- •Раздел 1. Машины постоянного тока
- •5.1Принцип действия машины постоянного тока
- •5.2Основные свойства эмпт в режиме генератора и двигателя
- •5.3Конструктивное исполнение эмпт
- •5.4.1Расчёт магнитной цепи эмпт
- •5.4.2Магнитная характеристика машины
- •5.5 Якорные обмотки машины постоянного тока
- •5.5.1Общие замечания
- •5.5.2Простая петлевая обмотка.
- •5.5.3Уравнительные соединения
- •5.5.4Простые волновые обмотки
- •5.5.5Развёрнутая схема простой волновой обмотки (пример)
- •5.5.6Сложные обмотки Сложная петлевая обмотка
- •Сложная волновая обмотка
- •Комбинированные («лягушачьи») обмотки
- •5.6Работа эмпт в режиме холостого хода. Эдс обмотки якоря
- •5.7Напряжение между коллекторными пластинами
- •Потенциальная кривая коллектора
- •5.8Работа эмпт при нагрузке. Электромагнитный момент и электромагнитная мощность эмпт
- •5.8.1 Режим холостого хода
- •5.8.2Работа эмпт при отсутсРабочий режим работы эмпт
- •А) результирующее магнитное поле мпт; б) продольное поле реакции якоря
- •5.8.3 Сдвиг щёток с геометрической нейтрали на 900 по направлению вращения в генераторе (или против вращения – в двигателе)
- •5.8.4 Сдвиг щёток с геометрической нейтрали на 900 против направления вращения в генераторе (или по направлению вращения – в двигателе)
- •5.9Влияние поперечной реакции якоря на магнитное поле эмпт
- •5.10Эдс обмотки якоря при нагрузке
- •5.11Напряжение между коллекторными пластинами при нагрузке
- •5.12Компенсационная обмотка
- •Компенсационной обмотки.
- •5.13Коммутация эмпт
- •5.14Искрение на коллекторе
- •5.15Процесс коммутации
- •5.16Способы улучшения коммутации
- •Добавочных полюсов
- •1.17. Генераторы постоянного тока
- •Генератора независимого возбуждения
- •Постоянного тока независимого возбуждения
- •1.18. Генераторы независимого возбуждения
- •Независимого возбуждения
- •Р ис. 1.53. Построение регулировочной характеристики генератора независимого возбуждения
- •Р ис. 1.54. Нагрузочная характеристика независимого возбуждения
- •1.19. Генераторы параллельного возбуждения.
- •Р ис. 1.56. Характеристика холостого хода
- •Генератора параллельного возбуждения
- •От оборотов генератора.
- •Р ис. 1.59. Внешняя характеристика генератора параллельного (1) и независимого (2) возбуждения
- •Генератора параллельного возбуждения
- •1.20. Генераторы последовательного возбуждения.
- •Возбуждения
- •Р ис. 1.62. Приближенное построение внешней характеристики генератора последовательного возбуждения
- •Р ис. 1.67. Параллельная работа генераторов в режиме внешних характеристик
- •1.21. Двигатели постоянного тока.
- •Двигателей постоянного тока (дпт)
- •Параллельного возбуждения
- •1.22. Уравнения вращающих моментов
- •С помощью пускового реостата (а) и пусковых сопротивлений (б)
- •От времени при пуске двигателя
- •И механических характеристик двигателя параллельного возбуждения
- •1.22.1. Условия устойчивости работы двигателя
- •5.16.1Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения
- •А) схема регулирования частоты вращения двигателя параллельного возбуждения; б) механические характеристики
- •Параллельного возбуждения при разных потоках возбуждения
- •Двигателя параллельного возбуждения при разных напряжениях
- •Для регулирования частоты вращения двигателя независимого возбуждения
- •1.22.3. Рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения
- •Параллельного возбуждения
- •1.23. Двигатели последовательного возбуждения.
- •Последовательного возбуждения
- •Двигателя последовательного возбуждения
- •1.23.1. Регулирование двигателей последовательного в возбуждения
- •Регулирование скорости путем шунтирования якоря
- •Регулирование скорости включением сопротивления в цепь якоря
- •Регулирование скорости изменением напряжения
- •Двигателя последовательного возбуждения при разных способах регулирования частоты вращения (в относительных единицах)
- •1.28. Потери и кпд эмпт.
5.10Эдс обмотки якоря при нагрузке
ЭДС обмотки якоря при нагрузке определяется выражением, полученным ранее:
(1.101)
Учитывая, что результирующий магнитный поток при нагрузке уменьшается вследствие размагничивающего действия поперечной реакции якоря, то, следовательно, и ЭДС якоря при нагрузке будет меньше, чем в режиме холостого хода.
