Меню

Куда направлен электромагнитный момент в генераторном режиме машины постоянного тока ответ



ЭДС И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОМЕНТ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

При движении провода обмотки якоря в магнитном поле под полюсом провод пересекает линии магнитного поля с индукцией В и в нем по закону электромагнитной индукции индуктируется э.д.с.

l – активная длина провода;

v – окружная скорость якоря.

— длина полюсного деления;

р – число пар полюсов;

D – диаметр якоря.

— площадь полюсного деления;

Учитывая, что якорь состоит из N активных проводов. Щетки делят эту обмотку на 2а параллельных ветвей.

Следовательно э.д.с. одной параллельной обмотки

Cэ – постоянный для данной машины коэффициент.

В генераторе Ея вызывает ток Iяи совпадает с ним по направлению. У двигателя Ея направлена против тока Iя и называется противоэ.д.с.

Э.д.с. якоря можно регулировать посредством изменения главного магнитного потока и посредством изменения частоты вращения якоря..

При работе машины в режимах генератор и двигатель направление передачи энергии различное, но природа электромагнитного момента воздействующего на якорь одна и та же.

На каждый из активных проводов обмотки якоря, находящимися под полюсами машины, действует сила

Сумма этих сил создает электромагнитный момент

I – ток одного провода

— постоянный для данной машины коэффициент.

РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ

Реакцией якоря называется воздействие тока якоря на магнитное поле машины. Реакция якоря в большинстве случаев – явление нежелательное, искажающие главное магнитное поле.

Пока магнитное поле машины создается только током в обмотке возбуждения (Iя = 0), оно симметрично по отношению к оси сердечников полюсов и под полюсами равномерно. Геометрическая нейтраль совпадает с физической – рис. а)

Геометрическая нейтраль — линия перпендикулярная оси полюсов.

— физическая нейтраль, т.е. линия проходящая через точки, где магнитная индукция =0. Щетки располагаются на геометрической нейтрали.

Как только в обмотке якоря возникает ток, он становится электромагнитом. поле якоря поперечное – рис.б).

При нагрузке машины реакция якоря, воздействует на главное поле, создает результирующее поле.

Линии магнитного поля смещаются по направлению вращения в генераторном режиме или против направления в двигательном – рис. в). Физическая нейтраль смещается по отношению к геометрической.

Искажение магнитного поля под полюсами сопровождается значительным местным повышением магнитной индукции. Мгновенное э.д.с. в секциях обмотки пропорционально этой индукции (при движении). Следовательно искажение поля может вызвать повышение напряжения между соседними пластинами коллектора. Это может привести к возникновению опасных дуговых разрядов.

Для ослабления реакции якоря применяют:

1) увеличивают магнитное сопротивление на пути потока якоря. Воздушный зазор между якорем и полюсными наконечниками делают достаточно большим. Для обеспечения нужного потока необходима соответствующая м.д.с. Увеличение м.д.с. главных полюсов ведет к увеличению габаритов и массы;

2) дополнительные полюса устанавливают на станине и соединяют последовательно с обмоткой якоря через щетки так, чтобы направление напряженности поля дополнительных полюсов было противоположно направлению поля якоря;

3) компенсационная обмотка полностью компенсирует реакцию якоря. Якорь вращается, а его магнитный остается неподвижным. Компенсационная обмотка помещается в специальных пазах главных полюсов и последовательном соединении с обмоткой якоря. Приводит к удорожанию, применяется в крайних случаях.

СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

Синхронной называется электрическая машина, частота вращения которой связана постоянным соотношением с частотой f сети переменного тока, в которую эта машина включена.

Читайте также:  Перевод сопротивления в силу тока

1) генераторы переменного тока промышленной частоты на электрических станциях;

2) двигатели работающие при постоянной частоте вращения;

3) синхронные компенсаторы для получения регулируемого реактивного тока.

Основными частями синхронной машины являются статор и ротор.

Статор состоит из сердечника и обмотки. Сердечник статора собран из изолированных друг от друга пластин электротехнической стали и укрепленный внутри массивного корпуса. В пазах с внутренней стороны статора размещается в большинстве случаев трехфазная обмотка.

Ротор синхронной машины конструктивно выполняют:

Ротор представляет собой электромагнит.

На роторе располагают обмотку возбуждения, питаемую от источника постоянного тока. Т.о. ротор синхронной машины имеет свой магнитный поток, который определяет его полярность. В этом заключается принципиальное отличие ротора синхронной машины от ротора асинхронной машины, полярность которой всегда определяет полярность статора.

Явнополюсной ротор изготавливается из листовой стали и имеет большое число полюсов, на которых располагается ОВ.

ОВ неявнополюсных роторов закладываются в пазы и создает два полюса ротора.

В синхронных электрических машинах с неявновыраженными полюсами частота вращения ротора 3000 об/мин, а с явновыраженными от 100 до 1000 об/ мин.

