Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Исследуемый генератор постоянного тока с
Независимым возбуждением 2ПН100L-УХЛ1
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Генераторы постоянного тока (далее ГПТ) являются источниками постоянного тока, в которых осуществляется преобразование механической энергии, подводимой к его валу в электрическую, снимаемую с якорной цепи. ГПТ находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим постоянный ток (на предприятиях цветной промышленности при использовании электролиза, авиации, транспорте и т.д.).Также они используются в качестве тахогенераторов и возбудителей синхронных генераторов. ГПТ подразделяются по способу их возбуждения на ГПТ независимого возбуждения (далее ГПТ с НВ) и ГПТ с самовозбуждением. ГПТ с НВ подразделяются на генераторы, возбуждаемые электромагнитным путем, и генераторы с постоянными магнитами. Генераторы с самовозбуждением в зависимости от способа включения обмотки возбуждения бывают параллельного возбуждения, последовательного и смешанного возбуждения. На рис. 4.1 приведена принципиальная схема генератора независимого возбуждения. Ток возбуждения I в зависит только от напряжения на зажимах цепи возбуждения и сопротивления этой цепи. Мощность, теряемая на возбуждение, обычно не превышает 1... 3 % мощности генератора. Независимое возбуждение достаточно широко распространено — оно применяется в машинах низкого напряжения (4... 12 В), высокого напряжения (свыше 500 В), в машинах большой мощности, когда требуется регулировка напряжения в широком диапазоне. На рис. 4.2 изображена принципиальная схема генератора параллельного возбуждения в котором обмотка возбуждения приключена к зажимам якоря. На схеме видно, что ток возбуждения I в зависит от напряжения на зажимах якоря, а ток якоря Iа = I н + I в. Обычно ток I в не превышает 2...3 % значения номинального тока генератора. Самым распространенным типом генератора постоянного тока является генератор параллельного возбуждения, так как ему не нужен особый источник тока для возбуждения и в пределах нормальной нагрузки он обеспечивает устойчивое напряжение.
На рис. 4.3 приведена принципиальная схема генератора последовательного возбуждения. На схеме видно, что ток возбуждения I в = Ia т.е. зависит от нагрузки на генератор. В этом случае напряжение генератора изменяется в зависимости от тока нагрузки, тогда как обычно требуется, чтобы напряжение на зажимах генератора оставалось более или менее постоянным. На рис. 4.4 представлена принципиальная схема генератора смешанного возбуждения. Генератор имеет две обмотки возбуждения — параллельную и последовательную. Обычно не менее 70 % МДС возбуждения дает параллельная обмотка. Наличие двух обмоток возбуждения позволяет получить почти постоянное напряжение на зажимах генератора. Рассмотрим энергетическую схему, определим уравнение ЭДС и электромагнитный момент генератора. Пусть, P 1 — мощность, подводимая к генератору от первичного двигателя. Если генератор не нагружен и не возбужден, то эта мощность тратится на покрытие только механических потерь Рмх, т. е. Р1 = Рмх.
Если генератор возбужден от независимого источника постоянного тока, но не нагружен (1а =0), то в нем, кроме механических потерь, возникают еще потери в стали якоря Рс. В этом случае P1 = Рмх + Рс = P 0, где Р0 — потери при холостом ходе генератора. Если нагрузить генератор, то вся мощность, за вычетом потерь Р0, преобразуется в электромагнитную мощность Рэм = ЕаIa. Таким образом, Рэм = ЕаIа = Р1 - Р0. (4.1)
Полезная мощность Р2, отдаваемая в сеть, меньше мощности Рэм на величину потерь в меди обмотки якоря и всех последовательно соединенных с ней обмоток, а также в контакте щеток Рма+Рщ. Следовательно,
Р2 = Рэм - (Рм2 + Рщ) (4.2) Добавочные потери не учитываются, так как они входят отчасти в потери при холостом ходе, частично в потери в меди. Энергетическая схема генератора постоянного тока независимого возбуждения приведена на рис. 4.5. Мощность Рв, необходимая покрытия потерь в цепи возбуждения, не входит в мощность Р1 и показана на схеме отдельно от основного потока мощности. Поскольку полезная мощность Р2 = UIа, мощность Рэм = EaIa, потери Рма + Рщ = Ia2Ra, (где Ra — сумма всех активных сопротивлений в цепи якоря, включая сопротивление контакта щеток), то уравнение электромагнитной мощности можно представить в следующем виде: UIa = EaIa-Ia2Ra. (4.3) Сократив обе части уравнения (4.3) на Iа, получим U=Еa-IaRa (4.4) или Еa = U+IaRa Уравнение называется уравнением ЭДС генератора. Будем считать, что под действием момента М1 первичного двигателя генератор приводится во вращение против часовой стрелки (рис. 4.6). В этом случае в проводнике обмотки якоря, находящемся под северным полюсом, индуцируется ЭДС и в том же направлении течет; по нему ток Iа. Между магнитным полем и расположенным в нем' проводником с током возникает сила Fnp. Если проводник с током I представляет собой прямолинейный отрезок, имеющий длину l и расположенный в однородном магнитном поле (В = const) нормально к вектору магнитной индукции, то Fпр=BlI (4.5) Применительно к проводнику, изображенному на рис. 4.6, имеем: В = Вδ, l =l’ и I = ia. Следовательно, электромагнитный момент, создаваемый проводником на валу генератора определяется следующим выражением: Мпр = FnpDa/2 = Bδl’iaDa/2. (4.6) Чтобы определить направление момента достаточно совместить основное магнитное поле и поле, созданное током в проводнике «пр» (рис. 4.7, а). Результирующее поле показано на рис. 4.7, б. В данном случае сила Fnp, приложенная к проводнику, направлена слева направо, встречно относительно силы F1 первичного двигателя, и следовательно, момент М1 этого двигателя является по отношению к последнему тормозящим. Чтобы определить полный электромагнитный момент генератора М, будем исходить из расчетной картины магнитного поля, представленной на рис. 4.8. Из рисунка следует, что момент создается только N'a проводниками, расположенными на полюсной дуге b' = α/τ. Таким образом, M = MпрNa’=Bδl ’ ia Учтем, что = = и ia= ,
а - основного и от проводника с током; б – результирующего поля и электромагнитного усилия
Тогда M= Bδl’ατIa= ΦIa (4.7) Эту формулу можно записать в следующем виде: M= , т.е. электромагнитный момент генератора пропорционален мaгнитному потоку р пар полюсов машины (рФ) и МДС якоря (NIa) В любой машине р, N u а заданы, следовательно, M=CMΦIa, где CM=(p/2π)(N/a). (4.8) Кроме тормозящего электромагнитного момента М на валу генератора существует второй тормозной момент — момент холостого хода Мо, соответствующий мощности Ро, которую нужно подвести к генератору при холостом ходе, чтобы покрыть потери холостого хода Рмх + Рс. По общему правилу
Если n = const, то полный тормозящий момент генератора определяется суммой М+ Мо = МГ. Между этим моментом и вращающим моментом М1 первичного двигателя существует соотношение, определяемое законом равновесия моментов, согласно которому вращающий и тормозящий моменты генератора должны находиться во взаимном равновесии, т. е. должны быть равны друг другу по величине, но направлены в разные стороны. Следовательно, при n = const M1=-MГ=-(M+M0). (4.9) Под M и M0 можно понимать составляющие момента первичного двигателя, каждая из которых уравновешивает соответствующий момент генератора. В этом случае M1= М+М0. (4.10)
Характеристики генераторов. Свойства генераторов определяют по их характеристикам. Поскольку основным параметром, определяющим работу генератора, является напряжение U на его зажимах, то характеристики генераторов представляет собой зависимость напряжения U оттока возбуждения I в, нагрузочного тока I и частоты вращения генератора п. Наряду с этим имеет значение также зависимость тока возбуждения I в от нагрузочного тока I при заданном характере изменения U, обусловленного требованиями эксплуатации генератора. Генераторы чаще всего работают при постоянной частоте вращения, т. е. при п = const. Поэтому обычно представляют интерес следующие характеристики. • нагрузочные характеристики — зависимости U = f(IB) при I = • внешние характеристики — зависимости U = f(I) при п = • регулировочные характеристики — зависимости I в = f(I) при Рассмотрим характеристики генератора с независимым возбуждением. Характеристика холостого хода — Uo = f (I в) при I = 0 и п = const. Снятие характеристики следует начинать со значения I в = Оа (рис. 6.51), при котором напряжение Uo = ab превышает номинальное на 5... 10 %. После этого постепенно уменьшают ток возбуждения до I в = 0, а затем изменяют его направление на обратное и снова увеличивают его до значения Ос = Оа. Это дает нисходящую ветвь характеристики холостого хода 1—1. Чтобы получить восходящую ветвь 2— 2 характеристики, достаточно повернуть ветвь 1— 1 на 180° вокруг точки О. На практике пользуются кривой 3— 3, проведенной посредине между ветвями 1—1 и 2—2 через точку О.
Рис. 4.9. Характеристика холостого хода генератора независимого возбуждения При холостом ходе и постоянной частоте вращения генератора имеем U0 Е Ф. Следовательно, характеристика холостого хода, представляющая собой зависимость U0 = f (I B), является также зависимостью Ф = f (I в), т.е. представляет собой кривую намагничивания машины. По характеристике холостого хода можно судить о свойствах магнитной цепи машины. Точка С характеристики холостого ходапри I в = 0 свидетельствует о величине потока остаточного магнетизма Фост. Обычно Фост = 2... 5 % нормального потока машины Ф. Ветви 1—1 и 2—2 ограничивают некоторую площадь. Это объясняется явление гистерезиса и свидетельствует о свойствах стали полюсов и ярма. По положению на характеристике холостого хода точки N соответствующей нормальной ЭДС, можно судить о степени насыщения магнитной цепи. Обычно эта точка лежит на перегибе кривой или так называемом «колене» кривой. Это объясняется тем, что работа на прямолинейной части кривой вызвала бы неустойчивое напряжение, а работа за перегибом, т.е. в насыщенной части кривой, ограничивала бы возможность регулирования напряжения. Характеристика короткого замыкания — I к =f(Iв), при U= 0 и п = const. Эта характеристика снимается следующим образом. Зажимы якоря замыкают накоротко через амперметр и при токе возбуждения I в = 0 вращают якорь с номинальной частотой вращения. В якоре индуцируется небольшая ЭДС от потока остаточного намагничивания, а в короткозамкнутой цепи якоря появляется ток I к = Оа (рис. 4.10). Увеличивая ток возбуждения I в, можно довести значение тока I к до I к = I н (или I к 1,25 I н). Обычно характеристика короткого замыкания имеет вид прямой линии, так как при коротком замыкании машина не насыщена, следовательно, Еа I в. Пренебрегая переменным сопротивлением контакта щеток, можем считать, что Ra = const. Тогда I к = I в. Рис. 4.10. Характеристика короткого замыкания генератора независимого возбуждения При заданных значениях частоты вращения п и тока возбуждения I в режим короткого замыкания генератора определяется двумя факторами: падением напряжения в цепи якоря IaRa и реакцией якоря. Треугольник короткого замыкания учитывает в графической форме оба эти фактора. Поскольку машина замкнута накоротко и U = 0, то Еак = IaRa, где Еак — ЭДС, индуцируемая в генераторе при коротком замыкании. Для создания этой ЭДС нужен ток возбуждения IкR, который можно определить, воспользовавшись начальным прямолинейным участком характеристики холостого хода (рис. 4.22, кривая 1). Задавшись током I к, например I к = I ном, и измерив или подсчитав сопротивление Rа, определяем IкRa = Еак. Если на рис. 4.11 ЭДС Еак = ОA1 = Аа, то I кR = Оа. Отрезок Аа представляет собой первую сторону треугольника короткого замыкания, учитывающую падение напряжения в машине. Чтобы определить реакцию
Рис. 4.11. Треугольник короткого замыкания: 1 – характеристика холостого хода; 2 – характеристика короткого замыкания
якоря, нужно воспользоваться характеристикой короткого замыкания, построенной в той же координатной системе (рис. 4.11, кривая 2). Для тока I к = I н = bС ток возбуждения I кR = ОС. Если бы в машине не было реакции якоря, то ток возбуждения был равен IkR = Оа. Следовательно, разность I кв- IkR=1ак=аС= =ОС - Оа представляет собой вторую сторону треугольника короткого замыкания, учитывающую реакцию якоря в масштабе тока возбуждения. Соединив точки А и С, получим треугольник короткого замыкания АаС.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; просмотров: 372; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.198.57.9 (0.036 с.) |