Принцип работы машин постоянного тока.
Работа любой электрической машины характеризуется взаимодействием двух направленных навстречу друг другу вращательных моментов, один из которых создается механическими, а другой - электрическими силами. Кроме тока, работа двигателя и генератора характеризуется взаимодействием напряжения сети и ЭДС, возникающей в обмотке якоря.
Машина работает в режиме генератора, если ее вращает первичный двигатель ( турбина или двигатель внутреннего сгорания), главное магнитное поле возбуждено. Вследствие этого вращения изменяется магнитный поток, пронизывающий витки обмотки якоря. Цепь якоря соединена через щетки с приемником. При таких условиях ЭДС, индуцируемая в обмотке якоря, создает в якоре и приемнике ток.
Взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создает на валу машины тормозной момент, который преодолевается первичным двигатлем. Генератор преобразует механическую нергию в электрическую.
В двигательном режиме цепи якоря и возбуждения машины присоединены к источнику электроэнергии. Взаимодействие тока якоря с гдавгым магнитным полем создает вращающий момент, под действием которого вращающийся якорь преодолевает момент нагрузки на ваплу машины. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, а затем в механическую мощность вращения якоря:
Рэм = Е*Iя : Р2 =Мп/9,55
С учетом потерь в двигателе его кпд, % определяется из соотношения ню=Р2/Р1*100
Важнейший классифицированный признак машин постоянного тока – способ возбуждения главного электрического поля. Один из способов предусматривает использование постоянных магнитов на полюсах машины. Во многих современных машинах главное магнитное поле возбуждается с помощью электромагнитов. Для этого применяется обмотка возбуждения, размещенная на сердечниках полюсов машины. Все рабочие характеристики машин постоянного тока при работе, как в режиме генератора, так и в режиме двигателя зависят от способа включения цепи возбуждения по отношению к цепи якоря. Соединение этих цепей может быть параллельным, последовательным и смешанным, а также цепи могут быть независимыми друг от друга, в соответствии, с чем принято различать последовательное, смешанное и независимое возбуждение машин.
В машинах с независимым возбуждением рис 8. 3 обмотка возбуждения ОВ подключена к независимому источнику энергии, благодаря чему ток в ней не зависит от напряжения на выводах якоря машины. Сечение проводов обмотки возбуждения в этих машинах выбирается в зависимости от напряжения источника тока возбуждения. Характерным для этих машин является независимость главного магнитного потока от нагрузки машины.
У машин с параллельным возбуждением рис 8.4. цепь обмотки возбуждения соединена параллельно с цепью якоря. В этом случае ток возбуждения Iв во много раз (0,05…..0,01) меньше тока якоря, а напряжение между выводами цепей якоря и возбуждения одно и о же. Следовательно сопротивление обмотки возбуждения
( Rв=U/ Iв) должно быть относительно велико. Обмотка возбуждения машины параллельного возбуждения имеет большое число витков wпар из тонкого провода и благодаря этому обладает значительным сопротивлением. Для машин параллельного возбуждения, работающих в системе большой мощности, характерны постоянство главного магнитного потока и его небольшая зависимость от условий нагрузки машины.
У машин с последовательным возбуждением рис 8.5.ток якоря равен току обмотки возбуждения, поэтому якорь выполняется из провода большого сечения. Значение тока Iя в обмотке последовательного возбуждения велико, благодаря чему для получения магнитодвижущей силы (Iя * wпос ) достаточно, чтобы эта обмотка имела малое количество витков wпос. Следовательно, сопротивление обмотки последовательного возбуждения Rв относительно мало. Для этих машин характерны изменения в широких пределах главного магнитного потока при изменениях нагрузки машины.
В машинах со смешанным возбуждением рис 8. 6 на каждом полюсном сердечнике расположены две обмотки. Одна из этих обмоток, подключаемая параллельно якорю, является основной. Создаваемая ею МДС (Iпар * wпар) возбуждает главное магнитное поле.
Вторая обмотка wпос оишь допорлнительно воздействует на это магнитное поле. В зависимости от преобладания МДС, созданных последовательной или параллельной обмоткой возбуждения, машина по своим характеристикам может быть машиной с последовательным возбуждением с небольшой параллельной обмоткой возбуждения. Ф большинстве машин смешанного возбуждения МДС двух обмоток складывается.