Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель постоянного тока с независимым возбуждением

Принцип работы двигателя постоянного тока (ДТП). Способы возбуждения. Пуск.

Двигатель постоянного тока — электродвигатель, питание которого осуществляется постоянным током. Двигатель состоит из якорной обмотки, статора, щёточного узла. ДПТ являются обратимыми электрическими машинами, то есть в определенных условиях способны работать как генераторы. Главное назначение ДПТ — создание магнитного потока.

На статоре ДПТ располагаются в зависимости от конструкции:

— обмотки возбуждения — катушки, наводящие магнитный поток возбуждения

Ротор любого ДПТ состоит из многих катушек, на одну из которых подаётся питание в зависимости от угла поворота ротора относительно статора.

Щёточный узелнеобходим для подвода электроэнергии к катушкам на вращающемся роторе.

Принцип работы:

Магнитное поле, создаваемое статором перпендикулярно магнитному полю ротора. Суммарное магнитное поле статора и ротора и создает вращающий момент ротора.

Достоинства:простота устройства и управления; практически линейные механическая и регулировочная характеристики двигателя.

Недостатки: необходимость обслуживания коллекторно-щёточных узлов; ограниченный срок службы из-за износа коллектора.

Способы возбуждения двигателей постоянного тока:

— параллельный, последовательный, смешанный, независимый друг от друга.

Двигатели с параллельным возбуждением:

Обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно. Обмотка возбуждения имеет большее количество витков, чем обмотка якоря, поэтому ток обмотки возбуждения в большинстве случаев составляет несколько процентов от тока якоря.

Двигатель с независимым возбуждением:

Если обмотку возбуждения подключить к другому источнику постоянного напряжения, то получим двигатель с независимым возбуждением. Такими же свойствами обладают электродвигатели с постоянным магнитом.

Двигатель с последовательным возбуждением:

У такого двигателя ток якоря является одновременно и током возбуждения, т.к. обмотка возбуждения включена последовательно с якорем. По этой причине магнитный поток двигателя изменяется с изменением нагрузки.

Двигатель со смешанным возбуждением.

На каждом полюсе такого двигателя имеются две обмотки – параллельная и последовательная. Их можно включить так, чтобы магнитные потоки складывались или вычитались.

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока надо изменить направление тока либо в обмотке возбуждения, либо в обмотке якоря.

Пуск двигателей постоянного тока:

В начальный момент пуска, якорь двигателя неподви­жен и э. д. с. равна нулю (E = 0). При непосредственном включении двигателя в сеть в обмотке якоря будет протекать чрез­мерно большой ток: Iпуск = Uа / Rа

Поэтому непосредственное включение в сеть допускается толь­ко для двигателей очень малой мощности, у которых падение на­пряжения в якоре представляет относительно большую величину.

В машинах постоянного тока большой мощности падение на­пряжения в обмотке якоря при полной нагрузке составляет не­сколько процентов от номинального напряжения:

IR=0,02 0,1

Следовательно, пусковой ток в случае вклю­чения двигателя в сеть с номинальным напря­жением во много раз превышает номинальный (Iпуск).

Большой пусковой ток является опасным как для машины. При большом токе нагревается обмотка якоря машины и образуется интенсивное искре­ние под щетками, вследствие которого коллек­тор может выйти из строя. На валу двигателя создаются механические удары, так как при большом токе вращающий момент будет также большим.

Для ограничения пускового тока исполь­зуют пусковые реостаты, включаемые последо­вательно с якорем двигателя при пуске в ход.

1.Понятие электрического поля и его характеристики.

2. Понятие электрического тока.

3. Понятие напряжения.

4. Понятие сопротивления.

5. Элементы электрических цепей.

7. Первый закон Кирхгофа. Второй закон Кирхгофа.

8. Мостовые цепи.

9.Получение синусоидальной ЭДС. Действующие значения синусоидальных токов и напряжений.

10. Последовательное и параллельное соединение элементов.

11. Цепь переменного тока с активным сопротивлением. Векторные диаграммы. Фазовые соответствия между токами и напряжениями.

12.Цепь переменного тока с индуктивным сопротивлением. Векторные диаграммы. Фазовые соответствия между токами и напряжениями.

13.Цепь переменного тока с индуктивностью и активным сопротивлением. Векторные диаграммы. Фазовые соответствия между токами и напряжениями.

14. Цепь переменного тока с емкостным сопротивлением. Векторные диаграммы. Фазовые соответствия между токами и напряжениями.

