Машины постоянного тока

Достоинства машин постоянного тока:

-возможность плавного регулирования частоты вращения,

-получение больших пусковых моментов, что важно для тяговых двигателей на транспорте.

Электрические машины постоянного тока малой мощности применяют в системах автоматического регулирования, как для привода исполнительных механизмов, так и в качестве датчиков частоты вращения подвижных частей системы регулирования.

Генераторы постоянного тока входят в состав систем электропитания спецоборудования (радиотехническое оборудование, зарядка аккумуляторов, питание электролитических ванн…..).

Общий недостаток машин постоянного тока - сложность конструкции

щеточно-коллекторного аппарата (искрение- снижение надежности и сужение области применения). Существенный недостаток-необходимость предварительного преобразования широко развитого переменного тока в постоянный.

Устройство машины постоянного тока.

В неподвижной части укреплены главные полюсы для возбуждения магнитного потока и дополнительные - для улучшения коммутации в машине.

Главный полюс состоит из сердечника, набранного из листовой стали и укрепленного болтами на станине, и обмотки возбуждения. На конце сердечника закреплен полюсный наконечник для создания требуемого распределения магнитного потока в зазоре между статором и ротором.

Станина из литой стали замыкает магнитную цепь главного потока Ф.

Между основными полюсами располагаются дополнительные полюсы. Обмотки дополнительных полюсов связаны последовательно с якорем.

В якоре при вращении обмоток в магнитоном поле индуцируется ЭДС.

Якорь состоит из зубчатого сердечника 1 (рис.13.3), обмотки 2, уложенной в его пазах, и коллектора 3, насаженного на вал. Сердечник якоря 1 набирается из электротехнической листовой стали, изолированной друг от друга лаком.

Для отвода тока от коллектора служат щетки 1 (рис.13.4), установленные в щеткодержателях. Пружина 2 прижимает щетку к коллектору. Щеткодержатели надеваются на щеточную траверсу (отверстие 3), от которой они электрически изолируются. Траверса крепится соосно с якорем так, что её можно поворачивать, изменяя положение щеток по отношению к полюсам машины.

У всех электрических машин постоянного тока есть коллектор. Это полый цилиндр, собранный из изолированных друг от друга клинообразных медных пластин 1 (рис.13.5).Пластины коллектора изолированы также от вала машины. Проводами 2 они соединяются с витками обмотки, размещенной в пазах якоря. Вращающаяся обмотка соединяется с внешней цепью скользящими контактами между щетками и коллектором.

Электродвижущая сила и электромагнитный момент машин постоянного тока.

При движении провода обмотки якоря в магнитном поле под полюсом (см. рис.13.14) провод пересекает линии магнитного поля с индукцией В

И в нём по закону электромагнитной индукции индуцируется ЭДС

E₁=-dФ/dt=B L V

L- активная длина провода, V-окружная скорость якоря.

Чтобы определить направление индуктированного тока в проводнике при движении его в магнитном поле, надо правую руку расположить так, чтобы силовые линии входили в ладонь, а отогнутый большой палец указывал направление перемещения проводника в магнитном поле; тогда вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированного тока в проводнике.

Это - мгновенное значение ЭДС, изменяющееся под действием магнитной индукции вдоль полюсного деления.

Чтобы определить среднее значение этой ЭДС, подставим в её выражение среднее значение магнитной индукции В_ср под полюсом в пределах полюсного деления:

Е_1ср=В_ср L V., V=π D n/60, πD=τ 2p (2р-число полюсов, τ- ширина полюсного деления).

Следовательно, V=2p n τ/60, E_1cp=B_cp L τ 2p n/60=2p n Ф/60

Обмотка якоря состоит из К активных проводов. Щетки делят эту обмотку на 2а параллельных ветвей. Таким образом, в пределах каждой параллельной ветви последовательно соединяются К/2a активных проводов; ЭДС якоря – это ЭДС одной параллельной ветви обмотки, а эта последняя равна сумме ЭДС, индуцируемых в составляющих её проводах. Следовательно, ЭДС якоря равна

Е_Я=Е_1СР К/(2a)/

Или E_Я=p/a К Ф n/60=С_E Ф n. (C_E-коэфф.)

В генераторе ЭДС Е_Я возбуждает ток якоря I_Я и совпадает с ним по направлению. У двигателя ЭДС Е_Я направлена против тока I_я и называется противоЭДС.

ЭДС якоря можно регулировать посредством изменения главного магнитного потока или посредством изменения частоты вращения якоря.

