Генераторный режим

Двигатель пост тока с парал обиоткой возбужд. Электрич схема. Механич и скоростн характ этого двигат.

А) схема устройства

Б) электрическая схема подключения устройства в сеть

Так как обмотка возбуждения включена параллельно в сеть, то при постоянном сопротивлении цепи возбуждения и напряжении сети магнитный поток Ф двигателя должен быть постоянным. Выше было указано, что, пренебрегая падением напряжения в обмотке якоря, получим, что скорость двигателя постоянного тока будет зависеть только от величин напряжения сети и магнитного потока. Если же они постоянны, то и скорость двигателя с параллельным возбуждением не должна изменяться с изменением нагрузки. Однако из формулы: видно, что величина противо-ЭДС двигателя уменьшается с увеличением тока якоря, отчего скорость двигателя также уменьшается. Кроме того, с увеличением нагрузки двигателя реакция якоря ослабляет магнитный поток, что приводит к некоторому увеличению скорости. На практике падение напряжения в обмотке якоря подбирают таким, чтобы его влияние на скорость двигателя было почти компенсировано реакцией якоря. Отсюда характерным свойством двигателя с параллельным возбуждением является почти постоянная скорость вращения при изменении нагрузки на его валу. Обычно скорости у двигателей этого типа при достижении полной нагрузки уменьшаются на 3—5%. Вращающий момент двигателя пропорционален произведению тока якоря на величину магнитного потока: Пренебрегая небольшим изменением магнитного потока вследствие реакции якоря, заключаем, что момент вращения двигателя с параллельным возбуждением пропорционален току якоря: Следовательно, по амперметру, включенному в цепь якоря, можно судить о нагрузке двигателя. Наибольшая скорость вращения будет у двигателя при холостом ходе, если при этом сопротивление регулировочного реостата полностью введено. Размыкание цепи возбуждения вызовет уменьшение магнитного потока двигателя до незначительной величины потока остаточного магнетизма. Так как противо-э. д. с. должна быть почти равна напряжению сети, то с уменьшением магнитного потока скорость вращения двигателя резко возрастет и станет опасной для механической прочности двигателя. Поэтому при эксплуатации двигателя необходимо следить за исправным состоянием цепи возбуждения. Регулирование скорости вращения двигателя с параллельным возбуждением обычно производится путем изменения магнитного потока, с помощью регулировочного реостата в цепи возбуждения. Регулирование скорости у некоторых двигателей лежит в пределах 1: 3. Изменение направления вращения двигателей с параллельным возбуждением производится изменением направления тока в обмотке возбуждения полюсов или изменением направления тока в обмотке якоря. Обычно перемена вращения осуществляется вторым способом, так как всякие операции с обмоткой возбуждения опасны для обслуживающего персонала и нежелательны ввиду появления э. д. с. самоиндукции, могущей вызвать пробой изоляции обмотки и обгорание контактов. Двигатели с параллельным возбуждением применяются в сетях постоянного тока для привода станков, механизмов (подвесные электрические дороги, насосы, вентиляторы), требующих постоянной скорости вращения или широкой регулировки скорости.

49. Устр-во и принцип действия синхрон маш. Синхронная машина — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре.

Устройство: Основными частями синхронной машины являются якорь и индуктор. Якорь представляет собой одну или несколько обмоток переменного тока. В двигателях токи, подаваемые в якорь, создают вращающееся магнитное поле, которое сцепляется с полем индуктора, и таким образом происходит преобразование энергии. Поле якоря оказывает воздействие на поле индуктора и называется поэтому также полем реакции якоря. В генераторах поле реакции якоря создаётся переменными токами, индуцируемыми в обмотке якоря от индуктора. Индуктор состоит из полюсов — электромагнитов постоянного тока или постоянных магнитов (в микромашинах). Индукторы синхронных машин имеют две различные конструкции: явнополюсную или неявнополюсную. Явнополюсная машина отличается тем, что полюса ярко выражены и имеют конструкцию, схожую с полюсами машины постоянного тока. При неявнополюсной конструкции обмотка возбуждения укладывается в пазы сердечника индуктора, весьма похоже на обмотку роторов асинхронных машин с фазным ротором, с той лишь разницей, что между полюсами оставляется место, незаполненное проводниками (так называемый большой зуб). Неявнополюсные конструкции применяются в быстроходных машинах, чтобы уменьшить механическую нагрузку на полюса.

Принцип действия:

Двигательный принцип. Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля якоря (статора) и магнитного поля полюсов индуктора (ротора). В мощных двигателях в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт щетка - кольцо), в маломощных — постоянные магниты.

Запуск двигателя. Двигатель требует разгона до частоты, близкой к частоте вращения магнитного поля в зазоре, прежде чем сможет работать в синхронном режиме. При такой скорости вращающееся магнитное поле якоря сцепляется с магнитными полями полюсов индуктора (если индуктор расположен на статоре, то получается, что вращающееся магнитное поле вращающегося якоря (ротора) неподвижно относительно постоянного поля индуктора (статора), если индуктор на роторе, то магнитное поле вращающихся полюсов индуктора (ротора) неподвижно относительно вращающегося магнитного поля якоря (статора)) — это называется «вошёл в синхронизм». Для разгона обычно используется асинхронный режим, при котором обмотки индуктора замыкаются через реостат или накоротко, как в асинхронной машине, для такого режима запуска в машинах на роторе делается короткозамкнутая обмотка, которая также выполняет роль успокоительной обмотки, устраняющей "раскачивание" ротора при синхронизации. После выхода на скорость близкую к номинальной (>95%) индуктор запитывают постоянным током. В двигателях с постоянными магнитами применяется внешний разгонный двигатель. Часто на валу ставят небольшой генератор постоянного тока, который питает электромагниты. Также используется частотный пуск, когда частоту тока якоря постепенно увеличивают от 0 до номинальной величины. Или наоборот, когда частоту индуктора понижают от номинальной до 0, т.е. до постоянного тока. Частота вращения ротора n [об/мин] остаётся неизменной, жёстко связанной с частотой сети f [Гц] соотношением:

, где р- число пар полюсов ротора.

Принцип действия синхронного генератора основан на явлении электромагнитной индукции; при вращении ротора магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, сцепляется поочередно с каждой из фаз обмотки статора, индуцируя в них ЭДС. Соединяя фазы по стандартным схемам «треугольник» или «звезда», на выходе генератора получают трехфазное напряжение, являющееся общепринятым стандартом для магистральных электросетей. Частота индуцируемой ЭДС F [Гц] связана с частотой вращения ротора n [об/мин] соотношением:

, где р- число пар полюсов ротора.

Часто синхронные генераторы используют вместо коллекторных машин для генерации постоянного тока, подключая их обмотки якоря к трехфазным выпрямителям.

50. Р-ция якоря СД. При нагрузке синхронного генератора по обмотке статора проходит ток, который создает свой магнитный поток. Последний, вступая во взаимодействие с потоком ротора, образует результирующий магнитный поток машины. Такое действие магнитного потока статора (здесь якоря) на поток полюсов ротора называется реакцией якоря. Реакция якоря оказывает на работу синхронного генератора большое влияние.

Рассмотрим три характерных случая:

1. Генератор нагружен на активную нагрузку. Ток I совпадает по фазе с э. д. с, индуктированной в обмотке статора. Разберем момент, когда обе стороны катушки одной фазной обмотки оказались над серединами полюсов. В этот момент ЭДС катушки имеет максимальное значение, а так как нагрузка генератора чисто активная, то и ток в катушке будет иметь максимальное значение. Этот случай носит название поперечной реакции якоря.

2. Генератор нагружен на чисто индуктивную нагрузку, при этом ток отстает от э. д. с. на 90°. Максимум тока наступает в момент, когда полюсы проходят за соответствующие проводники расстояние, равное половине полюсного деления. Магнитный поток статора направлен навстречу потоку полюсов вдоль их оси. Этот случай носит название продольно-размагничивающей реакции якоря.

3. Генератор нагружен на чисто емкостную нагрузку. При этом ток опережает э. д. с. на 90°. Максимум тока наступает в момент, когда полюсы не дойдут до соответствующих проводников на расстояние, равное половине полюсного деления. Магнитный поток статора направлен согласно с потоком полюсов вдоль их оси. Этот случай носит название продольно-намагничивающей реакции якоря.

Таким образом, реакция якоря синхронного генератора зависит от характера нагрузки, т. е. от сдвига фаз между индуктированной в статоре ЭДС и его током.

Дата добавления: 2015-05-06