Читать еще:  Через сколько менять масло двигателя на дизеле ауди

15. Цепь переменного тока с емкостью и активным сопротивлением. Векторные диаграммы. Фазовые соответствия между токами и напряжениями.

16. Последовательная цепь переменного тока. Резонанс напряжений.

17. Мощность переменного тока.

18. Принцип построения трехфазной системы

19. Трехфазная цепь при соединении приемников звездой. Соотношение между фазными и линейными напряжениями.

20. Трехфазная цепь при соединении приемников треугольником. Соотношение между фазными и линейными напряжениями.

21.Мощность трехфазных цепей.

22.Измерение активной мощности в трехфазных и однофазных цепях.

23.Назначение и область применения трансформаторов. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора.

24.Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора.

25.Потери энергии и КПД транформатора.
26.Трехфазные трансформаторы.

28. Измерительные трансформаторы тока и напряжения.

29.Способы измерений и виды приборов. Погрешности электроизмерительных приборов.

30.Расширение пределов измерений измерительных приборов с помошью шунтов и добавочных резистров.

31. Электрические аппараты. Классификация, утсройство, принцип действия. ЭА ручного действия. ЭА дистанционного действия. ЭА защиты.

32. Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя (АД). Получение вращающегося магнитного поля.

33.Механические и рабочие характеристики АД

34.Пуск АД с короткозамкнутым и фазным ротором

35.Схемы пуска и реверса АД

36.Принцип действия синхронного генератора.(СГ)

37.Принцип работы трёхфазного синхронного двигателя(СД).Пуск.

38.Устройство машин постоянного тока. Понятие о генераторах постоянного тока

41.Принцип работы двигателя постоянного тока (ДТП). Способы возбуждения. Пуск.

Изучение принципа действия двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

Страницы работы

Содержание работы

Исследование двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

1.Цель работы.

Целью работы является изучение принципа действия двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, исследование его механических характеристик, его регулировочных свойств и способов регулирования частоты вращения.

2. Краткие теоретические сведения.

Двигатель постоянного тока (ДПТ) состоит из:

— неподвижной части – статора

— вращающейся части – ротора.

Для создания магнитного потока на внутренней поверхности статора укрепляют четное число полюсов с расположенными на них обмотками возбуждения, по которым пропускают постоянный ток.

Ротор в ДПТ выполняет функцию якоря – элемент машины, вырабатывающий электродвижущую силу (ЭДС).

Якорь расположен на валу ДПТ и выполнен из пакета тонких (0,3-0,5мм) листов электротехнической стали с пазами, в которых располагается обмотка якоря (ОЯ), присоединенная к коллекторным пластинам коллектора, выполняющего функцию механического инвертора (преобразователя постоянного напряжения в переменное).

На коллектор налагается система щеток, являющихся токосъемником с вращающегося коллектора.

В зависимости от схемы включения обмоток возбуждения различают ДПТ с независимым, параллельным и последовательным возбуждением.

При независимом возбуждении обмотки возбуждения (ОВ) питаются от постоянного источника электрической энергии постоянного напряжения.

При параллельном возбуждении – обмотка возбуждения включается параллельно обмотке якоря.

При последовательном — последовательно обмотке якоря.

Анализ режимов работы двигателя можно произвести на базе основных уравнений, описывающих его работу.

U = Ея + IяКя; (1)

Ея = СеФ п; (2)

М = СмФ1я; (3)

где U — напряжение питания двигателя;

Ея — противо — э.д.с., индуктируемая в обмотке якоря;

Iя — ток якоря;

Rя сопротивление обмотки якоря;

Се — конструктивная постоянная двигателя:

Р число пар главных полюсов двигателя;

N — число активных проводников якоря;

А число параллельных ветвей обмотки якоря;

n частота вращения якоря;

М электромагнитный момент двигателя;

См моментная постоянная двигателя:

См =—— ; (5)

Ф магнитный поток обмотки возбуждения.

