Устройство и принцип действия

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВПО «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра электротехники и электрических машин

УТВЕРЖДАЮ:
И.о. зав. кафедрой ЭТиЭМ
доцент	______	ЯЯ.М. Кашин
	«____»_______2013г.

Лекция № 5

По дисциплине «Электропривод и электрооборудование технологических объектов нефтегазовой отрасли»

для студентов направления подготовки: 131000 «Нефтегазовое дело»

Квалификация выпускника - Бакалавр

Тема 4.Машины постоянного тока

Разработал:

доц.каф.ЭТиЭМ Копелевич Л.Е.

Обсуждено на заседании каф. ЭТиЭМ

27 августа 2013 г. (протокол № 1)

Секретарь кафедры

доц. С.А. Попов

2013 г.

Цели: 1. Формирование следующих компетенций:

1. ПК-2: способностью демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

2. Формирование уровня обученности:

1. Знать: основные законы электротехники.

2. Иметь представление: о перспективах и направлениях развития электротехники и электроники.

Материальное обеспечение:

Проектор, ПК, комплект слайдов «ЭиЭ, тема 1».

Учебные вопросы

Вводная часть.

Основная часть:

1 Устройство и принцип действия.

2 Энергетические диаграммы машин постоянного тока.

3 Реакция якоря.

4 Классификация генераторов по способу возбуждения и их характеристики.

5 Пуск двигателей постоянного тока.

6 Механические характеристики ДПТ.

7 Универсальные коллекторные двигатели.

Заключение.

Литература

1. Касаткин А.С. Курс электротехники: Учеб. для вузов/ А.С. Касаткин, М.В. Немцов. ­- 10-е изд., стер. - М.: Высш. школа, 2009. – 542 с. (с. 362-403).

2. Л 21: Касаткин А.С. Курс электротехники: Учеб. для вузов/ А.С. Касаткин, М.В. Немцов. ­- 10-е изд., стер. - М.: Высш. школа, 2009. – 542 с. (с. 371-410).

Устройство и принцип действия

Неподвижная часть машины наз. индуктором и состоит из полюсов и круглого стального ярма, к которому прикреплены полюса. Назначение индуктора – создание в машине основного магнитного потока.

Вращающаяся часть машины состоит из укрепленного на валу цилиндрического якоря и коллектора. Якорь состоит из сердечника (шихтованного) и обмотки. Концы витков обмотки соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора (пластины коллектора изолированы и друг от друга). На коллектор налегают две неподвижные щетки, с помощью них обмотка якоря соединена с внешней цепью.

Принцип работы генератора постоянного тока.

Пусть якорь машины приводится во вращение по часовой стрелк проводниках обмотки якоря индуцируется Э.Д.С. ( по правилу правой руки). епр=Blv

т.к. 2 проводника это ЭДС: Ea 2 пр – переменная величина, т.к. проводники обмотки (якоря) проходят по переменно то над «N», то над «S».

Частота ЭДС f в двух полосной машине равна скорости вращения якоря «N», в об/мин: f n, в общем случае: f

Если обмотка якоря с помощью щеток замкнута через внешнюю цепь, то образуется ток Ia. В обмотке якоря , этот ток Iа – переменный и кривая аналогична форме ЭДС.

Во внешней цепи, благодаря коллектору, направление тока будет постоянным, т.к.

При повороте якоря и коллектора на 90% и изменении направления ЭДС в проводниках одновременно происходит также смена коллекторных пластин над щетками. Вследствие этого под верхней щеткой всегда будет находиться пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным полюсом. А под нижней, соединенная с проводником, находится под «S» полюсом.

Таким образом, в генераторе коллектор - механический выпрямитель, преобразующей переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи.

Напряжение на зажимах генератора будет меньше Ea на величину падения напряжения в сопротивлении обмотки якоря Ia :

Ua a Ra Ia - напряжение тока совпадает с направлением E.

Проводники обмотки якоря с током I a находятся в магнитном поле, и поэтому на них будут действовать электромагнитные силы. Fпр BℓIa

Эти силы создают механический вращающий момент.

Мэм- электромагнитный момент

Мэм Fпр Da Bℓ Ia D a

В режиме генератора этот момент, тормозящий и действует против направления вращения якоря.

Уравнение моментов:

М_{эм в тр} М_е

М_в -вращающий момент,

М_тр -момент сил трения,

М_е -тормозной (вихревые токи).

Принцип работы ДПТ.

К обмотке якоря подводится постоянный ток от внешнего источника.

При этом на проводнике обмотки якоря будут действовать электромагнитные силы Fпр и возникает электромагнитный момент Мэм. При достаточном Мэм якорь машины приводится во вращение и будет развивать мех. мощность . Мэм -движущий и действует в направлении вращения

В режиме двигателя коллектор инвертор. В обмотках якоря также индуктируется Э.Д.С.Ea направленные как и в генераторе против Ia. Т.е. Ea-противоэлектродвижущая сила.

Ур-е напряжения двиг:

Ua a aIa

Ур-е моментов:

Мэм МВ + Мтр + Ме

МВ -тормозящий момент, развиваемый рабочим механизмом.