44.Устройство двигателя постоянного тока и схемы подключения обмоток возбуждения.

45.Причины, вызывающие искрение на коллекторе. 1)Механические: слабое давление щеток на коллектор, биение коллектора, его элептичность (негладкая поверхность), загрязнение поверхности, выступающая миконитовая изоляция. 2)Потенциальные: Появляются при возникновении напряжения между смежными коллекторными пластинами, превышающими допустимые значения. Это искрение наиболее опасно т.к. сопровождается появлением на коллекторе электр/дуг. 3)Коммутационные: создаются физ/процессами происходящими в машине при переходе секции из одной параллельной ветви в другую.

46. Прямолинейная коммутация двигателя постоянного тока. Коммутация – это процесс переключения секции обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую и сопровождающие этот процесс явления. В более широком смысле под коммутацией понимают все явления и процессы, возникающие под щетками при работе коллекторных электрических машин. Если щетки искрят, то это значит, что машина имеет плохую коммутацию; если искрение отсутствует, то ком­мутацию называют хорошей. Качество коммутации (интен­сивность искрения) в значительной степени определяет работоспособность машины и ее надежность в эксплуатации. Основное уравнение коммутации. При вращении якоря секции его обмотки переходят из одной параллельной ветви в другую, вследствие чего направление тока в них изменяется. Большую часть времени ток секции равен току параллельной ветви ia = Ia /(2a). Изменение направления тока в секции происходит за время Тк , в течение которого соединенные с секцией коллекторные пластины соприкасаются со щеткой. Это время, в течение которого секция оказывается замкнутой накоротко щеткой, называют периодом коммутации, а секции, в которых изменяется ток,— коммутируемыми.

47.Криволинейная замедленная коммутация.

Период коммутации составляет Tk=(10^-3…10^-5)c, а скорость изменения тока в коммутирующей секции очень велика: di/dt=2ia/Tk, что приводит к появлению в коммутирующей секции ЭДС самоиндукции. А т.к. в каждом пазу может находится несколько фазовых сторон, принадлежащих разным секциям, то в пазовых частях секции наводится ЭДС взаимоиндукции, одновременно коммутирующих секций. Обе ЭДС образуют в коммутирующей секции реактивную ЭДС, которая препятствует изменению тока в коммутирующей секции. e_L=-Lc*(di/dt); e_m=-Mc*(di/dt); e_p=e_L+e_m=-(Lc+Mc)*(di/dt). Из-за влияния реакции якоря индукция в зоне коммутации приобретает значение Bk, под действием которой наводится ЭДС вращения. E_вр=Bk*2l*Wc*V. По второму закону Кирхгофа: i1r1-i2r2=∑e. Под действием суммарной ЭДС в контуре коммутируемой секции возникает дополнительный ток. Таким образом ток в коммутирующей секции равен сумме 2х составляющих. Сумма ЭДС наводимых в коммутирующей секции препятствует изменению тока. По этой причине ток в середине коммутации будет равен дополнительному току. В середине коммутации ток имеет добавочное значение. Изменение направления тока в коммутирующей секции затягивается во времени и в итоге график имеет криволинейный вид. Такую коммутацию называют криволинейной или замедленной. Характерный признак такой коммутации – неодинаковая плотность тока под щёткой в начале и в конце коммутации j2<j1 т.к. tgα2<tgα1. К концу коммутации плотность тока достигает максимального значения. При значительных нагрузках плотность тока под сбегающим краем может достигать недопустимо больших значений, а следовательно произойдёт искрение. Искрение может возникнуть и при небольших нагрузках. Выход сбегающей пластины из-под щётки с разрывом в цепи тока коммутации создаёт условия к возникновению искрения на коллекторе под сбегающим краем пластины.

48.Потери и КПД коллекторной машины постоянного тока. Преобразование электрической энергии в механическую с помощью двигателей и механической в электрическую с помощью генераторов сопровождается потерями энергии, чему соответствуют определенные потери мощности. От значений потерь мощности зависит важнейший энергетический показатель машин постоянного тока — их КПД. Потери мощности в машинах приводят к их нагреванию. В машинах постоянного тока различают следующие основные виды потерь мощности:

• Потери мощности в сопротивлениях цепи якоря: ΔРя = Iя2rя. Как видно, потери мощности ΔРя зависят от нагрузки машины. Поэтому их называют переменными потерями мощности.

• Потери мощности в стали ΔРc, вызванные главным образом вихревыми токами и перемагничиванием магнитопровода якоря при его вращении. Частично эти потери возникают из-за вихревых токов в поверхностном слое полюсных наконечников, вызванных пульсацией магнитного потока при вращении якоря.

• Механические потери мощности ΔРмех , причиной которых является трение в подшипниках, щеток о коллектор, вращающихся частей о воздух.

• Потери мощности в цепи параллельной или независимой обмотки возбуждения: ΔРв = UвIв = Iв2rв.

Потери ΔРс, ΔРмех , ΔРв при изменении нагрузки машин меняются незначительно, вследствие чего их называют постоянными потерями мощности. КПД машин постоянного тока: η = P2/P1, где Р2 — полезная мощность машины (у генератора — это электрическая мощность, отдаваемая приемнику, у двигателя — механическая мощность на валу); Р1 — подводимая к машине мощность (у генератора — это механическая мощность, сообщаемая ему первичным двигателем, у двигателя — мощность, потребляемая им от источника постоянного тока; если генератор имеет независимое возбуждение, то P1 включает в себя также мощность, необходимую для питания цепи обмотки возбуждения). Очевидно, мощность Р1 может быть выражена следующим образом: Р1 = Р2 + ΣΔP, где   ΔP — сумма   перечисленных   выше потерь мощности. С учетом последнего выражения η = P2/(P2 + ΣΔP). Когда машина работает вхолостую, полезная мощность Р2 равна нулю и η = 0. Характер изменения КПД при увеличении полезной мощности зависит от значения и характера изменения потерь мощности. При увеличении полезной мощности КПД сначала возрастает при некотором значении Р2, достигает наибольшего значения, а затем уменьшается. Последнее объясняется значительным увеличением переменных потерь, пропорциональных квадрату тока. Машины рассчитывают обычно таким образом, чтобы наибольшее значение КПД находилось в области, близкой к номинальной мощности Р2ном . Номинальное значение КПД машин мощностью от 1 до 100 кВт лежит примерно в пределах от 0,74 до 0,92 соответственно.

49.Режимы работы машины постоянного тока – 1)Двигательный режим - механические характеристики, исходящие из точки пограничной скорости n0, определяют двигательный режим. Основным условием двигательного режима является подача номинального напряжения на обмотку якоря, чему соответствует n0>n при М>0. 2)Динамический режим торможения - Чтобы получить динамический режим работы, необходимо якорь вращающегося двигателя отключить от сети и замкнуть на сопротивление R, обмотку возбуждения при этом оставить включенной. При данном условии двигатель выполняет функции генератора постоянного тока, электрическая энергия которого расходуется на нагрев обмотки якоря и сопротивления R. Ток в якоре меняет свое направление (по сравнению с двигательным режимом), и в результате взаимодействия магнитных потоков в якоре и обмотке возбуждения вырабатывается тормозной момент. 3) Генераторный режим - для осуществления генераторного режима необходимо ротор двигателя с помощью вспомогательного источника механической энергии вращать со скоростью, превышающей скорость идеального холостого хода, т. е. должно выполняться условие n>n0. При данных условиях ток в цепи якоря меняет свое направление и двигатель отдает энергию в сеть, а момент двигателя становится тормозным. К.П.Д тем выше, чем больше величина дополнительного сопротивления цепи якоря. 4)Режим противовключения -условием получения данного режима является изменение направления тока либо в обмотке возбуждения, либо в обмотке якоря, что легко достигается путем переключения полярности питающих напряжений.