Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Режим генератора. Представим обмотку якоря машины (рис. 9.8) в развернутом виде. На рис. 9.9, а сплошной линией показаны
223
N
v
Tt T t T
S
Рис. 9.8
фрагменты одной параллельной ветви и штриховой — начало и конец другой. Пусть под действием приложенного к валу якоря вращающего момента Мвр от внешнего источника механической энергии (первичного двигателя) якорь вращается по направлению движения часовой стрелки с постоянной частотой вращения п, т.е. постоянными угловой ювр и окружной V скоростями. Тогда в витках параллельных ветвей его обмотки будут индуцироваться ЭДС ея, направления которых по правилу правой руки указаны на рис. 9.8. Сумма ЭДС ея всех витков одной параллельной ветви определяет ЭДС Ея обмотки якоря, равную напряжению холостого хода Ux между выводами щеток. Если теперь подключить к выводам щеток приемник — пассивный двухполюсник П с сопротивлением нагрузки Rn (рис. 9.9, б), то в цепях приемника и якоря возникнет ток 1Я, а напряжение между щетками будет и<Ея. В обмотке якоря направления тока и ЭДС совпадают.
Взаимодействие тока в обмотке якоря с магнитным полем главных полюсов по правилу левой руки создает тормозной момент, направленный противоположно вращающему моменту.
При постоянной частоте вращения якоря п вращающий и тормозной моменты равны: Мвр = Мтор.
Электрическое состояние цепи якоря описывает уравнение
которому соответствует схема замещения на рис. 9.9, в, где Rx и /„ — сопротивление и ток цепи якоря, равные общему сопротивлению и сумме токов параллельных ветвей обмотки якоря, включенных между щетками.
Ея - Kh = U,
(9.1)
224
Умножив слагаемые уравнения (9.1) на /„, получим уравнение баланса мощностей цепи якоря (см. подразд. 2.14)
ЕЯ1Я = RJl+UIn, (9.2)
где ЕЯ1Я = Pe- мощность ЭДС Ея якоря генератора, равная мощности электромагнитного преобразования механической энергии внешнего источника в электрическую энергию Рэм = M,MQBp=il/BpQBp; RJl — мощность потерь в проводах обмотки якоря; UIя = RJl — мощность приемника.
Генератор преобразует механическую энергию в электрическую.
На рис. 9.9, г приведено условное обозначение цепи якоря генератора на принципиальных схемах электрических цепей.
Режим двигателя. Представим обмотку якоря машины (рис. 9.10) в развернутом виде (рис. 9.11, а) и подключим выводы щеток к электрической системе постоянного тока большой мощности.
Ток в обмотке якоря (см. рис. 9.10), взаимодействуя с магнитным полем главных полюсов по правилу левой руки, создает действующий на сердечник якоря вращающий момент Л/вр в направлении движения часовой стрелки. При постоянной частоте вращения п, т. е. постоянных угловой QBp и окружной V скоростях якоря, вращающий момент уравновешивается тормозным моментом рабочего механизма: Мвр = Мтор.
В витках обмотки якоря, вращающихся в магнитном поле главных полюсов, будут индуцироваться ЭДС ея, направления которых, по правилу правой руки, указаны на рис. 9.10 и 9.11, а. Направления ЭДС и тока в витках обмотки якоря противоположны, поэтому ЭДС якоря двигателя называют протшоЭДС.
Электрическое состояние цепи якоря описывается уравнением
E11 + RJ11=U, (9.3)
которому соответствует схема замещения на рис. 9.11,6, где величины R„, Ея и /я аналогичны описанным в (9.1).
Умножив слагаемые уравнения (9.3) на 1Я, получим уравнение баланса мощностей цепи якоря
U J K=RJl+EJK, (9.4)
где Шя — мощность внешнего источника электрической энергии; RJl — мощность потерь в проводах обмотки якоря; EJn = -РЕ — мощность ЭДС якоря двигателя, равная мощности электромагнитного преобразования электрической энергии внешнего источника в механическую энергию Рэы = M,MQBp = A/TOpQBp.
Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую.
На рис. 9.11, в приведено условное обозначение цепи якоря двигателя на принципиальных схемах электрических цепей.
Рабочие характеристики машин постоянного тока зависят от способа включения обмоток электромагнитов главных полюсов, т. е. цепи возбуждения, относительно цепи якоря. Возможны параллельное, последовательное и смешанное соединения цепей возбуждения и якоря. Цепи возбуждения и якоря могут быть независимы одна от другой.
В машинах с независимым возбуждением обмотка возбуждения гив подключается к независимому источнику (рис. 9.12, а), и магнитное поле главных полюсов не зависит от нагрузки машины.
226
Г Двигатель
я
+ и
О
Система
Рис. 9.11
В машинах с параллельным возбуждением обмотка возбуждения wuap соединяется параллельно с цепью якоря (рис. 9.12, б), имеет большое число витков из провода малого сечения и значительное активное сопротивление. В этих машинах ток возбуждения, а следовательно, и магнитный поток главных полюсов при постоянном напряжении между выводами машины не зависит от ее нагрузки. Значение тока возбуждения мало (/в<0,1/яном).
В машинах с последовательным возбуждением обмотка возбуждения и>ПОС включается последовательно с цепью якоря (рис. 9.12, в), имеет малое число витков из провода большого сечения и малое активное сопротивление. В этих машинах магнитный поток главных полюсов зависит от нагрузки машины, т.е. тока якоря, равного току возбуждения.
