Основы теории машин постоянного тока.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА.

Назовите основные режимы работы машины постоянного тока (МПТ).

Основные режимы работы машин постоянного тока – это режим генератора и режим двигателя.

 

Назовите тормозные режимы работы МПТ.

Различают три вида (режима) торможения:

1) рекуперативное;

2) торможение противовключением;

3) электродинамическое или реостатное.

 

Поясните принцип действия МПТ в режиме генератора.

Генератор содержит следующие основные элементы: главные полюсы и якорь. Главные полюсы создают в генераторе магнитное поле. Количество полюсов в генераторе всегда четное. Принято обозначать количество пар полюсов символом . Таким образом, в генераторе имеется северных и южных полюсов, которые устанавливаются так, что разноименные полюсы чередуются между собой.

В магнитное поле генератора помещают якорь, состоящий из сердечника, обмотки и коллектора. Рассмотрим принцип действия генератора, полагая, что количество пар полюсов (рис. 1). Главные полюсы обозначены здесь символами (северный полюс) и (южный полюс). Стрелки под символами и указывают направление линий магнитной индукции (напомним: принято считать, что линии магнитной индукции выходят из полюса и входят в полюс ). Якорь на рис. 1 изображен условно в виде цилиндра, на котором установлена электропроводящая рамка , отражающая в упрощенном виде обмотку якоря. Выводы рамки подключены к двум коллекторным пластинам и , изображенным в виде двух полуколец. Коллекторные пластины и соприкасаются со щетками «+» и «–», изображенными на рис. 1 в виде параллелограммов. Якорь вместе с коллекторными пластинами приводится во вращение внешним приводом, а щетки при этом остаются неподвижными.

Пусть якорь машины приводится во вращение по часовой стрелке. В проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС, положительное направле­ние которой может быть определено по правилу правой руки. Применяя это правило можно установить, что в проводнике ЭДС направлена от к , а в проводнике – от к . Значение индуктируемой в проводнике обмотки якоря ЭДС , где В – магнитная индукция в воздушном зазоре между полюсом и якорем в месте расположения проводника; – длина проводника, на протяжении которого он расположен в магнитном поле; V – линейная скорость движения проводника.

Полная ЭДС рассматриваемой машины:

. Рис.1

Эта ЭДС , по отношению к выводам и является переменной так как проводники рамки проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего и изменяется направление ЭДС. Частота ƒ ЭДС в двухполюсной машине равна частоте вращения якоря: , если частота n имеет размерность об/с. Можно показать, что если машина имеет пар полюсов, то .

Если щетки подключены к внешней цепи, то в этой цепи и в рамке якоря возникает ток (рис.1). В рамке этот ток будет переменным, а во внешней цепи направление тока остается неизменным в любом положении якоря и коллектора, как это следует из рисунка, щетка «+» всегда касается коллекторной пластины, имеющей положительную полярность, а щетка «–»– пластины, имеющей отрицательную полярность. Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразует переменный ток обмотки якоря в знакопостоянный ток внешней цепи. Напряжение постоянного тока на зажимах якоря будет меньше на величину падения напряжения в сопротивлении обмотки якоря : . Проводники рамки с током находятся в магнитном поле. Поэтому на них действуют электромагнитные силы , направление которых определяется по правилу левой руки. Нетрудно показать, опираясь на это правило, что эти силы противодействуют движению проводников (рис. 2) и тормозят, таким образом, вращение якоря. Силы создают электромагнитный момент , который равен:

где – диаметр якоря.

Электромагнитный момент противодействует внешнему моменту сопротивления . Нетрудно показать, что в генераторе механическая энергия внешнего привода преобразуется в электроэнергию электронагрузки.

Рис. 2. Работа простейшей машины постоянного тока в режиме генератора

ОСНОВЫ ТЕОРИИ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА.