Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электрические машины. Учебно-методическое пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

08.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 113 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Обмотка якоря коллекторных машин изготавливается из медной проволоки с круглым или прямоугольным сечением. Она зачастую включает отдельные, заранее намотанные и изолированные якорные катушки (рис. 2.5). Их укладывают в пазы сердечника якоря.

Рис. 2.5. Катушки обмотки якоря: вид катушек (а),

расположение в пазах сердечника (б):

1- катушки обмотки якоря; 2 – сердечник якоря; 3 – коллектор;

2- 4, 5 – стороны якорных катушек

У коллекторных машин постоянного тока якорная обмотка в большинстве случаев двухслойная. В пазы сердечника якоря укладывают две стороны разных катушек – одну над другой. Каждая якорная катушка состоит из несколько секций. Выводы секций соединяют (припаивают) с коллекторными пластинами (припаивают к коллекторным пластинам). Обмотки якорей коллекторных машин постоянного тока могут быть выполнены из одновитковых и многовитковых секций.

Коллектор машин постоянного тока включает медные коллекторные пластины, которые изолированы между собой и имеют вид цилиндра (рис. 2.6). Коллекторные пластины в большинстве случаев – это клинообразные пластины твердотянутой меди, между которыми расположены изоляционные прокладки из миканита.

При этом коллекторные пластины по форме напоминают «ласточкин хвост» и удобны для крепления в цилиндре коллектора.

Рис. 2.6. Коллекторы машин постоянного тока с металлическим (а)

и с пластмассовым (б) корпусом:

1 – корпус; 2 – нажимной фланец; 3 – изоляционные манжеты; 4 – коллекторные пластины;

5 – изоляционные прокладки; 6 – пластмасса; 7 – втулка

При сборке коллектора они зажимаются между корпусом коллектора и нажимным фланцем (см. рис. 2.6, а). Изолирующие прокладки запрессовывают в пластмассу (см. рис. 2.6, б). Поверхности коллекторов обтачивают и шлифуют. Щетки скользят по коллектору. Они установлены в щеткодержателях (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Устройство щеткодержателей машин средней (а)

и малой (б) мощностей:

1 – щетка; 2 – обойма; 3 – пружина; 4 – зажимы для крепления к щеточному пальцу;

5 – щеточный канатик; 6 – нажимной палец; 7 – колпак; 8 – изоляционная втулка;

9 – подшипниковый щит; 10 – зажим для выводного проводника

Щетки соединяют коллектор с внешней электрической цепью. Их прижимают к поверхности коллектора с помощью пружин (рис. 2.8, а). Для изготовления щеток применяют графитовый или углеграфитовый или другой порошок.

Рис. 2.8. Щетки машин малой (а) и большой (б) мощностей:

1 – тело щетки; 2 – щеточный канатик; 3 – наконечник

При вращении якоря коллекторных машин щетки не меняют положение относительно полюсов машины.

Щетки делятся на следующие основные группы: графитовые, угольно-графитовые, медно-графитовые, бронзографитовые и серебряно-графитовые. Применяются щетки только установленных марок. Они выбираются заводами изготовителями с учетом условий работы машин.

2.2. ПРИНЦИП РАБОТЫ КОЛЛЕКТОРНЫХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Как и все электрические машины, машина постоянного тока об-

ратима. Она работает в режиме генератора, если ее якорь вращается первичным двигателем, создано главное магнитное поле, а цепь якоря соединена через щетки с приемником электроэнергии. При таких условиях под действием ЭДС, индуктируемой в обмотке якоря, в замкнутой цепи «якорь – приемник» возникает ток. На рис. 2.9, б видно, что он совпадает с ЭДС по направлению.

Рис. 2.9. К принципу действия коллекторных машин постоянного тока

1 – проводники обмотки индуктора; 2 – полюс индуктора; 3 –якорь;

4 – проводники обмотки якоря; 5 – щетки; 6 – корпус (ярмо) машины

Взаимодействие тока якоря Iа с главным магнитным потоком ФВ

создает (см. рис. 2.9, а, б) на валу генератора тормозной момент, который преодолевается первичным двигателем. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую.

В двигательном режиме цепь якоря и цепь возбуждения машины

присоединены к источнику электроэнергии. Взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создает момент, вращающий якорь. При этом коллекторная машина постоянного тока преобразует электрическую энергию в механическую. При этом ЭДС якоря направлена встречно току якоря и носит название «противоЭДС».