Из первого уравнения легко определить ток якоря:

U Ея

В начальный момент пуска двигателя, когда n = 0, в соответствии с уравнением Ея = СеФn = 0, ток якоря в режиме пуска равен:

Iяп =—— ,

и т.к. сопротивление якорной цепи мало, ток Iяп может достигать опасной для двигателя величины, поэтому силовые двигатели постоянного тока запускают либо с помощью пускового реостата, либо с помощьюрегулятора который ограничивает пус­ковой ток до безопасного значения (обычно до (2,5. 3)Iян). И только по мере разгона двигателя, сопровождаемого увеличением Ея, сопротивление пускового реостата уменьшается до 0.В этом случае пусковой ток определяется так:

Читать еще:  В чем преимущество двухтактного двигателя перед четырехтактным

Iяп =——- ; (6)

Rя + Rп

Для обеспечения по возможности быстрого пуска при ограниченном токе якоря, ток возбуждения при пуске делают максимальным ( для увеличения потока Ф и, следовательно, увеличения Ея),

полностью выводя регулировочный реостат в цепи возбуждения двига­теля.

Из выражения для электромагнитного момента следует, что для изменения направления вращения двигатель можно использовать:

1)изменить направление тока якоря, не изменяя направление тока возбуждения;

2)изменить направление тока возбуждения, не изменяя направле­ние тока якоря.

Основные характеристики двигателя — механическая, регулировоч­ная и рабочие.

Механическая характеристика двигателя постоянного тока неза­висимого возбуждения:

Уравнение механической характеристики:

U (Rя + Rд)M
n=—- _ — ———_= n 0 — ▲ n (7)

Се ФСеСмФ 2

Здесь n0 – частота вращения ротора при идеальном холостом ходу (m=0)

▲n – изменение частоты вращения под воздействием момента.

Рн
Мн = 9,55———— ; (8)

Из уравнения механической характеристики следует, что регули­ровать частоту вращения ДПТ можно изменением подводимого напряже­ния, изменением тока возбуждения и изменением величины добавочного сопротивления в цепи якоря.

Семейства механических характеристик при использовании перечисленных способов регулирования оборотов показаны на рис.1а,б,в.

Uя3 Ф3 Rq3

M M M

Uя3>Uя2>Uя1 Ф3 nн .

Кроме того, недостатком способа является изменение жесткости механической характеристики при изменении магнитного потока (рис 1б)

Регулирование оборотов изменением напряжения Uя используется наиболее часто потому, как позволяет регулировать обороты ниже номинальных. Недостатком способа является необходимость регулирования полной мощности двигателя.

Регулировочные свойства двигателя обычно характеризуются ре­гулировочной характеристикой п = f(IB) либо Iя = f(Iв) при U= Uhи постоянной нагрузке на валу двигателя , в частности в режиме хо­лостого хода.

Мощность Р1 потребляемую двигателем электрической энергии из сети вычисляют по формуле:

P1 = Uя(Iя+Iв) (10)

Мощность Р2 на валу двигателя определяют методом нагрузочного генератора, соединенного с исследуемым двигателем муфтой.

Измеряя мощность генератора

Ро = UoIo, (11)

работающего при напряжении Uoи токе Iо, и зная его к. п. д. для различных нагрузок, т.е. зависимость ц(Ро), находят мощность на валу двигателя так:

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Двигатель — постоянный ток — независимое возбуждение

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения , скорость вращения которого регулируется напряжением на якоре. [1]

Двигатели постоянного тока независимого возбуждения используются в механизмах ЭТУ в тех случаях, когда необходимо глубокое регулирование скорости при высоком качестве переходных процессов. [2]

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения питается через две группы тиратронов. Одна пара TI и Г3 служит для питания обмотки якоря, вторая пара Т3 я Т — для питания обмотки возбуждения. [3]

Двигатели постоянного тока независимого возбуждения применяются, главным образом там, где по условиям работы требуется глубокое и плавное регулирование скорости, а также в тех случаях, когда необходима работа привода с низкой скоростью. [4]

Для двигателей постоянного тока независимого возбуждения при постоянной величине магнитного потока ф фном момент пропорционален току, поэтому можно пользоваться эквивалентным моментом. [6]

Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения — это скорость идеального холостого хода, определяемая соотношением f / max / C, для гидропривода — скорость, развиваемая исполнительным органом при полном открытии каналов в распределителе, полном использовании давления питания и отсутствии силы сопротивления. [7]

Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения величины U , R и Ф постоянны; поэтому для данной точки присоединения реле, когда Rx также постоянно, зависимость Upn — f ( w) линейна. [9]

Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением магнитного потока как в двигательном, так и в генераторном режимах представляет собой однозонное регулирование вверх. Поскольку номинальное значение магнитного потока является наибольшим, то изменение потока возможно лишь в сторону уменьшения по сравнению с номинальным. Последнее приводит к увеличению скорости двигателя во всех режимах работы. [10]

Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения , управляемого тиристор-ным выпрямителем, напоминают характеристики в системе Г — Д ( рис. 4.13), однако они отличаются рядом особенностей. [12]

Читать еще:  Ваз 2110 холодный двигатель плохо заводится на горячую

Схема включения двигателя постоянного тока независимого возбуждения при импульсном регулировании напряжения показана на рис. 4.18, а. Диод V, шунтирующий якорь двигателя, создает цепь для протекания тока якоря под действием ЭДС самоиндукции, возникающей в индуктивности обмотки якоря в период разомкнутого состояния ключа / С. Это создает условия для непрерывного протекания тока якоря, что существенно уменьшает его пульсации и устраняет коммутационные перенапряжения на ключе К, и обмотке якоря. [13]

Такую характеристику имеют двигатели постоянного тока независимого возбуждения , рабочая часть характеристики асинхронного двигателя — до точки критического скольжения. [14]

Составим структурную схему двигателя постоянного тока независимого возбуждения при скорости выше основной и при управлении по якорю и по потоку. [15]

Электромеханические свойства ДПТ независимого возбуждения.

Схема замещения двигателя постоянного тока независимого возбуждения, при определенных допущениях, может быть представлена в виде (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема замещения двигателя постоянного тока независимого возбуждения

В соответствии с этой схемой, уравнения напряжений для обмотки возбуждения и якорной обмотки имеют вид

где u и i – мгновенные значения напряжения и тока, а R и L – активное сопротивление и индуктивность обмоток, с индексом (в) – обмотки возбуждения, с индексом (я) – якорной обмотки.

Э.д.с. якорной обмотки определяется соотношением

e=KΦω,

где ω – мгновенное значение скорости вращения якоря, Φ – мгновенное значение потока, K – конструктивный коэффициент, который определяется соотношением

K=pN/(2a),

где p – число пар полюсов, N и a – соответственно число активных проводников и число параллельных ветвей якорной обмотки.

При рассмотрении статических характеристик предположим, что напряжения на обмотке возбуждения и на якорной обмотке постоянны (d/dt→0). Тогда в установившемся режиме для якорной цепи справедливо уравнение

где U,Iя,E – установившиеся значения напряжения, тока и э.д.с. якоря. Раскрывая в (2.4) э.д.с. согласно (2.3) и решая полученное уравнение относительно ω, получаем

Уравнение (2.5) связывает механическую (ω) и электрическую (Iя) координаты и поэтому называется электромеханической характеристикой.

Искусственные характеристики ДПТ независимого возбуждения.

Характеристики, полученные при номинальных значениях напряжения и потока и при отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря, называют естественными. При изменении напряжения или потока, а также при введении добавочного сопротивления в цепь якоря мы получаем искусственные характеристики. Зная, как изменяются характеристики при изменении перечисленных параметров, т.е. зная вид искусственных характеристик, мы можем оценить регулировочные свойства двигателя, поэтому рассмотрим подробнее искусственные характеристики. Для этого достаточно определить, как изменяются скорость холостого хода, пусковой ток и пусковой момент (ω,Iп,Mп) при изменении напряжения, активного сопротивления в цепи якоря и потока (U,Rд,Φ).

При понижении напряжения от номинального (U↓), согласно (2.8) – (2.10) пропорционально изменяются скорость холостого хода, пусковой ток и пусковой момент, поэтому искусственные характеристики для этого случая будут выглядеть, как показано на рис. 2.3.а. Отметим, что характер изменения электромеханической и механической характеристик при этом одинаковый.

При введении добавочного сопротивления в цепь якоря (Rд↑), согласно тем же выражениям, скорость холостого хода остается неизменной, а пусковой ток и момент уменьшаются. Характер изменения электромеханической и механической характеристик одинаков, а их вид представлен на рис. 2.3.б.

При уменьшении потока от номинального (Φ↓) – остается неизменным только пусковой ток. Скорость холостого хода увеличивается, а пусковой момент уменьшается, поэтому вид электромеханической и механической характеристик разный, как это показано на рис. 2.3.в.

Рис. 2.3. Искусственные характеристики:
а) при изменении напряжения на якоре;
б) при изменении сопротивления в цепи якоря

Дата добавления: 2018-06-01 ; просмотров: 975 ; Мы поможем в написании вашей работы!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector