Изучение принципиальной схемы машин самовозбуждения, независимого возбуждения и их принцип работы. Исследование устройства и принцип действия машины постоянного тока

Цель: Изучить принципиальную схему машин самовозбуждения и независимого возбуждения и их принцип работы.

Оборудование:схемы устройства электрической цепи машин постоянного тока.

Ход работы

1. Выполним эскиз схемы их вариантов возбуждения машин:

а)                                           б)                                          в)

г)                                                                     а) независимое возбуждение

                                                                        б) параллельное возбуждение

                                                                         в) последовательное возбуждение

                                                                         г) смешанное возбуждение

2. Дал описание и характеристики этих машин между собой

ЛЗ 190304.52.02

   Изм.

 Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Крепс Д.В.

Исследование машины

постоянного тока

Лит.

Лист

Листов

Пров.

Сальников А.А.

у

1

2

НТЖТ

ВХ-51

Н. контр.

Утв.

а) Двигатель с независимым возбуждением.

Он называется так, потому что ток в обмотке возбуждения не зависит от тока якоря. В таком двигателе ток подается на щетки и обмотку возбуждения. В цепи якоря включен пусковой реостат. В цепь обмотки возбуждения регулировочный реостат предназначенный для изменения тока возбуждения. Плюсы этого соединения в том, что частоту вращения можно регулировать в большом диапазоне за счет изменения напряжения. Минусы в том, что обмотке возбуждения нужен постоянный ток из внешнего источника.

б) Двигатель параллельного возбуждения.

При этом соединении ток обмотки возбуждения зависит от тока якоря. Обмотка возбуждения подключается параллельно к обмотки якоря в этих двигателях при изменении момента нагрузки мощности изменяется в широких пределах. Этот двигатель способен работать при холостом ходе когда ф=0, но он не развивает высоких крутящих моментов. При тормозных эффектах увеличивается ток двигателя, но магнитный поток главных полюсов уменьшается из-за действия поперечной реакции якоря. Вследствие этого частота вращения будет возрастать, но падение напряжения вызовет уменьшение частоты вращения.

в) Двигатель с последовательным возбуждением.

Обмотка возбуждения включена последовательно с его якорем. В связи с тем ток возбуждения и магнитный поток главных полюсов определяется нагрузкой на валу двигателя I_B=I_a=I. У таких двигателей при изменении момента нагрузки мощность изменяется в меньших пределах, чем у двигателей параллельного возбуждения, но при изменении нагрузки  двигатель начинает развивать большие скорости, а при холостом ходе приобретает опасные значения по своим последствием – разрыв бандажей.

Поэтому двигатель нельзя включать без нагрузки.

г) Двигатель смешанного возбуждения.

Этот двигатель имеет на каждом полюсе по две обмотки возбуждения: параллельную и последовательную. Двигатель применяют в условиях когда требуется большой пусковой момент, быстрое ускорение при пуске. Такой двигатель может работать в режиме холостого хода, т.к. магнитный поток параллельной обмотки ограничивает частоту вращения и устраняет вероятность «разгона». Но двигатель смешанного возбуждения, имеющий на каждом полюсе по две обмотки возбуждения, более дорогостоящий, по сравнению с двигателями типов рассмотренных выше, что несколько ограничивает его применение.

ЛЗ 190304.52.02

Лист

2

Изм

 Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лабораторное занятие № 1

Тема: Исследование устройства и принцип действия машины постоянного тока.

Цель: Изучить элементы конструкции, узлов машины постоянного тока.

Оборудование:якорь машины постоянного тока, макет машины постоянного тока, плакат устройства.

Ход работы

1.  Привел схему машины постоянного тока

2.  Пронумеровал каждую из деталей и выписал назначение:

1 – коллектор, к нему присоединяют обмотку якоря, он имеет различное исполнение в зависимости от мощности, быстроходности и других факторов.

2 – щетка, нужна для отвода тока от вращающегося коллектора, а также для подвода к нему тока.

3 – якорь, часть электрической машины, нужен индукцирования ЭДС.

4 – главный полюс, крепят к станине при помощи болтов, выполняет условие токосъема.

5 – катушка возбуждения опирается на заплечники полюса, на возбуждение затрачивается мощность, составляющая 0,5-3% от каминальной мощности машины.

6 – станина образует магнитную систему машины с главными полюсами, станину делают из стали, чтобы была магнитная проницаемость.

7 – задний подшипниковый щит нужен для закрытия машины сзади.

ЛЗ 190304.41.01

   Изм.

 Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Зайцев В.

Исследование устройства

и принцип действия 

машины постоянного тока

Лит.

Лист

Листов

Пров.

Сальников А.А.

у

1

2

НТЖТ

ВХ-41

Н. контр.

Утв.

8 – вентилятор, нужен для охлаждения машины.

9 – задние лобовые части обмотки якоря крепят бандажом, который может быть проволочным.

10 – вал относится к вращающейся части машины постоянного тока.

11 – бандажи служат для крепления лобовых частей обмоток якоря.

12 – лапы, служат опорой на фундамент станины.

13 – передний подшипниковый щит, служит для закрытия переднего торца машины постоянного тока.

14 – подшипник – относится к вращающей части машины, служит для движения вала, вращения.

15 – щеткодержатель – служит для удерживания и крепления щеток

3.  Принцип действия машин постоянного тока:

Для того, чтобы во внешней протекал ток одного направления, необходимо чтобы щетки сохраняли свою полярность. Их полярность определяется направлениями ЭДС, а значит щетка должна взаимодействовать через кольцо, только с той активной стороной, которое имеет одно и тоже направление относительно движения в магнитном поле. С этой целью кольцо делят на две половины, каждое из полуколец будет связано с одной из активных сторон. Расположение щеток необходимо выбрать таким образом, чтобы на момент замыкания щеткой полуколец разница потенциалов была максимальной, равнялась 0 – это горизонтальное положение рамки. Выпрямительный ток будет обладать пульсацией – переменная составляющая от минимального до максимального значения. Для того, чтобы ее снизить, добавили ещё одну рамку и расположили её перпендикулярно предыдущей. В результате добавления дополнительной рамки, имеем значительное уменьшение пульсации, т.к. снижение ЭДС на одной активной стороне будет компенсироваться повышением ЭДС на другой активной стороне (2-й рамкой). Если количество активных сторон и разрядок на кольце увеличивать, то при их количестве 16 пластин 1 пару полюсов, пульсация будет составлять менее 1%. Таким образом, получим коллектор, который кроме выполнения рамки скользящего контакта выпрямляет переменный ток внутри машины в постоянный ток внешней цепи. Двигатель является потребителем электрического тока, т.е. он ток не индукцирует, а получает готовым от источника. Через щетки и коллектор этот ток попадает на обмотки якоря. Магнитное поле на нем создается как и на генераторе (электромагнитами главных полюсов). Это поле действует на проводник с током электромагнитной силой, которая и заставляет якорь вращаться, когда начнется вращение возникает сила индукции, при этом ЭДС индукции будет противоположно основному тока потребителя.

Вывод: В ходе проделанной работы изучил элементы конструкции узлов машины постоянного тока, плакат устройства.

ЛЗ 190304.41.01

Лист

2

Изм

 Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лабораторная работа № 2

Цель: Изучить электрические схемы разных типов генераторов, принцип самовозбуждения, достоинства и недостатки.

Оснащение: «Электрические машины» Дайлешко.

Ход работы

1. Выполним эскиз схемы их вариантов возбуждения машин:

а)                                                                        б)                                         

в)                                                                         г)                                                

ЛЗ 190304.51.02

   Изм.

 Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

Крепс Д.В.

Работа генераторов

постоянного тока

Лит.

Лист

Листов

Пров.

Сальников А.А.

у

1

2

НТЖТ

ВХ-51

Н. контр.

Утв.

2. Принцип самовозбуждения. Для самовозбуждения необходимы условия: на сердечнике главных полюсов должна бать остаточная намагниченность, замкнутый контур, который связывает ОВ и ОЛ; индукционный ток на якоре должен быть такого направления, чтобы при подаче на ОВ происходило усиление остаточного магнитизма; сопротивление цепи возбуждения должно быть меньше критического.

3. Сравнил генераторы и двигатели с различным соединением ОЛ.

а) Генератор и двигатель с независимым возбуждением.

Генератор. Цепь якоря и цепь возбуждения не зависят друг от друга, а значит изменяя его можно добиваться разного напряжения (4-20 В до 600 В). имеет холостой ход, но необходима привязка к источнику.

Двигатель. Ток в обмотке возбуждения не зависит от тока якоря. В таком двигателе ток подается на щетки и обмотку возбуждения. В цепь обмотки возбуждения, регулированной реостатом предназначенный для изменения тока возбуждения. Достоинства данного соединения в том, что частоту вращения можно регулировать в большом диапазоне за счет изменения напряжения. Недостатки в том, что обмотке возбуждения нужен постоянный ток из внешнего источника.

б) Генератор и двигатель с параллельным возбуждением

Генератор обладает холостым ходом, т.к. цепь якоря и ОВ постоянно замкнуты. При замыкании на внешнюю цепь по закону Киргофа общий ток в узле будет разделятся на две части I_вн,  I_ов.

Двигатель. При этом соединении ток обмотки возбуждения зависит от тока якоря. Обмотка возбуждения подключается параллельно к обмотки якоря. В этих двигателях при изменении маятника нагрузки мощности изменяется в широких пределах. Этот двигатель способен работать в режиме хода, когда j= 0, но он не развивает высоких крутящих моментов.

в) Последовательное возбуждение.

В генераторах с последовательным возбуждением отсутствует холостой ход. Поскольку на начальный момент индуцируемый ток слабый, значит для выполнения самоиндукции сопротивление внешней нагрузки необходимо сводить к минимуму.

Двигатель с последовательным соединением. Обмотка возбуждения в включена последовательно с его якорем. В связи с тем, ток возбуждения и магнитный поток главных полюсов определяется нагрузкой на валу двигателя I_в = I_а = I. У таких двигателей при изменении момента нагрузки мощностью изменяется в меньших пределах, чем у двигателей параллельного возбуждения, но при уменьшении нагрузки двигатель начинает развивать большие скорости, а при холостом ходе приобретает опасные значения по своим значениям. Поэтому двигатель нельзя включать в режиме холостого хода.

ЛЗ 190304.51.02

Лист

2

Изм

 Лист

№ докум.

Подп.

Дата

в) Смешанное возбуждение.

Генератор имеет одновременно и параллельную и последовательную ОВ. В результате этого генератор смешанного возбуждения исключает недостатки двух первых генераторов самовозбуждения, а достоинства объединяет.

Двигатель. Этот двигатель имеет на каждом полюсе по две обмотки: параллельную и последовательную. Двигатели применяют в условиях, когда требуется большой пусковой момент, быстрое ускорение при пуске. Такой двигатель может работать в режиме холостого хода, т.е. магнитный поток параллельной обмотки ограничивает частоту вращения, на каждом по две обмотки возбуждения, более дорогостоящий, по сравнению с двигателями, рассматриваемыми выше, что ограничивает его применение.

ЛЗ 190304.51.02

Лист

3

Изм

 Лист

№ докум.

Подп.

Дата