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
Рис. 1. Устройство простейшего коллекторного двигателя постоянного тока с двухполюсным статором и с двухполюсным ротором
Принцип действия двигателя. Устройство работает в режиме электрического двигателя (рис. 2), если к щеткам подвести постоянное напряжение. Под действием напряжения U через щетки, пластины коллектора и виток потечет ток. По закону электромагнитной силы (закон Ампера) взаимодействие тока и магнитного поля В создает силу, которая направлена перпендикулярно току.
Направление силы ампера определяется правилом левой руки (рис. 2): на верхний проводник сила действует вправо, на нижний – влево. Эта пара сил создает вращающий момент М, поворачивающий виток по часовой стрелке. При переходе верхнего проводника в зону южного полюса, а нижнего – в зону северного полюса концы проводников и соединенные с ними коллекторные пластины вступают в контакт со щетками другой полярности.
Рис. 2. Принцип действия двигателя
Направление тока в проводниках витка изменяется на противоположное, а направление сил, момента М и тока во внешней цепи не изменяется. Виток непрерывно будет вращаться в магнитном поле и может приводить во вращение вал рабочего механизма (РМ).
В начальный момент пуска в ход якорь двигателя неподвижен и противо-эдс равна нулю (Е = 0). При непосредственном включении двигателя в сеть в обмотке якоря будет протекать чрезмерно большой ток Iпуск = U/Rя. Поэтому непосредственное включение в сеть допускается только для двигателей очень малой мощности менее 500 Вт), у которых падение напряжения в якоре представляет относительно большую величину и броски тока не столь велики.
В машинах постоянного тока большой мощности пусковой ток в случае включения двигателя в сеть с номинальным напряжением во много раз превышает номинальный. Для ограничения пускового тока используют пусковые реостаты, включаемые последовательно с якорем двигателя при пуске в ход.
Различают двигатели постоянного тока независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.
Широкое применение получили двигатели последовательного и параллельного возбуждения.
Схема (а) и характеристики (б) двигателя параллельного возбуждения
Характеристики двигателей постоянного тока. Рабочие свойства двигателей определяются их рабочими характеристиками, представляющими собой зависимости частоты вращения n, вращающего момента Мэ, потребляемого тока I, мощности P1 и кпд от полезной мощности на валу Р2.
Изменение частоты вращения у двигателя этого типа незначительно и не превышает 5% при изменении нагрузки от нуля до номинальной, т. е. двигатели параллельного возбуждения имеют жесткую скоростную характеристику.
В двигателе последовательного возбуждения магнитный поток не остается постоянным, а резко изменяется с изменением нагрузки, что вызывает значительное изменение частоты вращения. Такой двигатель имеет мягкую скоростную характеристику.
Таким образом, характерным свойством двигателей последовательного возбуждения является недопустимость сброса нагрузки, т. е. работы вхолостую или при малых нагрузках.
Схема (а) и характеристики (б) двигателя последовательного возбуждения
С уменьшением нагрузки частота вращения двигателя увеличивается.
При нагрузке меньше минимально допустимой частота вращения двигателя резко увеличивается, что может вызвать его разрушение. Поэтому, когда возможны сбросы или резкие уменьшения нагрузки, двигатели последовательного возбуждения не применяют.
Двигатели этого типа развивают большие вращающие моменты, что имеет существенное значение при пуске больших инерционных масс и перегрузках. Эти двигатели широко используют в транспортных и подъемных устройствах.
Двигатели со встречным включением обмоток (смешанное возбуждение) не нашли широкого применения, так как они обладают плохими пусковыми свойствами и работают неустойчиво.
Двигатели постоянного тока получили широкое распространение и часто являются незаменимыми благодаря ценному свойству - возможности плавно и экономично регулировать частоту вращения в широких пределах.
Частота вращения двигателя зависит от напряжения сети, сопротивления цепи якоря и магнитного потока.
В машинах постоянного тока при работе происходит потеря энергии, которая складывается из трех составляющих:
1) Потери в стали Рст, возникающие в сердечнике якоря. При вращении якоря в его сердечнике индуктируются вихревые токи, а сталь сердечника непрерывно перемагничивается. На это затрачивается мощность. Потери в стали обращаются в тепло и нагревают сердечник якоря.
2) Потери энергии на нагревание проводов обмоток возбуждения и якоря проходящими по ним токами, называемые потерями в меди, - Робм. Потери в обмотке якоря и в щеточных контактах зависят от тока в якоре, т. е. являются переменными - меняются при изменениях нагрузки.
3) Механические потери Рмех, представляющие собой потери энергии на трение в подшипниках, трение вращающихся частей о воздух и щеток о коллектор. Эти потери зависят от частоты вращения якоря машины. Поэтому механические потери постоянны, не зависят от нагрузки.
Кпд машины в процентах:
где - полезная мощность; - потребляемая машиной мощность.
При работе машины двигателем:
Потребляемая мощность: = UI, где U - напряжение питающей сети; I - ток, потребляемый двигателем из сети.
Полезная мощность:
|
= - Pст - Pобм - Pмех = UI - Pст - Pобм – Pмех. |
|
Контрольные вопросы
|
|
Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением развивает полезную мощность на валу Р2 , потребляя из сети ток I при номинальном напряжении Uном. Ток в обмотке якоря Iя., в обмотке возбуждения Iв.. Частота вращения якоря п2 Двигатель потребляет из сети мощность Р1 Полезный вращающий момент двигателя М. В якоре двигателя наводится противо-ЭДС Сопротивление обмотки якоря Rя, обмотки возбуждения Rв. Суммарные потери мощности в двигателе Σр, а его КПД - η. Определить величины, отмеченные ? |
Р1, кВт Р2 кВт Σр кВт Uном В , В I, А Iя, А Iв, А Rя, Ом Rв Ом М н·м? n2 об/ мин η |
? ? ? ? 100 ? ? 1 1 110 ? 1200 0,6 |