23 Изобразите и поясните ход скоростных характеристик двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением при различных токах возбуждения.
Скоростная и механическая характеристики двигателя определяются равенствами (6)
и (7) при U = const и iB = const. При
отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря эти характеристики
называются естественными.
(6)
(7)
Если щетки находятся на геометрической нейтрали, при увеличении Ia
поток Фδ несколько уменьшится вследствие действия
поперечной реакции якоря. В результате этого скорость n,
согласно выражению (6), будет стремиться возрасти. С другой стороны, падение
напряжения RaIa вызывает уменьшение
скорости. Таким образом, возможны три вида скоростной характеристики,
изображенные на рис; 1 — при преобладании влияния RaIa; 2 — при взаимной компенсации влияния RaIa и уменьшения; 3 — при преобладании влияния уменьшения Фδ.
Ввиду того что изменение Фδ относительно мало,
механические характеристики n=f(M) двигателя параллельного возбуждения,
определяемые равенством (7), при U= const и iB==
const совпадают по виду с характеристиками n= f(Ia)
(рис. 8). По этой же причине эти характеристики практически прямолинейны.
Характеристики вида 3 (рис. 8) неприемлемы по условиям устойчивости работы.
Поэтому двигатели параллельного возбуждения изготовляются со слегка падающими
характеристиками вида 1 (рис. 8). В современных высоко
использованных машинах ввиду довольно сильного насыщения зубцов, якоря влияние
поперечной реакции якоря может быть настолько большим, что получить
характеристику вида 1 (рис. 8) невозможно.
24 Что такое номинальная мощность генератора, двигателя?
Номинальной мощностью генератора постоянного тока называется полезная электрическая мощность машины, выраженная в ваттах или в киловаттах, которую генератор может развивать при номинальной нагрузке неограниченно долгое время, не перегреваясь выше допустимой температуры.Номинальная мощность Рн - это мощность, развиваемая двигателем на валу при работе с номинальной нагрузкой (моментом) и при номинальной частоте вращения nн.
25. Перечислите и поясните известные Вам способы улучшения коммутации.Выбор щеток. Целесообразно выбирать щетки с большим электрическим сопротивлением. Однако допустимая плотность тока в этих щетках невелика, а поэтому их применение в машинах с большим рабочим током ведет к необходимости увеличения площади щеточного контакта, что требует увеличения длины коллектора, а следовательно и габаритов машины. Поэтому щетки с большим электрическим сопротивлением применяют в машинах с небольшим рабочим током (в высоковольтных машинах).Увеличению переходного сопротивления щеточного контакта, а следовательно улучшению коммутации, способствует политура коллектора – тонкая оксидная пленка на поверхности коллектора, обладающая повышенным электрическим сопротивлением.Уменьшение реактивной ЭДС. Существенное влияние на суммарную ЭДС в коммутирующей секции оказывает реактивная ЭДС ер = еL+еМ.1) ЭДС взаимоиндукции еМ в значительной степени зависит от ширины щетки: чем шире щетка, тем большее число секций под ней одновременно коммутирует, что вызывает увеличение ЭДС взаимоиндукции еМ.Наиболее целесообразны щетки шириной 2-3 коллекторные пластины. Более узкие щетки нежелательны из-за недостаточной механической прочности, а также потому, что для создания необходимой площади щеточного контакта пришлось бы увеличивать её длину, а следовательно и габариты машины.При применении обмоток с укороченным шагом (у1<τ) пазовые стороны секций, коммутирующих под соседними щетками, оказываются в разных пазах. Это тоже способствует уменьшению ЭДС взаимоиндукции еМ.2) ЭДС самоиндукции еL может быть ослаблена уменьшением индуктивности секций. Для этого следует применять секции обмотки якоря с меньшим числом витков.Добавочные полюса. Предназначены для улучшения коммутации. Они создают в зоне коммутации магнитное поле такой величины и направления, чтобы наводимая этим полем в коммутирующей секции ЭДС была равна по величине и противоположна по направлению суммарной ЭДС Σе. Так как величина Σе зависит от величины тока якоря Iа, а ток зависит от нагрузки машины, то обмотку добавочных полюсов включают последовательно с обмоткой якоря. Добавочные полюса устанавливают между главными и их число равно числу главных или вдвое меньше.
29) Коллектор, состоит из пластин твер-дотянутой меди. Между пластинами коллектора прокладываются листочки из миканита (слюды) толщиной 0,5—1 мм. Пластины коллектора имеют выступ, напоминающий форму ласточкина хвоста. На вал со стороны якоря надевают изолирующую втулку, которая своим коническим выступом входит в прорезь ласточкина хвоста. С другой стороны коллекторные пластины удерживаются нажимным изолирующим диском, выступы которого также заходят в прорези ласточкина хвоста. Чтобы коллекторные Пластины не рассыпались, втулка и нажимной диск стягиваются болтами.
коллектор в генераторах постоянного тока служит для преобразования переменной э. д. с, индуктируемой в обмотке якоря, в постоянную э. д. с. на щетках генератора. Здесь интересно отметить, что если якорь генератора снабдить и коллектором и контактными кольцами, то от генератора можно получить и постоянное и переменное напряжение.
26) С увеличением тормозного момента, создаваемого механической нагрузкой двигателя, механическая мощность возрастает. Число оборотов якоря уменьшается, что приводит к уменьшению противо-ЭДС и росту тока, потребляемого двигателем, а, следовательно, к увеличению крутящего момента и возрастанию электрической мощности, потребляемой двигателем от сети.
31.Есть двигатели с параллельным возбуждением, имеющие так называемую стабилизирующую обмотку (но не обмотку возбуждения), которая выполняется толстым проводом (несколько витков) и подключается последовательно с обмоткой якоря. Она выполняется с расчетом около 10% возбуждения от параллельной обмотки возбуждения и предназначена для устойчивой работы двигателя в разных режимах (она ослабляет насыщение зубцов якоря от действия поперечной реакции якоря). Включать ее без параллельной обмотки возбуждения нельзя.
27) Замедленная коммутация. Если в области, где расположены коммутируемые секции, нет магнитного потока, то э. д. с. вращения равна нулю, и ΣE представляет собой нескомпенсированную реактивную э. д. с. По закону Ленца реактивная э. д. с. создает в короткозамкнутой секции ток Iд, который замедляет процесс. В результате этого коммутация оказывается замедленной, ток I проходит через 0 при t > Th/2
При замедленной коммутации α1 > α2 плотность тока Δ1 > Δ2. Повышенная плотность тока Δ1 на сбегающем крае щетки неблагоприятно влияет на коммутацию. Замедление процесса коммутации может вызывать искрение при разрыве цепи секции в момент, когда коллекторная пластина 1 отходит от щетки.
В случае, когда щетки стоят на геометрической нейтрали, коммутируемые секции вращаются в зоне потока поперечной реакции якоря. Если этот поток нескрмпенсирован, то индуктируемая им э. д. с. вращения усиливает ток Iд, и коммутация становится еще более замедленной.
Ускоренная коммутация. Для компенсации реактивной э. д. с. в областях, где расположены стороны коммутируемой секции, создают поток, направленный в противоположную сторону по отношению к потоку реакции якоря. В этом случае э. д. с. вращения направлена встречно реактивной э. д. с. и может ее скомпенсировать. При полной компенсации имеет место линейная коммутация. В случае перекомпенсации, т. е. когда э. д. с. вращения больше реактивной, добавочная составляющая тока Iд ускоряет процесс, и ток секции проходит 0 при t < Th/Такая коммутация называется ускоренной.
При ускоренной коммутации α1 < α2 плотность тока Δ1 < Δ2.
При чрезмерной плотности тока Δ2 на набегающем крае щетки может возникнуть искрение в момент замыкания секции, когда пластина 2 подходит к щетке.
