Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Двигатели с независимым и с параллельным возбуждением и с постоянными магнитами




По способу возбуждения двигатели подразделяют на следующие виды:

1. с независимым возбуждением

2. с параллельным возбуждением

3. с последовательным возбуждением

4. со смешанным возбуждением

В двигателях первого вида обмотки якоря и возбуждения питаются от одного источника

В двигателях второго вида обмотки соединяются параллельно и питаются от одного источника

В двигателях третьего вида обмотки соединяются последовательно и питаются от одного источника

В двигателях четвёртого вида содержатся две обмотки параллельные и последовательные

5. Особую группу представляют собой двигатели, которые не имеют обмотки возбуждения, магнитное поле в них создаётся постоянными магнитами, которые устанавливаются вместо полюсов.

В станкостроении применяют двигатели 1,2 и 5 видов.

Схема включения в сеть:

Схема ручного (неавтоматического) управления

Q – двухполюсный выключатель.

FU – плавкие предохранители защищают двигатель от перегрузки.

Rn- пусковой реостат для ограничения пускового тока якоря.

Rя – регулировочный реостат служит для уменьшения частоты вращения якоря.

Ш – зажимы обмотки возбуждения.

Rрв – регулировочный реостат в цепи возбуждения служит для увеличения частоты вращения якоря.

 

Скоростные и механические характеристики:

Под скоростными характеристиками понимают зависимость n=f (Iя) при постоянном U

Iв =const (Ф=const) Rря=const

Механическая характеристика - зависимость n=φ(М) при тех же условиях.

Эти характеристики являются статическими, т.е. каждую точка характеристики соответствует установившемуся режиму работы двигателей.

По скоростным кинематическим характеристикам оценивают механические свойства двигателей.

Уравнение скоростной характеристики можно получить из и :

Если в данное уравнение вместо Iя подставим то получим уравнение механических характеристики:

Каждый двигатель имеет одну естественную скоростную и одну естественную механическую характеристики и бесконечное множество искусственных.

Естественную характеристику получаем при (Ф=Фном) и

Rря=0 – полностью выведенном регулировочном реостате.

Уравнение естественных характеристик:

- скоростная характеристика (естественная)

- механическая характеристика (естественная)

Эти характеристики представляют собой прямые, которые можно построить по двум точкам (номинальному и идеальному холостому ходу)

 

 

; так как неизвестно, то найдём по формуле:

=

Естественные характеристики рассматриваемого нами двигателя очень жёсткие: при переходе от холостого хода к номинальному режиму частота вращения двигателя изменяется незначительно, и поэтому эти двигатели широко применяются в станкостроении (металлообработке)

 

Свойство саморегулирования вращающего момента в соответствии с противодействующим моментом:

Любому двигателю присуще свойство саморегулирования вращающего момента в соответствии с противодействующим моментом на валу. Этим электрические двигатели отличаются от других типов двигателя

Процесс саморегулирования заключается в следующем:

Пусть двигатель работает в режиме, при котором M=M’; n=n’

В какой-то момент времени статический момент на валу двигателя изменили (Мс↑)

Так как Мс больше вращающего момента, то частота вращения якоря начинает постепенно уменьшаться в результате ЭДС якоря так же постоянно уменьшается () это приведёт к увеличению тока якоря, что в свою очередь приведёт к увеличению вращающего момента M() и этот переходный процесс идёт до тех пор, пока вращающий момент двигателя не с равняется со статическим моментом и в новом установившемся режиме двигатель будет работать с частотой n’’<n’ при M’’>M’. Это можно показать на статической механической характеристике

Mc ↑→n↓→E↓→Iя↑→M↑

n’’<n’ M’’>M’

 

 

Способы пуска в ход:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

Ток якоря, исходя из (3) определяем

В начальный момент пуска (в момент включения Q) ток якоря неподвижен E=0, поэтому ток якоря (начальный) пусковой:

Большой ток для двигателя опасен (для коллекторно-щёточного механизма), поэтому ток необходимо ограничить (1,5 ÷2,5) в зависимости от тока различными способами:

1. резисторный (реостатный)

2. пуск при пониженном напряжении

При первом способе последовательно с якорем включают пусковой реостат и включают двигатель на номинальное U. Последовательно с якорем включают пусковой реостат сопротивление которого подбирают так чтобы пусковой ток не превышал допустимое значение. Затем якорь подключают к источнику питания и по мере разгона якоря пусковой реостат плавно выводят и в конце пуска оказывается полностью выведенным.

Напряжение источника снижают так, чтобы пусковой ток не превысил допустимое значение, затем якорь подключают к этому источнику и по мере разгона якоря напряжение плавно увеличивают вплоть номинального значения.

