Главная | Обратная связь

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ

Л.Г. Шевченко

 

Под общей редакцией А.Ф. Шевченко

 

 

Рецензент Г.А. Шаншуров

 

Работа подготовлена на кафедре электромеханики

 

Ó Новосибирский государственный

технический университет, 2007

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Машиной постоянного тока называется машина с механическим коллектором, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую энергию постоянного тока или электрической энергии постоянного тока в механическую энергию.

В первом случае машина работает в режиме генератора, во втором случае – в режиме двигателя.

Машины постоянного тока нашли широкое применение, несмотря на то, что стоимость их выше, чем машин переменного тока. Это объясняется тем, что они обладают лучшими эксплуатационными характеристиками в отношении регулирования частоты вращения, пуска, реверса и допускают более высокие перегрузки по сравнению с машинами переменного тока в режиме двигателя, а также благодаря возможности экономично, плавно и в широких пределах регулировать напряжение, разнообразию рабочих характеристик – в режиме генератора.

Схема машины постоянного тока «общего вида», т.е. оснащенная всеми возможными обмотками, приведена на рисунке.

Напряжение на зажимах машины постоянного тока уравновешивается ЭДС, наводимой в обмотке якоря, и величиной падения напряжения на сопротивлении цепи якоря:

 

. (1)

 

где « + » – режим двигателя; « – » – режим генератора.

Сопротивление якорной цепи включает в себя следующие составляющие:

, (2)

 

где – собственное сопротивление обмотки якоря; – сопротивление включенных последовательно с якорем обмоток; – сопротивление щеточного контакта.

 

 

Машина постоянного тока, оснащенная всеми обмотками:

Н1Н2 – обмотка независимого возбуждения; Ш1Ш2 – обмотка

параллельного возбуждения; С1С2 – обмотка последовательного

возбуждения; К1К2 – компенсационная обмотка; D1D2 – обмотка

добавочных полюсов; Я1Я2 – обмотка якоря; Г – режим генератора;

D – режим двигателя

 

Падение напряжения под парой щеток согласно ГОСТ 11828-75 принимается постоянным и равным около 2 В.

 

, (3)

 

где – номинальный ток в обмотке якоря.

ЭДС машины постоянного тока определяется по формуле

 

, (4)

 

где Ф – основной магнитный поток в воздушном зазоре; n – частота вращения; – постоянная для каждой машины величина.

Магнитный поток создается всеми обмотками возбуждения и в процессе работы машины изменяется вследствие изменения тока и МДС в последовательной обмотке и размагничивающего действия поперечной реакции якоря :

 

. (5)

 

Используя формулы (1), (4) и (5), получим уравнение цепи якоря машины постоянного тока «общего вида», удобное для анализа рабочих свойств машины

 

. (6)

 

Из этого же уравнения можно получить и выражение для тока якоря, потребляемого машиной постоянного тока из сети в режиме двигателя:

, (7)

 

а также зависимость частоты вращения двигателя от тока якоря

 

, (8)

 

которая называется скоростной характеристикой.

Используя выражение (8) и формулу для электромагнитного момента, развиваемого машиной постоянного тока

 

, (9)

 

где – постоянный для каждой машины коэффициент, можно получить зависимость частоты вращения двигателя от момента на валу, которая называется механической характеристикой:

 

. (10)

 

Как правило, двигатели постоянного тока пускаются в ход с добавочным сопротивлением (пусковым реостатом), включаемым последовательно в цепь якоря. Это связано с тем, что сопротивления цепи якоря у машин средней и большой мощности очень мало и пусковой ток может достигать значительной величины (7). При включении пускового реостата пусковой ток уменьшается

 

. (11)

 

Пусковой реостат предназначен лишь для кратковременного включения в цепь якоря на время пуска. Пользоваться этим реостатом после запуска двигателя не допускается.

Для уменьшения времени пуска развиваемый двигателем момент должен быть наибольшим. Это достигается при максимальном потоке возбуждения Ф. Поэтому пуск двигателя должен проводиться при максимальном токе возбуждения, т.е. обмотка возбуждения должна быть включена на полное напряжение.

Из выражений (8) и (9) следует, что частоту вращения двигателей постоянного тока можно регулировать тремя способами:

– изменением величины магнитного потока Ф (тока возбуждения) – «регулирование полем»;

– изменением величины питающего напряжения;

– введением в цепь якоря добавочного реостата – «реостатное регулирование».

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

 

Цель работы – изучить конструкцию генератора постоянного тока, приобрести практические навыки в сборке схем и опытном исследовании генератора по определению его основных характеристик, исследовать влияние на рабочие свойства генераторов различных схем возбуждения.