Машины постоянного тока параллельного возбуждения

| Категория реферата: Рефераты по технологии
| Теги реферата: украинские рефераты, вред реферат
| Добавил(а) на сайт: Kinzhaev.

Коллектор является сложным и дорогим устройством, требующим тщательного ухода. Его повреждения нередко служат причиной серьезных аварий.
Предпринимались многочисленные попытки создать бесколлекторную машину постоянного тока, однако построить ее принципиально невозможно, так как в многовитковой якорной обмотке, активные стороны которой последовательно проходят под полюсами разной полярности, в любом случае наводится переменная э.д.с., для выпрямления которой необходимо особое устройство.

[pic]
Рис. 7. Пульсация напряжения на щетках генератора постоянного тока: а — при двух витках на полюс; б — при большом количестве витков

Поэтому машинами постоянного тока называются электрические машины, у которых преобразование энергии происходит вследствие вращения якорной обмотки относительно неподвижного потока полюсов, а выпрямление тока в постоянный осуществляется коллектором (или иным выпрямителем, вращающимся вместе с якорем).

Вначале создавались машины постоянного тока. В дальнейшем они в значительной степени были вытеснены машинами переменного тока. Благодаря возможности плавного и экономичного регулирования скорости вращения двигатели постоянного тока сохраняют свое доминирующее значение на транспорте, для привода металлургических станов, в крановых и подъемно- транспортных механизмах. В системах автоматики машины постоянного тока широко используются в качестве исполнительных двигателей, двигателей для привода лентопротяжных самозаписывающих механизмов, в качестве тахогенераторов и электромашинных усилителей. Генераторы постоянного тока применяются главным образом для питания радиостанций, двигателей постоянного тока, зарядки аккумуляторных батарей, сварки и электрохимических низковольтных установок.

Принцип действия двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

Естественные скоростная и механическая характеристики.

Рассмотрим более подробно характеристики двигателя параллельного возбуждения, которые определяют его рабочие свойства.

Скоростная и механическая характеристики двигателя определяются равенствами (6) и (7) при U = const и iB = const. При отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря эти характеристики называются естественными.

[pic] (6)

[pic] (7)

Если щетки находятся на геометрической нейтрали, при увеличении Ia поток Ф? несколько уменьшится вследствие действия поперечной реакции якоря.
В результате этого скорость n, согласно выражению (6), будет стремиться возрасти. С другой стороны, падение напряжения RaIa вызывает уменьшение скорости. Таким образом, возможны три вида скоростной характеристики, изображенные на рис 8; 1 — при преобладании влияния RaIa; 2 — при взаимной компенсации влияния RaIa и уменьшения; 3 — при преобладании влияния уменьшения Ф?.

Ввиду того что изменение Ф? относительно мало, механические характеристики n=f(M) двигателя параллельного возбуждения, определяемые равенством (7), при U= const и iB== const совпадают по виду с характеристиками n= f(Ia) (рис. 8). По этой же причине эти характеристики практически прямолинейны.

Характеристики вида 3 (рис. 8) неприемлемы по условиям устойчивости работы. Поэтому двигатели параллельного возбуждения изготовляются со слегка падающими характеристиками вида 1 (рис. 8). В современных высоко использованных машинах ввиду довольно сильного насыщения зубцов, якоря влияние поперечной реакции якоря может быть настолько большим, что получить характеристику вида 1 (рис. 8) невозможно. Тогда для получения такой характеристики на полюсах помещают слабую последовательную обмотку возбуждения согласного включения, н. с. которой составляет до 10% от н. с. параллельной обмотки возбуждения. При этом уменьшение Ф? под воздействием поперечной реакции якоря частично или полностью компенсируется. Такую последовательную обмотку возбуждения называют стабилизирующей, а двигатель с такой обмоткой по-прежнему называется двигателем -параллельного возбуждения.

Изменение скорости вращения ?n (рис. 8) при переходе от холостого хода
(Ia =Ia0) к номинальной нагрузке (Ia=Iaн) у двигателя параллельного возбуждения при работе на естественной характеристике мало и составляет
2—8% от nн. Такие слабо падающие характеристики называются жесткими.
Двигатели параллельного возбуждения с жесткими характеристиками применяются в установках, в которых требуется, чтобы скорость вращения при изменении нагрузки сохранялась приблизительно постоянной (металлорежущие станки и пр.).

Рис. 8. Виды естественных скоростных и механических характеристик двигателя параллельного возбуждения

Регулирование скорости посредствам ослабленного магнитного потока производится обычно с помощью реостата в цепи возбуждения Rp в (см. рис.
11). При отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря (Rpa= 0) и U = const характеристики n =f(Ia) и n=f(M), определяемые равенствами (6) и (7), для разных значений Rр.в. ,IB или Ф? имеют вид, показанный на рис. 9. Все характеристики n =f(Ia) сходятся на оси абсцисс (n = 0) в общей точке при весьма большом токе Ia, который равен

[pic]

Однако механические характеристики пересекают ось абсцисс в разных точках.

Нижняя характеристика на рис. 9 соответствует номинальному потоку.
Значения n при установившемся режиме работы соответствуют точкам пересечения рассматриваемых характеристик с кривой Мст=f(п) для рабочей машины, соединенной с двигателем (штриховая линия на рис. 9).

Точка холостого хода двигателя (М = М0, Ia = Ia0) лежит несколько правее оси ординат на рис. 9. С увеличением скорости вращения n вследствие увеличения механических потерь М0 и I00 также увеличиваются. Если в этом режиме с помощью приложенного извне момента вращения начать увеличивать скорость вращения n, то Еа=ceФ?т будет увеличиваться, а Iа и М будут, согласно равенствам

[pic] и [pic]

уменьшаться. При Iа = 0 и М. =0 механические и магнитные потери двигателя покрываются за счет подводимой к валу механической мощности, а при дальнейшем увеличении скорости Iа и М изменят знак и двигатель перейдет в генераторный режим работы (участки характеристик на рис. 9 левее оси ординат).
Двигатели общего применения допускают по условиям коммутации регулирование скорости ослаблением поля в пределах 1 : 2. Изготовляются также двигатели с регулированием скорости таким способом в пределах до 1 : 5 или даже 1 : 8, но в этом случае для ограничения максимального напряжения между коллекторными пластинами необходимо увеличить воздушный зазор, регулировать поток по отдельным группам полюсов или применить компенсационную обмотку.
Стоимость двигателя при этом увеличивается.

[pic]
Рис. 9. Механические и скоростные характеристики двигателя параллельного возбуждения при разных потоках возбуждения

Регулирование скорости сопротивлением в цепи якоря, искусственные механическая и скоростная характеристики. Если последовательно в цепь якоря включить добавочное сопротивление Rpa (рис. 10, а), то вместо выражений (6)
-и (7) получим

[pic] (8)