1. Электрические машины.
Принцип действия всех электрических машин основан на взаимодействии магнитных полей.
Вещества: диамагнетики, ферромагнетики, ферримагнетики, парамагнетики.
Основные характеристики МП:
Напряженность – возникает вокруг проводника с током.
Индукция.
Машины постоянного тока содержат неподвижную (статор) и подвижную (якорь) части. Статор – цельнометалическая труба, внутри которой находятся полюса в виде постоянных магнитов или электромагнитов. Число полюсов всегда четное. Якорь выполнен в виде стального многополюсного барабана выбранного для уменьшения вихревых токов. В пазы укладываются секции обмотки, концы секций соединяются по определенной схеме и выводятся на коллектор, представляющий собой цилиндр или круг, образованный медными пластинами.
ЭДС вращения машины постоянного тока
В машине постоянного тока обмотка якоря с внешними зажимами связана ч/з коллектор, который переключает концы секций обмоток при переходе синуса через ноль, т.е. выпрямляют ЭДС секции. Секции сдвинуты друг относительно друга на некоторый угол и по фазе, поэтому ЭДС на щетках или зажимах (на выходе якорной цепи) имеет форму:
Таким образом, для
ЭДС вращающегося якоря
,
где
– коэффициент ЭДС – константа для
данной машины, так же называемая
«конструктивным коэффициентом», в
которую входит магнитный поток.
2. Управление якорной цепью, вращающий момент, принцип обратимости.
Под действием
внешнего напряжения и ЭДС вращений
возникает ток якоря
.
Вследствие этого возникает магнитное
поле якоря, линии индукции которого
расположены поперек поля статора;
возникает вращающий момент. Как и ЭДС
вращения, он определяется конструкционным
коэффициентом, а так же током якоря.
.
Можно записать
уравнение электрического равновесия:
Внешнее напряжение уравновешивается ЭДС вращения якоря и падением напряжения на активном сопротивлении машины.
Предположим, что
вращения такова, что ЭДС вращения точно
равна напряжению на внешних зажимах.
Тогда ток якоря и вращающий момент
отсутствуют. Предположим, что
,
при этом машина будет преодолевать
момент сопротивления, т.е. отдавать
механическую нагрузку – двигательный
режим. Если
,
в этом случае меняется знак тока и
направление момента. Машина будет
потреблять энергию внешнего механического
источника энергии и преобразовывать
ее в электрическую – генераторный
режим.
Принцип обратимости
– машина может работать как в двигательном,
так и в генераторном режимах.
Если нагрузка
часто инерционная, то электромагнитный
момент, создаваемый двигателем,
уравновешивается моментом инерции
движения масс
.
– питание статорной обмотки.
Это свойство часто используется на электротранспорте, где торможение осуществляется соответствующим выбором режима работы тягового двигателя.
3. Магнитная цепь машины постоянного тока. Реакция якоря.
При отсутствии тока якоря имеется только продольная составляющая поля статора (рис а). При отсутствии поля статора ток якоря создает поперечную составляющую (рис б). В реальности существуют обе составляющие, поэтому результирующее магнитное поле машины искажено. Индукция имеет большую величину у одного края полюса, а значит и сила притяжения на краях полюсов различна. Искажения магнитного поля называют реакцией якоря. При больших токах якоря момент может произойти насыщение краев полюсов, что ведет к уменьшению магнитного потока и снижению мощности. Кроме того, искажение поля уменьшает коммутацию, а именно, переключение обмотки происходит не в момент смены знака ЭДС. Переключение обмоток пот током приводит к искрению и дуге, повышенному износу коллектора. Поэтому применяют меры для устранения этого явления, например, щетки на машине располагают поперек поля. Ее называют физической нейтралью (рис в).
В мощных машинах имеются дополнительные полости, симметрирующие поле. Реакция якоря имеет место во всех типах электрических машин.