43. Основные величины и уравнения характеризующие генераторы постоянного тока
Основными величинами, характеризующими работу генераторов постоянного тока, являются: вырабатываемая мощность Р, напряжение на выводах U, ток возбуждения Iв, ток якоря Iя или ток нагрузки /, частота вращения п (обычно n = const).
Зависимость между этими величинами описывается двумя уравнениями:
а) уравнением ЭДС
;
б) уравнением электрического состояния цепи якоря
U = E – RЯIЯ (1.3)
Последнее уравнение, определяющее напряжение на выводах генератора, показывает, что направление ЭДС и тока в якоре генератора совпадают.
Основными характеристиками, определяющими свойства генераторов, являются:
Ø характеристика холостого хода (XXX) — зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения при постоянной частоте вращения: E=f(IВ) при I = 0 и n = nном = const;
Ø внешняя характеристика — зависимость напряжения на выводах генератора от тока нагрузки при постоянном сопротивлении цепи возбуждения и постоянной частоте вращения: U=f(I) при RВ = const и n = const ;
Ø регулировочная характеристика — зависимость тока возбуждения IВ от тока нагрузки I: IВ = f(I)при условии поддержания постоянного напряжения на выводах генератора (U = const) и n = nном = const.
44.Характеристики режимов работы(холостого хода,нагрузочные,внешние,регулировочные)
Рис.121. Характеристики генератора с независимым возбуждением: а — холостого хода; б — внешняя; в — регулировочная
Регулировочная характеристика генератора (рис. 121, в) представляет собой зависимость тока возбуждения Iв от тока нагрузки Iн при неизменном напряжении U и частоте вращения п. Она показывает, как надо регулировать ток возбуждения, чтобы поддерживать постоянным напряжение генератора при изменении нагрузки. Очевидно, что в этом случае по мере роста нагрузки нужно увеличивать ток возбуждения.
Характеристика холостого хода генератора (рис. 121, а) — зависимость напряжения U0 при холостом ходе от тока возбуждения Iв при отсутствии нагрузки Rн т. е. при Iн = Iя = 0 и при постоянной частоте вращения п. При холостом ходе, когда цепь нагрузки разомкнута, напряжение генератора U0 равно его э. д. с. Е0 = сЕФn.
Внешняя характеристика генератора (рис. 121,6) представляет собой зависимость напряжения U от тока нагрузки Iн = Iя при постоянных частоте вращения п и токе возбуждения Iв. Напряжение генератора U всегда меньше его э. д. с. Е на значение падения напряжения Iя?Rя во всех обмотках, включенных последовательно в цепь якоря.
Нагрузочная характеристика .U = = / (гв) при / = const и п — const (кривая 2 на рис. 9-10) по виду схожа с х. х. х. (кривая 1 на рис. 9-10) и проходит несколько ниже х. х. х. вследствие падения напряжения в цепи якоря и влияния реакции якоря. X. х. х. представляет собой предельный случай нагрузочной характеристики, когда 1 = 0. Обычно нагрузочную характеристику снимают при 1=1
45.Механические и рабочие характеристики.
Механические характеристики.
Механические характеристики двигателей принято подразделять на естественные и искусственные. Естественная характеристика соответствует номинальному напряжению питания и отсутствию добавочных сопротивлений в цепях обмоток двигателя. Если хотя бы одно из перечисленных условий не выполняется, характеристика называется искусственной.
Уравнения электромеханической ω=f(I я) и механической ω=f(M эм.) характеристик могут быть найдены из уравнения равновесия ЭДС и напряжений для якорной цепи двигателя, записанного на основании второго закона Кирхгофа:
U я=E я+I я)(R я+R д), (5.35)
где R я – активное сопротивление якоря.
Семейство механических характеристик при номинальном напряжении на якоре и потоке возбуждения и различных добавочных сопротивлениях в цепи якоря изображено на рис. 5.20,а.
Рабочие характеристики.
Рабочие характеристики двигателя – это зависимости угловой скорости ω, электромагнитного Мэм. и полезного М2 моментов и кпд η от полезной механической мощности на валу двигателя P2=M2ω при номинальном напряжении питания и отсутствии добавочных сопротивлений (рис. 5.20,б).
Однако у рассматриваемых двигателей рабочие характеристики построены не в функции полезной мощности двигателя P2, а в функции тока якоря Iя. Объясняется это тем, что в двигателях постоянного тока электрическая мощность, идущая на преобразование в механическую, поступает через цепь якоря.
46.Устройство , принцип действия асихроннного двигателя Неподвижная часть машины называется статор, подвижная – ротор. Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали и запрессовывается в станину. Станина выполняется литой, из немагнитного материала. Чаще всего станину выполняют из чугуна или алюминия. На внутренней поверхности листов , из которых выполняется сердечник статора, имеются пазы, в которые закладывается трёхфазная обмотка. Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже – из алюминия. Принцип работы асинхронных двигателей основан на опыте Араго. Если под горизонтально подвешенным на нити диском из проводящего немагнитного материала (например, из меди) поместить вращающийся подковообразный магнит, то диск начнет вращаться в ту же сторону, что и магнит. Это явление объясняется следующим образом. Вращающееся магнитное поле, создаваемое магнитом, индуцирует в диске замкнутые вихревые токи. Эти вихревые токи, в соответствии с законом Ампера, взаимодействуют с вращающимся магнитным полем, благодаря чему создается вращающий момент. Диск начинает вращаться в ту же сторону, что и поле, причем по мере увеличения скорости диска скорость диска относительно поля уменьшается, что приводит к уменьшению величины индукционных токов в диске и вращающего момента. Диск начинает приостанавливаться, и скорость диска относительно поля увеличивается, что приводит к повышению величины индукционных токов в диске и вращающего момента. В конце концов установится равновесие, при котором диск будет вращаться с некоторой постоянной скоростью, которая меньше скорости вращения магнитного поля, т.е. вращение диска будет асинхронным.
47. Вращающееся магнитное поле. Обычно под вращающимся магнитным полем понимается магнитное поле, вектор магнитной индукции которого, не изменяясь по модулю, вращается с постоянной угловой скоростью. Впрочем, вращающимися называют и магнитные поля магнитов, вращающихся относительно оси, не совпадающей с их осью симметрии (например, магнитные поля звезд или планет).
Вращающееся магнитное поле создают, накладывая два или более разнонаправленных переменных, зависящих от времени по синусоидальному закону, магнитных поля одинаковой частоты, но сдвинутых друг относительно друга по фазе.
Разность фаз для двухфазных систем (два перпендикулярных электромагнита) должна составлять 90°, а для 3-фазных (три электромагнита, направленных в одной плоскости под углом 120° друг к другу) 120