ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.01.2024
Просмотров: 278
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
=Iкр она делает петлю и приходит в точку Iк на оси абсцисс, которая соответствует установившемуся току короткого замыкания.
У генератора с параллельным возбуждением напряжение понижается не только из-за размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря, но и вследствие уменьшения тока возбуждения iв.
Такой характер внешней характеристики объясняется тем, что генератор параллельного возбуждения сам себя размагничивает, так как уменьшается ток возбуждения. Вначале этот процесс протекает медленно, так как сталь машины насыщена и уменьшение тока возбуждения не вызывает сильного снижения потока и ЭДС машины. Затем, когда ток возбуждения будет соответствовать линейной (ненасыщенной) части характеристики холостого хода, размагничивание будет происходить более интенсивно, так как уменьшение тока iв будет вызывать большие изменения потока и ЭДС. При коротком замыкании машина практически будет размагничена и установившийся ток короткого замыкания Iк определяется только ЭДС остаточного магнетизма. Вследствие малости этой ЭДС ток Iк в большинстве случаев невелик и не превышает номинального значения.
Однако, несмотря на это, в переходном режиме при внезапном коротком замыкании вследствие медленного спада потока и ЭДС мгновенный ток короткого замыкания достигает значений
, что вызовет сильное искрение щеток, а в некоторых случаях и появление кругового огня. Поэтому эти генераторы, как и все другие генераторы, должны быть снабжены предохранителями или быстродействующими выключателями, отключающими короткозамкнутую цепь еще до того, как ток якоря достигнет больших значений.
Номинальное изменение напряжения генераторов параллельного возбуждения составляет 15—20%.
Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника показано на рисунке 5.9, где 1 — кривая характеристики холостого хода; 2 — характеристика цепи возбуждения
при заданном 
=const и 3 — построенная кривая внешней характеристики.
Рисунок 5.9 - Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника
При
значение U определяется пересечением кривой 1 и прямой 2. Для получения значения U при 
разместим характеристический треугольник для номинального тока так, чтобы его вершины 
и 
расположились на кривой 1 и прямой 2. Тогда точка определит искомое значение U. Для других значений тока между 1 и 2 можно провести наклонные отрезки прямых, параллельные 
, которые представляют собой гипотенузы новых характеристических треугольников. Нижние точки этих отрезков 
, 
и т. д. определяют U при токах:
(5.17)
Перенеся все эти точки в левый квадрант рисунка 5.9, и соединив их плавной кривой, получим искомую характеристику 3. С учетом нелинейной зависимости катета
треугольника от тока,опытная зависимость 
имеет характер, показанный на рисунке 5.9 слева штриховой линией.
5.7 Регулировочная характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения
Как следует из рассмотрения внешних характеристик генератора, при изменении нагрузки напряжение на его выводах не остается постоянным. Для того чтобы сохранить напряжение неизменным, необходимо регулировать ток возбуждения. Закон регулирования тока возбуждения для сохранения неизменным напряжения при изменении нагрузки дает регулировочная характеристика, представляющая собой зависимость Iв=f(I) при U=const и n=const.
Рисунок 5.10 - Регулировочная характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения
Начинают снимать ее с холостого хода, когда ток нагрузки I=0. При увеличении тока нагрузки ток возбуждения Iв необходимо несколько увеличивать, чтобы скомпенсировать уменьшение напряжения из-за падения напряжения и размагничивающего действия реакции якоря.
6. ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
6.1. Общие положения
Двигатели постоянного тока преобразуют электрическую энергию постоянного тока в механическую.
Несмотря на успехи в создании статических полупроводниковых преобразователей и внедрение регулируемых электроприводов переменного тока, производство двигателей постоянного тока в процентном отношении к двигателям переменного тока не сокращается, и они находят новые области применения.
Двигатели постоянного тока допускают плавное и экономичное регулирование скорости вращения. Это преимущество перед двигателями переменного тока обеспечивает применение двигателей постоянного тока в электроприводах с широким диапазоном изменения скорости вращения. Двигатели постоянного тока находят применение в приводах прокатных станов, станков, на транспорте и в других системах автоматизированного электропривода.
По способу возбуждения двигатели постоянного тока, так же как и генераторы, делятся на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Двигатели независимого возбуждения могут быть разделены на двигатели с электромагнитным возбуждением, когда обмотка возбуждения подключена к постороннему источнику постоянного тока или на зажимы двигателя, и на двигатели с магнитоэлектрическим возбуждением, когда вместо обмотки возбуждения используются постоянные магниты.
Двигатель постоянного тока потребляет электрическую мощность P1 из сети. Часть этой мощности расходуется на электрические потери в обмотке возбуждения Рв , электрические потери в обмотке якоря Рэа и электрические потери в контакте щеток Рэщ, а остальная ее часть передается магнитным полем к якорю. Эта мощность называется электромагнитной.
