Принцип действия машин постоянного тока.

Эл м-ны по типу питания делятся на машины перем и const тока. В автономных системах машина const тока является источником const тока в генторном режиме, а в режиме Д потребляет энергию от источника const тока.Из модели обобщенной эл маш машину const тока можно получить, если якорь с 2фазной обмоткой подключить ч/з преобразователь частоты, а обмотку возбуждения неп-ствено к сети const тока. Как и во всех эл м-нах, в м. п. т. поле якоря и статора (поле возбуждя) неподвижны друг к другу.В м. п. т. преобразование const тока в многофазный ~ ток осуществляется механич преоб-телем частоты — коллектором. Собственно к м. п. т. и относятся коллекторные м. п. т. Машины, в k преоб-ние частоты от проводниковых преобртелей, называют вентильными м-нами или м-нами с полупроводник комутаторами они имеют и еще ряд названий.

Процессы преобразования эн. в м. п. т. начнем рассматривать со схемы м-ны с тороидальной граммовской обмоткой

В этой м-не k виток обмотки якоря присоединен к коллекторной пластине. Колек. станы осуществляют послед соединение витков обмотки якоря.

В м. п. т. число секций обмотки якоря = числу коллек. пластин. Секция состоит из 1 или нескольких витков, соединен послед. Коллекторн пластины изолированы друг от друга и образуют цилиндр, по k при вращении м-ны скользят щетки. К неподвиж щеткам подводится const U. Щетки и цилиндр из кол-рных пластин образуют кол-рно-щеточный узел. Секци обмотки выводятся на кол-рные пластины для обеспечения надежной работы м-ны. Принципиально щетки могут скользить непосред по проводникам обмотки. Без цилиндра, состоящего из коллекторных пластин, изолированных друг от друга. Обычно, когда говорят о кол-ре, имеют в виду также и узлы, обесп-щие необходимые для удовлетворит коммутац механич и электрич свойства.

Число щеток на кол-ре = числу полюсов м-ы. Ток в обмотке якоря м-ны делится на 2 ‖ ветви, число ‖ ветвей обмотки а = числу пар полюсов р. Число ‖ ветвей обмотки 2 а =2 р. При вращении якоря машины секции (витки) обмотки переходят из 1 ‖ ветви в другую. При этом в них изменяется направление тока. Процесс перехода секции из 1 ‖ ветви в др это комутация. При ком-ции изменяется ток в комутир. секциях, а ток в ‖ ветвях и поле якоря, создаваемое токами якоря, практически не изменяются. Амплитуда пульсаций тока в ‖ ветвях зависит от числа секций обмотки якоря, включных послед и составляющих ‖ ветви обмотки якоря, и числа секций, находящихся в коммутации. Эквивалентной схемой с полупроводниковым коммутатором, заменяющей принципиальную схему м. п. т. (рис. 5.1),

является схема машины, показанная на рис. 5.2. В этой схеме секции обмотки якоря присоединены к преобразователю частоты ПЧ, преобразующему const ток в многофазный ~. Обращаясь к рис. 5.2, можно считать, что число фаз m в машине const тока равно числу секций обмотки якоря. Секции обмотки м. п. т. образуют фазу. Фаза — это угол меж U в многофазной системе U или угол меж соседними секциями. Мax число векторов U в обмотке якоря м. п. т. определяется числм секций обмотки или числм кол-рных пластин (рис. 5.1).Как и в м-нах ~ тока, частота тока в секциях обмотки якоря определяется числом пар полюсов и частотой вращения f =pn/60. Если в многофаз м-не ~ тока ток в фазе, как правило, изменяется по синусоид закону, то в м. п. т. изменение тока и U в секции (фазе) близко к прямоугольному (рис. 5.3).

Время ком-ции Т_к составляет милли- и микросек, а 1 оборот якорь совершает за доли секунды, → частота U в секциях десятки или сотни герц. Трапецеидальную кривую U в фазе машины const тока можно разложить в гармонич ряд и выделить 1-ю гармнику.

~ токи в многофазной обмотке якоря создают вращ поле, k неподвижно относительно обмотки возбуждения, т. к. частота вращ поля якоря относительно якоря = частоте вращения якоря (ω_с=ω_р). Многофазня обмотка якоря м. п. т. может быть приведена к 2фазной. Обычно, щетки в м. п. т. устанавлив на геом нейтрале — линии, перпендикуляр оси полюсов (см. рис. 5.1), → поле якоря перпендикулярно силовым линиям поля возбуждения. В 1 приближении можно считать, что в ненасыщенных м. п. т. при нагрузке имеет место продольно-поперечное намагнич и поле якоря не влияет на поле возбуждения, т.е. поле в м. п. т. при нагрузке искажается, а поток остается таким же, как и при х. х., когда ток в якоре равен 0. Процессы преобразования энергии в м. п. т. ближе всего к процессам преобразования эн в синхр м-нах при чисто актив нагрузке.

Как и все электрич машины, м. п. т. обратимы, т.е. они могут работать в генерат и Д режимах.

Д п. т. обеспечивают большие пределы регулирования частоты вращения при высоких энергетич показателях и механич хар-стиках, удовлетворяющих требованиям большинства механизмов. Недостатком м.п.т. является их высокая стоимость, а также наличие скользящего контакта в виде щеток и коллектора. Механ преобразователь частоты — коллектор встроен в машину и составляет с ней единое целое. Наличие встроенного П. ч. и определяет несколько более высокую стоимость м.п.т. по сравнению со стоимостью асинхр и синхр машин.

Дата добавления: 2015-07-20