Приложение к лекциям №№ 19 – 23, СЭМ, 2-й курс, ЭМ

Вопросы к зачету по лекциям №№ 19-23 для 21-22 ЭМ

1. Устройство и основные элементы конструкции МПТ

2. Получение постоянного тока при помощи коллектора

3. Якорные обмотки машин постоянного тока

4. Преобразование механической энергии в электрическую и обратно.

5. Принцип действия генераторов постоянного тока

6. Магнитные цепи машин постоянного тока

7. Реакция якоря машины постоянного тока

8. Коммутация в коллекторных машинах постоянного тока

9. Классификация генераторов МПТпо способу возбуждения.

10. Генератор с независимым возбуждением.

12. Генератор с последовательным возбуждением.

13. Генератор со смешанным возбуждением.

14. Двигатели постоянного тока. Общие вопросы теории.

15. Пуск, регулирование частоты вращения, реверс, работа двигателей постоянного тока.

16. Двигатель с параллельным возбуждением.

17. Система "генератор — двигатель".

18. Двигатель с последовательным возбуждением.

19. Двигатель со смешанным возбуждением.

20. Параллельная работа генераторов с параллельным возбуждением

21. Параллельная работа генераторов со смешанным возбуждением

22. Сварочный генератор с двойной полюсной системой.

23. Трехщеточный генератор.

24. Электромашинные усилители.

25. Исполнительные двигатели постоянного тока.

26. Потери и коэффициент полезного действия

27. Типы машин постоянного тока

1. Устройство и основные элементы конструкции мпт

Машины постоянного тока — генераторы и двигатели — находят себе широкое применение в современных электроустановках. Они выполняются с неподвижными полюсами и вращающимся якорем. На рис. 5-1 представлен схематически разрез четырехполюсной машины. Здесь же приведены названия ее основных частей.

Рис. 5-1. Основные части машины постоянного тока.

 Характерной частью машин постоянного  тока МПТ является коллектор. Он состоит из медных пластин, разделенных изоляционными прослойками и собранных в виде цилиндра (рис. 5-2,а).

Рис. 5-2. Коллектор (а) и лист якоря (б)

Рис. 5-3. Пазы якоря

Рис. 5-4. Машина постоянного тока в разобранном виде. а — статор, б — якорь, в — подшипниковые щиты, г — траверса со щеткодержателями, д—коробка, прикрывающая зажимы.

 Коллектор состоит из клинообразных пластин твердотянутой меди, которые изолируются друг от друга и от корпуса коллектора миканитом (с малым содержанием связующих веществ). Его конструкция показана на рис. 5-5.

Рис. 5-5. Конструкция коллектора.

Щеткодержатели укрепляются на щеточных болтах, которые в свою очередь укрепляются на траверсе (рис. 5-4,г).

Рис. 5-6. Щетка и щеткодержатель со щеткой. 1 — отверстие для щеточного болта; 2 — щетка; 3 — пружина.

магнитный поток, создаваемый электромагнитами машины, будет проходить только по якорю (рис. 5-7). Если принять, что э.д.с. в проводниках наводятся в результате пересечения проводниками индукционных линий магнитного потока в воздушном зазоре, то при вращении якоря э.д.с. возникнут только в проводниках, лежащих на наружной поверхности якоря.

Рис. 5-7. Направление э.д.с., наведенных в обмотке кольцевого якоря.

Направления э.д.с. найдем, пользуясь правилом правой руки.

Приспосабливать обмотку якоря для непосредственного контакта со щетками нецелесообразно; гораздо лучше и надежнее этот контакт обмотки со щетками осуществить при помощи пластин коллектора; они при этом соединяются проводниками с отдельными витками замкнутой обмотки якоря (рис. 5-8), и, таким образом, щетки посредством коллектора так же делят обмотку якоря на параллельные ветви, как это было при непосредственном их контакте с проводниками якоря.

Рис. 5-8. Коллекторные пластины как замена непосредственного контакта щеток с проводниками якоря.

Часть обмотки, находящаяся при ее обходе между следующими друг за другом коллекторными пластинами, называется секцией. Секция может состоять из одного или нескольких витков (рис. 5-9). 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 рис. 5-10 показаны пазы якоря с размещенными в них секционными сторонами. Здесь прямоугольниками изображены секционные стороны, которые могут состоять из одного или нескольких активных проводников.

Рис. 5-9. Одновитковая секция, заложенная в пазы (а), и трехвитковая секция (б).

Нумерация элементарных пазов производится так, как показано на рис. 5-10.

Рис. 5-10. Пазы якоря

 Секция обмотки укладывается в пазы таким образом, чтобы одна ее сторона находилась в верхнем слое паза, а другая сторона в нижнем слое

На рис. 5-11 изображены секции обмоток. Здесь часть секции, находящаяся в верхнем слое, изображена сплошной линией, а часть секции, находящаяся в нижнем слое, — пунктирной линией.

Рис. 5-11. Секции якорных обмоток.

Барабанные обмотки делятся на петлевые и волновые. Секции петлевой обмотки показаны на рис. 5-11,а и волновой обмотки — на рис. 5-11,б.

Элект­рические машины предназначены для преобразования механичес­кой энергии в электрическую (генераторы) и электрической энергии в механическую (двигатели). Принцип действия всех элек­тромашин основан на законе электромагнитной индукции и возник­новении электромагнитной силы.

При переходе активных сторон через плоскость, перпендикуляр­ную магнитному полю, индуктируемые в них э. д. с. меняют свое направление. В рамке будет действовать э д. с, переменная как по величине, так и по направлению. Если концы рамки через коллектор соединить с внешней цепью, то в цепи будет протекать переменный ток.

Рис 23 Принцип получения переменного тока

/ — щетки. 2 — контактные кольца, 3 — стальной сердечник; 4 —рамка

Для выпрямления тока электрическая машина снабжена специ­альным устройством — коллектором.

Простейший коллектор пред­ставляет собой два изолированных полукольца, к которым присое­диняют концы вращающейся в магнитном поле рамки (рис. 24,а).

С внешней цепью коллекторные пластины соединены при помо­щи неподвижных щеток, рабочие поверхности которых свободно скользят по вращающемуся коллектору 2. Щетки на коллекторе устанавливают так, чтобы они переходили с одного полукольца на другое в тот момент, когда индуктируемая в рамке э. д. с. равна нулю. При повороте на 90°, когда рамка займет горизонтальное положе­ние, в ее проводниках э. д. с. не индуктируется, так как они не пе­ресекают магнитного поля. Ток в контуре также равен нулю.

Рис 24. Принцип получения постоянного тока

Рис 25 Машина постоянного тока

/ — станина. 2, '4 — главные и добавочные полюсы. 4 — вентилятор 5 — якорь. 6 — ко мен­тор. 7 —угольные щетки. 8 — щеткодержатели; 9 — траверса

При перемещении еще на 90* рамка снова займет вертикальное поло­жение, ее проводники поменяются местами и направление э. д. с и тока в них изменится. Так как щетки неподвижны, то к щетке 3 (+) по-прежнему подходит ток от рамки и далее через приемник направляется к щетке 1(-). Таким образом, во внешней цепи на­правление тока не изменяется.

График выпрямленных э д с и тока изображен на рис. 24,б. Выпрямленный ток имеет пульсирующий характер. Пульсацию то­ка можно уменьшить увеличением числа рамок, вращающихся в магнитном поле машины, и соответственно числа коллекторных пластин.