Электрические машины постоянного тока. Двигатель постоянного тока.

В настоящее время электрические машины постоянного тока широко применяются в качестве двигателей и несколько меньше в качестве генератора. Это объясняется важным преимуществом двигателей, т.к. они допускают плавное регулирование частоты вращения простыми способами и обладают лучшими пусковыми качествами, развивают больший пусковой момент при относительно небольшомJ. Однако машины постоянного тока имеют существенный недостаток с работой щеточно-коллекторного узла. При определённых условиях щетки могут искрить. Коллектор усложняет и удорожает конструкцию по сравнению с без коллекторными магнитами переменного тока.

Устройство генератора постоянного тока. Генератор постоянного тока представляет собой электрическую машину, преобразующую механическую энергию вращающегося первичного двигателя в электрическую энергию постоянного тока, которую машина отдает потребителям. Генератор постоянного тока работает на принципе электромагнитной индукции. Поэтому основными частями генератор являются якорь с расположенной на нем обмоткой и электромагниты, создающие магнитное поле.Якорь имеет форму цилиндра. На валу якоря укрепляется коллектор, состоящий из медных пластин, припаянных к определенным местам обмотки якоря. Пластины коллектора изолированы друг от друга. Коллектор служит для выпрямления тока и отвода его при помощи неподвижных щеток во внешнюю сеть. При вращении якоря обмотка его пересекает магнитные линии полюсов. По закону электромагнитной индукции впроводниках обмотки якоря будет индуктироваться электродвижущая сила, величина которой может быть подсчитана по формуле е = Blvsin а,где В - магнитная индукция полюсов, l - активная длина проводников якоря, v - линейная скорость проводников якоря, а - угол между направлением скорости движения проводника и направлением вектора магнитной индукции. В зависимости от способа создания магнитного поля генераторы постоянного тока делятся на 3 группы: 1. генераторы с постоянными магнитами, или магнитоэлектрические. 2. генераторы с независимым возбуждением. 3. генераторы с самовозбуждением. Магнитоэлектрические генераторы состоят из 1 или нескольких постоянных магнитов, в поле которых вращается якорь с обмоткой. Ввиду очень малой вырабатываемой мощности эти генераторы для промышленных целей не применяются. У генератора с независимым возбуждением обмотки полюсов питаются от постороннего, не зависимого от генератора, источника постоянного напряжения (генераторы постоянного тока и т.д.).Питание обмотки возбуждения полюсов генератора с самовозбуждением осущ-ся со щеток якоря самой машины.

 

 

Х фазный асинхронный генератор.

3х фазный генератор состоит из статора и ротора. В сердечнике статора размещ-ся 3х фазная обмотка, концы которой выводятся к зажимам. Ротор представляет мощный электромагнит и служит для создания магнитного поля. Для питания обмотки электромагнита постоянным током, на одном валу с ним размещается генератор постоянного тока. По конструкции ротора, синхронные генераторы бывают с явно выраженными и не явно выраженными полюсами. Синхронные машины обладают св-ом обратимости. Включение 3х фазной обмотки статора синхронного генератора в электрич-ую цепь приводит ротор в синхронное вращение, т.е. синхронная машина превращ-ся в синхронный двигатель. В синхронном двигателе магнитное поле ротора отстаёт от магнитного пол статора, и можно сказать, что магнитное поле статора вращает за собой ротор. Насомом деле, не всё так просто у синхронного двигателя. При включении синхронного двигателя в сеть ротор не может прийти во вращение и будит только вибрировать, т.к. частота переменного тока 50Гц и 2х полюсное магнитное поле статора будет делать 50 оборотов в секунду. При этом каждый полюс ротора получит 50 толчков в секунду по часовой стрелке и 50 в обратном направлении. В силу своей инерции ротор не успевает повернутся за вращ-мся магнитным полем. Поэтому на практике примен-ся асинхронный пуск синхронного двигателя, а именно, делается дополнительная обмотка ротора виде белечьего колеса для пуска синхронного двигателя. При включении в сеть обмоток статора, короткозамкнутая обмотка ротора разгоняет его до частоты близкой к частоте вращения магнитного поля статора. При этом обмотка ротора во время запуска замыкается на компенсационное R. После достижения синхронизма во вращении ротора и магнитного поля, обмотка ротора подключается к постоянному току.

 

 

Синхронный двигатель

Синхронный двигатель может работать в качестве генератора и двигателя.

.Его обмотка якоря I (рис.а) подключена к источнику трехфазного переменного тока; в обмотку возбуждения 2 подается от постороннего источника постоянный ток. Благодаря взаимодействию вращающегося магнитного поля 4, созданного трехфазной обмоткой якоря, и поля, созданного обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент М (рис. 291,б), приводящий ротор 3 во вращение. Однако в синхронном двигателе в отличие от асинхронного ротор будет разгоняться до частоты вращения n = n1, с которой вращается магнитное поле (до синхронной частоты вращения). Объясняется это тем, что ток в обмотку ротора подается от постороннего источника, а не индуцируется в нем магнитным полем статора и, следовательно, не зависит от частоты вращения вала двигателя. Характерной особенностью синхронного двигателя является постоянная частота вращения его ротора независимо от нагрузки. Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Для пуска в ход синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной. Для этой цели применяют метод асинхронного пуска. Синхронный двигатель пускают в ход как асинхронный, для чего его снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой.