Способы возбуждения машин постоянного тока и их классификация

Генераторы постоянного тока могут выполняться с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Следует заметить, что теперь применение в качестве источников энергии генераторов постоянного тока очень ограничено.

Значение тока возбуждения мощных генераторов составляет 1,0—1,5% от тока генераторов и до десятков процентов для машин мощностью порядка десятков ватт.

Рис. 1. Схемы генераторов постоянного тока: а — с независимым возбуждением; б — с параллельным возбуждением; в — с последовательным возбуждением; г — со смешанным возбуждением П — потребители

У г енератора с параллельным возбуждением обмотка возбуждения включается на напряжение самого генератора (смотрите рис. 1,б). Ток якоря I я равен сумме токов нагрузки I п и тока возбуждения I в: I я = I п + I в

Генераторы выполняются обычно для средних мощностей.

Обмотка возбуждения генератора с последовательным возбуждением включена последовательно в цепь якоря и обтекается током якоря (рис. 1, в). Процесс самовозбуждения генератора протекает очень бурно. Такие генераторы практически не используются. В самом начале развития энергетики применялась система передачи энергии с последовательно включенными генераторами и двигателями последовательного возбуждения.

Генератор со смешанным возбуждением имеет две обмотки возбуждения — параллельную ОВП и последовательную ОВС обычно с согласным включением (рис. 1, г). Параллельная обмотка может быть включена до последовательной («короткий шунт») или после нее («длинный шунт»). МДС последовательной обмотки обычно невелика и рассчитана только на компенсацию падения напряжения в якоре при нагрузке. Такие генераторы теперь также практически не применяются.

Рис. 2. Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Ток сети Ic составляется из тока якоря I я и тока возбуждения I в.

Схема двигателя последовательного возбуждения подобна схеме на рис. 1, в. Благодаря последовательной обмотке вращающий момент при нагрузке возрастает больше, чем у двигателей параллельного возбуждения, при этом скорость вращения уменьшается. Это свойство двигателей определяет их широкое применение в приводах электровозной тяги: в магистральных электровозах, городском транспорте и др. Падение напряжения в обмотке возбуждения при номинальном токе составляет единицы процентов от номинального напряжения.

Двигатели смешанного возбуждения из-за наличия последовательной обмотки в некоторой мере имеют свойства двигателей последовательного возбуждения. В настоящее время они практически не применяются. Двигатели параллельного возбуждения иногда выполняются со стабилизирующей (последовательной) обмоткой, включаемой согласно с параллельной обмоткой возбуждения, для обеспечения более спокойной работы при пиках нагрузки. МДС такой стабилизирующей обмотки невелика — единицы процентов от основной МДС.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Способы возбуждения машин постоянного тока

Для работы электрической машины необходимо наличие маг­нитного поля. В большинстве машин постоянного тока это поле создается обмоткой возбуждения, питаемой постоянным током. Свойства машин постоянного тока в значительной степени опре­деляются способом включения обмотки возбуждения, т. е. спосо­бом возбуждения.

По способам возбуждения машины постоянного тока можно классифицировать следующим образом:

– машины независимого возбуждения, в которых обмотка возбуждения (ОВ) питается постоянным током от источ­ника, электрически не связанного с обмоткой якоря (рис. 11, а);

– машины параллельного возбуждения, в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно (рис. 11, б);

– машины последовательного возбуждения (обыч­но применяемые в качестве двигателей), в которых обмотка воз­буждения и обмотка якоря соединены последовательно (рис. 11, в);

– машины смешанного возбуждения, в которых имеются две обмотки возбуждения – параллельная ОВ1 и после­довательная ОВ2 (рис. 11, г);

– машины с возбуждением постоянными маг­нитами (рис. 11, д).

Все указанные машины (кроме последних) относятся к маши­нам с электромагнитным возбуждением, так как маг­нитное поле в них соз­дается электрическим током, проходящим в обмотке возбуждения.

Рис. 11. Способы возбуждения машин по­стоянного тока

Начала и концы обмоток машин по­стоянного тока со­гласно ГОСТу обо­значаются: обмотка якоря – Я1 и Я2, об­мотка добавочных полюсов – Д1 и Д2, компенсационная обмотка – К1 и К2, обмотка возбуждения независимая – Ml и М2, обмотка возбуждения параллельная (шунтовая) – Ш1 и Ш2, обмотка возбуждения последовательная (сериесная) – С1 и С2.

Контрольные вопросы

1. Какие участки содержит магнитная цепь машины постоянного тока?

2. В чем сущность явления реакции якоря машины постоянного тока?

3. Почему МДС якоря, действующая по поперечной оси, вызывает размагничи­вание машины по продольной оси?

4. Как учитывается размагничивающее действие реакции якоря при расчете числа витков полюсной катушки обмотки возбуждения?

5. С какой целью компенсационную обмотку включают последовательно с об­моткой якоря?

6. Почему с увеличением воздушного зазора ослабляется размагничивающее влияние реакции якоря?

7. Какие способы возбуждения применяют в машинах постоянного тока?

8. Что называется коммутацией в М.П.Т?

9. Способы улучшения коммутации?

Лекция № 4

Генераторы постоянного тока и их основные характеристики

Основные понятия

В процессе работы генератора постоянного тока в обмотке якоря индуцируется ЭДС Е_а. При подключении к генератору нагрузки в цепи яко­ря возникает ток, а на выводах генератора устанав­ливается напряжение, определяемое уравнением на­пряжений для цепи якоря генератора:

(28.1)

(28.2)

– сумма сопротивлений всех участков цепи якоря: обмотки якоря r_а, обмотки добавочных полюсов r_д, компенсационной обмотки r_к.о, последовательной обмотки возбуждения r_с и переходного щеточного контакта r_щ.

Якорь генератора приводится во вращение при­водным двигателем, который создает на валу гене­ратора вращающий момент М₁. Если генератор ра­ботает в режиме х.х. (I_a = 0), то для вращения его якоря нужен сравнительно небольшой момент холо­стого хода M₀. Этот момент обусловлен тормозными моментами, возникающими в генераторе при его работе в режиме х.х.: моментами от сил трения и вихревых токов в якоре.

При работе нагруженного генератора в проводах обмотки якоря появляется ток, который, взаимодей­ствуя с магнитным полем возбуждения, создает на якоре электромагнитный момент М. В генераторе этот момент направлен встречно вра­щающему моменту приводного двигателя ПД (рис. 12), т. е. он является нагрузочным (тормозящим).

При неизменной частоте вращения (n=const) вра­щающий момент приводного двигателя М₁ уравнове­шивается суммой противодействующих моментов: мо­ментом х.х. М₀ и электромагнитным моментом М, т. е.

Выражение (28.3) – уравнение моментов для генератора при n = const. Умножив члены уравнения (28.3) на угловую скорость вращения якоря w, получим уравнение мощностей:

где Р₁ = М₁w – подводимая от приводного двигателя к генератору мощность (меха­ническая); Р₀ = М₀w – мощ­ность х.х., т.е. мощность, подводимая к генератору в режиме х.х. (при отключен­ной нагрузке); Р_эм = Мw – электромагнитная мощность генератора.

Рис. 12. Моменты, действующие в генераторе постоянного тока.

Согласно (25.27), получим

(28.5)

где P₂ – полезная мощность генератора (электрическая), т. е. мощ­ность, отдаваемая генератором нагрузке; Р_эа – мощность потерь на нагрев обмоток и щеточного контакта в цепи якоря.

Учитывая потери на возбуждение генератора Р_э.в,получим уравнение мощностей для генератора постоянного тока:

Следовательно, механическая мощность, развиваемая при­водным двигателем Р₁, преобразуется в генераторе в полезную электрическую мощность Р₂, передаваемую нагрузке, и мощ­ность, затрачиваемую на покрытие потерь (Р₀+Р_эа+ Р_э.в).

Так как генераторы обычно работают при неизменной частоте вращения, то их характеристики рассматривают при условии n = const. Рассмотрим основные характеристики генераторов посто­янного тока.

Характеристика холостого хода – зависимость напряжения на выходе генератора в режиме х.х. U₀ от тока возбуждения I_в:

U₀ = ¦ (I_в) при I = 0 и n = const.

Нагрузочная характеристика – зависимость напряжения на выходе генератора U при работе с нагрузкой от тока возбу­ждения I_в:

U = ¦ (I_в) при I = 0 и n = const.

Внешняя характеристика – зависимость напряжения на вы­ходе генератора U от тока нагрузки I:

U = ¦(I_в) при r_рг = const и n = const,

где r_рг – регулировочное сопротивление в цепи обмотки возбуж­дения.

Регулировочная характеристика – зависимость тока возбуж­дения I_в от тока нагрузки I при неизменном напряжении на выходе генератора:

I_в = ¦(I) при U= const и n = const.

Вид перечисленных характеристик определяет рабочие свой­ства генераторов постоянного тока.

Источник

Способы возбуждения машин постоянного тока

Для работы электрической машины постоянного тока необходимо наличие постоянного магнитного поля, которое создаётся обмоткой возбуждения (ОВ), питаемой постоянным током, или постоянными магнитами. Свойства машин постоянного тока в значительной степени определяются способом включения ОВ, т. е. способом возбуждения (рис. 7). По способам возбуждения машины постоянного тока классифицируют следующим образом:

— машины независимого возбуждения, в которых ОВ питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря,

— машины параллельного возбуждения (шунтовые), в которых ОВ и обмотка якоря соединены параллельно,

— машины последовательного возбуждения (сериесные), в которых ОВ и обмотка якоря соединены последовательно,

— машины смешанного возбуждения (компаундные), в которых имеется две ОВ – параллельная ОВ1 и последовательнаяОВ2,

-машины с возбуждением постоянными магнитами.

Рис. 7. Способы возбуждения машин постоянного тока:

а) – независимое; б) – параллельное; в) – последовательное;

г – смешанное; д) – от постоянных магнитов.

Все указанные машины (кроме последних) относятся к машинам с электромагнитным возбуждением.

к машинам с электромагнитным возбуждением.

Начала и концы обмоток машин постоянного тока обозначают следующим образом:

— обмотка якоря – Я1 и Я2,

— обмотка добавочных полюсов – Д1 и Д2,

— компенсационная обмотка – К1 и К2,

— обмотка возбуждения независимая – М1 и М2,

— обмотка возбуждения параллельная – Ш1 и Ш2,

— обмотка возбуждения последовательная – С1 и С2.

Тема 1.3. Коммутация в машинах постоянного тока

Источник

Возбуждение машин постоянного тока

Для работы электрической машины необходимо наличие магнитного поля. Это поле в большинстве машин создается постоянным электрическим током, проходящим в обмотке возбуждения, расположенной на главных полюсах (машины с электромагнитным возбуждением).

Свойства МПТ в значительной степени зависят от способа включения обмотки возбуждения, т.е. от способа возбуждения.

В дальнейшем нам придется рассматривать электрические схемы машин, поэтому сначала рассмотрим условные обозначения обмоток в соответствии с Государственными стандартами России.

	обмотка якоря с щетками
	обмотка возбуждения главных полюсов, включенная независимо или параллельно обмотке якоря
	обмотка возбуждения, включенная последовательно с обмоткой якоря
	компенсационная обмотка
	обмотка возбуждения добавочных полюсов

Начала и концы отмоток обозначаются следующим образом:

— обмотка якоря – Я1 и Я2;

— обмотка добавочных полюсов – Д1 и Д2;

— компенсационная обмотка – К1 и К2;

— обмотка возбуждения независимая – М1 и М2;

— обмотка возбуждения параллельная – Ш1 и Ш2;

— обмотка возбуждения последовательная – C1 и C2.

По способам возбуждения МПТ можно классифицировать следующим образом:

Рисунок 45 Способы возбуждения машин постоянного тока

а) машины независимого возбуждения, в которых обмотка возбуждения (ОВ) питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря (возбудителя);

б) машины параллельного возбуждения (шунтовые),в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно;

в) машины последовательного возбуждения (сериесные),в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно;

г) машины смешанного возбуждения (компаундные),в которых имеются две обмотки возбуждения – параллельная ОВ1 и последовательная ОВ2;

Источник

Способы возбуждения машин постоянного тока

По способу возбуждения:. Различают генераторы и двигатели независимого возбуждения и генераторы с самовозбуждением.

I) Генераторы независимого возбуждения: обмотка возбуждения ОВ питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря Я (рис. 2.6, а); К ним так же относятся магнитоэлектрические машины: магнитное поле возбуждения создается постоянными магнитами (рис. 2.6, д)

II) В генераторах с самовозбуждением, обмотки возбуждения питаются электрической энергией, вырабатываемой в самом генераторе.Генераторы с самовозбуждением в зависимости от способа включения обмоток возбуждения делятся на:

Все указанные машины относятся к машинам с электромагнитным возбуждением, так как магнитное поле в них создается посредством электрического тока обмотки возбуждения.

Рис. 2.6. Способы возбуждения электрических машин постоянного тока.

24. Генераторы постоянного тока: основные характеристики

Свойства генераторов анализируются с помощью характеристик, которые устанавливают зависимости между основными величинами, определяющими работу генераторов. Такими основными величинами являются: 1. Напряжение на зажимах U, 2. Ток возбуждения iв, 3. Ток якоря Iа или ток нагрузки I, 4. Скорость вращения n.Обычно генераторы работают при n=const. Поэтому основные характеристики генераторов определяются при n=nн=const.Существуют пять основных характеристик генераторов: 1. ХХ, 2. КЗ, 3. Внешняя, 4. Регулировочная, 5. Нагрузочная.Характеристики ГПТ

1. характеристика холостого хода-это зависимость напряжения на выходе генератора от тока возбуждения, при отключенной нагрузке.

Для генератора последовательного возбуждения ХХХ нет т.к. Iвозб-это ток якоря Iяк=Iвозб и при ХХ он равен нулю

Условно данная характеристика может быть разбита на 3 участка:

1: Магнитная система не насыщена и напряжение меняется линейно относительно тока возбуждения

2. происходит насыщение элементов магнитной системы характеристика имеет нелинейную зависимость.

3. машина сильно насыщена. Напряжение изменяется линейно, но характеристика расположена под другим углом относительно Iвозб. Это связано с изменением магнитного сопротивления системы.

2. характеристика КЗ. Это зависимость Iа от Iвозб., при замкнутых накоротко выводах генератора.

3. Внешняя характеристика генераторам – это зависимость U на выходе от I нагрузки при Iвозб=const и скорости вращения якоря= const.1-для независимого возбуждения; 2-для параллельного возбуждения;3-для последовательного возбуждения; 4-для смешанного возбуждения;

1) Уменьшение U с увеличением Iа объясняется размагничивающим действием основного магнитного поля под действием реакции якоря.

2) Падение U объясняется, кроме 1 и 2, еще тем что уменьшается Iвозб за счет уменьшения U. U=E-Iа*Ra; E=const 3) Увеличение U объясняется тем, что с ростом Iа будет увеличиваться магнитный поток. Затем происходит насыщение магнитной системы и начинают сказываться выше перечисленные факторы 1,2,3.

4) Характеристика у генератора смешанного возбуждения является суммой 2 и 3 характеристик.

4. Регулировочные характеристики ГПТ Рх показывает как нужно изменять ток возбуждения при изменении Iа, чтобы Uвых было постоянным по величине.

1-генератор независимого возбуждения

2-генератор параллельного возбуждения

3-генератор смешанного возбуждения

Дата добавления: 2015-01-14 ; просмотров: 14 ; Нарушение авторских прав

Источник