15. Назначение и исполнение компенсационной обмотки.

Поперечную реакцию якоря можно скомпенсировать, применив компенсационную обмотку. Компенсационная обмотка расположена в пазах наконечников главных полюсов. Поле поперечной реакции якоря неподвижно относительно полюсов. Поэтому, располагая в пазах на статоре обмотку, МДС которой направлена встречно с МДС обмотки якоря, можно скомпенсировать поле реакции якоря. Для компенсации поля поперечной реакции якоря в переходных и установившихся режимах компенсационная обмотка включается последовательно с обмоткой якоря и МДС компенсационной обмотки примерно равна МДС поперечной реакции якоря, т.е. объемы меди компенсационной обмотки и об мотки якоря примерно одинаковы.

16. Потери в МПТ.

Механическая мощность подводимая к валу генератора, преобразуется в электрическую мощность Р2. При этом , где

Здесь Рмех – механические потери, Рст – потери в стали, Рэ – электрические потери в обмотке якоря, Рд – добавочные потери. Электромагнитная мощность Рэм – мощность в воздушном зазоре: Рэм = Р1 – Рмех – Рст – Рд. Pмех = Рподшип + Рвентиляции + Ртренияв щет. контакте

17. КПД МПТ

Первая формула – двигатель, вторая – генератор.

19. Характеристика холостого хода генератора постоянного тока.

При холостом ходе машины постоянного тока, работающей в генераторном режиме, ток в якоре Iя = 0, а магнитное поле в воздушном зазоре создается обмоткой возбуждения. В машинах постоянного тока не стремятся к синусоидальному полю в воздушном зазоре при холостом ходе, поэтому зазор под полюсным наконечником обычно делают равномерным, а ширину полюсного наконечника берут равной bр = 0,65 – 0,75τ. При этих условиях на холостом ходу поле близко к трапецеидальному. Трапецеидальное поле можно при расчетах заменить прямоугольным полем с индукцией Вср.

При переходе к индукции Вср, поток на полюсном делении остается таким же, как и при трапецеидальном поле:

где l_δ – активная длина проводника обмотки якоря. Если обмотка якоря имеет N проводников, а число параллельных ветвей 2а, то число последовательно включенных проводников в параллельной ветви: N/2a.

20. Внешняя характеристика генераторов постоянного тока.

Внешняя характеристика генератора при различных схемах возбуждения

1 – независимое, 2 – параллельное, 3 – последовательное, 4 – смешанное при согласном включении, 5 – при встречном

Внешняя характеристика генератора последовательного возбуждения (кривая 3) имеет вначале линейный участок, а при токах, близких к номинальному, наступает насыщение, и рост напряжения замедляется. Генераторы последовательного возбуждения применяются редко. В генераторах смешанного возбуждения обмотки последовательного и параллельного возбуждения могут быть включены согласно, когда их МДС совпадают, и встречно, когда МДС последовательной обмотки вычитается из МДС обмотки параллельного возбуждения. При согласном включении обмоток возбуждения напряжение растет с ростом нагрузки (кривая 4). При встречном включении обмоток внешняя характеристика мягкая (кривая 5). Внешняя характеристика генератора параллельного (кривая 2) возбуждения идет ниже внешней характеристики генератора с независимым возбуждением (кривая 1). так как напряжение на обмотке возбуждения генератора с параллельным возбуждением при росте нагрузки падает и ток возбуждения уменьшается. Внешние характеристики снимаются при неизменном сопротивлении регулировочного резистора, включенного в цепь обмотки возбуждения. Вид внешней характеристики генератора с параллельным возбуждением (кривая 2) при перегрузках отличается от внешней характеристики генератора с независимым возбуждением (кривая 1). При перегрузках поле генератора с параллельным возбуждением опрокидывается и установившийся ток при коротком замыкании Iк.уст. определяется остаточным магнитным потоком.

21. Регулировочная характеристика генератора.

Регулировочные характеристики Iв = f(Iя) при U = const и n - const показывают, как надо изменять ток возбуждения при изменении нагрузки, чтобы напряжение оставалось постоянным.

23. Методы регулирования скорости.

Частоту вращения двигателей постоянного тока, исходя из , можно регулировать путем изменения напряжения, введения сопротивления в цепь ротора и изменения потока. Наиболее распространенный способ регулирования частоты вращения — изменение потока возбуждения путем регулирования тока в обмотке возбуждения.

Регулирование частоты вращения путем введения Rрег позволяет изменять частоту вращения в широких пределах, но этот способ неэкономичен, так как регулировочный резистор включается в силовую цепь и на нем выделяется тепло, пропорциональное квадрату тока нагрузки.

Механические характеристики при различных Rрег выходят из одной точки, так как при холостом ходе (Ia≈0) Rрег практически не влияет на падение напряжения. При регулировании частоты вращения путем изменения тока возбуждения механические характеристики сходятся вблизи точки Iя = Iя.к, где Iя.к. — установившийся ток короткого замыкания. Ток короткого замыкания определяется внутренним сопротивлением двигателя и напряжением, которое равно напряжению сети.

При изменении тока возбуждения согласно имеют место механические характеристики такие, как это показано на рис.

Глубокое уменьшение потока недопустимо, так как при нагрузке реакция якоря будет «опрокидывать» поле возбуждения, что приведет к неустойчивой работе двигателя. Увеличение потока в обычных двигателях параллельного возбуждения нецелесообразно, так как магнитная система двигателей насыщена. Лучшие механические характеристики и меньшие потери в двигателе постоянного тока достигаются при регулировании частоты вращения за счет подводимого к двигателю напряжения. Но, как и в машинах переменного тока, при этом способе регулирования частоты вращения необходимо иметь громоздкое устройство, обеспечивающее регулирование напряжения. Обычно это электромашинное устройство. При наличии сети переменного тока это устройство состоит из двух электрических машин: асинхронного или синхронного двигателя и генератора постоянного тока. В автономных системах вместо приводного электродвигателя, вращающего генератор постоянного тока, применяются дизели, двигатели внутреннего сгорания и паровые или газовые турбины.

Способ регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока путем изменения подводимого к якорю напряжения обеспечивает широкие пределы регулирования. Этот способ по существу сходен с частотным регулированием в машинах переменного тока, так как закон изменения напряжения и частоты близок к U/f = const и регулирование происходит при постоянном потоке. Механический преобразователь частоты — коллектор изменяет частоту переменного тока, протекающего в якоре, пропорционально напряжению, приложенному к обмотке якоря.