Вопрос № 1 Способы пуска дпт.

При пуске двигателя необходимо:

1) обеспечить надлежащую величину пускового момента и условия для достижения необходимой скорости вращения;

2) предотвратить возникновение чрезмерного пускового тока, опасного для двигателя.

Возможны три способа пуска двигателя:

1. Прямой пуск, цепь якоря подключается непосредственно к сети на её полное напряжение.

2. Пуск с помощью пускового реостата или пусковых сопротивлений, включаемых последовательно в цепь якоря (реостатный пуск).

3. Пуск при пониженном напряжении в якорной цепи.

Прямой пуск

Якорная цепь неподвижного двигателя включается на сеть заданного напряжения:

; ; ; в нормальных машинах R_a=0,02 - 0.10 Ом, и поэтому при прямом пуске с U=U_Н - ток якоря недопустимо велик.

Следствием прямого пуска является расстройка процесса коммутации. Значит (токи) при пуске вызывают механический удар рабочего механизма. Поэтому, прямой пуск приемлем только для двигателей малой мощности кВт, у которых R_a относительно велико и поэтому при пуске I_а≤(4-6)I_н, а процесс пуска длится не более 1 ÷ 2 секунды.

Реостатный пуск

ограничивают с помощью пускового сопротивления, или реостата. Простейший реостат состоит из секций набранных из металла с повышенным удельным сопротивлением (фехраль, нихром и др.). По мере разгона двигателя реостат выводится ступенями путём замыкания соответствующих контактов.

; , где - пусковое сопротивление.

R_П подбирается так, чтобы в начальный момент составлял (1,4-1,7) I_н (в малых машинах (2,0 - 2,5)I_н).

Вся операция реостатного пуска осуществляется либо в ручную, либо автоматически. Для расчёта пусковых реостатов используются разные методы, в частности аналитический или графический. Цель расчётов определить величину сопротивлений каждой пусковой ступени и всего реостата.

Пуск при пониженном напряжении в якорной цепи.

Осуществляется в тиристорных приводах на выходе ТП, питающего якорную цепь двигателя, устанавливая достаточно малое напряжение, тем самым, получая приемлемые значения пускового тока. По мере разгона двигателя возрастает напряжение тиристорного преобразователя до номинального.

Вопрос № 2 Режимы работы электрических машин.

Режим двигателя. Рассматриваемая простейшая машина может работать также двигателем, если к обмотке ее якоря подвести постоянный ток от внешнего источника. При этом па проводники обмотки якоря будут действовать электромагнитные силы Fпр и возникнет электромагнитный момент Мэм.

Мэм=Fпр*Da=B*l*Da*Ia (1)

Величины Fпр и Мэм как и для генератора, определяются равенствами (1). При достаточной величине Мэм якорь машины придет во вращение и будет развивать механическую мощность. Момент Мэм при этом является движущим и действует в направлении вращения.

Чтобы при той же полярности полюсов напра­вления вращения генератора и двигателя были одинаковы, то направление действия Мэм, а следовательно, и направление тока Ia, у двигателя должны быть обратными по срав­нению с генератором.

В режиме двигателя коллектор превращает потребляемый из внешней цепи постоянный ток в переменный ток в обмотке якоря и работает, таким образом, в качестве механического инвертора тока.

Проводники обмотки якоря двигателя также вращаются в маг­нитном поле, и поэтому в обмотке якоря двигателя тоже индуктируется э. д. с. Е_а=2*В*l*V. Направление этой э. д. с. в двигателе такое же, как и в генераторе. Таким образом, в двигателе э. д. с. якоря Е_а направлена против тока 1_а и приложенного к зажимам якоря напряжения U_а. Поэтому э. д. с. якоря двигателя называется также противоэлектродвижущей силой.

Приложенное к якорю двигателя напряжение уравновешивается э. д. с. Е_а и падением напряжения и обмотке якоря:

Ua=Ea+Ia*ra

В генераторе Ua < Ea, а в двигателе Ua > Ea.

П ринцип обратимости„

Из изложенного выше сле­дует, что каждая машина по­стоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Такое свойство присуще всем типам вращающихся электрических машин и называется обратимостью.

Направления э. д. с. тока и моментов в генераторе (а) и дви­гателе (б) постоянного тока

Для перехода машины по­стоянного тока из режима гене­ратора в режим двигателя- и обратно при неизменной поляр­ности полюсов и щеток и при неизменном направлении вращения требуется только изменение направления тока в обмотке якоря.

работу машины и ре­жиме генератора.

Предположим, что якорь машины приводится во вращение. Тогда в проводниках обмотки якоря индуктируется э. д. с, направление которой может быть определено по правилу правой руки. Поскольку поток полюсов предполагается неиз­менным, то эта э. д. с. индуктируется только вследствие вращения

якоря и называется э. д. с. Вращения. Величина индукти­руемой в проводнике об­мотки якоря э. д. с.

Еа=2*B*l*V

где В — величина маг­нитной индукции в воз­душном зазоре между полюсом и якорем в ме­сте расположения проводника; l - активная длина проводника, т. е. та длина, на протяжении которой он расположен в магнитном поле; v — линейная скорость движения проводника.

Э. д. с. Еа является переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление э. д. с. в проводниках меняется. По форме кривая э. д. с. проводника в зависимости от времени t повто­ряет кривую распределения индукции В вдоль воздушного зазора.

Частота э. д. с. f в двухполюсной машине равна скорости вра­щения якоря п, выраженной в оборотах в секунду: f=n, а в общем случае, когда машина имеет р пар полюсов с чередующейся полярностью, f= pn.

Если обмотка якоря с помощью щеток замкнута через внешнюю цепь, то в этой цепи, а также в обмотке якоря возникает ток 1_а, В обмотке якоря этот ток будет переменным, и кривая его по а) форме аналогична кривой э. д. с. Однако во внешней цепи направление тока будет по­стоянным, что объясняется действием коллектора. Действительно, при повороте якоря и коллектора на 90° и изменении на­правления э. д. с. в проводниках одновременно происходит также смена коллекторных пластин иод щетками. Вследствие этого под верхней щеткой всегда будет нахо­диться пластина.соединенная с про­водником, расположенным под се­верным полюсом, а под нижней щ еткой пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. В результате этого полярность щеток и на­правление тока во внешней цепи остаются неизменными.

Таким образом, в генераторе коллектор является механиче­ским выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи.