Горюнов В.Н., Ощепков В.А. и др. История электроэнергетики: Конспект лекций - файл n1.doc

Горюнов В.Н., Ощепков В.А. и др. История электроэнергетики: Конспект лекций
скачать (6343.5 kb.)
Доступные файлы (1):

6344kb.

06.11.2012 21:30

n1.doc

1 2 3 4 5 6

Вентильный генератор постоянного тока

Принцип действия. При вращении индуктора в проводниках обмотки якоря по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС индукции. Для положения обмотки якоря и индуктора, указанных на рис. (16.1), ток течет по пути D₂,В,Z_Н,А,D₃. Через некоторое время, когда полюс S индуктора расположится под верхним проводником, ток пойдет по пути I_Я,D₄,В,Z_Н,А,D₁. Таким образом, через нагрузку ток не меняет своего направления, а характер изменения тока аналогичен изменениям в генераторе постоянного тока коллекторного типа. Ток получается пульсирующим. Для получения постоянного тока конструкция коммутатора усложняется, в результате чего уровень пульсации тока снижается.

Рис. 16.1 - Вентильный генератор постоянного тока:

1) индуктор; 2) пазы; 3) обмотка; 4) якорь; 5) корпус (статор).

Электрическая схема двигателя постоянного тока независимого
возбуждения

Рис. 16.2. Электрическая схема цепи якоря

Рис. 16.3. Электрическая схема обмотки возбуждения

?_с– ЭДС сети;

R_д– добавочные сопротивления в цепи якоря;

R_я – сопротивление якоря;

R_п– пусковое сопротивление;

?_я – ЭДС, возникающая в обмотке якоря (противо ЭДС);

?_в – ЭДС (напряжение) цепи возбуждения;

О_в – обмотка возбуждения;

R_р – регулировочное сопротивление.

Обмотка якоря и обмотка возбуждения электрически между собой не связаны, то есть обмотка возбуждения имеет независимый от обмотки якоря источник питания ( отсюда название «с независимым возбуждением»).

Принцип действия простейшего двигателя постоянного тока

Рис. 16.4. Простейший двигатель постоянного тока:

1) ток якоря I_я; 2) ЭДС якоря Е_я; 3) обмотка возбуждения;

При подключении обмотки якоря к цепи постоянного тока, в ней возникает ток якоря. По закону Ампера на проводник с током в магнитном поле индуктора будет действовать сила, направление которой определяется по правилу левой руки. За счет момента сил F_А якорь начнет вращаться со скоростью ?. В проводниках якоря, движущихся в магнитном поле, по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки.

Вывод. В обмотке якоря I_я(1) и Е_я(2) направлены в противоположные стороны, поэтому Е_я называется противоЭДС (рис. 16.4).

ЭДС обмотки якоря

Представим, что в постоянном магнитном поле (то есть В = const), перпендикулярно полю со скоростью V движется проводник длиной l_пр. Найдем ЭДС проводника, которая наводится в этом поле (рис. 16.5).

Рис. 16.5. Проводник в постоянном магнитном поле
Через время dt проводник, пройдя расстояние dx, займет положение А'B'.

– закон Фарадея; (16.1)

, (16.2)

где

– нормаль к поверхности, через которую проходит магнитный поток;

S – площадь, которую пересекает проводник при движении.

Из рис. (16.5) следует:

, поэтому для Е_прможем записать:

; (16.3)

; (16.4)

; (16.5)

; (16.6)

где

- активная длина проводника (та часть, которая находится в магнитном поле).

В реальной электрической машине имеется не один проводник в обмотках якоря, а N проводников, которые в общем случае соединяются последовательно и параллельно. Проводники эквивалентны друг другу, поэтому в каждом будет наводиться одна и та же ЭДС.

Схема замещения при последовательном соединении проводников обмотки якоря изображена на рис. 16.6.

Рис. 16.6. Схема замещения
I_Я= I_ПР.

По второму закону Кирхгофа:

Е_пр1+ Е_пр2+…+ Е_пр_n= R_я·I_я; (16.7)

N·E_пр= R_я·I_я= E_я; (16.8)

Для уменьшения тока в отдельных проводниках обмотки якоря, а главным образом для удобства изготовления обмотки якоря, эту обмотку часто выполняют в виде параллельных ветвей (рис. 16.7).

Рис. 16.7. Обмотка якоря
Введем величину а – число пар параллельных ветвей, 2а – число параллельных ветвей.

2а·х = N, (16.9)

где х – число проводников в одной параллельной ветви:

. (16.10)

Тогда I_я= I_пр·2a; (16.11)

; (16.12)

, (16.13)

где

, (16.14)

(D_я – диаметр якоря).
Лекция 17. ЭДС обмотки якоря
Число полюсов индуктора равно четырем. Вводится р – число пар полюсов. Для этого статора р = 2, а 2р = 4;

Рис. 17.1. Статор двигателя
постоянного тока

Рис. 17.2. Полюс

Индукция магнитного поля

, (17.1)

где Ф – магнитный поток одного полюса; S – площадь поверхности одного полюса.

; (17.2)

. (17.3)

Найдем ЭДС якоря:

; (17.4)

, (17.5)

где

– конструктивная постоянная электрической машины.

Электромагнитный момент, развиваемый в двигателе
постоянного тока

Рис. 17.3. Якорь

Так как проводники якоря находятся в магнитном поле, и по ним течет ток, то по закону Ампера на них действует сила. Таким образом, на каждый проводник якоря будет действовать вращающий момент:

; (17.6)

; (17.7)

, (17.8)

где

– магнитная индукция.

– электромагнитный момент якоря. (17.9)