Электротехника теория. Однофазные электрические цепи

• Название: Однофазные электрические цепи
• Анкор: Электротехника теория
• Дата: 17.09.2022
• Размер: 1.6 Mb.
• Имя файла: Elektrotekhnika_bilety.docx
• Тип: Документы; #681944
• страница: 9 из 10

Машины постоянного тока (МПТ)

23,24.Устройство и принцип действия ГПТ

Виток провода, расположенный в магнитном поле постоянных магнитов вращают каким-либо двигателем с частотой n.

Проводники витка пересекают магнитные линии и в них индуцируется ЭДС проводника, равная e_пр=Blυ Направление ЭДС определяют по правилу правой руки( В в ладонь, больщой палец по движению проводника, 4 пальца - e_пр) В положении показ на рисунке в проводниках

индуцируются максимальные ЭДС , т.к. направление движения проводников перпендикулярно магнитным линям .

Проводники связаны с медными полукольцами , изолированными друг от друга и образующими коллектор

(собиратель). Коллектор вращается вместе с витком, т.к. проводники вкл последовательно, то ЭДС витка e_в= 2e_пр. Повернувшись на четверть оборота проводники будут «скользить» по магнитным ^{линиям и e}пр^{=0. При дальнейшем вращении верхний проводник остается под южным полюсом и} направление ЭДС в нем изменится на противоположное. Т.к. щетки неподвижны, то верхние щетки всегда «-», а нижние «+». ЭДС на щетках e_щ= e_в будет изменяться от 0 до максимума, но всегда «+» Такую е нельзя назвать постоянной в полном смысле слова. Для уменьшения пульсаций, рабочую обмотку выполняют из большого числа коллекторных пластин.

Рассмотрим обмотку состоящую из 8 проводников:

При объединении проводников в обмотку должны быть выполнены след условия:1) все проводники должны войти в обмотку 2) обмотка должна быть замкнутой 3) ЭДС в проводниках входящих в параллельную ветвь должны совпадать по направлению. «х»-от нас «*»-к нам «-» - с нашей стороны «-

--» с той стороны

1-6-3-8-5-2-7-4-1. Относительно щеток обмотки имеют 2 паралл ветви: 1) 1-6-3-8 2) 4-7-2-5 ЭДС на щетках =:

e_щ= e₁+ e₆+e₃+e₈= e₄+ e₇+e₂+e₅

В любой момент времени только в одном проводнике ЭДС=0, поэтому ЭДС на щетках всегда >0.

Пульсации заметно уменьшились.
На практике число проводников, коллекторных пластин десятки. Для уменьшения пульсаций применяют и другие конструктивные приборы: скашивание пазов.

25.ЭДС якоря

В теории МПТ якорем называют обмотку, в которой индуцируется ЭДС основным магнитным потоком. Основной магнитный поток Ф₀ создается обмоткой возбуждения, которая располагается на магнитных полосах. В каждом проводнике обмотки якоря индуцируют ЭДС e_пр=B_klυ

B_k-магнитная индукция в точке к, окружности якоря N-число проводников a-число пар параллельных ветвей ОЯ N/2а- число проводников, входящих в

параллельную ветвь. Тогда ЭДС якоря :

Вф=Ф/τl

τ – полюсное деление, часть длины окружности якоря, приходящ на 1 полюс




ЭДС якоря пропорциональна частоте вращения и магнитному потоку => для изменения ЭДС якоря надо изменить частоту вращения или изменить магнитный поток, путем изменения тока возбуждения

26.Принцип действия ДПТ

Конструктивно ДПТ и ГПТ ничем не отличаются друг от друга. Одна и та

же машина мб и генератором и двигателем. Коллектор у ГПТ преобразует переменный ток в проводниках ОЯ в постоянный ток во внешней цепи(в приемнике) Коллектор у двигателя ПТ преобразует постоянный ток источника питания в переменный ток в проводниках ОЯ. В результате этого преобразования в проводниках обмотки вращающегося якоря, расположенных под одним и тем же полюсом, направление тока остается постоянным. Когда

проводник ОЯ перемещается под другой полюс, направление тока в нем изменяется.

Известно направление магнитного потока(магнитной индукции) и направление тока в проводниках обмотки якоря.

Как известно на проводник с током, находящийся в магнитом поле действует сила F=Bli_я направление силы определяют по правилу левой руки.
Пары сил создают вращающий момент под действием которого якорь вращается. Во вращающихся проводниках индуцируется Е_я=С_еnФ, а направление ЭДС по правилу правой руки. В проводниках обмотки якоря ДПТ ЭДС направлена навстречу тока и ее называют противо-ЭДС. Схема цепи ОЯ:

По 2 з-ну Кирхгофа имеем:




U> Е_я но разность невелика

27.Электромагнитный момент

Формула электромагнитного момента машины. При протекании тока по обмотке якоря сила взаимодействия тока в проводнике с магнитным полем определяется по закону Ампера выражением f=BIl
Среднее значение этой силы за время прохождения проводника через зону одного полюса

,

где   – ток в проводнике, равный току одной параллельной ветви.

Электромагнитный момент, создаваемый N проводниками, определяется как

.

Учитывая, что



,

где   – ток якоря, получаем



и окончательно

.                                                                  (1.2)

Таким образом, электромагнитный момент пропорционален току якоря и магнитному потоку. Постоянная для данной машины величина   называется  конструктивным коэффициентом момента.Он связан с конструктивным коэффициентом ЭДС постоянным соотношением:



28. Режим работы ДПТ

Режимы работы машины постоянного тока:

1 — с параллельным (независимым) возбуждением;

2 — со смешанным возбуждением;

3 — с последовательным возбуж­дением
При работе двигателя без нагрузки ток в цепи якоря Ia0не­большой. При этом частота вращения n = n0 (точка А). Затем с по­явлением на валу двигателя нагрузочного момента, противодейст­вующего вращающему, ток в цепи якоря возрастает, а частота вращения уменьшается. Если увеличить противодействующий момент до значения, при котором якорь двигателя остановится (точка В), то ЭДС Ea = 0  и ток двигателя достигает значения 

Если двигатель применяют для привода механизма, на­грузочный момент которого может быть больше вращающегося (например, привод барабана, на который наматывается трос с гру­зом), то при последующем увеличении нагрузочного момента это­го механизма якорь машины вновь начнет вращаться, но теперь уже в другую сторону. Теперь момент, действующий на вал элек­трической машины со стороны нагрузочного механизма, будет вращающим, а электромагнитный момент машины — тормозя­щим, т. е. электрическая машина перейдет в тормозной ре­жим. При работе машины в этом режиме ЭДС якоря действует согласованно с напряжением, т. е.

.

При использовании машины в тормозном режиме необходимо принять меры для ограничения тока якоря. С этой целью в цепь якоря включают добавочное сопротивление, величина которого обеспечивает получение искусственной характеристики двигателя, пересекающейся с осью абсцисс при токе якоря   (штрихо­вая прямая).

Если при работе двигателя в режиме х.х. к его валу приложить момент, направленный в сторону вращения якоря, то частота вра­щения, а следовательно, и ЭДС Ea начнут возрастать. Когда ЭДС Ea = U, машина не будет потреблять тока из сети (точка С) и час­тота вращения якоря достигает значения, называемого погранич­ной частотой вращения nxx

При дальнейшем увеличении внешнего момента на валу ма­шины ЭДС Eaстанет больше напряжения, а в цепи якоря опять возникает ток, но другого направления. При этом машина перей­дет в генераторный режим: механическая энергия, затрачи­ваемая на вращение якоря, будет преобразовываться в электриче­скую и поступать в сеть.

Перевод машины из двигательного в генераторный режим ис­пользуют для торможения двигателя, так как в генераторном ре­жиме электромагнитный момент является тормозящим (рекупера­тивное торможение).

29.Пуск ДПТ


R_п - пусковой реостат R_рв – регулировочный реостат в цепи ОВ При пуске двигателя: n= 0,

Е_я=С_еnФ=0 U_я=R_яI_я

Пусковой ток в ОЯ:

I_яп=U/R_я>>(U-E_я)/R_я (в рабочем режиме) Т.к. R_я 0, то пусковой ток в 15-20 раз больше номинального