Общая электротехника Однофазный переменный ток Трехфазные цепи Машины постоянного и переменного тока Трансформаторы и выпрямители Электроника Теория электросвязи Анализ электрических цепей Мощность трехфазной цепи

Примеры выполнения курсовых работ по электротехнике и электронике

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Машины постоянного тока являются обратимыми машинами, т.е. они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

Двигатели постоянного тока имеют преимущества перед двигателями переменного тока:

1) плавное регулирование частоты вращения;

2) больший пусковой момент.

Поэтому двигатели постоянного тока применяются в качестве тяговых двигателей на электротранспорте. Например, мощность двигателя трамвая составляет 40–45 кВт при напряжении питания 550 В; мощность двигателя электровоза или пригородного поезда составляет 150–200 кВт при напряжении питания 1500 В.

Мощность двигателей постоянного тока может быть от долей ватта (в схемах автоматики) до тысяч кВт (в прокатных станах).

По сравнению с машинами переменного тока машины постоянного тока:

1) имеют более сложную конструкцию и поэтому более дорогие;

2) являются более сложными в эксплуатации.

5.1. Устройство машин постоянного тока

В состав машины постоянного тока входят (рис. 78):

1) индуктор (статор);

2) якорь;

3) щеточно-коллекторное устройство.

Индуктор – это неподвижная часть, предназначенная для создания магнитного поля машины (рис. 79), которое образуется за счет полюсных наконечников, представляющих собой электромагниты постоянного тока. На полюсных наконечниках расположены образующие обмотку возбуждения катушки, соединенные последовательно так, чтобы полюсы N и S чередовались.

Рассмотрим распределение магнитной индукции в зазоре вдоль поверхности якоря. Наибольшее значение индукция имеет под полюсами, между полюсами она равна нулю. Плоскости, проходящие между смежными полюсами, называются геометрическими нейтралями, а часть окружности между геометрическими нейтралями – полюсным делением.

Якорь – это вращающаяся часть машины (см. рис 78). Сердечник якоря собирается из листов электротехнической стали, имеющих вид дисков с вырезами, образующими при сборке пазы. В пазы укладывается обмотка, разделенная на секции. Витки одной секции соединяются с двумя пластинами, расположенными диаметрально противоположно. Пластины выполнены из меди и расположены по окружности якоря, образуя коллектор. Пластины изолированы друг от друга.


Рис. 78. Устройство машины постоянного тока:

1 – коллектор; 2 – щетки; 3 – сердечник якоря;

4 – сердечник главного полюса; 5 – полюсная

катушка; 6 – индуктор; 7 – подшипниковый щит;

8 – вентилятор; 9 – обмотка якоря

 


Рис. 79. Индуктор машины постоянного тока

Щеточно-коллекторное устройство осуществляет скользящий контакт обмотки якоря с внешней цепью. При вращении якоря по коллектору скользят две графитовые щетки (см. рис. 78), установленные в специальные обоймы щеткодержателей диаметрально противоположно. Щетки прижимаются к коллектору спиральными или пластинчатыми пружинами. Щеткодержатели крепятся к траверсе, которую вместе со щетками можно поворачивать относительно индуктора на некоторый угол в ту или иную сторону.

Принцип действия машин постоянного тока в различных режимах работы

Режим двигателя

Принцип действия двигателей постоянного тока основан на возникновении механической силы, действующей на проводник с током, помещенный в магнитное поле.

При поданном на обмотки якоря и возбуждения напряжении по этим обмоткам протекает ток. Ток обмотки возбуждения создает магнитное поле машины (магнитный поток Ф). Взаимодействие тока якоря Iя с этим магнитным полем приводит к возникновению вращающего момента

М=СмФIя,  (188)

где См – постоянный коэффициент по моменту, зависящий от конструкции машины.

При вращении якоря в магнитном поле в обмотке якоря наводится ЭДС

Е=СеФn,  (189)

где Се – постоянный коэффициент по ЭДС, зависящий от конструкции машины; Ф – магнитный поток; n – частота вращения якоря.

В режиме двигателя эта ЭДС направлена противоположно по отношению к приложенному напряжению (противо-ЭДС). Поэтому уравнение электрического состояния цепи якоря имеет вид

U=E+Iя Rя, (190)

или

, (191)

где Rя – сопротивление якоря.

Из уравнения (191) видно, что ток якоря зависит не только от напряжения, но и от ЭДС. В режиме двигателя Uя>Е.


Преимущества цифровой обработки сигналов