3. Типи і характеристики машин постійного струму

Машини постійного струму розріз­няють за способом збудження.

У машинах з незалежним збуджен­ням обмотка збудження живиться від побічного джерела струму (рис. 5, а). Якщо обмотка збудження дістає жив­лення від затискачів якоря і з'єднана з ними паралельно, таку машину називають машиною з пара­лельним збудженням (рис. 5, б). Таку саму машину, але з послідовним з'єднанням обмотки збудження із затиска­чами якоря називають машиною з послідовним збудженням (рис. 5, в). У машинах зі змішаним збудженням є дві обмотки збудження, одна з яких з'єднана із затискачами якоря послі­довно, а друга — паралельно (рис. 5, г).

Рис. 5 Схеми машин по­стійного струму (пускові й регулювальні реостати не показано):

а — з незалежним збуджен­ням; б — з паралельним збудженням; в — з послі­довним збудженням; г — зі змішаним збудженням

Характеристики машини постійного струму показують її ро­бочі якості. Характеристику генератора, яка виражає залежність між напругою на його затискачах і силою струму в обмотці якоря, називають зовнішньою характеристикою (рис. 6). З рисунка видно, що залежно від способу збудження генератора можна дістати як стабільні, так і регульовані напруги.

Характеристики двигунів постійного струму виражають також залежність обертаючого моменту від сили струму в об­мотці якоря (рис. 7) і частоти обертання від обертаючого мо­менту (рис.8). Залежність частоти обертання від обертаючого моменту називають механічною характеристикою двигуна. Ці характеристики показують, що залежно від способу живлення обмотки збудження можна в широких межах регу­лювати як значення обертового моменту, так і частоту обер­тання двигуна постійного струму.

Рис. 6. Зовнішня характеристика генератора постійного струму:

а — з незалежним і паралельним збудженням; б — з послідовним збуджен­ням; в — зі змішаним збудженням

Рис. 7. Залежність обертаючого моменту на валу електродвигуна по­стійного струму від сили струму в обмотці якоря:

а — з незалежним і паралельним збудженням; б — з послідовним збуджен­ням; в — зі змішаним збудженням

Рис.8. Механічна характеристика електродвигуна постійного струму:

а — з незалежним і паралельним збудженням; б — з послідовним збуджен­ням; в — зі змішаним збудженням

Спеціальні машини постійного струму

Потреба в спеціальних машинах постійного струму виникла в основному в зв'язку з автоматизацією виробництва і роз­витком електрифікованого транспорту.

Йшлося про генераторні датчики — мікромашини по­стійного струму, які застосовують для перетворення частоти обертання вала двигуна на електричний сигнал. Таку мікро-машину з незалежним збудженням, вмонтовану в тахометр, називають тахогенератором.

У системах автоматичного керування і регулювання засто­совують виконавчі двигуни. Вони призначені для перетворення електричного сигналу на механічне переміщення, наприклад на обертання вала. Потужність виконавчих двигунів звичайно становить 500...600 Вт. Вони мають відповідати таким вимогам, як швидкодія, висока надійність, точність регулювання частоти обертання. Як виконавчі використовують двигуни постій­ного струму з друкованою обмоткою якоря. Якір виготовляють у вигляді тонкого диска з текстоліту, скла або іншого немагнітного матеріалу, на обидва боки якого друкова­ним способом наносять провідники обмотки якоря. Магнітне поле статора створюється постійними магнітами і підсилюється за допомогою кілець з феромагнітного матеріалу. Останнім часом застосовують також машини постійного струму з гла­деньким якорем. У нього обмотка розміщена не в пазах, а без­посередньо на осерді. Ці машини мають поліпшені характе­ристики, які забезпечуються меншою індуктивністю обмотки якоря і підвищеною магнітною Індукцією в повітряному зазорі між якорем і статором.

В автоматичних системах звичайно потрібно підсилювати електричні сигнали. Для цього часто застосовують підсилювачі, у яких енергія перетворюється за допомогою електронних ламп або транзисторів. Поширені також електромашинні під­силювачі (ЕМП).

Такий підсилювач являє собою машину постійного струму, на обмотку збудження якої може подаватися сигнал, який треба підсилити. Підсилення досягається за рахунок використання енергії первинного двигуна, як правило, електричного. За до­помогою електромашинних підсилювачів потужність сигналу підсилюється в 104—105 разів.

На електрифікованому транспорті застосовують тягові електричні двигуни. Звичайно це двигуни постійного струму з послідовним збудженням. Проте умови роботи їх відрізняю­ться від умов роботи електричних двигунів, які використовують у стаціонарних установках. Тягові двигуни працюють в умовах частого пуску, різних змін напруги, сили струму, частоти обер­тання. Отже, тягові двигуни повинні мати великий пусковий обертовий момент (забезпечується завдяки послідовному збу­дженню) і можливість регулювання в широких межах частоти обертання. Усе це зумовлює особливості конструкції тягових двигунів на відміну від електричних машин загального при­значення.

У колекторних машинах постійного і змінного струму початок обмотки якоря позначається білим кольором, кінець - білим з чорним; початок послідовної обмотки збудження - червоним, кінець - червоним з чорним, додатковий висновок - червоним з жовтим; початок паралельної обмотки збудження - зеленим, кінець - зеленим з чорним.

Порядок виконання.

1. Повторити будову і принцип дії машин постійного струму.

2. Перевірити схеми з’єднання двигунів.

Контрольні запитання

1. Як побудований ДПС?

2. Характеристики електродвигуна постійного струму?

3. Схеми з’єднання двигунів?

Література

1. С. Е Васильев, Справочник по наладке электроустановок и электроавтоматики, Киев, 1972.

2.М. Г. Зименков, Справочник по наладке промышленных предприятий, Москва, 1983.

Практична робота № 4

Тема: « Перевірка правильності з’єднання обмоток машин змінного струму »

Мета: «Вивчити схеми з’єднання обмоток машин змінного струму».

Обладнання: 1. Машина змінного струму. 2. Вимірювальні прилади.

3. Джерело живлення.

Теоретичні відомості

1 . Схеми приєднання одношвидкісних асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором Асинхронні електродвигуни з короткозамкненим ротором до 11 кВт включно мають три вивідних кінця у ввідному пристрої і затиск заземлення. Обмотки цих двигунів з'єднані в зірку або трикутник і призначені для включення на одне із стандартних напруг. Двигуни потужністю від 15 до 400 кВт мають шість вивідних кінців у вступному пристрої і затиск заземлення. Ці двигуни можуть включатися на дві напруги: 220/380 або 380/660 В. Схеми включення обмоток показані на малюнку.

Схеми включення односкоростного двигуна на два напруги 220/380 або 380/660 В: а - зірка (вища напруга), б - трикутник (нижче напруга).

2. Схеми приєднання багатошвидкісних асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором Багатошвидкісні асинхронні електродвигуни відрізняються від одношвидкісних тільки обмотками статора і пазами ротора. Число частот обертання може бути дві, три або чотири. Наприклад, в серії 4А передбачені багатошвидкісні двигуни з наступними співвідношеннями частот обертання: 3000/1500, 1500/1000, 1500/750, 1000/500, 1000/750, 3000/1500/1000, 3000/1500/750, 1500/1000 / 750, 3000/1500/1000/750, 1500/1000/750/500 об / хв.