Питание к обмотке ротора подводится через скользящие контакты, состоящие из медных колец и графитовых щеток.

Источник

Электромагнитные устройства и электрические машины. Электрические трансформаторы. Информационные электрические машины. Информационные микромашины и синхронные микродвигатели , страница 25

§3 Процессы преобразования энергии в машинах постоянного тока

П1 Энергетическая диаграмма генератора постоянного тока

Нарисуем схему замещения генератора постоянного тока в виде идеального источника постоянного напряжения и резистора внутреннего сопротивления (рисунок 27 а).

Рисунок 27 Эквивалентная схема и энергетическая диаграмма генератора постоянного тока

На рисунке стрелками показаны условно положительные направление тока напряжения и ЭДС. При работе машины постоянного тока в генераторном режиме истинные и условно положительные направления этих величин совпадают. Поэтому в формуле мощности ток и напряжение генератора положительны и мощность генератора тоже следует считать положительной. В соответствии с законом Ома для участка цепи с ЭДС имеем:

Умножим левую и правую части равенства на ток

Мощность , стоящая в левой части равенства (1), называется электромагнитной мощностью, передаваемой через зазор в якорь генератора постоянного тока . Она больше электрической мощности , отдаваемой в сеть на величину электрических потерь от протекания тока по внутреннему сопротивлению генератора. В свою очередь, электромагнитная мощность генератора меньше подводимой к нему механической мощности на величину механических потерь в генераторе. Это иллюстрирует энергетическая диаграмма генератора постоянного тока, изображенная на рисунке 27 б. (1)

П2 Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока

Рисунок 27 а является эквивалентной схемой машины постоянного тока, поэтому пригоден не только для генераторного, но и для двигательного режима работы. Однако, в двигательном режиме истинное направление тока противоположно ЭДС, и , значит, противоположно своему условно положительному направлению . Ток и напряжение в формуле мощности имеют разные знаки , и мощность двигателя следует считать отрицательной. В двигателе напряжение сети больше ЭДС, индуцируемой в обмотке якоря двигателя, на величину падения напряжения в собственном сопротивлении.

Электрическая мощность, получаемая из сети по модулю больше электромагнитной мощности , на величину омических потерь в обмотках двигателя . Механическая мощность, развиваемая двигателем по модулю меньше электромагнитной мощности на величину механических потерь

Читайте также:  Как найти силу тока в проводнике по закону ома

Это иллюстрирует энергетическая диаграмма, изображенная на рисунке 28.

Рис. 28 Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока

П3 Электромагнитная мощность машины постоянного тока

Таким образом, электромагнитная мощность машины постоянного тока, независимо от режима работы машины определяется, как произведение ЭДС, индуцируемой в якоре на ток якоря.

В генераторном режиме знаки тока и ЭДС одинаковы и электромагнитная мощность положительна , в двигательном режиме знаки тока и ЭДС различны и электромагнитная мощность отрицательна. (3)

Выразив ЭДС якоря через полезный магнитный поток и угловую частоту вращения ротора , имеем: (4)

П4 Электромагнитный момент машины постоянного тока. Обратимость электрической машины.

В соответствии с соотношением между вращающим моментом, угловой частотой вращения и мощностью , определим электромагнитный момент машины постоянного тока , как величину пропорциональную электромагнитной мощности и обратно пропорциональной частоте вращения ротора

При переходе машины постоянного тока из генераторного в двигательный режим не меняется направление вращения, а меняется только направление тока в якоре. По этому, в соответствии со знаком электромагнитной мощности, электромагнитный момент генератора будем считать положительным, а электромагнитный момент двигателя отрицательным.

Вопросы для самоконтроля.

  1. Нарисуйте энергетическую диаграмму генератора постоянного тока. (1)
  2. Нарисуйте энергетическую диаграмму двигателя постоянного тока. (2)
  3. Как определяют знак электромагнитной мощности для генератора и двигателя постоянного тока? (3)
  4. Запишите формулу электромагнитной мощности машины постоянного тока. (4)
  5. Запишите формулу электромагнитного момента машины постоянного тока.

Источник

Электромагнитный момент генератора постоянного тока

Сила, воздействующая на проводник с током равна . Для расчета принимаем индукцию на полюсном делении среднюю величину. Ток во всех проводниках одинаков, индукция средняя, каждый проводник практически пересекает магнитную линию перпендикулярных. Исходя из этого, можно суммарную силу всех проводников сосредоточить в одном проводнике.

, где — число проводников обмотки якоря. Электромагнитный момент , , заменим , , получим , где: , — поток, тогда

Электромагнитный момент зависит от потока и тока якоря. В генераторном режиме электромагнитный момент является тормозным. Уравнение равновесного состояния моментов запишется , где:

— механический момент на валу генератора

— момент холостого хода

Генератор независимого возбуждения

Свойства генератора определяются его характеристиками. 1.Характеристика холостого хода: , ,

Пунктирная — расчетная характеристика холостого хода.

