Размещено на http://www.allbest.ru/

Украинская государственная академия железнодорожного транспорта

Центр научно-практической подготовки

Реферат

з дисциплины "Электротехника"

На тему:

"Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением"

2012 р.

План

1. Введение

2. Конструкция двигателя постоянного тока

3. Пуск двигателей

4. Технические данные двигателей

5. Характеристики двигателя постоянного тока

6. Механическая характеристика

7. Список используемой литературы

Двигатель постоянного тока (ДПТ) представляет собой преобразователь электрической энергии постоянного тока в механическую. Конструкция двигателя показана на рис.1. Она имеет три основные части: статор (индуктор), якорь и коллектор.

Индуктор (1) - неподвижная часть машины, представляет собой полый литой стальной цилиндр из электротехнической стали, к которому с внутренней стороны болтами крепятся сердечники (полюса). На сердечниках располагается обмотка возбуждения (ОВ), подключаемая к щеткам. Индуктор предназначен для создания основного магнитного поля. Якорь (2) (вращающаяся внутренняя часть машины) представляет собой цилиндр, собранный из стальных листов. В пазах якоря уложена якорная обмотка. На одном валу с якорем закреплен коллектор (3), который представляет собой полый цилиндр, составленный из отдельных медных пластин (ламелей), изолированных друг от друга и от вала якоря и электрически связанных с отдельными частями обмотки якоря. Назначение коллектора - механическое выпрямление переменных синусоидальных ЭДС в постоянное по величине и направлению напряжение, снимаемое во внешнюю цепь с помощью щеток, примыкающих к коллектору. Свойства двигателей постоянного тока, в основном, определяются способом питания обмотки возбуждения. В связи с этим двигатели постоянного тока классифицируют на 2 типа: с независимым возбуждением (рис.2а) и самовозбуждением (рис.2 б, в, г)

Обмотка возбуждения в ДПТ с независимым возбуждением питается от отдельного источника постоянного тока (от полупроводникового выпрямителя, аккумулятора или возбудителя - генератора постоянного тока).

В самовозбуждающихся ДПТ цепи якоря и индуктора электрически связаны, т.е. обмотка возбуждения питается от ЭДС якоря машины.

В зависимости от электрической схемы соединения обмоток якоря и индуктора машины с самовозбуждением делятся еще на три типа: параллельного, последовательного и смешанного возбуждения (рис.2 б, в, г). ДПТ как все электрические машины обратимы, т.е. они без существенных конструктивных

изменений могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Режим работы ДПТ с параллельным возбуждением. Рассмотрим работу ДПТ с параллельным возбуждением (рис.2б). При включении двигателя в сеть постоянного тока в обеих обмотках возникают токи. При этом в обмотке возбуждения ток возбуждения IВ создает магнитное поле индуктора.

Взаимодействие тока якоря с магнитным полем индуктора создает электромагнитный момент МЭ.

МЭ = сФIЯ, (1)

где с - постоянный коэффициент;

IЯ - ток якоря;

Ф - магнитный поток.

Электромагнитный момент МЭ отличается от момента МВ на валу двигателя на величину момента потерь холостого хода МХХ, которым ввиду малости можно пренебречь и считать, что

Мэ=Мв=М.

В проводниках вращающего якоря индуктируется протво-ЭДС E:

Е = knФ, (2)

где n - скорость вращения якоря;

k - постоянный коэффициент.

Уравнение электрического равновесия двигателя имеет вид:

U = E + IЯ·RЯ=knФ+ IЯ·RЯ, (3)

где U - напряжение питания сети.

Пуск двигателя в ход

При пуске двигателя якорь в первый момент неподвижен (n = 0) и учитывая (2) ЭДС якоря Е =кnФ=0. При этом согласно (3) пусковой ток якоря IЯП недопустимо велик, т.к. RЯ мало и определяется как:

Поэтому для ограничения пускового тока последовательно в цепь якоря вводится сопротивление пускового реостата RП, который полностью введен перед запуском двигателя и выводится после разгона двигателя по мере возрастания противо - ЭДС (Е).

Такой запуск двигателя предохраняет его якорную обмотку от больших пусковых токов IЯП и позволяет получить в этом режиме максимальный магнитный поток.

Если пуск двигателя осуществляется на холостом ходу, то нет необходимости развивать максимальный вращающий момент МВ на валу. По этому пуск двигателя может быть осуществлен путем плавного увеличения напряжения питания сети U.

Реверсирование двигателя.

Изменение направления вращения двигателя может быть достигнуто изменением тока или в обмотке якоря, или в обмотке возбуждения, т.к. при этом меняется знак вращающего момента. Одновременное изменение направления тока в обоих обмотках направление вращения двигателя не изменяет. Переключение концов обмоток должно производиться только после полной остановки двигателя.

Регулирование скорости вращения.

Из выражения (3) можно определить скорость вращения двигателя:

двигатель постоянный ток питание обмотка

Из формулы (6) видно, что регулировать скорость вращения двигателя постоянного тока можно изменением напряжения сети, магнитного потока возбуждения и сопротивления цепи якоря. Наиболее распространенный способ регулирования скорости вращения двигателя - изменение магнитного потока посредством регулировочного реостата в цепи возбуждения.

Уменьшение тока возбуждения ослабляет магнитный поток и увеличивает скорость вращения электродвигателя. Этот способ экономичен, т.к. ток возбуждения (в двигателях параллельного возбуждения) составляет 3-5% от IН якоря, и тепловые потери в регулировочном реостате весьма малы. Основные характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Работа двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением оценивается следующими основными характеристиками:

Характеристика холостого хода: (рис.3)

n0 = ѓ (IВ), при U = UН = const и IЯ = I0,

где n0 - скорость вращения на холостом ходу (без нагрузки),

I0 - ток холостого хода составляющий 5 - 10% IН;

UН - номинальное значение напряжения питающей сети.

Учитывая, что на холостом ходу произведение IЯRЯ мало по сравнению с U, то из (6) скорость двигателя определяется обратной зависимостью к магнитному потоку Ф:

При увеличении тока в обмотке возбуждения магнитный поток изменяется по кривой намагничивания Ф = ѓ (IВ), поэтому зависимость между скоростью вращения двигателя n и током возбуждения IВ имеет почти гиперболический характер. При малых значениях тока возбуждения обороты меняются почти обратно пропорционально. При больших токах возбуждения начинает

сказываться магнитное насыщение стали полюсов, и кривая становится более пологой и идет почти параллельно оси абсцисс. Резкое изменение - уменьшение тока возбуждения, а также случайный обрыв цепи возбуждения согласно (9) могут вызвать "разнос" двигателя (при IВ > 0, а следовательно Ф также стремится к 0, n > ?).

Механическая характеристика. Это зависимость скорости вращения ротора от момента МВ на валу двигателя при неизменном напряжении питания сети и токе возбуждения:

n=ѓ (МВ), при U = UН = const, IВ = const.

Для двигателя параллельного возбуждения момент МВ пропорционален первой степени тока якоря IЯ. Поэтому механическая характеристика может быть представлена зависимостью n (Iя), которая называется электромеханической или скоростной (рис.4).

К валу двигателя приложена нагрузка (тормозной момент). Согласно (6) при постоянных значениях тока возбуждения уменьшение скорости вращения n является следствием падения напряжения в цепи якоря - IЯ·RЯ и реакции якоря. При увеличении нагрузки скорость вращения уменьшается на незначительную величину, порядка 3-8%. Такая скоростная характеристика называется жесткой. Регулировочная характеристика (рис.5). Это зависимость тока возбуждения IВ от тока якоря IЯ при постоянном напряжении сети U и постоянной скорости вращения n:

IВ = ѓ (IЯ) при U = UН, n = const.

Из анализа внешней характеристики видно, что скорость вращения падает с ростом нагрузки.

Регулировочная характеристика дает возможность судить о том, каким образом, в каких пределах необходимо регулировать ток в обмотке возбуждения, чтобы поддерживать постоянную скорость вращения.

Методика эксперимента

Исследование режимов работы ДПТ с параллельным возбуждением проводятся на

модульном учебном комплексе МУК-ЭП1, который состоит из:

? блока питания двигателя постоянного тока БПП1;

? блока питания асинхронного двигателя БПА1

? электромашинного агрегата МА1-АП.

В качестве исследуемого двигателя постоянного тока использован ПЛ073У3 (220В, 180 Вт,

1500 об/мин). Автоматическая коммутация обмоток двигателя и подключение измерительных

приборов осуществляется в блоке БПП1.

В качестве нагрузки использован асинхронный двигатель (АД) в режиме динамического торможения. Автоматическая коммутация обмоток АД и подключение измерительных приборов к нему осуществляется в блоке БПА1.

Схема работы комплекса после коммутаций блоков представлена на рис.6.

Список используемой литературы

1. Кацман М.М. Электрические машины. - М.: Высш. шк., 1993.

2. Копылов И.П. Электрические машины. - М.: Энергоатомиздат, 1986

Размещено на Allbest.ru