Под реакцией якоря в машинах постоянного тока понимают воздействие магнитного поля, возбуждаемого током якоря, на поле главных полюсов.

Вопрос

Рис.1. Двигатель постоянного тока.
1- тахогенератор; 2 – траверса; 3 – коллектор; 4 – станина; 5 – якорь; 6 – главный полюс; 7 – добавочный полюс; 8 – щетки.

Основными конструктивными элементами машин постоянного тока (рис. 1) являются станина с закрепленными на ней главными и добавочными полюсами, вращающийся якорь с обмоткой и коллектором и щеточный аппарат. В машинах малой и средней мощностей станина одновременно служит и корпусом, к которому крепятся лапы для установки машины и частью магнитопровода. По ней замыкается магнитный поток. В большинстве двигателей станина выполнена массивной, из стальных труб, либо сварной из листов конструкционной стали. В ряде машин станину выполняют шихтованной.

К внутренней поверхности станины крепят главные и добавочные полюсы. Сердечники главных полюсов массивные либо набраны из листов стали толщиной 1-2 миллиметра. Сердечники добавочных полюсов, как правило массивные. На главных полюсах располагаются обмотки возбуждения, их МДС создают рабочий поток двигателя. Обмотки добавочных полюсов, расположенных по поперечным осям машины, служат для обеспечения нормальной коммутации.

Магнитопровод якоря шихтуется из листов электротехнической стали. В двигателях малой мощности сердечник якоря насаживается непосредственно на вал со шпонкой и фиксируется в осевом направлении буртиком вала и кольцевой шпонкой. С торцов якоря для предотвращения распушения листов во время работы установлены нажимные шайбы, совмещенные с обмоткодержателями.

 

Вопрос

КПД теплового двигателя — отношение совершённой полезной работы двигателя, к энергии, полученной от нагревателя. КПД теплового двигателя может быть вычислен по следующей формуле

,

где — количество теплоты, полученное от нагревателя, — количество теплоты, отданное холодильнику. Наибольшим КПД среди циклических машин, оперирующих при заданных температурах горячего источника T₁ и холодного T₂, обладают тепловые двигатели, работающие по циклу Карно; этот предельный КПД равен

.

 

Вопрос

При включении двигателя возникает большой пусковой ток, превышающий номинальный в 10 - 20 раз. Для ограничения пускового тока двигателей мощностью более 0,5 кВт последовательно с цепью якоря включают пусковой реостат (рис. 7).

Рис. 7. Схема включения электрических двигателей постоянного тока:а - с помощью пускового реостата; б - схема электродвигателя со смешанным возбуждением; в - схема универсального коллекторного электродвигателя. Л - зажим, соединенный с сетью; Я - зажим, соединенный с якорем; М -зажим, соединенный с цепью возбуждения; 0 - холостой контакт; 1 - дуга; 2 - рычаг; 3 - рабочий контакт.

Перед включением двигателя необходимо убедиться в том, что рычаг 2 пускового реостата (рис.7) находится на холостом контакте 0. затем включают рубильник и рычаг реостата переводят на первый промежуточный контакт. При этом двигатель возбуждается, а в цепи якоря появляется пусковой ток, величина которого ограничена всеми четырьмя секциями сопротивления Rn. По мере увеличения частоты вращения якоря пусковой ток уменьшается и рычаг реостата переводят на второй, третий контакт и т.д., пока он не окажется на рабочем контакте.

Пусковые реостаты рассчитаны на кратковременный режим работы, а поэтому рычаг реостата нельзя длительно задерживать на промежуточных контактах: в этом случае сопротивления реостата перегреваются и могут перегореть.

. Прежде чем отключить двигатель от сети, необходимо рукоятку реостата перевести в крайнее левое положение. При этом двигатель отключается от сети, но цепь обмотки возбуждения остается замкнутой на сопротивление реостата. В противном случае могут появиться большие перенапряжения в обмотке возбуждения в момент размыкания цепи.

При пуске в ход двигателей постоянного тока регулировочный реостат в цепи обмотки возбуждения следует полностью вывести для увеличения потока возбуждения.

Для пуска двигателей с последовательным возбуждением применяют двухзажимные пусковые реостаты, отличающиеся от трехзажимных отсутствием медной дуги и наличием только двух зажимов - Л и Я.

 

Вопрос.

Характерным свойством двигателей последова­тельного возбуждения является недопустимость сброса нагрузки, т. е. работы вхолостую или при малых нагрузках. Двигатель имеет минимальную допустимую нагрузку, составляющую 25—30% номи­нальной. При нагрузке меньше минимально допустимой скорость двигателя резко увеличивается, что может вызвать его разрушение. Поэтому, когда возможны сбросы или резкие уменьшения нагруз­ки, использование двигателей последовательного возбуждения яв­ляется недопустимым.

 

Вопрос.

Зависимость частоты вращения двигателя от момента на его валу называется механической характеристикой электродвигателя.

Вопрос

 

 

Вопрос

Механические характеристики электродвигателей могут быть естественными и искусственными.

• Естественные механические характеристики - это зависимость вида n=f(MB )при нормальных условиях работы электродвигателя, когда значения напряжения, тока и частоты вращения равны номинальным.
• Искусственные механические характеристики - это зависимость вида n=f(MB)для случаев, когда напряжение, подведенное к электродвигателю, отличается от номинального или когда в цепь якоря (ротора) включено дополнительное сопротивление.

Номинальный режим - это режим работы, для которого предназначен данный электродвигатель. Основные данные такого режима указаны в паспорте электродвигателя.

Номинальная мощность - это полезная механическая мощность на валу электродвигателя при номинальных значениях напряжения, тока и частоты вращения.

Номинальный вращающий момент - это момент на валу электродвигателя при номинальных значениях мощности и частоты вращения.

Номинальная частота вращения - это скорость на валу двигателя при номинальных значениях напряжения и мощности.

Номинальный к.п.д. -это к.п.д. электродвигателя при номинальном режиме.

Начальный пусковой вращающий момент - это момент вращения, развиваемый электродвигателем при неподвижном роторе, номинальных напряжении и частоте и обмотках, соединенных соответственно номинальному режиму

Максимальный вращающий момент- это наибольший вращающий момент, развиваемый электродвигателем при номинальных напряжении, частоте и обмотках, соединенных соответственно номинальному режиму.

 

Вопрос

 

Двигатель последовательного возбуждения отличается от двигателя параллельного возбуждения наличием электрической связи между цепями якоря и возбуждения:

Под реакцией якоря в машинах постоянного тока понимают воздействие магнитного поля, возбуждаемого током якоря, на поле главных полюсов.

 

Вопрос

 

Следовательно, ее можно регулировать тремя способами: 1) включением добавочного реостата R_доб в цепь обмотки якоря; 2) изменением магнитного потока Ф; 3) изменением питающего напряжения U.

1. Включение реостата в цепь якоря.При включении реостата в цепь якоря частота вращения с ростом нагрузки уменьшается более резко, чем при работе двигателя без реостата:

 

n =	U - Ia(Ra + Rдоб )	=	U	-	Ia(Ra + Rдоб )	= n0 -n.
ceФ	ceФ	ceФ

 

 

Основным недостатком данного метода регулирования является возникновение больших потерь энергии в реостате (особенно при низких частотах вращения), что видно из соотношения:

п/п₀ = I_a(R_a + R_доб)/U= I_a²(R_a + R_доб)/(UI_a) = Р_эл /Р₁,

Очевидно, что данный способ позволяет только уменьшать частоту вращения (по сравнению с частотой при естественной характеристике). Иногда существенным является то обстоятельство, что при включении в цепь якоря значительного сопротивления характеристики двигателя становятся крутопадающими (мягкими), вследствие чего небольшие изменения нагрузочного момента приводят к большим изменениям частоты вращения.

 

2. Изменение магнитного потока. Чтобы изменить магнитный поток, необходимо регулировать ток возбуждения двигателя. При различных магнитных потоках Ф₁ и Ф₂ частота вращения определяется формулами:

 

n1 = U - IaRa = U - Ia Ra = n01 -n1. ceФ1 ceФ1 ceФ1   n2 = U - IaRa = U - Ia Ra = n02 -n2. ceФ2 ceФ2 ceФ2

}

Таким образом, с уменьшением магнитного потока частота вращения при холостом ходе возрастает, а момент при коротком замыкании снижается.

 

Рассмотренный способ регулирования весьма прост и экономичен, поэтому его широко применяют на практике. Однако при этом регулирование частоты вращения можно осуществить только в сравнительно небольшом диапазоне; обычно n_max/n_min = 2 ÷ 5.

 

3. Изменение питающего напряжения на зажимах якоря. При изменении питающего напряжения от U₁ до U₂ частоты вращения определяются соответственно формулами:

п₁ = (U₁ - I_a R_a )/(с_еФ) = U₁/(c_eФ)- I_a R_a /(с_еФ) = п₀₁ -п₁;

п₂ = (U₂ - I_a R_a)/(с_еФ) = U₂/(c_eФ) - I_a R_a /(с_еФ) = п₀₂ -п₂.

 

Вопрос

Изменение направления вращения. Чтобы изменить направление вращения двигателя, необходимо изменить направление электромагнитного момента М, действующего на якорь. Как следует из (8.84), это можно осуществить двумя способами: путем изменения направления тока I_ав обмотке якоря или изменения направления магнитного потока Ф, т. е. тока возбуждения. Для этого переключают провода, подводящие ток к обмотке якоря или обмотке возбуждения.