Создание главного магнитного потока машины возможно не только с помощью электромагнитов, но и с помощью постоянных магнитов. Последнее распространено в машинах малой мощности.

Все характеристики машин постоянного тока при работе как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, зависят от способа присоединения цепи возбуждения (обмотки индуктора) по отношению к цепи якоря.

Соединение этих цепей может быть параллельным, последовательным, смешанным, и, наконец, цепи эти могут быть независимы.

В машинах с независимым возбуждением обмотка возбуждения,

Ш 1

Ш 2

Я 2 Я 1

имеющая WB витков, подключается к независимому источнику электроэнергии (рис. 2.10), благодаря чему ток в ней не зависит о напряжения на выводах якоря машины. Для таких машин главный магнитный поток не зависит от напряжения якоря.

Рис. 2.10. Схема машины постоянного тока с независимым возбуждением:

Ш1, Ш2 – выводы обмотки независимого возбуждения; Я1, Я2 – выводы обмотки якоря

2.3. ХАРАКТЕРИСТИКИ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Основными характеристиками, определяющими свойства генераторов постоянного тока, являются: характеристика холостого хода,

внешняя, регулировочная и нагрузочная.

Характеристикой холостого хода (рис. 2.11, а) называют зависимость напряжения якоря U = U0 = f(Iв) при Iя = 0 и n = const. При холостом ходе машины, когда цепь нагрузки разомкнута, напряжение U0 на зажимах обмотки якоря равно ЭДС якоря Е0 = сeФn. Частота вращения якоря n поддерживается неизменной, напряжение при холостом ходе зависит только от величины магнитного потока индуктора Фв, т. е. от тока возбуждения Iв.

Характеристику холостого хода (см. рис. 2.11, а) достаточно легко получить экспериментально. Для чего вначале устанавливают ток возбуждения таким, чтобы U0 ≈ 1,25 U буждения до нуля и снова увеличивают его до прежнего значения. При этом получаются восходящая и нисходящая ветви характеристи-

, затем уменьшают ток воз-

Н0М

ки, которые выходят из одной точки. Расхождение ветвей объясняется наличием гистерезиса в стали магнитопровода машины. При Iв = 0 в обмотке якоря потоком остаточного намагничивания индуктируется остаточная ЭДС E

Рис. 2.11. Характеристики генератора с независимым возбуждением

, которая составляет 2-4 % от U

ОСТ

H0M

Внешней характеристикой (рис. 2.11, б) называют зависимость напряжения якоря U = f(IН) при n = const и Iв = const. При увеличении нагрузки напряжение генератора U уменьшается по двум причинам:

1) из-за падения напряжения на сопротивлении якоря R

генератора;

2) из-за уменьшения ЭДС в результате размагничивающего дей-

ствия реакции якоря.

Для генераторов постоянного тока с независимым возбуждением ΔU

составляет 5-15 %.

НОМ

Регулировочной характеристикой (рис. 2.11, в) называют зависимость Iв = f(IН) при U = const и n = const. Она показывает, каким образом следует регулировать ток возбуждения, чтобы поддерживать напряжение генератора постоянным при изменении нагрузки.

В машинах с параллельным возбуждением цепь обмотки возбуждения соединяется параллельно якорю (рис. 2.12, а).

В этом случае ток возбуждения 1В во много раз меньше тока якоря, а напряжение U между выводами якоря и выводами цепи возбуж-

дения одно и то же. Обмотка возбуждения машины параллельного возбуждения имеет большое число витков из тонкого провода.

Следовательно, сопротивление обмотки возбуждения относительно велико.

Для машин постоянного тока параллельного возбуждения (см. рис. 2.12, а), значительной мощности характерна малая зависимость главного магнитного потока от величины нагрузки машины.

Рис. 2.12. Схемы машин постоянного тока с параллельным,

последовательным и смешанным возбуждением

Ш1, Ш2 – выводы обмотки параллельного возбуждения;

С1, С2 – выводы обмотки последовательного возбуждения

Характеристика холостого хода генератора при параллельном возбуждении практически не отличается от характеристики при независимом возбуждении, так как влияние на эту характеристику тока возбуждения, протекающего по цепи якоря, ничтожно. Практически совпадают и регулировочные характеристики.

Внешняя характеристика при параллельном возбуждении генератора идет значительно ниже, чем при независимом возбуждении из-за уменьшения тока возбуждения при снижении напряжения на зажимах якоря генератора.

У машин с последовательным возбуждением ток якоря IЯ равен току обмотки возбуждения (см. рис. 2.11, б), поэтому она выполняется проводом большого сечения. Значение тока в обмотке последова-

тельного возбуждения велико, поэтому для получения необходимой МДС (IЯW

), обмотка может иметь малое число витков W

пос

. Следо-

пос

вательно, сопротивление RB обмотки последовательного возбуждения относительно мало.

Для этих машин характерны изменения в широких пределах главного магнитного потока при изменениях нагрузки машины, так как при изменении тока якоря изменяется и ток возбуждения.

В режиме холостого хода генератора с последовательным возбуждением ЭДС в обмотке его якоря индуктируется только потоком остаточного намагничивания. Поэтому снять характеристику холостого хода такого генератора нельзя. Отсутствует также у него и регулировочная характеристика.

В машинах со смешанным возбуждением (см. рис. 2.11, в) на каждом полюсе индуктора расположены две обмотки. Первая из этих обмоток с числом витков W

подключена параллельно якорю, вто-

пар

рая обмотка с числом витков W

– последовательно.

noc

В зависимости от того, какая из МДС (последовательной или параллельной обмотки возбуждения) преобладает, машина по своим характеристикам может приближаться к машине последовательного или параллельного возбуждения.

В большинстве машин смешанного возбуждения применяется согласное соединение обмоток возбуждения, т. е. МДС двух обмоток возбуждения складываются. Встречное соединение, при котором МДС обмоток возбуждения имеют противоположное направление, применяется в немногих специальных случаях.

Проведем сравнение внешних характеристик генераторов с последовательным и смешанным возбуждением.

Напряжение генератора последовательного возбуждения, обозначенное Ua на рис. 2.13, а, вначале возрастает с увеличением тока яко-

ря. Затем вид характеристики начинает изменяться из-за насыщения магнитопровода (ЭДС якоря перестает увеличиваться, в то время как продолжает возрастать падение напряжения на активном сопротивлении якоря).

Сказывается и размагничивающее действие реакции якоря.

ФCC

мe



Рис. 2.13. Внешние характеристики генераторов с последовательным (а)

и смешанным (б) возбуждением

В результате этого напряжение генератора при дальнейшем возрастании нагрузки уменьшается. Из-за непостоянства напряжения генераторы с последовательным возбуждением применяются лишь в немногих специальных случаях.

Напряжение якоря генераторов со смешанным возбуждением достаточно стабильно (рис. 2.13, б).

Основные характеристики коллекторных двигателей постоянного тока – это механические характеристики.

Рассмотрим основные механические характеристики n = f(M) двигателей с разными соединениями обмотки возбуждения.

Для двигателей с независимым и параллельным возбуждением «естественные» [1-3] механические характеристики двигателей практически совпадают (рис. 2.14, а) и линейны, что следует из уравнения, описывающего эти характеристики:

. (2.1)

Здесь n – частота вращения вала; M – момент на валу; Ф – поток полюсов индуктора; U – напряжение якоря; R – сопротивление обмотки якоря; Се и См – постоянные коэффициенты ЭДС и момента.

Рис. 2.14. Механические характеристики двигателей постоянного тока

Двигатели с последовательным возбуждением (рис. 2.14, б) имеют нелинейную механическую характеристику (магнитный поток зависит от тока нагрузки). Эти двигатели нельзя запускать без нагрузки на валу, так как наблюдается «разнос» (n резко растет).

В двигателях со смешанным возбуждением (рис. 2.14, в) в зависимости от соотношения МДС последовательной и параллельной обмоток можно получить механические характеристики различного вида – близкие к двигателю с параллельным возбуждением или близкие к двигателю с последовательным возбуждением.

2.4. ПУСК КОЛЛЕКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Пуском называют процесс подачи на двигатель напряжения и «разгона» его до рабочей частоты вращения. При пуске двигателя в ход необходимо выполнить следующее.

1. Обеспечить требуемый пусковой момент двигателя и условия

достижения необходимой частоты вращения.

2. Предотвратить возникновение чрезмерного пускового тока,

опасного для двигателя.

<<< < Предыдущая 1 23 / 113 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]