79. Принцип обратимости мпт

Принцип обратимости. Рассмотрим сначала работу машины в режиме генератора.Рис. 1-2. Работа простейшей машины постоянного тока в режиме генератора (а) и двигателя (б).АПредположим, что якорь машины приводится во вращение по часовой стрелке. Тогда в проводниках обмотки якоря индуктируется э. д. с, направление которой может быть определено по правилу правой руки. Поскольку поток полюсов предполагается неизменным, то эта э. д. с. индуктируется только вследствие вращения якоря и называется э. д. с. вращения. Величина индуктируемой в проводнике обмотки якоря э.д.с. e_np = Blv,,гдеВ— величина магнитной индукции в воздушном зазоре между полюсом и якорем в месте расположения проводника; / — активная длина проводника, т. е. та длина, на протяжении которой он расположен в магнитном поле; v — линейная скорость движения проводника. В обоих проводниках вследствие симметрии индуктируются одинаковые э. д. с, которые по контуру витка складываются, и поэтому полная э. д. с. якоря рассматриваемой машины- Э. д. с. Е_аявляется переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление э. д. с. в проводниках меняется. Частота э. д. с. / в двухполюсной машине равна скорости вращения якоря п, выраженной й оборотах в секунду: f = n, а в общем случае, когда машина имеет р пар полюсов с чередующейся полярностью, Если обмотка якоря с помощью щеток замкнута через внешнюю цепь, то в этой цепи, а также в обмотке якоря возникает ток 1_а. В обмотке якоря этот ток будет переменным, и кривая его по форме аналогична кривой э. д. с.Однако во внешней цепи направление тока будет постоянным, что объясняется действием коллектора. Действительно, при повороте якоря и коллектора на 90° и изменении направления э. д. с. в проводниках одновременно происходит также смена коллекторных пластин под щетками. Вследствие этого под верхней щеткой всегда будет находиться пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным полюсом, а под нижней щеткой-пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. В результате этого полярность щеток и направление тока во внешней цепи остаются неизменными. Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи. Напряжение постоянного тока на зажимах якоря генератора будет меньше Е_ана величину падения напряжения в сопротивлении обмотки якоря г_а: U_a = E_a-l_ar_a. Проводники обмотки якоря с током 1_анаходятся в магнитном поле, и поэтому на них будут действовать электромагнитные силы F_np = BlI_aнаправление которых определяется по правилу левой руки.

Эти силы создают механический вращающий момент М_9м, который называется электромагнитным моментом равенM_эм = F_apD_a = BlD_aI_aгде D_a— диаметр якоря. Как видно из рис. в режиме генератора этот момент действует против направления вращения якоря и является тормозящим. Режим двигателя. Рассматриваемая простейшая машина может работать также двигателем, если к обмотке ее якоря подвести постоянный ток от внешнего источника. При этом на проводники обмотки якоря будут действовать электромагнитные силы F_npи возникнет электромагнитный момент М_Ь№. Величины F_npи Мэм, как и для генератора, определяются равенствамиF_np = BlI_a иM_эм = F_apD_a = BlD_aI_a. (D_a— диаметр якоря) При достаточной величине М_эмякорь машины придет во вращение и будет развивать механическую мощность. Момент М_эмпри этом является движущим и действует в направлении вращения. Если мы желаем, чтобы при той же полярности полюсов направления вращения генератора и двигателя были одинаковы, то направление действия М_Эм, а следовательно, и направление тока 1_ау двигателя должны быть обратными по сравнению с генератором. В режиме двигателя коллектор превращает потребляемый из внешней цепи постоянный ток в переменный ток в обмотке якоря и работает, таким образом, в качестве механического инвертора тока. Проводники обмотки якоря двигателя также вращаются в магнитном поле, и поэтому в обмотке якоря двигателя тоже индуктируется э. д. с. Е_а, величина которой определяется равенством - Таким образом, в двигателе э. д. с. якоря Е_анаправлена против тока /_а и приложенного к зажимам якоря напряжения U_a. Поэтому э. д. с. якоря двигателя называется также противоэлектродвижущей силой. Приложенное к якорю двигателя напряжение уравновешивается э. д. с. Е_аи падением напряжения в обмотке якоря:U_a=E_a+I_ar_a. Из сравнения равенствU_a = E_a-l_ar_a и U_a=E_a+I_ar_a. видно, что в генераторе U_a<Е_а, а в двигателе U_a>E_a. Принцип обратимости. Из изложенного выше следует, что каждая машина постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Такое свойство присуще всем типам вращающихся электрических машин и называется обратимостью. Для перехода машины постоянного тока из режима генератора в режим двигателя и обратно при неизменной полярности полюсов и щеток и при неизменном направлении вращения требуется только изменение направления тока в обмотке якоря. Поэтому такой переход может осуществляться весьма просто ив определенных условиях даже автоматически.

Пр. обр.

Если рамку вращать в магнитном поле, она будет давать ток, а если к ней же подключить посторонний источник тока, она сама станет вращаться. Этот факт является частным случаем общего принципа, открытого в 1833 г. Э. X. Ленцем и получившего название «принципа обратимости электрических машин». Всякая электрическая машина может работать как в качестве генератора, так и в качестве двигателя. Если вращать машину механическим двигателем, она будет работать генератором, т. е. преобразовывать механическую энергию в электрическую; если к этой же машине подвести ток от сети, она будет работать двигателем, т. е. преобразовывать электрическую энергию в механическую. На основании этого принципа всякий генератор постоянного тока можно использовать в качестве двигателя и наоборот. Никакой разницы в устройстве генераторов постоянного тока и двигателей нет. Поэтому нет необходимости рассматривать устройство двигателей постоянного тока: они имеют такое же устройство, как и генераторы постоянного тока.  Вращающее усилие двигателя постоянного тока. Как было сказано в главе IV, сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, зависит от величины тока в проводнике, силы магнитного поля и от активной длины проводника, кстати, любой бассейн на крыше фото которых показывают в кинофильмах, в обязательном порядке оборудован насосами, которые тоже являются электрическими машинами. Применительно к двигателю постоянного тока можно сказать, что сила, действующая на якорь, которая и создает вращающее усилие, будет зависеть от величины тока в якоре, силы магнитного поля и от конструкции машины (конструкцией машин определяется активная длина проводников якоря). Сила магнитного поля тоже зависит от конструкции машины, а также от величины тока в обмотке возбуждения.  Таким образом, вращающее усилие двигателя постоянного тока тем больше, чем больше токи в якоре и в обмотке возбуждения, а также зависит от конструкции машины. Способы питания обмоток возбуждения. По способу питания обмоток возбуждения двигатели постоянного тока делятся на двигатели с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением (термин «самовозбуждение» по отношению к двигателям не применяется). 

80. ТЕОРЕМА БЛОНДЕЛЯ.   Метод двух реакций (ТЕОРЕМА БЛОНДЕЛЯ) основан на принципе наложения, при котором предполагается, что магнитные потоки, действующие по поперечной оси, не влияют на значение потоков, действующих по продольной оси, и наоборот. Вследствие насыщения участков магнитной цепи это допущение не вполне правильно. Учет насыщения цепи очень сложен, хотя определенные коррективы могут быть внесены добавлением в соответствующие формулы коэффициента. В ненасыщенной машине.

В явнополюсныхсинхронн. Машинах дельта ку больше дельта д, поэтому потоки фи д фи ку при одинаковых магнитодвижущих силахотличаются по величине. Фи д больше фи ку, в следствие этого при смешанных реакциях якоря блондель предложил разлагать реакции якоря по продольным и поперечным осям в неявнополюсных машинах.