Реверсирование, регулирование частоты вращения:

Для реверсирования двигателя достаточно изменить направление либо тока якоря, либо направление тока возбуждения. Для этого необходимо провода, присоединённые к обмотке якоря, либо обмотки возбуждения поменять местами. Способы регулирования частоты вращения «видны» из уравнений скоростной и механической характеристик.

 

1) уменьшение частоты вращения за счёт уменьшения напряжения источника, питающего якорь двигателя. Очевидно, что при изменении напряжения изменяется частота вращения х/х, а наклон характеристик остаётся без изменений.

закон регулирования:

M=const

IВ=const

IЯ= const

Р= Var

 

2) уменьшение частоты вращения за счёт введения в цепь якоря регулировочного реостата

 

 

 

При этом способе регулирования частота вращения холостого хода неизменна, а изменяется наклон.

 

 

Закон изменения:

M=const;

IВ=const;

IЯ= const;

Р= Var

 

 

При 1 и 2 двигатель остановится

3) увеличение частоты вращения за счёт ослабления магнитного поля (уменьшение магнитного потока за счёт уменьшения тока возбуждения). Т.к. ток якоря зависит от магнитного потока , то чтобы в процессе регулирования не перегружать двигатель током, устанавливают следующий закон регулирования:

M = var; IВ = var;

IЯ = const; Р= const

1 – Ф” < Ф’

2 – Ф’< Фном

3 – Ф = Фном

 

Торможение двигателя:

В практике применяют 3 способа электромагнитного торможении двигателя:

1. генераторное рекуперативное торможение

 

Уменьшают Uя так чтобы оно стало меньше ЭДС в результате изменяется направление тока якоря, изменяется направление эл магн момента (он становится тормозным) и происходит торможение якоря т.е. плавное уменьшение частоты вращения. Двигатель работает в генераторном режиме преобразуя кинетическую энергию якоря в кинетическую и возвращая её источнику питания. ЭДС сравняется с напряжением (реж х х) и далее машина вновь переходит в двигательный режим. В новом установившемся режиме якорь вращается медленее, чем в предыдущем установившемся режиме.

2. генераторное динамическое торможение

 

Обмотку якоря отключают от источника питания и замыкают на тормозной резистор в результате изменяется направление тока якоря (он определяется только ЭДС и совпадает с ней по направлению). Изменяется направление эл магн момента двиг переходит в генераторный режим и тормозится вплоть до остановки. Изменением сопротивления тормозного резистора можно изменять время торможения.

 

3. торможение противовключением (изменяют напряжение и Iя, в результате изменения направления электромагнитного момента и двигатель тормозится, если в момент остановки якоря двигатель не будет отключен, то якорь после это начнёт вращаться в противоположную сторону - реверсирование)

Преобразование энергии в двигателе:

* *

2

Pв=∆ Pв Ряэл+∆Ря

Pв+ Ря= Р1

Мощность энергии, которая потребляется двигателем от источника питания, складывается из мощности, потребляемой якорем и обмоткой возбуждения. При этом энергия, потребляемая обмоткой возбуждения, целиком и полностью преобразуется в тепловую энергию.

Энергия, которая потребляется якорем, частично преобразуется в тепловую и большей частью в механическую (электромагнитную). Процесс преобразования удобно показать в виде энергетической диаграммы

 

∆Рмх – мощность механических и других неучтённых электрических уравновешенных потерь (трения и другие).

= η, которая существенно зависит от степени загруженности двигателя

Максимальное значение η имеет место при 60 – 80 %

загруженности двигателя

! Не следует выбирать двигатели завышенной мощностью.

2. Трёхфазные асинхронные двигатели (ТАД).

2.1 Назначение:

Асинхронная машина – это бесколлекторная машина переменного тока, у которой в установившемся режиме магнитное поле, участвующее в основном процессе преобразования энергии, и ротор, вращаются с разными скоростями. Преимущества АД: простота конструкции, высокая надежность, простейшие требования к уходу, отсутствие искрящихся частей, что позволяет широко применять их в лесообрабатывающей промышленности. Трехфазные асинхронные двигатели достигают мощности 5000 кВт. При мощности до 1000 Вт двигатели выполняют и однофазными (для стиральных машин, бытовых холодильников и т.д.).

Устройство, ТАД с короткозамкнутым и фазным ротором:

Самый распространённый вид. Статор содержит корпус из любого материала, ферро-магн. сердечник –полый цилиндрический из тонких (0.35мм) листов эл. тех. стали. Сердечник имеет на внутренней поверхности равномерно распределённые по окружности продольные пазы в которые уложена обмотка статора. С торца имеются подшипниковые щиты которые крепятся к корпусу. Сбоку или сверху к корпусу крепятся вводные устройства закрытые крышкой. Основным устройством является изоляционная панель с 6-ю токопроводящими шпильками. К каждой шпильке присоед 1 провод обмотки статора. Обмотка статора состоит из 3х идентичных катушек (фаз) сдвинутых в пространстве на 120. начала и концы фаз маркируют чтоб можно было соединить звездой или треугольник.

Начала и концы выводятся на панель вводного устройства.

Способ соединения фаз зависит от номинального линейного напряжения питающей сети и номинального напряжения двигателя. На паспортной табличке которая крепится к корпусу указаны 2 номинальных напряжения двигателя через дробь. Если номинальное напряжение сети равно меньшему номинальному напряжению двигателя то обмотку следует соединить треугольником, если большему то звездой. В любом случае на каждой фазе напряжения равны меньшему значению.

Для удобства соединение фаз вводного устройства имеет вид

Ротор содержит вал на валу закреплен ферро-магн. сердечник в виде цилиндра из листов эл. тех. стали. На внешней поверхности сердечника имеются равномерно распред-е по окружности продольные пазы в которые уложена обмотка ротора. Двители делят на 2 вида-с короткозамкнутым и ротором. Обмотка фазн ротора выполняется по аналогии с обмоткой статора соединённой звездой и 3 свободных конца припаеваются к 3м медным контактным кольцам. Кольца жёстко закреплены на валу и изолированы друг от друга и от вала. На кольца накладывают неподвижные щётки с помощью которых каждую фазу ротора можно включить пусковую, либо регулировочную аппаратуру. Обмотка короткозамкнутого ротора напоминает белечье колесо. Состоит из продольных стержней из Al, с торца эти стержни соединены кольцами. На валу закреплен вентилятор который обивается защитным кожухом.

Назначение основных конструктивных элементов:

Корпус служит для охлаждения и крепления паспортной таблички, изготовляется из любого материала;

Сердечник статора из отдельных листов электротехнической стали. Он является частью магнитной системы;

Сердечник ротора состоит из отдельных листов электротехнической стали, часть электромагнитной системы;

Вводное устройство, с помощью него присоединяется двигатель к источнику питания;

Вал служит для крепления сердечника он передаёт вращающийся момент.

Возбуждение кругового – вращающегося магнитного поля обмоткой статора:

Работа АД основана на использовании вращающихся магнитных полей.

  Рис. 4.1. Схема устройства и подключения статора трехфазного АД к сети    

Создание вращающегося магнитного поля. Статор АД (рис. 4.1) аналогичен статору трехфазного генератора. При включении катушек такого статора в трехфазную сеть переменного тока частотой f 1 в них под действием напряжений сети будет возникать симметричная система токов , и , временная диаграмма которых показана на рис. 4.2, а. Каждая из катушек создает свою МДС ( – число витков катушки). В момент времени (см. рис. 4.2, а) ток положителен в фазе АХ (), в фазах BY и CZ токи отрицательны ( = = ), т.е. они направлены (рис. 4.3) в катушках от А к Х, от Y к B и от Z к C. Токи в катушках создают МДС , = = , направления которых в соответствии с правилом буравчика указаны на рис. 4.3, а. В результате совместного действия этих токов образуется общая МДС , причем , которая создает общий магнитный поток (силовые линии его показаны пунктиром). Выполняя такие построения для моментов времени t 2 и t 3 (см. рис. 4.2, а), получим аналогичные картины распределения токов, МДС и потока тех же значений, но с поворотом (смещением) в пространстве соответственно на 120° и 240°. Таким образом, за счет поочередного наступления максимумов тока в катушках (сдвиг во времени токов , и ) и сдвиг катушек в пространстве совокупность трех неподвижных катушек с переменными МДС образует результирующие вращающиеся МДС и магнитное поле постоянной величины.

 

а) б)

 

Рис. 4.2. Временная (а) и векторная (б) диаграммы ЭДС

трехфазного двигателя

Особенности поля:

1) поле эквивалентно полю вращающегося двухполюсного магнита с полюсами N и S, поэтому внутреннюю поверхность статора можно рассматривать состоящей из двух полюсных делений t (рис. 4.3, а);

2) за один период тока поле делает один оборот, т.е. каждая его точка (например, полюс N) перемещается относительно неподвижной точки статора (например, А) на длину 2 t. За 1 с поле сделает f 1 оборотов, т.е. частота вращения поля об/мин;

3) вращение поля происходит в направлении чередования токов в обмотках (, затем и ), т.е. от катушки А к катушке В и С;

4) для изменения направления вращения поля нужно изменить порядок следования фаз токов в катушках. Для этого изменяют порядок подключения катушек к сети (пунктир и скобки на рис. 4.1; чередование фаз токов в катушках становится от В к А и С – обратное вращение поля).

а) б) в)

 

Рис. 4.3. Образование вращающихся МДС и магнитного потока АД:

а) ; б) ; в)




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 1143; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.069 сек.