (2.10), получим

,

(2.11)

— постоянная машины, тогда

,

(2.12)

где Е_я – ЭДС обмотки якоря, В;

n – скорость вращение якоря, об/мин;

а – число пар параллельных ветвей и обмотки якоря.

Формула (2.11) показывает, что ЭДС якоря пропорциональная скорости вращения подвижной части (якоря) и при ненасыщенной магнитной системе машины постоянного тока пропорциональна также магнитному потоку.

Вывод формулы электромагнитного момента

машины постоянного тока.

Электромагнитный момент постоянного тока преимущественно применяется в качестве двигателя и реже – в качестве генератора.

В режиме генератора уравнение электрического состояния обмотки якоря имеет вид

,

(2.13)

U – напряжение в нагрузке.

В режиме двигателя U – источник питания. Е_я играет роль противоЭДС.

.

(2.14)

Уравнение баланса мощностей в режиме генератора постоянного тока.

.

(2.15)

Мощность в нагрузке определяется по формуле

,

(2.16)

где P_эм – электромагнитная мощность,

Во всех случаях электромагнитная мощность представляет собой

.

(2.17)

В режиме генератора М_эм – вращающий момент сопротивления движения (момент нагрузки имеет противоположное движение).

В режиме двигателя М_эм – вращающий момент, обороты двигателя направлены в одну сторону.

Природа возникновения электромагнитного момента одна и та же.

,	(2.18)
.	(2.19)

Величина постоянная для машины

.	(2.20)
	(2.21)

Электромагнитный момент пропорционален току якоря и при насыщенной магнитной системе магнитному потоку якоря.

3.Электрические схемы и рабочие характеристики машины постоянного тока в режиме генератора и двигателя

Принцип действия генератора постоянного тока основан на явлении электромагнитной индукции: наводимая в проводнике ЭДС (е) прямо пропорциональна магнитной индукции (В), активной длине проводника l и скорости перемещения v ().

Генераторы постоянного тока по способу возбуждения, т. е. создания магнитного потока в машинах делятся на ГПТ независимого возбуждения и ГПТ смешанного возбуждения.

Такой генератор имеет жесткую характеристику

.

(3.1)

Способ возбуждения данного генератора состоит в том, что необходим дополнительный источник постоянного напряжения, мощность которого не превышает 3-5 % усталостной мощности генератора постоянного тока.

В качестве источника постоянного напряжения может быть выбран маломощный выпрямитель, работающий на однофазном токе в виде мостовой схемы, ли аккумуляторная батарейка.

Исходя из анализа, внешняя характеристика является жесткой.

Зависимость ЭДС от тока возбуждения при разомкнутой цепи якоря (I_я=0) и постоянной частоте вращения n=const называется характеристикой холостого хода E_я=F(I_в).

Зависимость напряжения U от тока якоря I_я при неизменных токе возбуждения I_в и частоте вращения n, называется внешней характеристикой (рис. 3.3).

На основании внешней характеристики определяется номинальное изменение напряжения генератора.

(3.2)

	(3.3)
	(3.4)
	(3.5)

Генераторы самовозбуждения устойчивы к токам короткого замыкания.

(3.6)

Регулировочной характеристикой генератора называется зависимость тока возбуждения I_в от тока якоря I_я при постоянных напряжении и частоте вращения n.

Рассмотрим процесс самовозбуждения генератора параллельного возбуждения.

В качестве привода может быть использован асинхронный двигатель.

1- характеристика холостого хода генератора постоянного тока,

2- характеристика цепи возбуждения.

Для самовозбуждения необходимо согласное направление, что имеет место при правильном соединении обмотки возбуждения с якорем. При таком соединении напряженность поля от тока возбуждения усиливает магнитное поле, а последнее индуктирует большую ЭДС в обмотке якоря. Возрастание ЭДС вызывает дальнейшее увеличение тока возбуждения. Ограничение самостоятельного увеличения потока и тока возбуждения. Ограничение самостоятельного увеличения потока и тока возбуждения связано с насыщением магнитной цепи машины.

Характеристика холостого хода генератора при параллельном возбуждении практически не отличается от характеристики при независимом возбуждении.

Но внешняя характеристика при параллельном возбуждении генератора (а) идет значительно ниже, чем при независимом возбуждении (в) (рис. 3.9).

Причиной этому является уменьшение тока возбуждения при понижении напряжении, так как .

— магнитная система должна быть намагничена, т. е. в машине должен существовать остаточный магнитный поток.

— характеристика холостого хода генератора не должна проходить через начало координат.

— процесс самовозбуждения начинается с появления остаточного напряжения.

— обмотка возбуждения имеет начало и конец, и если их поменять местами, то магнитное поле не получим.

— точка А должна в обмотке рабочее движение генератора.

— пересечение характеристик холостого хода и цепи возбуждения должно быть в области рабочих значений цепи генератора.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник