ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «РОССИЙСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ» (ОАО «РЖД») ФИЛИАЛ «СЕВЕРНАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА» ЯРОСЛАВСКИЙ УЧЕБНЫЙ ЦЕНТР структурное образовательное подразделение КОНСПЕКТ по предмету «Устройство и работа локомотивов» Раздел «Электрические машины» (теоретическая часть) Для подготовки по профессиям: - машинист тепловоза; - машинист электровоза; - машинист электропоезда; - помощник машиниста (тепловоза, электровоза, электропоезда) 150033, Ярославль, Тутаевское шоссе, д. 74 Тел./факс (4852) 79-34-26

Конспект разработан начальником Ярославского учебного центра-структурного образовательного подразделения Северной железной дороги –Мишурко С.А.

Рассмотрен на заседании локомотивной предметно-цикловой комиссии

Протокол №_____ от «___» декабря 2009 года.

Рекомендован для самостоятельного изучения раздела «Электрические машины» по предмету «Устройство и работа тепловоза, электровоза, электропоезда» для групп подготовки машинистов локомотивов и их помощников.

Тема 1. Принцип действия электрических машин постоянного тока.

Принцип действия электродвигателя:

Основан на взаимодействии магнитного поля и проводника с током.

Е сли проводник с током поместить в магнитное поле на него начнет действовать выталкивающая сила.

Вокруг проводника с током образуется собственное магнитное поле, имеющее концентрических окружностей. Направление силовых линий этого поля определяется по правилу буравчика.

Когда проводник с током находится в магнитном поле, его магнитное поле накладывается на внешнее поле усиливая его с той стороны, где направление силовых линий обоих полей совпадает и ослабляя с противоположной стороны, где силовые линии полей направлены в противоположные

стороны.

В результате и образуется выталкивающая сила. Более сильное поле выталкивает проводник в сторону более слабого поля.

Направление выталкивающей силы определяется по правилу левой руки.

«Если расположить левую руку так, чтобы силовые линии входили в ладонь, вытянутые 4 пальца показывали направление движения тока в проводнике, тогда отогнутый большой палец укажет направление действия выталкивающей силы».

А ее величина определяется по формуле; I, где:

В – величина магнитной индукции (плотность магнитного потока);

l – активная длинна проводника

I – скорость движения проводника;

Простейший электродвигатель

П редставляет из себя проводник выполненный в форме рамки, помещенный в магнитное поле между двух полюсов, при прохождении тока по проводнику на его активные стороны начинают действовать пара выталкивающих сил F создающая вращательный момент, заставляющий рамку поворачиваться.

В реальности такой двигатель работать не сможет. Рассмотрим 3 положения рамки.

Вращение против часовой стрелки

Вращения нет, рамка растягивается

Вращение по часовой стрелке

Р еальный двигатель должен иметь не одну, а несколько рамок и снабжен специальным устройством – коллектором, обеспечивающим поочередное соединение рамок с внешней цепью при помощи скользящих щеток и осуществляющем переключение рамок таким образом, чтобы во всех проводниках рамок находящимся под одним полюсом было одно направление тока, а во всех проводниках рамок под другим полюсом также одно, но противоположное направление тока

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Основывается на явлении электромагнитной индукции

Р ассмотрим систему состоящую из проводника и магнитного поля.

При движении проводника через магнитное поле в нем создается электродвижущая сила Е, направление этой силы определяется по правилу правой руки

«Если расположить правую руку так, чтобы силовые линии входили в ладонь, отогнутый большой палец показывал направление движения проводника , тогда вытянутые 4 пальца укажут направление индуктируемой ЭДС и тока в проводнике»

Величина ЭДС определяется по формуле:

где:

В – величина магнитной индукции (плотность магнитного потока);

l – активная длинна проводника

V – скорость движения проводника;

Cos α – коэффициент учитывающий направление движения относительно направления силовых линий поля.

П ростейший генератор можно представить в виде рамки вращающейся в магнитном поле

При вращении рамки ее проводники пересекают силовые линии поля и в них индуктируется ЭДС, причем направление ЭДС обоих активных сторон суммируются. Но величина индуктируемых ЭДС постоянно меняется в зависимости от угла поворота рамки и даже меняет направление когда активные стороны рамки меняются местами.

Таким образом при вращении рамки в ней создается переменная ЭДС. И один полный оборот рамки соответствует полному периоду изменяющейся ЭДС.

Чтобы превратить переменный ток в постоянный используется такой же коллектор, как и у двигателя при этом получается выпрямленный, но пульсирующий ток.

Е сли применить систему из двух рамок развернутых относительно друг друга на 90 градусов и кольцо, выполняющее роль коллектора разрезать на 4 части, то при вращении такой системы рамок получим не только выпрямленный, но и сглаженый ток. И чем больше рамок будет у реального генератора, тем более сглаженный ток будет вырабатывать генератор.

Коллектор генератора постоянного тока обеспечивает соединения обмотки якоря с внешней электрической цепью, а также выполняет роль механического выпрямителя.

ПРИНЦИП ОБРАТИМОСТИ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА.

Двигатель		Генератор
Обе электрические машины состоят из одних и тех же частей, но выполняют обратные превращения энергии
Электрическую энергию превращает в механическую		Механическую энергию превращает в электрическую
Совпадают по направлению вращающий момент и направление вращения		Вращающий момент направлен в сторону противоположную направлению вращения
ЭДС индуктируемая в обмотке якоря направлена против тока и приложенного напряжения		Совпадают по направлению ток и ЭДС

Вращающий момент вырабатываемый двигателем		Электромагнитный момент сопротивления вращения
Противо-ЭДС направлена против тока и приложенного напряжения.		Вырабатываемая ЭДС, обеспечивающая прохождение тока по замкнутой цепи.

	Определение тока двигателя		В режиме холостого хода напряжение генератора равно ЭДС
	Определение скорости вращения якоря двигателя		В нагрузочном режиме напряжение меньше ЭДС на величину падения напряжения в самом генераторе

ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА.