Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
2.Поясніть принцип дії машини постійного струму в режимі генератора, приведіть схему для пояснення фізичної суті електромеханічних процесів.
Будова, конструкція, застосування машини постійного струму
(перший момент)
(другий момент)
генератор (баланс ЕРС генератора)
Якщо домножити вирази на , то
генератор
– електромагнітна потужність
– корисна потужність
– потужність, що еквівалентна втратам
Електромагнітною потужністю називають потужність, яка перетворюється в якорі машини, вона еквівалентна передачі енергії від рухомої частини до нерухомої, але ця передача здійснюється не через повітряний проміжок, а через колектор машини. Машина постійного струму складається з статора (головні полюси, обмотки збудження, клемна колода, щіткоутримувач) та ротора (колектор, обмотка якоря, магніто провід якоря, вал, підшипники, вентилятор).
3.Поясніть принцип дії машини постійного струму в режимі двигуна, приведіть схему для пояснення фізичної суті електромеханічних процесів.
Будова, конструкція, застосування машини постійного струму
(перший момент)
(другий момент)
Для електричного двигуна постійного струму
– баланс ЕРС двигуна постійного струму.
Якщо домножити вирази на , то
ДПС
– електромагнітна потужність
– споживана потужність
– потужність, що еквівалентна втратам
Електромагнітною потужністю називають потужність, яка перетворюється в якорі машини, вона еквівалентна передачі енергії від рухомої частини до нерухомої, але ця передача здійснюється не через повітряний проміжок, а через колектор машини. Машина постійного струму складається з статора (головні полюси, обмотки збудження, клемна колода, щіткоутримувач) та ротора (колектор, обмотка якоря, магніто провід якоря, вал, підшипники, вентилятор).
4.ЕРС якоря в МПС.
Результуюче ЕРС машини встановлюється на виводах між щітками, відповідно вона рівна ЕРС всіх провідників, які увімкнені в одну паралельну вітку. Число всіх ефективних провідників машини рівне , число паралельних віток . Всі провідники в одній паралельній вітці знаходяться під одним полюсом, розгорнута схема цих провідників наступна:
Результуюча ЕРС формується сумою ЕРС провідників, але ця ЕРС в одній паралельній вітці залежить від положення провіника відносно голоного полюсу. Якщо провідни безпосередньо під полюсом, то ЕРС має максимальне значення. Якщо провідник виходить з зони полюсу і наближається до щітки, то ЕРС в ньому зменшується.Для мпрощення обчислення результуюча ЕРС фгура, яка відповідає закону розподілу магнітної індукції впід головним полюсом замінюється по площі еквівалентним прямокутником. Висота прямокутника відповідає середньому значенню магнітної індукції .
В такому випадку ЕРС машини матиме наступний вигляд:
- електротехнічна стала.
ЗАКОН Отже, ЕРС МПС прямо пропорційно залежить від швидкості обертання якоря в магнітному полі та інтенсивності магнітного потоку. Електротехнічна конструктивна стала Се являє собою постійну для конкретно спроектованих машин з визначеною кількістю плюсів.
- механічна конструктивна стала машини і визначає силові параметри МПС (якості двигуна).
5.Електромагнітний момент машини постійного струму.
Результуючий електромагнітний момент формується сумою магнітних моментів елементарних провідників, по яких протікає електричний струм. Оскільки обмотка якоря являє собою замкнуте електричне коло по струму, розподіляється між паралельними вітками машини.
Струм у секціях однієї паралельної віки однаковий.
струм елементарного провідника.
На елементарний провідник в магнітному полі діє сила
.
Отже, електромагнітний момент в МПС залежить від струму якоря і магнітного потоку, при цьому залежність зберігається відповідно до напрямку при протікання струму. Це свідчить про те, що при режимі генератора, коли струм збігається з напрямком ЕРС, електромагнітний момент створюється машиною в напрямку протилежному обертанню якоря. Тобто момент генератора є гальмівний. Якщо машина працює в режимі двигуна, то прикладена напруга більша від індукованої ЕРС і струм протікатиме в протилежному напрямку. Це викликає зміну напрямку електромагнітного моменту, який стає не гальмівний, а обертовий.
6.7.Поясніть явище реакції якоря в МПС.(частково 6,7)
1) 2)
МРС якоря залежить від кількості щіток і відповідно від кількості полюсів. Кількісний вплив МРС якоря можливий з використанням поняття лінійного навантаженя. Лінійним навантаженням (А) називається відношення струму до довжини околу якоря.
для машин середньої потужності. ОТЖЕ, кількісний вплив реакції якоря прямо пропорційний лінійному струму навантаження та обернено пропорційний кількості паралельних віток.
Результуюча МРС визначається геометричною сумою векторів . Згідно результату МРС буде орієнтувати результуюче поле машини.. Зміщення магнітного поля для генераторів відбувається в напрямку оберненому напрямку обертання якоря, при цьому частина головних полюсів перемагнічується, а інша частина розмагнічується.
Проаналізуємо картину розподілу магнітного поля за допомогою графіків розподілу магнітної індукції вздовж повітряного зазору.
Отже деформація магнітного поля по околу якоря спричиняє зміну перерозподілу ЕРС між сусідніми провідниками. В провідниках, що знаходяться в зоні дії більшої індукції має місце більша ЕРС, меншої – менша, між провідниками і колекторними пластинами, що з ними з’єднані. внаслідок цього збільшується різниця ЕРС, вона може викликати пошкодження машини: при збільшенні ЕРС до критичної межі між колекторними пластинами виникає електрична дуга, яка проводиться через графітовий пил внаслідок тертя з щітками.
8.класифікація генераторів постійного струму.
Існує два види ГПС за способом збудження: генератори з незалежним збудженням (ГНЗ) та генератори з самозбудженням (ГСЗ).
В свою чергу ГСЗ поділяються на паралельного, послідовного, змішаного збудження.
11.поясніть фізичну суть комутації на колекторних пластинах МПС. Причини іскріння, степені іскріння. Баланс ЕРС, які діють в комутованих секціях обмотки якоря.
При роботі МПС щітка знаходиться в постійному контакті з колектором і при переході від однієї пластини до іншої замикає накоротко секцію, що з’єднана з пластинами в цій секції протікає струм під дією ЕРС, яка індукується в секції. при переході щітки контакт з наступною пластиною струм розривається і супроводжується електричною дугою. Тому явище комутації супроводжується іскрінням. Секція, яка замкнена накоротко щіткою, називається комутованою. Перехідний процес комутації триває долі секунди і визначається шириною щітки та лінійною швидкістю колектора.
- відносна ширина щітки. а – кількість паралельних віток. к – кількість колекторних пластин. n- швидкість обертання в об/хв.. Тобто час комутації збільшується зі швидкістю обертання і оберено пропорційна кількості колекторних пластин.
Розрізняють 5 ступенів комутації: 1) темна комутація (без іскріння), 1,25) спостерігається іскріння під меншою частиною поверхні щітки, 1,5) спостерігається невелике іскріння під більшою частиною щітки. 2) іскріння під всією поверхнею щітки 3) сильне іскріння під всією поверхнею щітки.
Розрізняють наступні причини іскріння на колекторі: 1) механічні (пов’язані з неякісною обробкою поверхні колектора) 2) електромагнітні (викликані струмом комутації) 3) потенціальна ( викликана реакцією якоря та збільшенням напруги між колекторними плвастинами)
Баланс ЕРС в комутованій секції Під час комутації в комутованій пластині наводиться еРС самоіндукції, яка виникає при розриві електричного кола з індуктивнісю і напрямлена на збереження попередньої величини струму. ЕРС самоіндукції . Після переходу щітки в контакт з наступною по ходу комутованою секцією в попередній наводиться ЕРС взаємної індукції (вона має природу ЕРС трансформатора) – взаємна індуктивність комутованих секцій. – реактивна. Ерс обертання Реактивна ЕРС виникає в самому якорі за рахунок зміни струм комутованих секцій. ЕРС обертання наводиться в комутованій секції зовнішнім магнітним полем, до якого відносяться 2 поля: поле реакції якоря та полк зовнішніх полюсів (додаткове).
12.поясніть енергетичну діаграму ГПС незалежного збудження.
- рівняння ГПС
– баланс потужності
ГПС
13.рівняння напруги, моментів та потужності ГПС.
- рівняння ГПС
– баланс потужності
ГПС
14.приведіть вигляд та пояснення робочих характеристик ГНЗ.
До експлуатаційних характеристик ГНЗ відносять 5 характеристик, кожна з яких змінюється при наступних умовах
|
1 |
ХХ |
|||
|
2 |
КЗ |
|||
|
3 |
навантажувальна |
|||
|
4 |
зовнішня |
|||
|
5 |
регулювальна |
3. характеристичний трикутник
. Характеристичний трикутник, який побудованих для значення струму обумовлено тим , що при зменшенні навантаження зменшиться реакція якоря.
Зовнішня характеристика має лінійний спадаючий вигляд, а потім відхиляється від прямої лінії, при невеликому навантаженні () зниження напруги визначається спадом напргу в колі якоря. При реакція якоря не викликає магнітного потоку. З магнітним потоком пов’язане зниження ЕРС машини і тому відхилення напруги визначається двома чинниками : спадом напруги та зниженням ЕРС.
На відміну від регулювальної характеристики синхронного генератора ця характеристика (ГПС) має 2 вітки: висхідна, визначається приростом навантаження; низхідна , знімається при скиді навантаження. Різниця між висхідною та низхідною вітками пояснюється насиченням магнітного проводу і збереженням остаточного магнітного потоку, який перешкоджає знаженню ЕРС і відповідно зниженню напруг.
Умови самозбудження ГПС
Якщо попередньо магнітна система машини була насичена, то в головних полюсах зберігається остаточне знач магн потоку, яке рівне 1,,,3% від номінального. Якщо якір генератора привести в рух, то в обмотці якоря буде індукуватися ЕРС Еост. Поява ЕРС на виводах обмотки якоря зумовлює потук стрму по обмотці збудження. Збільшення ЕМР збудження викликає появу магнітного потоку Фзб, який накладається з остаточним магн потокм і підсилює його, в результаті це веде ідо подальшого зростання ЕРС, стуму збудження .. Таким чином здійснюється процес самозбудження. В зальному випадку цей процес характеризується диференційним рівнянням. – самозбудження закінчилось (*). Отже виконання рівностей (*) буде мати місце в тому випадку, коли графіки ЕРС , Ізб для обох обмоток матимуть спільні точки.
Отже, якщо лінія Е=ізб*rзб. проходить нижче хох, то в бідь-якому випадку є спільний розвязок ОЗ і ОЯ, якщо ця лінія проходить вище ХХХ, то процес самозбудження не проходить. Пряма, яка співпадає з лінійною ділянкою ХХХ визначає деяке критичне значення опору обмотки збудження, при якому самозбудження неможливе. Це критичне значення кутом tga (кут нахилу лінійної ділянки ХХХ) Отже основними умовами самозбудження машини є: наявність остаточного магнітного потоку, узгоджене вмикання обмотки збудження з Фост, фшидкість обертання обмотки якоря в магнітному полі повиння бути не меншою ніж n Крит, опір обмотки збудження повинен бути меншим критичного значення.
15.поясніть методику побудови навантажувально характеристики ГНЗ за допомогою характеристичного трикутника.
3. характеристичний трикутник
. Характеристичний трикутник, який побудованих для значення струму обумовлено тим , що при зменшенні навантаження зменшиться реакція якоря.
16.поясніть енергетичну діаграму ДПС паралельного збудження.
основне рівняння ДПС
– баланс потужності ДПС – в обмотці якоря.
Електромагнітна потужність відповідає повній механічній потужності, яку може розвинути ДПС в ідеальних умовах, однак реально електромагнітна потужність повинна комутувати втрати потужності на тертя в підшипниках, вентиляцію (механічні втрати), подолання сил, що виникають при взаємодії вихрових струмів в осерді якоря, а також втрати потужності, що виникають в зубцевій зоні магніто проводу якоря (додаткові втрати).
– швидкість руху елмех сист
– момент, який діє в ел мех. сист.
Якщо , то це призведе до того, що – система прискорюється. Якщо , то – система сповільнюється.
Тобто прискореня або сповільнення ланки двигн – робочий механізм буде відб при порушенні механ рівнов, ктрім того прискор або сповільн може бути виклик зміною електр парам кола дв.
Отже при будь-якій зміні стуму якоря магн потоку (струму збудження) виникатиме зміна швидкості обертання, тому основною характеристикою ДПС є рівняння, яке повязує швидкість обертання з електричними парамерами.
швидкісна характеристика ДПС рівняння електричної рівноваги момент на характеристика ДПС.
17.Швидкісна та механічна характеристики ДПС паралельного збудження.
Характеристики двигунів паралельного та незалежного збудження
Швидкісна . .
– точка сист насичення
Якщо магн сист насич і розмагн вплив РЯ білш чутливй з аспад напруги в колі якоря, то знаменник швидкісної характеристики із зростанням навантаження буде зменшуватися швидже, ніж чисельник відповідно із зменшенням магн потоку зрост. Це відповідає зрост шв хар-ці однак коди режим роботи двигуна з такою хар-ю неможливий
Механічна характеристика При роботі двигна з виробничим механізмом на валу, ця електроменх сила описує другий законо оберт руху.
18.рівняння напруги та електромагнітний момент дес.. баланс потужності.
– швидкість руху елмех сист
– момент, який діє в ел мех. сист.
Якщо , то це призведе до того, що – система прискорюється. Якщо , то – система сповільнюється.
Тобто прискореня або сповільнення ланки двигн – робочий механізм буде відб при порушенні механ рівнов, ктрім того прискор або сповільн може бути виклик зміною електр парам кола дв.
Отже при будь-якій зміні стуму якоря магн потоку (струму збудження) виникатиме зміна швидкості обертання, тому основною характеристикою ДПС є рівняння, яке повязує швидкість обертання з електричними парамерами.
швидкісна характеристика ДПС рівняння електричної рівноваги момент на характеристика ДПС.
19.робочі характеристики дес. паралельного збудження.
Характеристики двигунів паралельного та незалежного збудження
Швидкісна
– точка сист насичення
Якщо магн сист насич і розмагн вплив РЯ білш чутливй з аспад напруги в колі якоря, то знаменник швидкісної характеристики із зростанням навантаження буде зменшуватися швидже, ніж чисельник відповідно із зменшенням магн потоку зрост. Це відповідає зрост шв хар-ці однак коди режим роботи двигуна з такою хар-ю неможливий
момент на характеристика Механічна характеристика При роботі двигна з виробничим механізмом на валу, ця електроменх сила описує другий законо оберт руху.
– критерій стійкості.
Внаслідок жорсткої механічної характеристики ДПС парал і незал зб набули пошир у виробн механізми з стабільним статичним моментом, та невеликими вимогами до діапазону регул шв хар-ки.
послідовне збудження.
20.швидкісна та момент на характеристики ДПС. з послідовною обмоткою збудження. (20)
послідовне збудження.
21.пуск двигунів постійного струму.
21.ПУСК ДВИГУНІВ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ
(*) З формули випливає, що в першу мить після включення двигуна в мережу постійної напруги, тобто коли і ,
Так як опір r Я невелика, то струм якоря може в 10 ... 30 разів перевищувати номінальний струм двигуна, що неприпустимо, оскільки призведе до сильного іскріння і руйнування колектора. Крім того, при такому струмі виникає неприпустимо великий момент двигуна, а при частих пусках можливий перегрів обмотки якоря. Щоб зменшити пусковий струм в ланцюзі якоря, включають пусковий резистор, опір якого в міру збільшення частоти обертання двигуна зменшують до нуля. Якщо пуск двигуна автоматизований, то пусковий резистор виконують з декількох ступенів, які вимикають послідовно в міру збільшення частоти обертання. Пусковий струм якоря
У міру розгону двигуна в обмотці якоря зростає ЕРС, а як випливає з формули (*), це призводить до зменшення струму якоря I Я. Тому в міру збільшення частоти обертання двигуна опір в ланцюзі якоря зменшують. Щоб при порівняно невеликому пусковому струмі отримати великий пусковий момент, пуск двигуна здійснюють з найбільшим магнітним потоком. Отже, струм порушення при пуску повинен бути максимально допустимим, тобто номінальним.