Схеми з'єднань обмоток двошвидкісних двигунів: а - Д / YY. Нижча швидкість - Д: 1В, 2В, ЗВ вільні, на 1Н, 2Н, 3Н подається напруга. Вища швидкість - YY. 1Н, 2Н, 3Н, 1В, 2В, ЗВ вільні, на 1Н, 2Н, 3Н подається напруга. Вища швидкість - YY. 1Н, 2Н, 3Н замкнуті між собою, на 1 В, 2В, 3В подається напруга, б - Д / YY з додатковою обмоткою. Нижча швидкість - YY з додатковою обмоткою, IB, 2B, ЗВ замкнуті між собою: на 1Н, 2Н, 3Н подається напруга. Вища швидкість - Д: Ш, 2Н, 3Н вільні, на IB, 2B, ЗВ подається напруга, і - YYY. Нижча швидкість: 1В, 2В, 3В вільні, на 1Н, 2Н, 3Н подається напруга. Вища швидкість: 1Н, 2Н, 3Н вільні, на IB, 2B, ЗВ подається напруга.

Двохшвидкісні двигуни мають одну полюсопереключаемую обмотку з шістьма вивідними кінцями. Обмотка двигунів із співвідношенням частот обертання 1: 2 виконується за схемою Даландера і з'єднується в трикутник (Д) за нижчої частоті обертання і в подвійну зірку (YY) при вищій частоті обертання Схема з'єднання обмоток показана на малюнку.

Схема приєднань двошвидкісних двигунів з співвідношенням швидкостей 2:3 і 3:4: а - Д / YY без додаткової обмотки; б - Д / YY з додатковою обмоткою; в - YYY / YYY Обмотки двошвидкісних двигунів із співвідношенням частот обертання 2:3 і 3:4 з'єднуються або у потрійну зірку, або в трикутник - подвійну зірку без додаткової обмотки або з додатковою обмоткою. Трьохшвидкісні двигуни мають дві незалежні обмотки, одна з яких виконується за схемою Даландера і з'єднується за схемою Д / YY. Число вивідних кінців трьохшвидкісний двигуна - дев'ять. Чотиришвидкісні двигуни мають дві полюсопереключаемие незалежні обмотки, виконані за схемою Даландера, з 12 вивідними кінцями. Схема з'єднань у ввідному пристрої показана на малюнку. При включенні в мережу однієї з обмоток друга обмотка залишається вільною.

Схема приєднань чотиришвидкісних двигунів.

Порядок виконання.

1. Повторити будову і принцип дії машин змінного струму.

2. Перевірити схеми з’єднання двигунів.

Контрольні запитання

1. Як побудований ДЗС?

2. Характеристики електродвигуна змінного струму?

3. Схеми з’єднання двигунів?

Література

1. С. Е Васильев, Справочник по наладке электроустановок и электроавтоматики, Киев, 1972.

2.М. Г. Зименков, Справочник по наладке промышленных предприятий, Москва, 1983.

3.Г. В. Розенберг, Справочник по наладке промышленных предприятий, Москва, 1983.

Лабораторна робота № 4

Тема : Вимір опору обмоток при з’єднанні обмоток "трикутником" і "зіркою".

Мета: Навчитися вимірювати опір ізоляції обмоток.

Обладнання: 1. М- 1101. 2. Двигун.

Теоретичні відомості.

При з'єднанні обмоток статора трифазних машин змінного струму зіркою прийняті наступні позначення початку обмоток: перша фаза - С1, друга фаза - С2, третя фаза - С3, нульова точка - 0. При шести висновках початок обмотки першої фази - С1, другий - С2, третьої - С3; кінець обмотки першої фази - С4, другий - С5, третьої - С6.

При з'єднанні обмоток в трикутник затиск першої фази-С1, другої фази - С2 і третьої фази - С3.

У трифазних асинхронних електродвигунів роторна обмотка першої фази - Р1, другої фази - Р2, третьої фази - Р3, нульова точка - 0. У асинхронних електродвигунів багатошвидкісних висновки обмоток для 4 полюсів - 4С1, 4С2, 4СЗ; для 8 полюсів - 8С1, 8С2, 8СЗ і т. п.

У асинхронних двигунів однофазних початок головної обмотки - C1, кінець - С2; початок пусковий обмотки - П1 , кінець - П2.

У електродвигунах малої потужності, де буквене позначення вивідних кінців утруднене, їх можна позначати різнокольоровими дротами.

При з'єднанні зіркою початок першої фази має жовтий провід, другої фази - зелений, третьої фази - червоний, нульова точка - чорний.

При шести висновках початку фаз обмоток мають таку ж забарвлення, як і при з'єднанні зіркою, а кінець першої фази - жовтий з чорним провід, другої фази - зелений з чорним, третьої фази - червоний з чорним.

У асинхронних електродвигунів однофазних початок виведення головної обмотки - червоний дріт, кінець - червоний з чорним.

У пусковий обмотки початок виведення - синій провід, кінець - синій з чорним.

У колекторних машинах постійного і змінного струму початок обмотки якоря позначається білим кольором, кінець - білим з чорним; початок послідовної обмотки збудження - червоним, кінець - червоним з чорним, додатковий висновок - червоним з жовтим; початок паралельної обмотки збудження - зеленим, кінець - зеленим з чорним.

У синхронних машин (індукторів) початок обмотки збудника - І1, кінець - И2. У машин постійного струму початок обмотки якоря - Я1, кінець - Я2. Початок компенсаційної обмотки - К1, К2 кінець-; гойдало обмотки додаткових полюсів - Д1, кінець - Д2; початок обмотки збудження послідовної - С1, кінець - С2; початок обмотки збудження паралельної - Ш1, кінець - Ш2; початок обмотки або проводу зрівняльного - У1 , кінець - У2.

Кожен двигун забезпечується технічним паспортом у вигляді приклепаною металевої таблички, на якій наведені основні характеристики двигуна. У паспорті вказано тип двигуна. Наприклад, двигун типу 4А10082УЗ: асинхронний електродвигун серії 4А закритого виконання з висотою осі обертання 100 мм, з короткою довжиною корпусу, двополюсний, кліматичного виконання У, категорії 3.

Заводський номер дає можливість відрізнити електричну машину серед однотипних.

Далі наведено цифри і символи, які розшифровуються наступним чином:

3 ~ - двигун трифазного змінного струму;

50 Hz - частота змінного струму (50 Гц), при якій двигун повинен працювати;

4,0 KW - номінальна корисна потужність на валу електродвигуна;

косинус фі = 0,89 - коефіцієнт потужності;

220/380V, 13,6 / 7,8 А - при з'єднанні обмотки статора в трикутник вона повинна включатися на напругу 220 В, а при з'єднанні в зірку - на напругу 380 В . При цьому машина, що працює з номінальною навантаженням, споживає 13,6 А при включенні на трикутник і 7,8 А - при включенні на зірку;

S1 - двигун призначений для тривалого режиму роботи;

2880 об / хв - частота обертання електродвигуна при номінальному навантаженні і частоті мережі 50 Гц.

Якщо двигун працює вхолосту, частота обертання ротора наближається до частоти обертання магнітного поля статора;

к. п. д. = 86,5 ° / о - номінальний коефіцієнт корисної дії двигуна, відповідний номінальному навантаженні на його валу;

IP44 - ступінь захисту. Двигун виготовлений у влагоморозостойком виконанні. Може працювати в середовищі з підвищеною вологістю та на відкритому повітрі. У паспорті вказано ГОСТ, клас ізоляції обмотки (для класу В гранично допустима температура 130 ° С), маса машини і рік випуску.

Якщо в паспорті електродвигуна зазначено, наприклад, 220/380 в, це означає, що електродвигун може бути включений як в мережу 220 в (схема з'єднання обмоток - трикутник), так і в мережу 380 в (схема з'єднання обмоток - зірка). Статорні обмотки асинхронного електродвигуна мають шість кінців.

За ГОСТом обмотки асинхронного двигуна мають наступні позначення: I фаза - С1 (початок), С4 (кінець), II фаза - С2 (початок), С5 (кінець), III фаза - С3 (початок), С6 (кінець).

Рис. 1. Схема підключення обмоток асинхронного двигуна: а - в зірку, б - в трикутник, в - виконання схем зірка і трикутник на дошці затискачів.