5.11Напряжение между коллекторными пластинами при нагрузке
Рассмотрим ЭМПТ в пределах одного полюсного деления (рис. 1.36).
Холостой ход: . (1.102)
Нагрузка: . (1.103)
При нагрузке под одним из краев полюса достигает некоторого максимума значение из-за реакции якоря.
холостой ход
; (1.104)
нагрузка ,(1.105)
где – коэффициент искажения магнитного поля из-за действия поля реакции якоря.
; .
Ограничивается возможность возникновения дуги между смежными пластинами.
5.12Компенсационная обмотка
Компенсационная обмотка предназначена для компенсации поля реакции якоря.
Применяется для борьбы с искажениями кривой поля и увеличения напряжения между коллекторными пластинами .
Рис. 1.37. Схема размещения компенсационной обмотки
Компенсационная обмотка расположена в пазах, выштампованных в полюсных наконечниках, так, чтобы направления тока в этой обмотке и в обмотке якоря в пределах полюсного деления τ были противоположными.
Компенсационная обмотка и её МДС показаны на рисунке. Fко – МДС компенсационной обмотки.
Компенсационная обмотка соединена последовательно с обмоткой якоря, но встречно.
Компенсационная обмотка рассчитывается так, чтобы в пределах каждого полюсного наконечника Fко = Faq.
Если линейные нагрузки обоих обмоток равны (Аа = Ако), то влияние поперечной реакции якоря в пределах каждого полюсного наконечника устраняется полностью (смотри рисунок 1.37).
Рис. 1.38. Кривые поперечной МДС якоря и МДС
Компенсационной обмотки.
Bq – индукция результирующего поперечного поля машины.
5.13Коммутация эмпт
Коммутация – совокупность явлений, возникающих при переходе секции обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую и изменении направления тока в них.
Таким образом, при коммутации реализуются одновременно две операции.
1. Одна секция обмотки уходит из одной параллельной ветви и приходит в другую. Это осуществляется механическим перемещением пластин коллектора, к которым присоединены концы секций и наглядно иллюстрируется при вращении коллектора
2. В секции, которая перешла в другую параллельную ветвь изменяется направление тока. Этот электрический процесс более сложен и будет рассмотрен отдельно.
Главные моменты, которые нужно учитывать при коммутации:
1. Коммутацию необходимо проводить в момент времени, когда в коммутируемой секции наводится минимальная э.д.с. Начала и концы секций обмотки должны находиться между полюсами и вне действия основного потока, который индуктирует э.д.с. в секции. Для этого щетки размещаются на геометрической нейтрали;
2. Необходимо компенсировать влияние поперечной реакции якоря. Для этого применяется компенсационная обмотка, расположенная на полюсных наконечниках основных полюсов;
3. Необходимо компенсировать реактивную э.д.с. коммутации.
Последнее достигается с помощью дополнительных полюсов, расположенных между основными полюсами.
Эти основные положения коммутации и необходимо разобрать
Период коммутации
Тк – период коммутации – время, в течение которого секция замкнута накоротко щеткой и коммутируется. При переходе из одной параллельной ветви каждая секция обмотки якоря оказывается закороченной.
.
где – ширина щетки, – окружная скорость коллектора.
Во время коммутации секции замыкаются накоротко щетками, через которые ток из обмотки якоря передается во внешнюю цепь или из внешней цепи в обмотку якоря (рис. 1.40). Явления в щеточном контакте оказывает большое влияние на коммутацию и на работу ЭМ в целом.
Рис. 1.39. Изменение тока в секции при вращении якоря
Передача тока якоря от щетки к коллектору и обратно может осуществляться:
Через непосредственный механический контакт между щеткой и коллектором
Мелкие частицы меди и графитной пыли – пылевой контакт.
Через ионизированный воздух щели между щеткой и коллектором – ионная проводимость.
Из-за неровности микро рельефа щетки и коллектора механический контакт (соприкосновение щетки с коллекторными пластинами) происходит только на части контактной поверхности щеток и в отдельных точках. Точечные контакты непостоянны из-за износа, разрушения и перемещение коллектора и плотность тока велика.
Из-за износа щеток в контактном слое всегда есть много мелких пылинок и, следовательно, контакт и передача тока осуществляется через них.
Плотность тока велика, длительность контакта мала (из-за сгорания пылинок и движения коллектора).
Точки непосредственного пылевого контакта из-за большой плотности тока накаляются до красного и белого каления.
При красном калении медь и щётки поляризованы анодно, и испускают ионы.
При белом калении происходит термическая эмиссия электронов из катодно поляризованных щеток и пластин коллектора. Эмитирующие электроны ионизируют воздух в контактном слое, и создается ионная проводимость тока.