При работе машины постоянного тока в режиме генератора взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем машины создаёт тормозной момент, который должен преодолеваться первичным двигателем. В режиме двигателя взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создаёт вращающий момент.

На каждый из К активных проводов обмотки якоря, находящихся под полюсами машины, воздействует сила F=B I L. Сумма этих сил создаёт электромагнитный момент, воздействующий на якорь:

M_ЭМ=D/2 ΣF =D/2 K B_cp I L=C_m Ф I_Я.

Режимы работы машины постоянного тока.

Как и все электрические машины, машина постоянного тока обратима. Она работает в режиме генератора, если её якорь вращается первичным двигателем, главное магнитное поле возбуждено, а цепь якоря соединена через щетки с приёмником. Под действием ЭДС, индуцируемой в обмотках якоря, в замкнутой цепи якорь- приёмник возникает ток, совпадающий с ЭДС по направлению (см. рис.13.8а).

Взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создаёт на валу генератора тормозной момент, который преодолевается первичным двигателем. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую.

В двигательном режиме цепи якоря и возбуждения машины присоединены к источнику электроэнергии. При работе машины в режиме двигателя взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создаёт вращающий момент. Взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создаёт вращающий момент, преодолевающий момент нагрузки на валу. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую. ЭДС якоря противодействует току в цепи якоря и направлена ему навстречу (см .рис.13.8 б).

Возбуждение главного магнитного поля возможно с помощью электромагнитов, либо постоянных магнитов (последнее редко распространено).

Характеристики машин постоянного тока при работе как в режиме генератора, так и в режиме двигателя зависят от способа включения цепи возбуждения по отношению к цепи якоря. Соединение этих цепей может быть параллельным, последовательным, смешанным и независимым.

В машинах с независимым возбуждением обмотка возбуждения, имеющая N_b витков, подключается к независимому источнику электроэнергии, благодаря чему ток в ней не зависит от напряжения на выводах якоря машины Я. Для этих машин характерна независимость главного потока от нагрузки машины (рис. 13.7).

Рис.13.7.

Анализ работы щеточного токосъёма.

Во вращающейся обмотке якоря машины постоянного тока индуцируется переменная ЭДС, и для её выпрямления необходим коллектор.

Пусть магнитное поле главных полюсов однородно с индукцией В_о, а обмотки якоря представляют два витка с площадью S, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и подключенных к коллектору. При вращении витков с угловой скоростью ω в них индуцируются ЭДС

E₁=-dФ₁/dt=Е_m cos ωt; E₂=-dФ₂ /dt=-E_m sinωt,

где Ф₁=-Ф_о sinωt, Ф₂=Ф_о cosωt-нормальные к плоскостям витков 1 и 2 составляющие главного магнитного потока Ф_о=B_o S.

Так как виток 1 подключен к пластинам 1 и 3, а виток 2- к пластинам 2 и 4 коллектора, то при отключенной нагрузке между этими пластинами будут напряжения U₁₃=E₁=E_m cosωt, U₂₄=E₂=E_m sinωt.

При вращении выводы генератора подключаются к виткам 1 и 2 через неподвижные щетки коллектора и, следовательно, контактируют то с

витком 1, то с витком 2.

В итоге на пластинах коллектора при вращении витков будут колебаться и напряжения генератора постоянного тока (показано пунктиром на рис. Б). При изменении направления вращения якоря изменится знак напряжения выпрямленного тока (сплошная линия на рис Б). Применение ферромагнитного якоря и полюсных наконечников позволяет получить равномерное распределение индукции В воздушном зазоре машины и уменьшить пульсацию напряжения генератора.

Для уменьшения пульсаций напряжения увеличивают число щеток коллектора. На следующем рис. А показана условная схема четырехполюсного генератора постоянного тока, а на рис. Б- соответствующие изменения напряжения на коллекторе. Частота изменения напряжения составляет 2ω. При переходе провода от одного полюса к другому щетки коллектора производят в нем изменение направления тока, что сохраняет неизменным направление вращающего момента.

Реакция якоря

Реакция якоря - это воздействие тока якоря на магнитное поле машины.

Реакция якоря - это явление зачастую нежелательное, поэтому эффект стараются предельно ослабить.

