WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

стина представляющих собой один или несколько последовательно соединенных витков. Конец каж- дой секции присоединяется к одной из изолированных коллектор- ных пластин, образующих коллектор (рис. 3.7). По мере увеличе- ния числа секций уменьшается пульсация напряжения на щетках (рис. 3.8). При двадцати коллекторных пластинах разница между максимальной и минимальной величиной напряжения, отнесенная к среднему значению, не превышает 0,65%.

Коллектор является сложным и дорогим устройством, тре- бующим тщательного ухода. Его повреждения нередко служат причиной серьезных аварий. Предпринимались многочисленные попытки создать бесколлекторную машину постоянного тока, од- нако построить ее принципиально невозможно, так как в много- витковой якорной обмотке, активные стороны которой последова- тельно проходят под полюсами разной полярности, в любом слу- чае наводится переменная ЭДС, для выпрямления которой необ- ходимо особое устройство.

Поэтому машинами постоянного /пока называются электрические машины, у которых преобразование энергии происходит вследствие вращения якорной обмотки относительно неподвижного потока полю- сов, а выпрямление тока в постоянный осуществляется коллектором.

Рис. 3.8. Пульсация напряжения на щетках генератора постоянного тока:

а -- при двух витках на полюс: б — при большом количестве витков Свойства двигателей постоянного тока в основном определя- ются способом питания обмотки возбуждения. В связи с этим раз- личают двигатели с параллельным, независимым, последователь- ным и смешанным возбуждением. На рис. 3.9 дана классификация способов возбуждения.

При электромагнитном возбуждении поток создается обмот- ками возбуждения, питаемыми в большинстве случаев постоян- ным током.

Рис. 3.9. Схема классификации электрических машин по способу возбуждения В машинах с независимым возбуждением обмотка возбужде- ния ОВ питается от постороннего источника тока (рис. ЗЛО, а).

В машинах с самовозбуждением обмотка возбуждения питается током от якорной обмотки этой же машины (рис. ЗЛО. б, в, г ).

Самовозбуждение может осуществляться при параллельном, по- следовательном и смешанном соединениях, когда одна обмотка возбуждения соединена параллельно с якорной, а другая последо- вательно. При этом машины соответственно называются машина- ми параллельного, последовательного и смешанного (компаундно- го) возбуждения.

Ток независимой и параллельной обмоток возбуждения у ма- шин средних и больших мощностей имеет небольшую величину, не превышающую нескольких процентов, а у микромашин дости- гает 30% от тока, идущего через якорную обмотку.

Рис. 3.10. Схемы возбуждения машин постоянного тока:

а нeзависимое: б параллельное: в - последовательное: г смешанное В последнее время в связи с улучшением качества магнитоже- стких материалов, в частности с применением алюминиево- никелевых сплавов, машины малой мощности часто выполняют с возбуждением от постоянных магнитов. В некоторых случаях применяется комбинированное возбуждение - электромагнитное и от постоянных магнитов. В этом случае на полюсы магнитной системы, имеющей вставку из постоянных магнитов, надевают обмотки, которые питаются по одной из схем электромагнитного возбуждения.

Для контура «обмотка якоря - сеть», согласно второму закону Кирхгофа, для двигательного режима (E

При работе машины постоянного тока в двигательном режиме ЭДС и вращающий момент определяются по формулам:

Рис. 3.11. Электрическая схема электродвигателя постоянного тока па- раллельного возбуждения E = Се n Ф. (3.7) М=см Ф Ia. (3.8) где Ia - ток якоря: се,см - коэффициенты, зависящие от конструк- тивных параметров машины; Ф - основной магнитный поток.

Pэм.н, (3.9) M = 9,н nн где Рэм.н - номинальная электромагнитная мощность,. (3.10) Р = Ен I эм.н ан Из (3.7) и (3.8) можно получить формулу для определения час- тоты вращения E U - I Ra a (3.11) n = = ce ce Если в цепь якоря включен добавочный резистор или пусковой реостат Rп, то U - I (Ra + Rn ) a (3.12) n = = n0 - n c e E где - частота вращения при холостом ходе:

n0 = c e I (Ra + Rn ) a - снижение частоты, обусловленное су ммар- n = ce ным падением напряжения во всех сопротивлениях, включенных в цепь якоря двигателя.

Величина n определяет наклон скоростной n=f(la) и механи- ческой n=f(M) характеристик к оси абсцисс.

3.3.3. Пуск электродвигателей постоянного тока При пуске двигателя с параллельным возбуждением необхо- димо выполнить два основных условия: не допустить чрезмерно большого пускового тока, опасного для обмотки якоря, щеточных контактов и коллектора: обеспечить пусковой момент, необходи- мый для разгона двигателя с рабочим механизмом. Эти условия обеспечиваются надлежащим выбором пускового резистора.

При неподвижном якоре (n=0) индуцированная в обмотке яко- ря ЭДС равна нулю, поэтому при пуске двигателя без пускового резистора Rп ток в обмотке якоря U (3.12) I = n Ra Так как в машинах постоянного тока сопротивление якоря со- ставляет десятые и даже сотые доли ома, то в случае непосредст- венного пуска в ход при полном напряжении в сети ток якоря бу- дет недопустимо большим. Поэтому пуск двигателя путем вклю- чения якоря на полное напряжение в сети применяется только для двигателей, имеющих сравнительно большое внутреннее сопро- тивление.

Во всех прочих случаях ток в цепи якоря при пуске двигателя в ход ограничивают включением в цепь якоря пускового резисто- ра.

При этих условиях ток в цепи якоря U (3.14) I = n Ra + Rn По мере увеличения частоты вращения якоря сопротивление пускового резистора следует уменьшить, так будет возрастать ЭДС. индуцируемая в якоре. Снижением сопротивления резистора при пуске, а также надлежащим выбором его значения добивают- ся того, что пусковой ток и момент двигателя во время пуска ко- леблются в заданных пределах, обеспечивая требуемые условия разгона исполнительного механизма. R1,R2 и т. д. (рис. 3.12) бу- дем называть сопротивлениями ступеней, r1, r2 и т. д. - резисто- рами секций. Рассчитывают эти резисторы двумя методами: гра- фическим и аналитическим. При графическом расчете пускового резистора строят пусковую диаграмму (аналогично расчету асин- хронного электродвигателя).

По горизонтальной оси откладывают пусковые моменты и то- ки: максимальный М1(I1) и минимальный М2(I2) моменты (рис.

3.12) двигателя в конце разгона на любой из ступеней сопротив- ления. Переключающий момент М1(I1) и момент М2(I2) для двига- телей постоянного тока обычно принимают:

Рис. 3.12. Схема включения пусковых резисторов М1=(2-2,5)Мн; I1=(2-2,5)Iан;

М2=(1,1-1,2)Мн; I2=(1,1-1,2)Iан, где Мн и Iн - номинальный момент и ток двигателя, которые соот- ветствуют в данном случае моменту нагрузки Мс, т. е. Мн=Мс.

Iн=Ic.

Сопротивление якорной цепи Ra принимается по каталогу или может быть определено по формуле U, (3.15) Ra = (0,5 - ) н Iан где н - коэффициент полезного действия.

На оси ординат откладывают частоту вращения холостого хо- да n0, которую можно определить по формуле U н. (3.16) n0 = nн U - Iан Ra н Рис. 3. 13. Пусковые характеристики двигателя Из точки, соответствующей номинальному моменту, проводят перпендикуляр Мна, откладывают на нем в масштабе частоту вра- щения якоря n„ и получают точку б (см. рис. 3.13).

Соединяя прямой точку б с точкой идеального холостого хода n0, получают естественную механическую характеристику двига- теля n0б.

Отрезок аб между горизонтальной прямой n0a и естественной механической характеристикой n0б соответствует сопротивлению якорной цепи двигателя Ra.

Прямая 1n0 будет первой характеристикой, соответствующей полному сопротивлению пускового резистора. С точки 1 начина- ется разгон двигателя. При достижении двигателем переключаю- щего момента M1 первую секцию пускового резистора Rп отклю- чают, что изобразится горизонтальной линией, проведенной через точку 2. При пересечении этой линии с перпендикуляром M1a' определится точка 3 второй искусственной характеристики.

Отрезок гд в масштабе сопротивлений дает сопротивление первой секции Rп. Дальнейшее построение ясно из анализа рис.

3.13. Отрезки дг, гв, вб соответствуют сопротивлениям отдельных секций пускового резистора в порядке их замыкания.

Масштаб для сопротивления, Ом/мм, Ra (3.16) mc = аб где аб - отрезок прямой, соответствующий сопротивлению якоря Rа.

Если при построении окажется, что последняя горизонтальная линия 6,7 не пересекает естественную характеристику в точке 7.

необходимо несколько изменить значение момента М2(I2) и по- вторить построение.

При аналитическом расчете необходимо помнить, что число пусковых ступеней ускорения для двигателей малой мощности (до 10 кВт) равно 1 - 2. для двигателей средней мощности (до 50 кВт) это 2 - 3. а для двигателей большой мощности 3-4.

Если число ступеней неизвестно, то их можно определить по формуле U н lg Ra I (3.16) m = lg где m - число ступеней Rп;

I1 - максимальный пусковой ток электродвигателя;

I - отношение максималь ного пускового тока к пере- = I ключающему.

Если число m получается дробным, то изменяют I1 или I2 так, чтобы получилось целое число. Если число ступеней резистора известно, то отношение можно определить по формулам:

- для нормального режима пуска (редкие пуски) задаемся то- ком переключения I2(M2) U н (3.19) m + = R I a - для форсированного режима пуска (для напряженно рабо- тающих приводов с большим числом включений в час) задаемся максимальным током I1(M1) U н (3.20) m = Ra IСопротивление отдельных ступеней определяется следующим образом:

U R1 Rн ; ; и т.д. (3.21) R1 = R = R3 = IСопротивление секций пускового резистора U - 1 U -н н ;

и т. д. (3.22) r1 = R1 - R2 = r2 = R2 - R3 = I1 I1 Сопротивление пускового резистора (3.23) и т. д.

R = r1 + r2 + rn Сопротивление резистора предварительной ступени включе- ния определяется таким образом, чтобы момент двигателя Мпр (Iпр) получился меньше момента нагрузки Мс (Ic) или равным ему:

M U н (3.24) Rд.пр. = Rн н - R - Rn = - R - R а М Iпр a n пр U н - номинальное сопротивление двигателя, которое где Rн = Iан при неподвижном якоре и номинальном напряжении сети ограни- чивает ток в якоре до номинальной величины;

Rп, - сопротивление пускового резистора:

Мпр - момент предварительною включения (Мпр Mc) 3.3.4. Торможение двигателей постоянного тока Генераторный тормозной режим с отдачей энергии в сеть име- ет место, если на вал двигателя одновременно действуют моменты двигателя и механизма. Если момент механизма компенсирует момент холостого хода, то электродвигатель сначала достигает частоты вращения идеального холостого хода n0. Соответственно ЭДС превысит напряжение сети, и ток определяется по формуле E - U (3.25) I = Rа Ток будет иметь направление, обратное направлению тока при двигательном режиме, что соответствует отдаче энергии в сеть.

Момент М на валу электрической машины изменит направление на противоположное и будет тормозным. Сопротивление доба- вочного резистора Rд в этом режиме вводится в цепь якоря для получения желательной частоты вращения при заданном моменте на валу машины.

Для получения частоты вращения nm (торможения) при задан- ном тормозном токе Im или тормозном моменте Мm, сопротивле- ние добавочного резистора в цепи якоря Rд определяется выраже- нием U nm - n0 U М nm н н m (3.26) Rд = - Rа = - Ra I n0 M I nm н ан Тормозной режим противовключения применяется в подъем- но-транспортных механизмах, когда электродвигатель, включен- ный на подъем, вследствие того, что его момент меньше момента груза, вращается на спуск.

Режим противовключения применяемся также для быстрого торможения и реверсирования электродвигателей, это достигается изменением полярности на зажимах якоря или на обмотке возбу- ждения.

Тормозной момент Мm или ток Im обычно принимают в пре- делах (2-3)Мн(Iа).

Тормозной момент Мm и ток Im регулируют введением доба- вочного резистора Rд, в цепь якоря, сопротивление которого опре- деляют из выражения U U М н н н. (3.27) Rд = 2 - R - R = 2 - R - R а n a n I I M m aн m В режиме динамического торможения якорная обмотка элек- тродвигателя отключается от сети и замыкается на тормозной ре- зистор Rд, а обмотка возбуждения остается включенной в сеть.

В этом случае в якоре, который вращается по инерции, продолжа- ет индуцироваться ЭДС (-Е), и ток I= -E/Ra создает тормозной момент.

Для определения сопротивления добавочного резистора Rд необходимо задаться максимальным моментом Мд или током Im, который обычно принимают не более (2-3)Мн или (2-3)Iа U nm U М nm н н н. (3.28) Rд = - R = - Ra а I n0 I M nm aн m 4. ВОПРОСЫ 1. Какой из известных способов регулирования частоты вра- щения асинхронных электродвигателей (АД) является наиболее эффективным 2. Как перевести АД с фазным или короткозамкнутым рото- ром в генераторный режим 3. Как изменится скольжение АД, если напряжение на обмотке статора уменьшить по сравнению с Uн при номинальном моменте на валу двигателя 4. Достоинства, недостатки и области применения АД с фаз- ным ротором.

5. Поясните условия создания вращающегося магнитного поля трехфазной обмотки.

6. Принцип действия, преимущества и недостатки АД с мас- сивным ротором.

7. В чем преимущества АД с глубокопазным ротором по срав- нению с АД с фазным и короткозамкнутым роторами 8. Как изменятся параметры и характеристики АД. если вы- полнить обмотку статора из алюминия, а не из меди 9. Как осуществить регулирование скорости АД без снижения максимального момента 10. Во сколько раз уменьшатся номиналь ный пусковой фазо- вый и линейный токи обмотки статора АД с короткозамкнутым ротором, а также пусковой момент, если при пуске обмотку стато- ра соединить звездой вместо треугольника 11. В каких случаях необходимо или целесообразно применять вместо АД с короткозамкнутым ротором двигатель с контактными кольцами 12. У АД, работающего на холостом ходу, уменьшили частоту питания в 2 раза, а напряжение оставили без изменения. Как изме- нится критический момент АД 13. У синхронного трехфазного двигателя нагрузка на валу уменьшилась в 3 раза. Как изменится частота вращения ротора 14. Какую максимальную частоту вращения ротора может иметь АД в режиме идеального холостого хода при частоте сети 50 Гц 15. Почему ток холостого хода АД составляет (0,25-0,5)Iн, а у трансформаторов Ixx=(0,03-0,1)Iн 16. В сети, питающей АД, напряжение уменьшили в 2 раза, а частоту вращения увеличили в 1.5 раза. Как измениться частота вращения ротора. если АД работает в режиме идеального холо- стого хода 17. Проанализируйте существующие способы пуска АД с ко- роткозамкнутым ротором.

18. Проанализируйте существующие способы пуска АД с кон- тактными кольцами. Какова цель введения в ротор двигателя при пуске добавочною резистора 19. Как устроен двигатель с двойной «беличьей клеткой» и как он работает в момент пуска и после его окончания 20. В каких тормозных режимах может работать АД Каково принципиальное отличие работы двигателя в тормозных режимах по сравнению с двигательным режимом работы 21. Почему при изменении чередования двух фаз трехфазный АД будет вращаться в другую сторону, а при изменении чередо- вания сразу трех фаз - в ту же сторону 22. Нарисуйте механические характеристики АД для всех из- вестных случаев регулирования скорости. Остановитесь на спосо- бах их получения и области применения.

23. Нарисуйте механические характеристики АД для всех из- вестных случаев торможения. Остановитесь на способах их полу- чения.

24. Поясните принцип действия и конструкцию асинхронного линейного электродвигателя.

25. Какие параметры и характеристики АД изменятся, если при изготовлении увеличить воздушный зазор в два раза 26. К каким последствиям может привести работа АД с пони- женным напряжением 27. Какие преимущества и недостатки имеет АД с массивным ротором 28. Оценить технико-экономические показатели, особенности, преимущества и недостатки тормозных режимов АД.

29. Поясните устройство и принцип действия трехфазных АД.

Перечислите их основные разновидности. Нарисуйте схему элек- трическую элементную подключения АД с фазным и коротко- замкнутым роторами в сеть (мощность АД превышает 50 кВт).

30. Поясните устройство и принцип действия синхронного электродвигателя. Перечислите основные элементы его конструк- ции. Нарисуйте электрическую схему подключения двигателя при асинхронном пуске.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.