Характеристика холостого хода позволяет судить о степени насыщения магнитной цепи. 2. Нагрузочная характеристика: , , .

Треугольник — характеристический. Катет — ток возбуждения, который идет на компенсацию реакции якоря.

3. Внешняя характеристика: , .

Напряжение падает с увеличением тока якоря за счет:

а) падения напряжения —

б) размагничивающего действия реакции якоря.

4. Регулировочная характеристика: , ,

3.5.2. Генератор параллельного возбуждения

Генератор параллельного возбуждения – это генератор с самовозбуждением. Обмотка возбуждения питается от якорной цепи. Для того, чтобы генератор возбудился, необходимо выполнить ряд условий:

3. Сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического, т. е. .

Процесс самовозбуждения происходит при холостом ходе .

Процесс самовозбуждения происходит в следующем порядке: при включении асинхронного двигателя в сеть, якорь генератора начинает вращаться. Остаточный поток, пересекая проводники якоря, наводит в них . Под действием этой по обмотке возбуждения начинает протекать ток, который создает поток . Если этот поток направлен согласно с остаточным потоком, то общий поток возрастет, возрастает и наводимая в якоре. А это приведет к увеличению тока и потока и т. д.

Читайте также:  Ток однофазного двигателя формула

Машина возбудится. Процесс возбуждения будет лавинообразным.

Третьим условием самовозбуждения является: , рис. 33.

Прямая — вольтамперная характеристика цепи возбуждения. . . Процесс возбуждения будет происходить по ступенчатой кривой до точки . Напряжение . Чем больше динамическая составляющая , тем быстрее идет процесс возбуждения. Если увеличить сопротивление , то машина возбудится до меньшего напряжения (точка ).

При дальнейшем увеличении вольтамперная характеристика будет касательной.

Сопротивление цепи возбуждения соответствующего касательной характеристике и есть критическое сопротивление. Начиная от этого сопротивления и дальше, машина не возбудится.

1. Характеристика холостого хода , , .

Характеристика холостого хода имеет одностороннее возбуждение и имеет следующий вид.

2. Нагрузочная и регулировочная характеристики аналогичны генератору независимого возбуждения.

3. Внешняя характеристика , , .

Обычно эту характеристику сравнивают с характеристикой генератора независимого возбуждения. Причины, которые уменьшают напряжение генератора параллельного возбуждения: 1. Падение напряжения в якорной цепи — .

2. размагничивающее действие реакции якоря.

3. с увеличением тока якоря уменьшается напряжение на зажимах якоря, а следовательно уменьшается ток возбуждения и поток т. е. , .

Режим короткого замыкания у генератора очень опасен, ток короткого замыкания достигает .

Источник

Электромагнитный момент машины постоянного тока.

Момент возникает всегда, если в обмотке протекает ток, а она сама находится в магнитном поле. Однако роль электромагнитного момента в генераторе и двигателе различна. В двигателе момент является вращательным, а в генераторе тормозным, т. е противодействующим вращению якоря. Поэтому часто говорят, что генератор работает в режиме тормозящего момента, а двигатель в режиме противо – ЭДС.

Реакция якоря машины постоянного тока.

Воздействие намагничивающей силы якоря на основное поле называется реакцией якоря.

В машине результирующее поле одно, оно определяется совместным действием главного поля (создаваемого катушками возбуждения) и поля от реакции якоря.

Реакция якоря проявляется при работе машины под нагрузкой. Проявление реакции зависит от режима работы (двигатель или генератор):

1) От положения щёток относительно геометрической нейтрали

2) От насыщения магнитной цепи

Реакция якоря искажает основное поле машины. Реакция якоря может уменьшить основное поле машины, если магнитопровод насыщен.

Радикальным средством уменьшения реакции якоря является установка компенсационной обмотки, которая размещается в пазах башмаков главных полюсов и включается последовательно с обмоткой якоря. Но так, чтобы её намагничивающая сила была направлена противоположно намагничивающей силе якоря. Тогда результирующая кривая будет похожа на кривую при холостом ходе.

Компенсационная обмотка является радикальным средством, уничтожающим искажающее действие реакции якоря.

Другим, менее радикальным средством ослабления реакции якоря является увеличение зазора под краями главных полюсов.

Коммутация машин постоянного тока.

Коммутация – совокупность процессов, связанных с изменением тока в секции якоря при переходе её из одной параллельной ветви в другую. Процесс этот происходит под щёткой. Сопровождается этот процесс искрением. Искрение классифицируется ГОСТом.

Расчёт коммутации – переключение.

Для искрения ГОСТ 183-74.

  1. Механические
  2. Электромагнитного характера
  3. Потенциального характера

еср – среднее межламельное напряжение.

Дата добавления: 2019-09-08 ; просмотров: 500 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Adblock
detector