(6.1)
Электромагнитная мощность РЭМ расходуется на покрытие потерь в стали магнитопровода якоря РМ , механических РМХ и добавочных Рд потерь. Оставшаяся ее часть Р2 является полезной механической мощностью на валу двигателя.
(6.2)
где:
(6.3)
Рисунок 6.1 - Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока
Различают два вида потерь — основные и добавочные. Основные потери разделяются на магнитные, механические и электрические.
Магнитные потери
происходят только в сердечнике якоря, так как только этот элемент магнитопровода машины постоянного тока подвергается перемагничиванию. Величина магнитных потерь состоит из потерь от гистерезиса и потерь от вихревых токов и зависит от частоты перемагничивания 
, значений магнитной индукции в зубцах и спинке якоря, толщины листов электротехнической стали, ее магнитных свойств и качества изоляции этих листов в пакете якоря.
Механические потери обусловлены потерями на вентиляцию, трением вращающихся частей машины — трением в подшипниках, трением щеток о коллектор. Величина механических потерь зависит от скорости вращения якоря.
Магнитные и механические потери называют постоянными потерями, так как мощность этих потерь не зависит от нагрузки машины.
Аналитический расчет магнитных и механических потерь — сложная задача и не дает достаточной точности. Для определения этих потерь иногда пользуются экспериментальным методом.
6.2. Опыт холостого хода
Данный опыт даёт возможность изучить свойства магнитной цепи машины, определить возникающие при холостом ходе потери и механические свойства двигателя при питании от источника регулируемого напряжения.
Включают машину на холостом ходу в двигательный режим. При этом измеряют ток якоря Ia0 в режиме холостого хода и подведенное напряжение U0 и определяют мощность холостого хода Р0 в цепи якоря (Вт), которая представляет собой сумму магнитных и механических потерь:
(6.4)
Потери в цепи возбуждения определяются потерями в обмотке возбуждения и в реостате, включенном в цепь возбуждения:
(6.5)
Здесь Uв — напряжение цепи возбуждения.
6.3. Опыт короткого замыкания
Данный опыт даёт возможность определить электрические потери возникающие в обмотках цепи якоря и в щеточном контакте машины постоянного тока при питании от источника регулируемого напряжения.
У генератора с параллельным возбуждением напряжение понижается не только из-за размагничивающего действия реакции якоря и падения напряжения в цепи якоря, но и вследствие уменьшения тока возбуждения iв.
Такой характер внешней характеристики объясняется тем, что генератор параллельного возбуждения сам себя размагничивает, так как уменьшается ток возбуждения. Вначале этот процесс протекает медленно, так как сталь машины насыщена и уменьшение тока возбуждения не вызывает сильного снижения потока и ЭДС машины. Затем, когда ток возбуждения будет соответствовать линейной (ненасыщенной) части характеристики холостого хода, размагничивание будет происходить более интенсивно, так как уменьшение тока iв будет вызывать большие изменения потока и ЭДС. При коротком замыкании машина практически будет размагничена и установившийся ток короткого замыкания Iк определяется только ЭДС остаточного магнетизма. Вследствие малости этой ЭДС ток Iк в большинстве случаев невелик и не превышает номинального значения.
Однако, несмотря на это, в переходном режиме при внезапном коротком замыкании вследствие медленного спада потока и ЭДС мгновенный ток короткого замыкания достигает значений
, что вызовет сильное искрение щеток, а в некоторых случаях и появление кругового огня. Поэтому эти генераторы, как и все другие генераторы, должны быть снабжены предохранителями или быстродействующими выключателями, отключающими короткозамкнутую цепь еще до того, как ток якоря достигнет больших значений.Номинальное изменение напряжения генераторов параллельного возбуждения составляет 15—20%.
Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника показано на рисунке 5.9, где 1 — кривая характеристики холостого хода; 2 — характеристика цепи возбуждения
при заданном =const и 3 — построенная кривая внешней характеристики.
