21Приведенный трансформатор.

Для возможного сравнения векторных диаграмм, чтобы строить их в одном масштабе ЭДС E₂/ω₂ на один виток. E₂^/=(E₂/ ω₂) ω₁=nE₂=E₁ ω₂, ω₁ – число витков первичной и вторичной обмотки.

Из равенства полных мощностей можно записать E₂` I<sub>2</sub>` = E₂ I₂ , E₂` I<sub>2</sub>` - для приведенного трансформатора, E₂ I₂ – для реального трансформатора, отсюда следует I₂` = E<sub>2</sub> I<sub>2</sub>/ E<sub>2</sub>`= E₂ I₂/ nE₂= I₂/n. Из равенства мощностей реального и приведенного трансформатора можно записать

tgφ₂= x₂^/ /R₂^/ = x₂ /R₂ отсюда находим приведенное значение индуктивного сопротивления

x₂^/= x₂ R₂^/ /R₂=n²х₂, приведенное значение полных сопротивлений z₂^/= n² z₂.

22Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора.

1. в опыте холостого хода вторичная обмотка трансформатора замкнута , а к первичной подводится номинальная , т.е. паспортное напряжение. Измеряют U_1Н, I_1Х, P_Х,U_2Х, по данным опыта определяют Z₀= U_1Н/ I_1Х, R₀= P_Х/ I_1Х², х₀=, n= U_1Н/ U_2Х; U_1Н – мал и составляет не более 5-10% от номинального значения мощности, измеренная в опыте холостого хода это мощность потерь в сердечнике трансформатора ∆Р₀=Р_х. Т.к. основной магнитный поток не зависит от трансформатора, то и магнитные потери не зависят от нагрузки. ∆Р₀=Р_х=const.

2. В опыте короткого замыкания вторичная обмотка трансформатора замыкается накоротко, а в первичной обмотке подводится пониженное напряжение такой величины, чтобы токи в обмотках были равны номинальным. Номинальные токи можно определить по паспортным данным трансформатора.

I_1Н=S_Н/ U_1Н; I_2Н=S_Н/ U_2Н.

Обычно напряжение U_1К мало и составляет 5-10% от U_1Н измеряют Q, U_1К, I_1Н и Р_К, по данным опыта можем рассчитать: Z_К= U_1Н/ I_1Н, R_К= Р_К / I_1Н², х_К=. Мощность измеренная в опыте короткого замыкания, это мощность потерь в обмотках трансформатора при номинальных токах. ∆Р_ЭЛ.Н=Р_К. В режиме отличающемся от номинального электрические потери равны ∆Р_ЭЛ.Н=R_К I²= Р_К / I_1Н² I₁ ²= β² Р_К= var. Var – переменные потери. β = I₁ / I_1Н= I₂ / I_2Н- коэффициент загрузки трансформатора.

24.Рабочие характеристики трансформатора.

Из рабочих характеристик видно, что трансформатор не выгодно эксплуатировать с недогрузкой , когда I₂ < I_2Н , т.к. при этом КПД и cos φ, имеют низкие значения. Зависимость U₂ =f(I₂) называется внешней характеристикой трансформатора. Из этой характеристики видно , что U₂ с ростом I₂ меняется незначительно , не более чем на 5-10% , т.е. трансформатор обеспечивает высокое качество электроэнергии. Ток I₁ с ростом I₂ меняется практически пропорционально I₂.

25Трехфазные трансформаторы. Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство, для преобразования электроэнергии переменного тока одного напряжения в энергию переменного тока другого напряжения при одной и той же частоте. Трансформирование энергии в 3-ехфазной цепи можно осуществлять тремя однофазными трансформаторами или спец-ым трехфазным трансформатором. Группу однофазных трансформаторов применяют при очень больших мощностях в связи с простотой их трансформации от завода изготовителя. Поэтому чаще применяют трехф-ые транс-ры, т.к. они дешевле и имеют меньшие габариты. Трехфазный трансформатор состоит из сердечника набранного из тонких изолированных листов электротехнической стали, а также трех первичных и вторичных обмоток. АВС – начальные фазы обмоток высшего напряжения, ХУZ – их концы, аbc-начальные фазы обмоток низшего напряжения xyz- их концы.

Эти обмотки могут соединятся по схеме звезда и по схеме треугольник. Группа соединения обмоток указывает на то, что угол сдвига фаз между соответствующими первичными и вторичными напряжениями трансформатора равен часовой и минутной стрелкой в часах, при этом вектор линейного напряжения первичной обмотки соединяется с минутной стрелкой.

Группу соединения обмоток трехфазного трансформатора важно знать т.к. на параллельную работу можно включить только трансформаторы имеющие одноименную группу. На параллельную работу трансформаторы устанавливают когда Векторная диаграмма трехф-ого трансф-ра в режиме холостого хода на рис.10.13.

Фазные напряжения питающей сети и фазные ЭДС сдвинуты на угол 120°. Векторы магнитных потоков в трех стержнях образуют симметричную звезду, и сумма их = 0. Поэтому силовой трансф-тор не имеет четвертого замыкающего стержня.

26. Измерительные трансформаторы. В цепях переменного тока часто применяют измерительные трансформаторы напряжения и тока, с помощью которых измеряют большие напряжения и токи с помощью приборов, рассчитанных на измерение небольших значений этих величин. Кроме того, измерительные трансфор­маторы позволяют изолировать электроизмерительные приборы цепи от высокого напряжения и тем самым обеспечить безопасность работы обслуживающего персонала.

Трансформаторы напряжения служат для подключения вольтметров, катушек напряжения ваттметров, счетчиков, фазометров и реле, рас­считанных на работу со стандартными приборами напряжением 100 В; их выпускают на различные значения первичного напряжения, дости­гающего десятков киловольт. Трансформаторы тока используют для включения амперметров, токовых катушек ваттметров, счетчиков и т. д., рассчитанных на работу со стандартными приборами на ток 1, 2, 3,5; 5 А.

27. Асинхронные машины. Устройство и принцип работы трехф-го асинхронного двигателя. Асинхр-ая машина- машина переем-го тока, в кот-ой частота вращающего магнит-го поля статора не равна частоте вращающегося ротора. Они как и другие эл. машины работают в обратимом режиме, т.е. могут работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Как генер. Асинхр-ые машины уступают синхронным машинам, поэтому основной их режим работы-двигательный режим. Асинхр-ые машины явл. самыми распростр-ми в пром-ти в силу их простоты, надежности и дешевизны. Асинхр. Двигатели бывают одно-2-ух и 3-ехфазными. Устройство 3-ехфазного асинхр-го двигателя. Состоит из 2-ух осн. частей: неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор -полый цилиндр набранный из таких листов эл.техн-ой стали, изолиров. друг от друга для уменьшения потерь на гистерезисе или кривые токи. На внутр. пов-ти статора им-ся пазы, в кот. уклад-ся 3-ехфазная обмотка. Обмотка статора -совок-ть 3-ех одинаковых однофазных обмоток (фаз сдвинутых относ-но др. др. на угол 120°). Обмотка соединения по схеме «звезда» и «треуг-к» в завис-ти от питающего напряж. Если есть надпись Υ/ 380/220 – обозн-ет, что при лин-м напряжении =380В обмотки статора соед-ся по схеме Y, а при напр. = 220В по схеме ∆ . Ротор -соединяет сердечник, набранный из неизолированных листов эл.технич-ой стали. На наруж. пов-ти ротора имеются пазы, в кот. размещ. ротериальная обмотка. По конструкции роторной обмотки асинхр-ые двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором. Обмотка предст-ет собой совок-ть уложенных в пазы сердечника провод-в из Aℓ, Cu или бронзы. По внешнему виду короткозамкнутая обмотка предст. собой беличью клетку. В асинхр. двигателе с фазным ротором обмотка ротора вып-ся по типу статерной, концы обмотки соед. по схеме Y. Свободн. выводы обмоток присоеденены к 3-ем устан-ам на вал и изолиров. как от вала, так и от сердечника кольцами, по кот. скользят щетки. Асинхр. двиг-ли с фазным двигателем исп-ют в основном в под. кранах. Асинхр. двигат. с короткозамкн. ротором исп-ют в вентил-х, насосах, транспортерах. Принцип д-вия асинхр-го двигателя. Основан на взаимод-вии вращ-ся магн. поля, созд-ого статерной обмоткой, с токами наводимыми этим полем в обмотках ротора. Токи в обмотке = 0 по величине и сдвинуты друг относит-но друга на угол 120°. Можно сказать, что магн. поле в зазоре м/у статером и ротером явл. вращ. магнитным полем. Частота вращ. магн. поля: n₁=(60 f₁)/p, где n₁ –частота статора, f₁ – частота питающей сети, р –число пар полюсов. Основная схема включ. асинхр. двигателя: если возникает необ-ть изм-ть напр-ние вращ. ротера, то в этом случае достат-но поменять местами любые 2 фазы.

Статор в виде пост-ого магнита:

Основной магн. поток Ø направлен от N к S и пересекает проводник обмотки ротера. При этом он наводит ЭДС e_2. Направл-е ЭДС опр-ся по правилу правой руки: правую руку расп-ют так, чтобы силовые линии магнит. поля входили в ладонь, тогда большой палец будет направлен по направл. перемещ. проводника (в нашем случае в сторону против-но направл. вращ. магн. поля). 4 пальца укажут направление e ₂ (в нашем случае от нас). Если обм. ротора замкнута, то в ее пров-ках возникает ток i₂ соноправленный с e₂. В рез-те взаимного тока i₂ и магн. потока Ø возн-ет сила F и мом. вращения М под действием кот. ротор начинает вращ-ся. Направление силы F опр-ся по правилу левой руки: ладонь левой руки надо распр-ть так, чтобы силовые линии входили в ладонь. 4 вытянутых пальца расположить по направлению тока, тогда большой палец укажет направление силы F. Ротор начинает вращаться с частотой n₂ > n₁. По мере разгона двигателя e₂ уменьш ся, т. к. уменьш-ся разница (n₂- n₁). n₁ –частота вращения статора, n₂ –частота вращения ротера. Ток i₂ тоже уменьш-ся , вместе с ним уменьш-ся вращ. момент М, частота ротера увелич-ся до тех пор, пока не наступит равновесие м/у вращ. моментом М и мом. сопротивления Мсопр. После этогоротер будет вр-ся с частотой n_{2 .} М=Мсопр; (n₁- n₂)/ n₁ = S, S-скольжение. Если n₂=0, то S=1. Если n₂= n_1, то S =0. Величина скольжения колеблится в пределах 2-7%.

28 Рабочие характеристики асинхронного двигателя. Механические характеристики наглядно показывает свойства асинхронного двигателя как части электропривода. Но для более полного выявления свойств самого двигате5ля служат его рабочие характеристики – так принято называть зависимости от полезной мощности Р₂ двигателя на валу частоты вращения n, вращающего момента М, коэффициента мощности коэффициента cosφ и КПД . Все рабочие характеристики снимаются при номинальных частоте сети f и напряжении между выводами статора U₁=U_1ном. Вращающий момент складывается из полезного момента М₂ и момента холостого хода М_х М₂=Р₂/ω_р(угловая скорость двигателя).

Что касается зависимости cosφ₁ двигателя от нагрузки, то его изменения обусловлены следующими соотношениями. Намагничиваю­щий ток двигателя мало зависит от нагрузки, так как ее увеличение вызывает лишь возрастание потокосцеплений рассеяния, пропорциональных токам в обмотках статора и ротора, а главный магнитный поток машины при возрастании нагрузки незначительно уменьшается. Но активный ток двигателя пропорционален его механической нагрузке. Таким образом, с увеличением нагрузки двигателя относительное значение реактивного тока быстро убывает, a cos ф₁ увеличивается. При холостом ходе двигателя его коэффициент мощности довольно низок — примерно 0,2. С увеличением нагрузки он быстро возрастает и достигает максимального значе­ния (0,7—0,9) при нагрузке, близкой к номинальной. Таким образом, даже у полностью загруженного двигателя реактивный ток составляет 70—40 % тока статора.

Неполная загруженность асинхронных двигателей является одной 'из главных причин низкого cosφ промышленных предприятий. Естественным способом повышения cosφ является полная загрузка асин­хронных двигателей. Главный магнитный поток двигателя пропорционален напряжению на статоре. Намагничивающий ток, возбуждающий этот поток, при заданном значении потока обратно пропорционален магнитному сопротивлению на пути потока. В этом магнитном сопротивлении большую часть составляет сопротивление воздушного зазора между статором и ротором. По этой причине конструктор стремится сократить этот зазор до минимума, определяемого условиями подвижности в подшипниках и необходимым запасом на их износ, прогибом вала и точностью центровки. С увеличением номинальной мощности двигателя необходимый воздушный зазор возрастает значительно медленнее этой мощности, благодаря чему с повышением номинальной мощности двигателя его cosφ увеличивается. С уменьшением номинальной частоты вращения двигателя увеличивается его магнитный поток, так как при меньшей частоте вращения он индуктирует в фазной обмотке статора меньшую ЭДС. Следовательно, у тихоходных двигателей намагничивающий ток относительно больше, a cosφ существенно меньше.

Коэффициент полезного действия определяется отношением полез­ной мощности на валу Р₂ к мощности Р₁₍ определяющей потребление двигателем энергии из сети:

Мощность Р₁ равна сумме полезной мощности и мощности всех потерь в двигателе:

Мощность всех потерь энергии в двигателе можно разделить на постоянную составляющую, практически не зависящую от нагрузки, и переменную составляющую, зависящую от нее.

Мощностью постоянных потерь энергии в двигателе можно считать мощность потерь в сердечнике статора на гистерезис и вихревые токи и мощность механических потерь, которая определяется экспериментально из опыта холостого хода двигателя.

Мощностью переменных потерь энергии в двигателе является мощность потерь на нагревание проводников обмоток статора и ро­тора, она равна:

Своего максимального значения (65—95 %) КПД достигает, когда переменные потери равны постоянным (см. § 8.9). У большинства двигателей этот максимум КПД имеет место примерно при нагрузке, равной 75 % номинальной, так как двигатели проектируются с учетом того обстоятельства, что далеко не всегда они полностью загру­жены.

29.Схемы замещения фазы асинхр-го двигателя. По аналогии с трансф-ом можно составить Т-образную и Г-образную схемы замещения.

Rн=((1-S)/S)R`<sub>2</sub>. R<sub>1</sub>-акт. сопр. обмотки статора; Х<sub>1</sub>-индуктивное сопр-ние обмотки статора; R`₂ –привед. акт. сопрот. обмотки ротера; Х`<sub>2</sub>-прив. индукт. сопр. обмотки ротера; R<sub>0</sub>,X<sub>0</sub>-акт. и индукт. сопротивл. статора в режиме хол-го хода. ((1-S)/S)R`₂-акт. сопр., имитир-щее механич-ую нагрузку на валу двигателя.

Rk=R₁+R`<sub>2</sub> Xk=X<sub>1</sub>+X`_{2 ,} Rk, Xk- опред-ся из опыта короткого замыкания.

30 Способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротером.Пусковые двигатели тем лучше , чем больше пусковой момент и меньше пусковой ток. Mпуск и I пуск

1 сп-б пуска: Прямой пуск двигателя.

К-ключ (магнитный пускатель)

Iпуск=(5 до 7)Iном Кпуск=Iпуск/Iном=5 до7 Достоинство

:1-двиг-ль развивает наибольший пусковой момент 2-простота схемы

пуска двиг-ля . Недостатки: 1- Пусковой ток превышает номинальное

зн-ие в 5-7 раз.

2 сп-б пуска: Пуск через мунтирующий реакторы.

Последовательность пуска-1- сраб-т клюя К1, в следствии этого напряж. Поступает на статор обмотки через катушку реактора. Часть падения напряж-я (фазного напр-я) происх-т на этих катушках. Uпуск падает стремится к раз падает Iпуск. 2-при наборе ротером в двигателе номин-х оборотов ключ К1 отключ-я и включ-я К2. в этом случае статорные обмотки двиг-ля будут включены в сеть непосредственно. Дост-во-ток пусковой уменьш-я в К раз, нед-к-момент пуск. Уменьщ-я вК квадрат раз.3- включение двиг-ля через понижающий автотрансформатор. Дост-ва и нед-ки аналог-ы второму.4- пуск с переключением статерной обмотки двиг-ля с перекл-ем со сх. Треугольник на сх. Звезда .

практ-и все обмотки двиг-й изгот-ся

на номин-м напряжении 220 В, поэт.

Если Uл=220В, то

Uф=220/корень 3=127В

отнош-ие пуск-го тока Iпуск треуг./ Iпуск звезда

=корень3

Пуск асинхронного двигателя с фазным ротером. Двигатель с фазным ротером обладает улучшенными пусковыми свойствами. Их включ-е осущ-ся подключ-и и ротером обм-м пуск-го реостата.

Sкр=R¹₂+ R¹п.р/Xк=1 (1) R¹₂- активное сопрот-е обм-и ротера

R¹п.р-сопр.пуск.реастата пересчит-е на статор-ю обмотку.

X_к=X₁+X¹₂-сумма инд-х сопрот. стат-й и рот-й обмоток .

При выпонении усл.(1) мом.

Мпуск=М max по мере

Разгона двиг-ля пуск.р.

плавно выв-ся и двиг-ль

будет работать по усл.(1).

Асинхронный двигатель с улучшенными пусковыми свойствами .

Прямой пуск является основным способом пуска асинхронных двигателей. При прямом пуске на статорную обмотку двигателя подается полное напряжение сети.

Достоинство: простота осуществления, двигатель развивает наибольший пусковой момент по сравнению с другими способами пуска. Недостаток: большая кратность пускового тока K_I=I_пуск/I_ном=5-7 I_пуск=Uф/Z _к Большой пусковой ток неопасен для самого двигателя, но он может вызвать значительное понижение напряжения в сети, питающей двигатель, особенно если есть маломощная. Значительное снижение напряжения в сети может в свою очередь вызвать остановку уже работающих двигателей, питаемых от этой же сети. В свою очередь это приводит к еще большему возростанию потребляемого из сети тока и дополнительному понижению напряжения в сети, что приводит к невозможности пуска двигателя; для ограничения пусковых токов применяют специальные способы пуска.

31 Синхронные машины. Принцип действия синхронного генератора. Она обладает ценным свойством: она может работать с током, определим по фазе напряжения φ<0. В отличие от них асинхронные двигатели работают с током, отстающим по фазе от напряжения. Это позволяет при совместном испытании синхронных и асинхронных машин получать высокий коэффициент мощности без использования дополнительных компенсаторов. Это свойство синхронных машин позволяет использовать их в качестве двигателей для привода механизмов с постоянной угловой скоростью. Распространенность синхронных двигателей не столь широка, как асинхронных, но в ряде случаев, например в металлургии, их использование становится необходимым. Принцип действия: Для обеспечения генераторного режима нужно: 1) ротор привести во вращение (турбина паровал, гидравлическая, дизельный двигатель) 2)Обмотку возбуждения зажигать постоянным током. Постоянный ток протекая по обмоткам возбуждения создает магнитный поток Ф₀ который вращался вместе с ротором наводит в обмотках статора синусоидального ЭДС с частотой f f=(Pn)/60 P-число пар полюсов, n- частота вращения ротрора[об/мин}. Т.к фазные обмоткис двинуты относительно друг друга на угол 2π/3p или 120/p, то наводимое в фазах статорной обмотки потоком Ф₀ сдвинуто на угол 120⁰. Часть машины, в которых наводится ЭДС, называется якорем. Если к якорю не подключена нагрузка, то генератор работает в режиме холостого хода. При работе якоря под нагрузкой создается поток рассеивания. Ф₀, сцепленный только с якорем. Поток рассеивания описывается индуктивным сопротивлением Х_ря. Потоку Ф_σ соответствует индуктивное сопротивление Х_σ. Сумма этих сопротивлений называется синхронным индуктивным сопротивлением. Х_ря+Хσ=Х_синхр. Покажем схему

замещения фазы якорной обмотки

U=jX_синхрI=E U=E-jX_синхрI-уравнения фазы статорной обмотки.

32) Характеристики синхронного генератора, работающего на автономную нагрузку. 1)Характеристики холостого хода – это зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения при холостом ходе.

E=f (I_возб) Если ток = 0, то n=const (I_возб=0)при увеличений и возбуждений ЭДС увеличивается, однако при некотором тока возбуждения рост ЭДС прекращается, что связано с насыщением магнитной цепи машины. 2)Внешняя характеристика-это зависимость напряжения на зажимах синхронного генератора от тока нагрузки U=f(I), Iв=I._вном=const вид внешней характеристики зависит от характера внешней нагрузки. Напряжение на зажимах генератора с ростом тока нагрузки изменяется по двум причинам.1. Увеличивается падение напряжения на синхронном индуктивном сопротивлении, 2. вследствие реакции якоря (воздействия магнитного потока якоря на магнитный поток ротора).

RC-активная емкостная нагрузка, R-активная нагрузка, RL-активная индуктивная нагрузка. 3)регулировочная характеристика – это зависимость тока возбуждения от тока нагрузки: Iвозб=f(Iном ), при U=Uном=const n=n_ном=const, cos φ_нагр=const. Вид регулировочной характеристики зависит также от характера нагрузки и является обратным по отношению к внешней характеристике, то есть эта характеристика показывает как нужно изменять ток возбуждения с увеличением тока нагрузки, чтобы напряжение на зажимах генератора оставались величиной постоянной.

33 Принцип действия и устройство синхронного двигателя. Синхронная машина обладает ценным свойством: она может работать с током, определим по фазе напряжения φ<0. В отличие от них асинхронные двигатели работают с током, отстающим по фазе от напряжения. Это позволяет при совместном испытании синхронных и асинхронных машин получать высокий коэффициент мощности без использования дополнительных компенсаторов. Это свойство синхронных машин позволяет использовать их в качестве двигателей для привода механизмов с постоянной угловой скоростью. Распространенность синхронных двигателей не столь широка, как асинхронных, но в ряде случаев, например в металлургии, их использование становится необходимым. Синхронные машины обладают ценным свойством. Они могут работать с током, опережающим по фазе напряжение. Это позволяет при совместном испытании синхронных и асинхронных машин получать высокие коэффициенты мощности и без применения дополнительных конденсаторов. Устройство: состоит из статора-полого цилиндра, набранного из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга для уменьшения потерь на гистерезис или кривые токи. На внешней поверхности статора имеются паузы, в которые укладывается трехфазная обмотка. Обмотка статора.-совокупность трех одинаковых однофазных обмоток. Ротор состоит из электромагнита постоянного тока, изготовленного из электротехнической стали и обмотки возбуждения, концы которой присоединены к контактным кольцам, которым прижимаются неподвижные щетки. С помощью этих щеток и колец обмотка возбуждения запитывается от источника постоянного тока. Это может быть генератор постоянного тока установленный на валу синхронной машины такой генератор называется возбудителем.

