- •Предисловие.
- •Постоянный ток.
- •1.1 Простейшая цепь постоянного тока
- •1.2 Баланс мощностей в простейшей цепи постоянного тока.
- •1.3. Последовательное соединение сопротивлений.
- •1.4. Параллельное соединения сопротивлений.
- •1.5. Смешанное соединение сопротивлений.
- •1.6. Холостой ход и короткое замыкание тока.
- •1.7. Расчет сложных электрических цепей постоянного тока.
- •1.7.1. Метод непосредственного применения законов Кирхгофа
- •1.7.2. Метод контурных токов.
- •2.Однофазный переменный ток
- •2.1. Получение однофазного переменного тока.
- •2.2. Цепь переменного тока с активным сопротивлением
- •2.3 Цепь переменного тока с индуктивным сопротивлением.
- •2.4. Цепь переменного тока с ёмкостным сопротивлением.
- •2.5. Цепь переменного тока с последовательным соединением активного, индуктивного и ёмкостного сопротивлений (последовательная r-l-c цепь).
- •2.6. Резонанс напряжений
- •2.7. Цепь переменного тока с параллельным соединением активного, индуктивного и ёмкостного сопротивлений (параллельная r-l-c цепь).
- •2.8. Понятие эквивалентной проводимости.
- •2.9. Резонанс токов.
- •3. Трехфазный переменный ток.
- •3.1. Трехфазный ток и его получение
- •3.2. Соединение звездой. Четырехпроводная система трехфазного тока
- •3.3 Соединение звездой. Трехпроводная система трехфазного тока.
- •3.4. Соединение по схеме «треугольник».
- •3.5. Мощность трехфазной системы
- •3.6. Измерения мощности потребляемой трехфазными электроприемниками.
- •4. Трансформаторы.
- •4.1. Назначение, области применения и классификация трансформаторов
- •4.2. Устройство и принцип работы однофазного двухобмоточного трансформатора.
- •4.3. Холостой ход трансформатора.
- •4.4. Схема замещения трансформатора в режиме холостого хода.
- •4.5. Приведение вторичной обмотки трансформатора
- •4.6. Схема замещения трансформатора в рабочем режиме.
- •4.7. Векторная диаграмма рабочего режима трансформатора.
- •4.8. Коэффициент полезного действия трансформатора.
- •4.9. Экспериментальное определение параметров трансформаторов
- •4.9.1. Опыт холостого хода.
- •4.9.2.. Опыт короткого замыкания.
- •4.10 Нагрузочные характеристики трансформатора.
- •4.13. Нагрузочные характеристики трансформатора.
- •5. Асинхронные электродвигатели
- •5.1. Принцип действия и области применения асинхронных двигателей
- •5.2. Получение вращающегося магнитного поля
- •5.3. Конструкция асинхронных двигателей
- •5.4. Скольжение
- •5.5. Магнитные потоки и эдс асинхронного двигателя
- •5.6. Основные уравнения асинхронного двигателя
- •5.7. Приведение параметров обмотки ротора к обмотке статора
- •5.8. Векторная диаграмма асинхронного двигателя
- •5.9. Схема замещения асинхронного двигателя
- •5.10. Потери мощности и кпд асинхронного двигателя
- •5.11. Уравнение вращающего момента
- •5.12. Механические характеристики асинхронного двигателя
- •5.13. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
- •5.14. Пуск, регулирование частоты вращения и торможение асинхронного двигателя
- •6. Электродвигатели постоянного тока
- •6.1. Назначение, устройство и способы возбуждения двигателей постоянного тока
- •6.2. Принцип действия двигателя постоянного тока и его основные уравнения
- •6.3. Пуск и реверсирование двигателя постоянного тока
- •6.4. Регулирование скорости вращения двигателя
- •6.5. Коэффициент полезного действия двигателя
- •6.6. Основные характеристики двигателя постоянного тока
6.3. Пуск и реверсирование двигателя постоянного тока
В момент пуска двигателя n = 0 и пусковой ток якоря
IП Я = U/RЯ = (10 – 30) IЯ НОМ, где IЯ НОМ – ток якоря в номинальном режиме работы двигателя.
Для ограничения пускового тока последовательно с обмоткой якоря включают пусковой реостат РП (рис. 6.6), полное сопротивление RП которого рассчитывают из условия IП ДОП = U/(RЯ + RП) < 2 IЯ НОМ.
Рис. 6.6. Электрическая схема двигателя с параллельным возбуждением.
По мере разгона ротора сопротивление пускового реостата постепенно уменьшают до нуля (вручную или автоматически).
Все электродвигатели обладают свойством автоматически создавать вращающий момент МВР, равный моменту сопротивления на валу МС. Это свойство двигателей называется саморегулированием. Так при увеличении нагрузки работающего двигателя частота вращения ротора n уменьшается. Тогда в соответствии с выражением (6.4) ток якоря будет увеличиваться и, в соответствии с выражением (6.3) будет возрастать вращающий момент до тех пор, пока не установится МВР = МС при частоте вращения якоря меньше первоначальной.
Изменение направление вращения двигателя – реверсирование можно осуществить, изменив направление тока в обмотке якоря или обмотке возбуждения, переключив концы соответствующих обмоток.
6.4. Регулирование скорости вращения двигателя
Важнейшим преимуществом ДПТ по сравнению с асинхронным двигателем является возможность плавного регулирования его частоты вращения. Из выражения (6.4) получаем
(6.5)
Из выражения (6.1) имеем
(6.6)
Подставив (6.6) в (6.5), получаем
(6.7)
В соответствии с выражением (6.7) частоту вращения ДПТ можно регулировать тремя способами:
реостатным – изменением сопротивления цепи якоря;
полюсным – изменением магнитного потока Ф
якорным – изменением напряжения, подводимого к обмотке якоря.
Реостатное регулирование осуществляется путем увеличения сопротивления цепи якоря RЯ при работающем двигателе с помощью дополнительного реостата, включаемого в цепь якоря. В лабораторных условиях такое регулирование может осуществляться с помощью пускового реостата РП (рис.6.6).
При увеличении сопротивления якорной цепи частота вращения двигателя будет уменьшаться в соответствии с выражением (6.7), поэтому реостатное регулирование позволяет изменять скорость вращения только вниз от номинального значения.
Регулирование скорости при этом сопровождается значительными потерями мощности на нагревание реостата и уменьшением КПД двигателя. Поэтому данный способ реализуется редко и только для маломощных двигателей.
Полюсный способ регулирования скорости заключается в изменении тока возбуждения IВ с помощью регулировочного реостата РР, включаемого в цепь обмотки возбуждения (рис.6.6).
С увеличением сопротивления РР ток возбуждения, а следовательно, магнитный поток Ф уменьшится, а частота вращения двигателя n, в соответствии с выражением (6.5) будет возрастать.
Увеличить поток Ф больше ФНОМ невозможно из-за наступления магнитного насыщения, поэтому полюсное регулирование позволяет регулировать частоту вращения двигателя только вверх от номинального значения. Этот способ регулирования является весьма удобным, экономичным и, поэтому, самым распространенным. Величина тока возбуждения составляет (2-5)% от тока якоря, поэтому потери мощности в реостате РР будут незначительны. Увеличение скорости вращения у двигателей нормального исполнения не должно превышать 50% от номинального значения.
Якорное регулирование путем изменения напряжения, подводимого к якорной обмотке требует введения отдельного источника питания для этой обмотки, так как ток возбуждения IВ, а следовательно, и напряжение, подаваемое на обмотку возбуждения, при этом способе регулирования меняться не должны.
В соответствии с выражением (6.5) частота вращения двигателя при неизменности магнитного потока Ф, т.е. тока возбуждения IВ, прямо пропорциональна напряжению, подаваемому на обмотку якоря.
В лабораторных условиях можно реализовать якорное регулирование путем изменения общего напряжения питания, подаваемого на двигатель. При этом постоянство значения тока возбуждения IВ поддерживается изменением сопротивления цепи возбуждения с помощью регулировочного реостата РР (рис.6.6).