Пока магнитное поле машины создаётся только током в обмотке возбуждения (I_я=0), оно симметрично по отношению к сердечнику полюсов и под полюсами почти равномерно (см. рис.А) для двухполюсной машины (р=1). Геометрическая нейтраль n-n^,- линия, перпендикулярная оси полюсов и разделяющая на дуге якоря области северного и южного полюсов, совпадает с в этих условиях с физической нейтралью - линией, проходящей через точки окружности якоря, где магнитная индукция равна нулю. Щетки, условно показанные опирающимися на якорь (хотя они установлены на коллекторе), находятся на геометрической нейтрали.

При токе в обмотке якоря он становится электромагнитом, ось которого направлена по оси щеток (см. рис. Б). По отношению к оси поля главных полюсов ось поля якоря направлена перпендикулярно, пока щетки стоят на геометрической нейтрали: в этих условиях поле якоря поперечное.

В современных машинах постоянного тока щетки устанавливаются на геометрической нейтрали. Но если щетки смещены с неё, то кроме поперечного поля возникает и продольное поле реакции якоря.

При нагрузке машины реакция якоря, воздействуя на главное поле, создаёт результирующее поле, характер которого примерно показан на рис.В. Линии магнитного поля в машине смещаются по направлению её вращения в генераторном режиме или против направления вращения в двигательном режиме. При этом результирующий поток распределяется несимметрично по отношению к оси полюсов- ослабляется под одним краем и усиливается под другим. Вместе с тем в результате реакции якоря физическая нейтраль m-m^, смещается по отношению к геометрической n-n^, на угол β и щетки оказываются вне физической нейтрали.

Рассмотрим, как распределяется магнитная индукция под полюсами вследствие реакции якоря. Пока поле создаётся только главными полюсами почти равномерно (см. кривую 1 на рисунке 13.16) Обмотка якоря распределяется вдоль окружности якоря в пазах. Поэтому ток в обмотке якоря создаёт МДС, которая изменяется ступенчато вдоль этой окружности. Но так как число пазов довольно велико, то можно заменить ступенчатую кривую прямой. Наибольшее значение МДС якоря достигается на оси щеток (кривая 2). Если рассматривать поле якоря независимо от главного, то распределение его магнитной индукции будет в большой мере определяться магнитным сопротивлением на пути потока якоря. Это сопротивление относительно мало и постоянно вдоль окружности под полюсами машины и сильно возрастает в промежутке между полюсами. Вследствие такого влияния кривая 3 распределения индукции поля якоря имеет седлообразный характер.

Если сердечники полюсов машины в рабочих условиях не насыщаются, то поле машины при нагрузке можно определить путём наложения на главное поле поля якоря. При таком наложении магнитный поток, возбуждающий ЭДС якоря, остаётся прежним, но изменится его распределение вдоль окружности якоря (кривая 4).

Искажение магнитного поля между полюсами сопровождается значительным местным повышением магнитной индукции. Мгновенные значения ЭДС, индуктируемой в секции обмотки при её движении, пропорциональны этой индукции. Следовательно, искажение поля может вызвать такое повышение напряжения между соседними пластинами коллектора (свыше 30-50В), при котором между этими пластинами возможно возникновению опасных устойчивых дуговых разрядов (кругового огня по коллектору).

До сих пор не учитывалось влияние насыщения магнитопровода при реакции якоря. Под одним краем полюса магнитная индукция возрастает настолько, что зубцы якоря и сердечника полюсов вдоль этого участка насыщаются (см. рис 13.16, заштрихованная часть графика 4), в результате чего поле якоря ослабляет главное магнитное поле под одним краем полюса больше (-ΔВ на рис 13.17), чем усиливается это поле под другим краем полюса (+ΔВ). Таким образом, реакция якоря, вызывает ещё уменьшение главного магнитного потока, которому пропорциональна ЭДС якоря.

При работе машины в генераторном режиме это вызывает понижение напряжения, при работе в двигательном режиме- уменьшения вращательного момента и частоты вращения.

Для ослабления реакции якоря при конструировании машины предусматривается увеличение магнитного сопротивления на пути потока якоря- воздушный зазор между якорем и полюсными наконечниками делается относительно большим, а сечение зубцов якоря выбирается таким, чтобы индукция в них была велика. Дальнейшее увеличение индукции вызывает насыщение зубцов и возрастание их магнитного сопротивления, что эквивалентно некоторому увеличению воздушного зазора на пути потока якоря.

Однако для поддержания нужного потока в машине при увеличении магнитного сопротивления необходимо соответствующее увеличение МДС главных полюсов, а следовательно, увеличение габаритов и массы машины.

Для того чтобы улучшить условия коммутации, в большинстве современных машин постоянного тока снабжается дополнительными полюсами (см рис. 13.18).Они устанавливаются на станине машины по линии геометрической нейтрали. Обмотки дополнительных полюсов соединяются через щетки последовательно с обмоткой якоря так, чтобы направление напряженности поля от дополнительных полюсов было противоположно направлению напряженности поля реакции якоря.

Таким образом, дополнительные полюса компенсируют поле реакции якоря в относительно узкой зоне коммутируемых секций. Тем самым предупреждается смещение физической нейтрали по отношению к геометрической.

Поскольку поле от дополнительных полюсов создаётся током якоря, компенсация реакции якоря автоматически устанавливается при любых нагрузках машины; при этом необходимо, чтобы магнитная цепь дополнительных полюсов не насыщалась.

При работе машины в режиме генератора дополнительные полюсы должны иметь полярность тех главных полюсов, на которые якорь набегает, а при работе в режиме двигателя - полярность тех главных полюсов, из-под которых якорь выбегает (см. рис. 13.18).

Дополнительные полюсы не устраняют создаваемые реакцией якоря неравномерное распределение индукции под главными полюсами и уменьшение полезного потока. В крупных машинах и в машинах , работающих в особо тяжёлых условиях (например, часто реверсируемые двигатели), сильное местное повышение индукции под главными полюсами может вызвать перекрытие изоляционного промежутка между пластинами коллектора, а затем и круговой огонь. Чтобы предупредить возможность такой аварии, необходимо полностью компенсировать реакцию якоря.

Генератор с независимым возбуждением.

При независимом возбуждении цепь возбуждения и цепь якоря генератора электрически разделены (рис.13.22), благодаря чему ток возбуждения не зависит от напряжения генератора, а, следовательно, от нагрузки. Это даёт возможность регулировать магнитный поток, а вместе с ним и напряжение генератора в очень широких пределах. Для такой регулировки в цепь возбуждения вводится регулировочный реостат R_ш. Схема включения и конструкция реостата должны предупреждать возможность внезапного прерывания тока возбуждения, например, при отключении источника питания Е_в так как обмотка возбуждения обладает значительной индуктивностью, вследствие чего размыкание её цепи может сопровождаться возникновением большой ЭДС самоиндукции, опасной для целости изоляции обмотки возбуждения и вызывающей сильное искрообразование между размыкаемыми контактами.

Мощность цепи возбуждения составляет 1-3% номинальной мощности генераторов, так что возможно весьма экономичное регулирование ЭДС генератора.

Регулируя ток возбуждения, изменяют главный магнитный поток и пропорционально ему ЭДС Е_я=С_Е Ф_п. Зависимость ЭДС от тока возбуждения при разомкнутой цепи якоря (I_я=0) и постоянной частоте вращения n=const называется характеристикой холостого хода Е_Я(I_B).

Она же в другом масштабе времени может служить характеристикой намагничивания. Если цепь возбуждения разомкнута (I_B=0), то в массивной станине генератора сохраняется некоторая остаточная индукция. При вращении якоря в поле остаточной индукции и отсутствии тока якоря в его обмотке индуктируется малая ЭДС холостого хода Е_Я,Х.

Чтобы снять характеристику холостого хода, нужно подать напряжение на обмотку возбуждения и, постепенно увеличивая ток возбуждения до максимально допустимого значения, измерять соответствующие значения ЭДС. Таким путём будет получена восходящая ветвь характеристики (см. рис. 13.23). Затем, постепенно уменьшая ток возбуждения, можно получить нисходящую ветвь характеристики. Она расположится несколько выше восходящей ветви вследствие влияния гистерезиса. После выключения возбуждения остаточное намагничивание, а, следовательно и соответствующая ЭДС будут больше, чем в исходных условиях. Но это остаточное намагничивание неустойчиво, и спустя некоторое время после выключения возбуждения под действием механических вибраций и других факторов поток и ЭДС, индуктируемая им при вращении якоря, уменьшаются до значений, соответствующих начальным условиям.

Таким образом, характеристика холостого хода имеет форму петли, что является естественным следствием гистерезиса магнитной цепи машины, главным образом массивной станины. Наклон характеристики холостого хода в верхней её части заметно уменьшается из-за насыщения магнитной цепи машины.

Второй важной характеристикой генератора является зависимость его напряжения U от тока якоря I_Я при неизменном токе возбуждения I_B и частоты вращения n. Эта зависимость называется внешней характеристикой (см. рис.13.24). Внешняя цепь с нагрузкой R_н подключена к якорю генератора.

Напряжение между выводами цепи якоря генератора меньше его ЭДС вследствие падения напряжения на активном сопротивлении R_Я обмотки якоря U=E_Я-R_Я I_Я. Зависимость U(I_Я) была бы линейной (штриховая линия на рис.13.24), если бы ЭДС Е_Я оставалась постоянной. Но магнитный поток машины с ростом нагрузки уменьшается под воздействием реакции якоря, а вместе с ним пропорционально уменьшается и ЭДС Е_Я. В результате внешняя характеристика изгибается в сторону оси абсцисс. Внешняя характеристика определяет изменение напряжения генератора между его выводами, вызываемое изменением нагрузки от номинальной до нулевой при неизменном токе возбуждения и постоянной частоте вращения ΔU=U_x-U_nom. У генераторов без компенсационной обмотки относительное изменение напряжения (U_x-U_nom)/U_nom достигает 5-10%.

Внешняя характеристика Регулировочная характеристика

Если увеличивать ток якоря сверх номинального напряжения, то напряжение генератора понижается, а машина будет работать уже в условиях перегрузки. Её обмотка якоря, щетки и коллектор значительно нагреваются, и под щетками начинается сильное искрение.

Для нормальной работы приемников электроэнергии необходимо для каждого из них поддерживать напряжение неизменным, несмотря на изменения общей нагрузки генератора. Это осуществляется регулированием тока возбуждения. Регулировочной характеристикой генератора называется зависимость тока возбуждения I_B от тока якоря I_Я при постоянном напряжении U и частоте вращения n . Такая характеристика показывает, как надо изменять ток возбуждения для того, чтобы при изменениях нагрузки поддерживать постоянным напряжение между выводами генератора. Характеристика сначала прямолинейная (см. рис.13.25), но затем изгибается вверх от оси абсцисс вследствие влияния насыщения магнитопровода машины.

Двигатель с параллельным возбуждением.

Благодаря обратимости машина постоянного тока в режиме генератора с параллельным возбуждением может быть заменена на работу в режиме двигателя. Для этого достаточно сначала уменьшить до нуля вращающий момент первичного двигателя, а затем приложить к валу тормозной момент. При этом уменьшатся частота вращения и ЭДС якоря, а направление тока в его обмотке изменится на обратное.

I_Я =(U-E_Я )/R_Я

Этот ток, взаимодействуя с магнитным полем машины, будет создавать вращающий электромагнитный момент. Обратим внимание на роль ЭДС якоря Е_Я в двигателе. Так как она в этом случае направлена навстречу току, то её принято называть противоЭДС.

На рис.13.36 показана цепь двигателя с пусковым R_П и регулировочным R_Ш реостатами. Пусковой реостат необходим для того, чтобы ограничить ток в якоре при пуске, пока ЭДС якоря равна нулю или мала, так как он включается последовательно с R_Я.

Электродвижущая сила Е_Я пропорциональна потоку Ф, причём желательно, чтобы при пуске двигателя она возрастала возможно быстрее. По этой причине при пуске обмотку возбуждения следует включать сразу на полное напряжение сети при выведенном регулировочном реостате R_Ш. Вращающий момент двигателя также пропорционален магнитному потоку Ф, поэтому если пуск двигателя происходит при наибольшем потоке, то наибольшего значения достигает и вращающий момент, что существенно облегчает процесс пуска.

Так как Е_Я=С_Е Ф n, то

n=(U-R_Я I_Я )/C_Е Ф-

-уравнение частоты вращения двигателя с параллельным возбуждением.

Общее уравнение электромагнитного момента машины постоянного тока определяет вращающий момент двигателя с параллельным возбуждением

М_ВР=С_М Ф I_Я.

Вращающий момент уравновешивает тормозной, приложенный к валу двигателя.

При увеличении нагрузки на валу двигателя сначала равновесие моментов нарушается и частота вращения двигателя несколько уменьшается. Но это вызывает уменьшение Е_Я, а следовательно, и увеличение тока I_Я. Пропорционально I_Я возрастает вращающий момент, и при немного понизившейся частоте вращения n равновесие моментов восстанавливается. Зависимость от вращающего момента имеет вид

n=U/C_E/Ф-M_BP R_Я/(C_EC_M Ф²).

Реакция якоря может оказывать некоторое влияние на работу двигателя. Поэтому на обмотку якоря ставят стабилизирующую обмотку.

Из последнего выражения видно, что n(M_BP) линейна при Ф=const и

называется естественной (см. рис.13.37).

Угол наклона механической характеристики можно менять, если последовательно с якорем поставить реостат R_N (см рис. 13.36). n_x-число оборотов на холостом ходу, когда I_Я=0. Тогда

n=(U-(R_Я –R_N) I_Я )/C_e Ф (1)

Характеристика n(I_Я) линейна и называется электромеханической.

Если увеличивать сопротивление реостата R_N в цепи якоря, то на рис. 13.37 соответственно точки N₁,N ₂,N ₃,N ₄ будут перемещаться с одной характеристики на другую.

n=U /C_E/Ф-M_BP (R_Я –R_N) /(C_EC_M Ф²).

Следовательно, с помощью реостата R_N можно регулировать частоту вращения двигателя. Однако такое регулирование неэкономично из-за значительной мощности потерь R_N I_Я² и применяется для двигателей с малой мощностью.

Более совершенен метод регулирования частоты вращения якоря изменением напряжения якоря (см. рис. 13.38).

Частота вращения n обратно пропорциональна потоку Ф который пропорционален току возбуждения I_B. Значит, частоту вращения двигателя можно регулировать изменением тока возбуждения I_B, для чего в цепь возбуждения вводится реостат R_Ш (см рис.13.36 и рис. 13.39).

Регулирование при постоянном тормозном моменте.

При увеличении сопротивления реостата R_Ш уменьшается ток возбуждения I_B вследствие чего уменьшается и магнитный поток Ф и индуцируемая им ЭДС Е_Я в обмотке якоря. Снижение ЭДС Е_Я вызывает увеличение тока якоря I_Я, вращающего момента и числа оборотов двигателя. В результате равновесие моментов и равновесие электрическое U=E_Я +R_Я I_Я восстанавливаются при возросших оборотах двигателя и токе якоря I_Я. Регулирование частоты вращения двигателя путём изменение тока возбуждения выгодно при постоянстве мощности на валу. Поэтому такое регулирование называют регулированием с постоянной предельно допустимой мощностью.

Механические характеристики двигателя при различном возбуждении наклонены неодинаково к оси абсцисс (см. рис. 13.40).

Поскольку ток возбуждения I_B =(02-.0.03) I_Я, то и дополнительные потери мощности R_B I_B² относительно малы. Поэтому такое регулирование весьма экономично. Однако значительное увеличение частоты вращения может привести к перегрузке коллектора и якоря по току, сильному ухудшению условий коммутации, возникновению опасных механических центробежных сил в якоре…

Серийные двигатели рассчитываются на регулирование частоты вращения в пределах до 2:1.

Энергетическая диаграмма двигателя дана на рис. 13.41.Мощность Р₁ энергии, подводимой из сети, делится между цепью якоря Р_Я (большая часть) и цепью возбуждения Р_В=U I_B (несколько процентов). Небольшую долю мощности цепи якоря составляют потери на нагревание обмоток, остальная часть - механическая мощность Р_МЕХ . Однако, чтобы определить полезную мощность Р₂ на валу двигателя, нужно отнять от механической мощности мощность потерь в стали Р_С (из-за гистерезиса и вихревых токов) и мощность механических потерь на трение Р_МЕХ (в подшипниках, щеток от коллектора и о воздух)

Для машины с параллельным возбуждением может быть построена универсальная характеристика (см. рис. 13.42).

Если посредством какого-либо независимого двигателя вращать якорь с частотой вращения, превосходящей частоту вращения идеального холостого хода n_X , то направление тока в якоре изменится и машина будет работать как генератор на сеть постоянного тока. Если же приложить к валу двигателя достаточно большой тормозной момент, то двигатель остановится, а если тормозной момент активный, создаваемый, например, опускающимся достаточно большим грузом, то машина из режима двигателя перейдёт в режим электромагнитного тормоза.

В этом случае ток в якоре I =(U+E )/(R +R_P),

где R_P- сопротивление реостата, который необходимо включить в цепь якоря, чтобы ограничить ток.

При номинальном напряжении и отсутствии реостата ток в якоре при остановке в режиме тормоза был бы слишком большим и произошло бы разрушение коллектора и обмотки якоря. Торможение, получаемое таким образом, именуется торможением противовключением.

Наряду с ним для быстрой остановки привода используется режим динамического торможения. Вращающийся якорь отключается от сети и замыкается на некоторый резистор. В этих условиях ЭДС якоря играет роль ЭДС генератора. Она создаёт ток в якоре и резисторе, а ток вызывает электромагнитный тормозной момент.

Дата добавления: 2014-08-09; просмотров: 969; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!