1-обмотка статора, 2- обмотка возбуждения, 3-контактные кольца, 4-щетки, по конструкции ротора различают синхронные машины (СМ) с явно выраженными полюсами то есть с выступающими полюсами (тихоходные СМ) n=80-250 об/мин, и с неявно выраженными полюсами, т.е. цилиндрической формы (быстроходные СМ) n=1500-3000 об/мин. Принцип действия. Чтобы обеспечить двигательный режим СМ надо: 1-статорную обмотку подключить к трехфазной цепи, 2-обмотку возбуждения запитать постоянным током. В этом случае на ротор будет действовать знакопеременный момент и ротор в силу своей инерциальности вращаться не будет, а будет только вибрировать на месте, поэтому для пуска СД необходимо предварительно раскрутить ротор до скорости близкой к синхронной. Это делается либо с помощью постороннего двигателя, либо с помощью специальной пусковой, короткозамкнутой обмотки, как у АД-это называется асинхронный пуск синхронной машины. Порядок пуска: 1) Обмотка возбуждения замыкает через сопротивление, чтобы уменьшить напряжение между витками и избежать пробои изоляции. 2) Подают питание на короткозамкнутую обмотку и раскручивают ротор до скорости, близкой к синхронной. 3) В обмотку ротора подается постоянный ток и он “догоняет” магнитное поле статора и втягивается в синхронизм. После этого короткозамкнутая обмотка отключается.

34Устройство машины постоянного тока. Принцип работы генератора постоянного тока, способы его возбуждения. Состоит из неподвижной части статора и подвижной – якоря. Статор – стальная станина, внутри которой закреплены главные полюса, на которых расположены обмотки возбуждения. Обмотка возбуждения запитывается постоянным током и создается основной магнитный поток. Якорь состоит из электромагнитной стали и закрепляется на валу двигателя. В пазах якоря размещена обмотка каждая секция которой соединена с коллекторной пластиной. Коллектор – цилиндр из медной пластины специальной формы, коллектор скользит по неподвижным пластинам (щетки). Они образуют механический выпрямитель. Коллектор преобразует постоянный ток источника, переменный ток якоря, для уменьшения искрения. Между главными полюсами установлены дополнительные полюса. Принцип действия генератора постоянного тока. Якорь вращается при помощи внешней силы, обмотка возбуждений запитывается постоянным током, проводники якоря пересекают магнитный поток главных полюсов, а в них наводится ЭДС. С коллектора снимается ЭДС: E=C_enФ, C_e-коэффициент, зависящий от конструкции обмотки, n-частота вращения якоря, Ф-магнитный поток главных полюсов. На проводники якоря действует электормагнитная сила, направленная против его движения и создающая тормозной электромагнитный момент. М_т=С_мФI_я, С_м-постоянная величина, зависящая от момента, I_я-ток якоря. Способы возбуждения генератора постоянного тока (ГПТ). Виды: 1. Генераторы с независимым возбуждением(ОВ питается от независимого источника постоянного тока).

2. Генератор с самовозбуждением: а)генератор с параллельным возбуждением,

б) генератор с последовательным возбуждением,

в) генератор со смешанным возбуждением: а-согласно включению обмоток, б-пунктир встречный включению обмоток.

Принцип самовозбуждения ГПТ (на примере генератора параллельного возбуждения). Генератор параллельного возбуждения. Характеристики ГПТ. При заводских испытаниях главные полюса машины намагничиваются и в них сохраняется небольшой остаточный магнитный поток Ф_ост. При вращении якоря его проводники пересекают этот поток и в них наводится небольшая ЭДС Е_я=С_еnФ_ост, т.к обмотка возбуждения подключено параллельно якорю, то под действием этой ЭДС в ней потечет ток возб.I_возб. Этот ток создает магнитный поток обмотки возбуждения Ф_ов, кот-ая сложится с Ф_ост и_. увеличит основной магнитный поток главных полюсов Ф_ост.+Ф_ов=Ф, это в свою очередь увеличит ЭДС якоря. Е_я=С_еnФ и следовательно увеличит ток возбуждения. Т.о. генератор сам себя намагничивает. В следствии насыщения главных полюсов машины этот процесс прекратится при определенном значении ЭДС.

35 Характеристики генератора постоянного тока. 1)характеристики холостого хода – это зависимость ЭДС якоря от тока возбуждения при х.х. E=f(Iв) I=0 n=n_ном=const вид этой характеристики напоминает форму кривой намагничивания магнитной цепи ГПТ.

2)внешняя характеристика – зависимость напряжения на зажимах генератора от тока нагрузки U=f(I) n=n_ном=const R_рсост=const [Iв=const]

Вид внешней характеристики зависит от способа возбуждения. Уравнение электрической постоянной цепи якоря ГПТ U=E-RяIя 1 -внешняя характеристика ГПТ независимого возбуждения с ростом тока якоря из формулы напряжение уменьшается на величину падения напряжения в цепи якоря (RяIя) Характеристика жесткая, т.к снижение напряжения при номинальном токе составляет лишь 5-7%.2- внешняя характеристика ГПТ параллельного возбуждения проходит ниже, чем 1, т.к при снижении напряжения U уменьшается и ток возбуждения, что приводит к дополнительному снижению осн. магн. потока Ф, а следовательно к снижению ЭДС якоря и к снижению напряжения. 3-внешняя характеристика ГПТ смешанного возбуждения при согласном включении параллельной и последовательной обмоток. Напряжение практически неизменно т.к. падение напряжение в цепи якоря компенсируется ростом ЭДС на такую же величину. 4- внешняя характеристика ГПТ смешанного возбуждения при встречном включении последовательной и параллельной обмоток. Напряжение на генераторе резко падает с ростом тока нагрузки.3) Регулировочная характеристика –это зависимость тока возбуждения от тока нагрузки Iв=f(I), U=Uном=const, n=n_ном=const. Вид этой характеристики обратной по отношению к внешней характеристике, т.е. она показывает как надо менять ток возбуждения, чтобы напряжение на зажимах генератора поддерживать неизменным.

36.Двигатель постоянного тока. ДПТ параллельного возбуждения. 1)Преимущества: возможность плавного регулирования частоты вращения 2)Большой пусковой момент. Недостатки 1) Наличие щеточно–коллекторного узла (требует постоянного ухода) 2) сложность конструкции. Принцип работы.

Постоянный ток подводится к обмоткам якоря и обмоткам возбуждения. По проводам якоря протекает ток. Под действием электромагнитного поля Фв провода якоря наводится ЭДС, по ним течет ток якоря и за счет этого возникает электромагнитный момент и якорь начинает вращаться. Схема замещения якорной обмотки в режиме двигателя.

Электрической обмотки. U=Eя+IяRя - уравнение электрического состояния якорной обмотки. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения.

U=E+IяRя (1) Iя= (U- E)/ Rя (2) Е=С_еnФ (3) при n=0 следовательно Iя=U/Rя, т.е. при пуске против ЭДС=0. Пусковой ток в 10-30 раз превышает ток, что опасно для двигателя, поэтому его ограничивают пусковым реостатом.

Сопротивление регулировочного реостата выбирают из условии: Iя=U/(Rя+Rpp)

Одновременно необходимо увеличивать пусковой момент: М=СмФI_япуск, для этого увеличивают магнитный поток Ф, уменьшая сопротивление пускового реостата, задействованного в обмотку возбуждения. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением n=(U-IяRя)/(C_eФ) 1) увеличением сопротивления якоря, тем меньше n. 2)применением магнитного потока.