На практике стремятся иметь такое значение потока в зоне расположения секций, чтобы коммутация была линейной или несколько ускоренной.
28) Это зависимость U=f(Iв) при неизменной нагрузке и постоянной частоте вращения. В нагрузочном режиме напряжение на выводах генератора ниже, чем в режиме х.х., что объясняется появлением тока в обмотке якоря.
На холостом ходу напряжение ГПТ U0=Еа, а при работе под нагрузкой U=Еа-Iа·Rа, так как появилось падение напряжения на активном сопротивлении цепи якоря.
Следовательно, нагрузочная характеристика будет располагаться на графике ниже характеристики х.х.
При насыщенной магнитной системе характеристики U=f(Iв) и U0=f(Iв) не будут параллельны друг другу, так как уменьшится ЭДС Еа из-за размагничивающего влияния реакции якоря.
обмоток возбуждения различают: независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.
33.Энергетическая диаграмма генератора независимого возбуждения представлена на рис. 2. Получаемая от первичного двигателя механическая мощность Р1 за вычетом потерь механических рмх, магнитных рмг и добавочных ря преобразуется в якоре в электромагнитную мощность РЭш. Мощность РЭш частично тратится на электрические
Рис. 2. Энергетическая диаграм- потери ръл№ в цепи якоря (в обмотках якоря, добавочных полюсов и в компенсационной и в переходном сопротивлении щеточного контакта), а остальная часть этой мощности представляет собой полезную мощность Р%, отдаваемую потребителям. Потери на возбуждение рв в генераторе независимого возбуждения покрываются за счет постороннего источника тока.
На основании изложенного для генератора независимого возбуждения имеем уравнение мощностей
34.Произведение E Ia=Pэм называется электромагнитной мощностью и представляет собой суммарную электрическую мощность, которая получается в результате преобразования механической мощности. Часть этой мощности расходуется в цепи якоря на электрические потери в обмотках (I2aΣra= Pэ,а) и в переходном сопротивлении щеточного контакта (ΔUщIa= Pэ,щ). Остальная часть мощности, равная произведению UIa, является отдаваемой мощностью генератора. В генераторах независимого возбуждения эта мощность поступает во внешнюю сеть и представляет собой полезную мощность генератора P2:P2 = UIa.
В генераторах параллельного и смешанного возбуждения полезная мощность P2, отдаваемая в сеть, меньше на значение мощности, затрачиваемой на возбуждение:P2 = UIa - Pв.
К генератору от двигателя, приводящего во вращение его якорь ,подводится механическая мощность P1. Большая часть этой мощности преобразуется в электромагнитную Pэм, а другая ее часть расходуется в генераторе на покрытие механических потерь Pмх(трение в подшипниках, вентиляцию), магнитных потерь в стали якоря Pм и добавочных потерь Pд:P1 = Pэм + Pмх.+ Pм + Pд.
Для генераторов независимого возбуждения мощность, затрачиваемая на возбуждение, поступает от постороннего источника, поэтому в левой части (7) следует принимать
P1 = Pэм + Pмх.+ Pм + Pд + Pв.
Отношение P2/P1=η представляет собой КПД генератора. Рассмотренное преобразование мощности в генераторах постоянного тока для наглядности можно представить в виде энергетической диаграммы (рис. 2). Эта диаграмма построена для генератора параллельного возбуждения.
Уравнение равновесия моментов. Поделив правую и левую части уравнения (7) на угловую скорость якоря Ω=2πn/60, получим уравнение момента:P1/Ω = Pэм/Ω + (Pмх.+ Pм + Pд)/Ω, или М1 = М + (Pмх.+ Pм + Pд)/Ω.
Электромагнитный момент М в генераторе направлен против вращения и равен М=cMIaФ. При увеличении тока Ia возрастает электромагнитный момент и, следовательно, момент и мощность, поступаемая от приводного двигателя.