- •Введение
- •1. Электрические цепи постоянного тока
- •Элементы электрической цепи постоянного тока
- •1.2. Электрический ток, эдс и напряжение
- •1.3. Активные и пассивные элементы электрических цепей. Закон Ома
- •1.4. Источник эдс и источник тока
- •1.5. Законы Кирхгофа
- •1.6. Использование законов Кирхгофа для расчета электрических цепей
- •1.7. Эквивалентные преобразования электрических цепей
- •1.7.1. Последовательное соединение элементов.
- •1.7.2. Параллельное соединение элементов.
- •1.7.3. Смешанное соединение резистивных элементов.
- •1.7.4. Эквивалентные преобразования резистивных элементов треугольником и звездой.
- •1.8. Использование метода узловых потенциалов
- •1.9. Метод контурных токов
- •1.10. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца
- •2. Электрические цепи переменного тока
- •2.1. Генерация синусоидальной эдс. Основные величины, характеризующие переменный ток
- •2.2. Представление синусоидальных величин аналитически, графически, вращающимися векторами, комплексными числами
- •2.3. Цепь переменного тока с активным сопротивлением
- •2.4. Цепь переменного тока с индуктивностью
- •2.5. Цепь переменного тока с ёмкостью
- •2.6. Цепь переменного тока с активным сопротивлением и индуктивностью
- •2.7. Цепь переменного тока с активным сопротивлением и ёмкостью
- •2.8. Неразветвлённая цепь переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и ёмкостью. Резонанс напряжений
- •2.9. Разветвленная цепь однофазного переменного тока. Резонанс токов
- •2.10. Колебательный lc - контур переменного тока
- •2.11. Коэффициент мощности
- •3. Трёхфазные электрические цепи
- •3.1. Преимущество трёхфазного тока. Принцип получения трёхфазной эдс
- •3.2.2. Отсутствие нулевого провода
- •3.3. Обрыв фазы и короткое замыкание фазы без нулевого провода при соединении источников энергии и потребителей звездой
- •3.3.1. Обрыв фазы a
- •3.3.2. Короткое замыкание фазы a
- •3.4. Соединение источников и приёмников электроэнергии треугольником. Соотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричной и несимметричной нагрузках
- •3.5. Обрыв фаз и обрыв линейного провода при соединении источников и потребителей треугольником
- •3.5.1. Обрыв фазы ab
- •3.5.2. Обрыв фаз ab и bc
- •3.5.3. Обрыв линейного провода
- •3.6. Мощность трёхфазной цепи
- •3.7. Соотношения активных мощностей при симметричной нагрузке и при соединении звездой и треугольником
- •3.8. Вращающееся магнитное поле трёхфазной системы переменного тока
- •4. Трансформаторы
- •4.1. Назначение, области применения, устройство и принцип действия однофазного трансформатора
- •4.2. Режимы работы трансформатора. Коэффициент полезного действия трансформатора
- •4.3. Трёхфазные трансформаторы
- •4.4. Измерительные трансформаторы
- •5. Электрические измерения
- •5.1. Методы измерения. Погрешности измерения и классы точности
- •5.2. Приборы магнитоэлектрической системы
- •5.3. Приборы электромагнитной системы
- •5.4. Приборы электродинамической системы
- •5.5. Цифровые измерительные приборы
- •5.6. Логометры
- •5.7. Индукционные приборы
- •5.8. Измерение мощности в трёхфазных цепях
- •5.9. Омметры. Мегомметры
- •10. Измерение ёмкости и индуктивности
- •6. Электрические машины постоянного тока
- •6.1. Устройство и принцип действия генератора постоянного тока
- •6.2. Генераторы постоянного тока независимого и параллельного
- •6.3. Генераторы постоянного тока последовательного и смешанного возбуждений и их основные характеристики
- •6.4. Принцип действия электродвигателя постоянного тока
- •6.5. Электродвигатели постоянного тока параллельного возбуждения
- •6.6. Электродвигатели постоянного тока последовательного и смешанного возбуждений и их основные характеристики
- •6.7. Пуск, регулирование частоты вращения и реверс электродвигателей постоянного тока
- •7.Трёхфазные асинхронные машины
- •7.2. Зависимость частоты вращения ротора, величины эдс и тока
- •7.3. Электромагнитный момент и механическая характеристика
- •7.4. Пуск асинхронных двигателей (трёхфазных и однофазных)
- •7.5. Регулирование частоты вращения трёхфазного асинхронного двигателя
- •7.6. Реверс и способы управления асинхронными двигателями
- •8. Полупроводниковые приборы
- •8.1. Электропроводность полупроводников
- •8.2. Полупроводниковые диоды. Устройство, принцип действия
- •8.3. Биполярные транзисторы. Устройство, принцип работы
- •8.4. Схемы включения биполярных транзисторов с p-n-p структурой
- •8.5. Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом
- •8.6. Полевые мдп-транзисторы с индуцированным каналом p-типа
- •8.7. Полевые мдп-транзисторы с индуцированным каналом n-типа
- •8.8. Динисторы, тиристоры. Устройство, принцип действия
- •8.9. Симисторы. Устройство, принцип действия
- •8.10. Фоторезисторы и фотодиоды. Устройство, принцип действия
- •8.11. Фототранзисторы, фототиристеры, оптроны.
- •9. Схемы электронных преобразователей
- •9.1. Однополупериодные и двухполупериодные выпрямители
- •9.2. Трёхфазные выпрямители. Электрические сглаживающие фильтры
- •9.3. Электронные уилители.
- •9.4. Усилительные каскады на биполярных транзисторах
- •9.5. Усилители постоянного тока
- •9.6. Импульсные усилители
- •9.7. Операционные усилители
- •10. Цифровые устройства
- •10.1. Логические функции, логически устройства.
- •10.2. Основные логические элементы.
- •4. Логический элемент или, операция логическое сложение ,
- •10.3. Диодные логические элементы или, и
- •10.4. Транзисторный логический элемент не. Логический элемент и-не транзисторно-транзисторной логики
- •10.5. Логический элемент или-не эмиттерно-связанной логики
- •10.6. Асинхронный rs-триггер. Устройство, принцип действия
- •10.7. Синхронный rs-триггер. Устройство, принцип действия
- •10.8. Синхронные d и t-триггеры. Устройство, принцип действия
- •10.9. Синхронный jк - триггер. Устройство, принцип действия
- •10.10. Шифратор. Устройство, принцип работы
- •10.11. Дешифратор. Устройство, принцип работы
- •10.12. Регистры. Устройство, принцип работы
- •10.13. Счётчики импульсов. Устройство, принцип работы
- •10.14. Сумматоры. Устройство, принцип работы
- •10.15. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •10.16. Микропроцессоры и микропроцессорные системы
- •Cодержание
- •Иванов Евгений Николаевич электротехника и электроника Учебное пособие
6.4. Принцип действия электродвигателя постоянного тока
Машины постоянного тока обратимы, то есть могут работать либо в режиме генератора при механическом вращении якоря, либо в режиме электродвигателя при подаче электрического напряжения от сети в цепь возбуждения. На рис.6.17 изображена модель электродвигателя постоянного тока, устройство которого аналогично устройству генератора постоянного тока (рис.6.1).
При включении машины постоянного тока в сеть, напряжение U , поданное на щётки Щ1 и Щ2, вызовет ток в цепи якоря, представленной в виде рамки соединённой с пластинами к1 и к2 коллектора; одновременно появится ток в обмотке параллельного возбуждения , что вызовет магнитный поток Ф между полюсами N и S статора. При взаимодействии тока якоря с магнитным потоком Ф полюсов создается электромагнитный момент равный моменту , направление которого определяется по правилу левой руки. начнет вращать рамку якоря по часовой стрелке.
Рис.6.17. Модель электродвигателя постоянного тока
При этом электромашина станет работать в режиме электродвигателя. Но во всяком вращающемся магнитном поле, согласно электромагнитной индукции, в якоре наводится ЭДС . Следует отметить, что при вращении рамки якоря, в самой рамке возникают мгновенные значения тока и ЭДС e . Направление мгновенного значения тока определяется по правилу левой руки. Направление e определяется по правилу правой руки. ЭДС e в якоре двигателя имеет направление, противоположное . Поэтому называется противо ЭДС. Тогда по второму закону Кирхгофа:
, (6.4)
откуда
. (6.5)
Умножив выражение (6.5) на значение получим:
, (6.6)
где – полезная мощность, - электромагнитая мощность или мощность вращения, – мощность потерь.
Момент вращения или электромагнитный момент определяется по формуле:
[Н·м], (6.7)
где n [об/мин], ω [рад/с].
6.5. Электродвигатели постоянного тока параллельного возбуждения
и их основные характеристики
На рис.6.18 изображена схема электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения.
Рис.6.18. Электрическая схема электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения
В цепь якоря включен пусковой реостат , а в цепь шунтовой обмотки включен реостат возбуждения . Oбмотка возбуждения электродвигателя имеет большое сопротивление. Она состоит из большого числа витков тонкого провода. Обмотка якоря имеет небольшое сопротивление . При подаче постоянного напряжения ток двигателя определяется выражением .
В момент пуска двигателя последовательно с якорем полностью вводят пусковой реостат , тогда пусковой ток двигателя определяется выражением . При этом сопротивление подбирают так, чтобы выполнялось равенство . Номинальный ток указывается на щитке двигателя, тогда .
При вращении якоря двигателя в якорной обмотке возбудится ЭДС ,
где с - конструктивная постоянная машины, n - частота вращения якоря в об/с,
Ф – величина магнитного потока, измеряемая в веберах. Направление противоположно .
Пусковой реостат включается во время пуска двигателя на (2 3)с до достижения частоты вращения якоря . Реостат при пуске выведен, а ток возбуждения максимален. С помощью реостата возбуждения устанавливают значение тока и выводят пусковой реостат .
Характеристика холостого хода двигателя при (рис.6.19) снимается без нагрузки.
При уменьшении тока возбуждения или магнитного поля статора частота вращения якоря будет увеличиваться, и двигатель может пойти "вразнос". Обрыв обмотки возбуждения ОВ приводит к возрастанию тока якоря и сгорания обмотки якоря.
Рис.6.19. Характеристика холостого хода электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения
Механическая характеристика двигателя и , (рис.6.20) снимается с нагрузкой на валу. При этом момент равен моменту вращения или электромагнитному моменту и определяется по формуле:
. (6.8)
Рис.6.20. Механическая характеристика электродвигателя постоянного тока
Механические характеристики двигателей используются при проверке работоспособности приводов станков и машин.
Регулировочная характеристика двигателя постоянного тока при , (рис.6.21) снимается с нагрузкой. Характеристика поволяет стабилизировать частоту вращения двигателя.
Рис.6.21. Регулировочная характеристика электродвигателя постоянного тока