Рисунок 5.9 - Построение внешней характеристики генератора параллельного возбуждения с помощью характеристики холостого хода и характеристического треугольника
При
значение U определяется пересечением кривой 1 и прямой 2. Для получения значения U при разместим характеристический треугольник для номинального тока так, чтобы его вершины и расположились на кривой 1 и прямой 2. Тогда точка определит искомое значение U. Для других значений тока между 1 и 2 можно провести наклонные отрезки прямых, параллельные , которые представляют собой гипотенузы новых характеристических треугольников. Нижние точки этих отрезков , и т. д. определяют U при токах: (5.17)Перенеся все эти точки в левый квадрант рисунка 5.9, и соединив их плавной кривой, получим искомую характеристику 3. С учетом нелинейной зависимости катета
треугольника от тока,опытная зависимость имеет характер, показанный на рисунке 5.9 слева штриховой линией.5.7 Регулировочная характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения
Как следует из рассмотрения внешних характеристик генератора, при изменении нагрузки напряжение на его выводах не остается постоянным. Для того чтобы сохранить напряжение неизменным, необходимо регулировать ток возбуждения. Закон регулирования тока возбуждения для сохранения неизменным напряжения при изменении нагрузки дает регулировочная характеристика, представляющая собой зависимость Iв=f(I) при U=const и n=const.
Рисунок 5.10 - Регулировочная характеристика генератора постоянного тока параллельного возбуждения
Начинают снимать ее с холостого хода, когда ток нагрузки I=0. При увеличении тока нагрузки ток возбуждения Iв необходимо несколько увеличивать, чтобы скомпенсировать уменьшение напряжения из-за падения напряжения и размагничивающего действия реакции якоря.
6. ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
6.1. Общие положения
Двигатели постоянного тока преобразуют электрическую энергию постоянного тока в механическую.
Несмотря на успехи в создании статических полупроводниковых преобразователей и внедрение регулируемых электроприводов переменного тока, производство двигателей постоянного тока в процентном отношении к двигателям переменного тока не сокращается, и они находят новые области применения.
Двигатели постоянного тока допускают плавное и экономичное регулирование скорости вращения. Это преимущество перед двигателями переменного тока обеспечивает применение двигателей постоянного тока в электроприводах с широким диапазоном изменения скорости вращения. Двигатели постоянного тока находят применение в приводах прокатных станов, станков, на транспорте и в других системах автоматизированного электропривода.
По способу возбуждения двигатели постоянного тока, так же как и генераторы, делятся на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Двигатели независимого возбуждения могут быть разделены на двигатели с электромагнитным возбуждением, когда обмотка возбуждения подключена к постороннему источнику постоянного тока или на зажимы двигателя, и на двигатели с магнитоэлектрическим возбуждением, когда вместо обмотки возбуждения используются постоянные магниты.
Двигатель постоянного тока потребляет электрическую мощность P1 из сети. Часть этой мощности расходуется на электрические потери в обмотке возбуждения Рв , электрические потери в обмотке якоря Рэа и электрические потери в контакте щеток Рэщ, а остальная ее часть передается магнитным полем к якорю. Эта мощность называется электромагнитной.
(6.1)Электромагнитная мощность РЭМ расходуется на покрытие потерь в стали магнитопровода якоря РМ , механических РМХ и добавочных Рд потерь. Оставшаяся ее часть Р2 является полезной механической мощностью на валу двигателя.
(6.2)где:
(6.3)
Рисунок 6.1 - Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока
Различают два вида потерь — основные и добавочные. Основные потери разделяются на магнитные, механические и электрические.
Магнитные потери
происходят только в сердечнике якоря, так как только этот элемент магнитопровода машины постоянного тока подвергается перемагничиванию. Величина магнитных потерь состоит из потерь от гистерезиса и потерь от вихревых токов и зависит от частоты перемагничивания , значений магнитной индукции в зубцах и спинке якоря, толщины листов электротехнической стали, ее магнитных свойств и качества изоляции этих листов в пакете якоря.Механические потери обусловлены потерями на вентиляцию, трением вращающихся частей машины — трением в подшипниках, трением щеток о коллектор. Величина механических потерь зависит от скорости вращения якоря.
Магнитные и механические потери называют постоянными потерями, так как мощность этих потерь не зависит от нагрузки машины.
Аналитический расчет магнитных и механических потерь — сложная задача и не дает достаточной точности. Для определения этих потерь иногда пользуются экспериментальным методом.
6.2. Опыт холостого хода
Данный опыт даёт возможность изучить свойства магнитной цепи машины, определить возникающие при холостом ходе потери и механические свойства двигателя при питании от источника регулируемого напряжения.
Включают машину на холостом ходу в двигательный режим. При этом измеряют ток якоря Ia0 в режиме холостого хода и подведенное напряжение U0 и определяют мощность холостого хода Р0 в цепи якоря (Вт), которая представляет собой сумму магнитных и механических потерь:
(6.4)Потери в цепи возбуждения определяются потерями в обмотке возбуждения и в реостате, включенном в цепь возбуждения:
(6.5)Здесь Uв — напряжение цепи возбуждения.
6.3. Опыт короткого замыкания
Данный опыт даёт возможность определить электрические потери возникающие в обмотках цепи якоря и в щеточном контакте машины постоянного тока при питании от источника регулируемого напряжения.