Тема 1.7. Машины постоянного тока

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒

Устройство электрических машин постоянного тока, основные элементы конструкции и их назначение. Обратимость машин. Принцип работы машины постоянного тока Генератор постоянного тока с параллельным возбуждением, его схема включения в сеть и внешняя характеристика.

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, его схема включения в сеть. Пуск двигателя, роль пускового и регулировочного реостата. Механическая характеристика двигателя. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением. Реверсирование двигателей постоянного тока. Применение машин постоянного тока

Методические указания

Машины постоянного тока подразделяются на генераторы и двигатели. В генераторе происходит преобразование механической энергии в электрическую; в двигателе происходит преобразование электрической энергии в механическую. Учитывая принцип обратимости электрических машин, одну и ту же машину можно использовать как в качестве генератора, так и в качестве двигателя.

Электродвигатели постоянного тока могут развивать большой пусковой момент, позволяют плавно регулировать частоту вращения в широких пределах. Поэтому их применяют в качестве тяговых двигателей на всех видах электрического транспорта, в подъемных устройствах, в автоматизированных приводах сложных агрегатов. В автоматике машины постоянного тока применяют в качестве исполнительных устройств, преобразователей сигналов, измерителей скорости.

Конструкция машины постоянного тока в основном такая же, как и других электрических машин. Она имеет неподвижную часть – статор (индуктор), который состоит из станины, магнитных полюсов, подшипниковых щитов и подшипников. Внутри статора находится ротор (якорь), состоящий из сердечника якоря, коллектора, вала ротора и вентилятора. Опорой ротора служат подшипники, укрепленные в боковых щитах. Станина является несущей частью машины, на которой размещаются все остальные детали. Изнутри к станине крепятся главные полюсы. Полюс состоит из сердечника, полюсного наконечника и обмотки возбуждения. При протекании постоянного тока по обмотке возбуждения создается основной магнитный поток машины. Важнейшей частью машин постоянного тока является коллектор, собираемый на оправке из медных пластин, и изолированных друг от друга миканитом. В генераторе коллектор служит для выпрямления переменного тока, наводимого в обмотке коря при его вращении; в двигателе постоянного тока с помощью коллектора ток определенного направления из сети поступает в ту часть обмотки якоря, которая в данный момент находится под полюсом, при этом обеспечивается непрерывное вращение якоря.

Для работы генератора необходим возбуждающий ЭДС магнитный поток. Он может быть создан или постоянными магнитами или электромагнитным путем.

Генераторы с возбуждением постоянными магнитами (у которых полюсы постоянные магниты) называются магнитоэлектрическими.

В генераторах с электромагнитным возбуждением магнитный поток создается за счет тока возбуждения, протекающего по обмотке возбуждения. Различают генераторы с независимым возбуждением, в которых обмотка возбуждения получает питание от постороннего источника энергии постоянного тока и генераторы с самовозбуждением, в которых питание обмотки возбуждения производится от самого генератора.

Генераторы с самовозбуждением в свою очередь подразделяются на: 1) генераторы параллельного возбуждения (шунтовые), у которых обмотка возбуждения присоединена параллельно обмотке якоря; 2) генераторы последовательного возбуждения (сериесные), у которых обмотка возбуждения присоединена последовательно обмотке якоря; 3) генераторы смешанного возбуждения (компаундные), имеющие две обмотки возбуждения: одну включенную параллельно обмотке якоря, а другую – последовательно.

На практике получили распространение двигатели постоянного тока как параллельного возбуждения, так и последовательного.

При непосредственном включении двигателя постоянного тока в сеть на номинальное напряжение его пусковой ток оказывается в 10-15 раз больше номинального, так как сопротивления якоря относительно мало.

Из-за больших пусковых токов, способных повредить обмотку якоря, коллектор и щетки, пуск двигателя постоянного тока прямым включением в сеть допустим только для двигателей малой мощности (менее 500 Вт), у которых более значительны сопротивления якоря, ограничивающие пусковой ток. Для пуска более мощных двигателей применяют пусковой реостат, который включают последовательно обмотке якоря и обычно выполняют ступенчатым. Ограничение пусковых токов двигателя можно осуществить также путем снижения напряжения. Этот способ находит все более широкое применение на практике. Для питания электродвигателей применяют управляемые выпрямители на тиристорах с регулируемым выходным напряжением.

Вопросы для самоконтроля

Каково назначение основных частей машины постоянного тока?
Поясните назначение коллектора.
Начертите схему генератора независимого возбуждения.
какие виды схем для генераторов с самовозбуждением Вы знаете? Изобразите их.
Поясните принцип самовозбуждения машины постоянного тока. В каких случаях машина может не возбудиться?
Поясните принцип действия электродвигателя постоянного тока. Каково назначение коллектора у двигателя?
Начертите и объясните механическую характеристику двигателя с параллельным возбуждением.
Перечислите способы регулирования частоты вращения двигателя с параллельным возбуждением. Какой способ применяется наиболее часто?
Что называется скоростной характеристикой?

Литература: [1] §9.1-9.12

РАЗДЕЛ 2. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ

Тема 2.1 Электровакуумные и газоразрядные приборы

Устройство и принцип действия электровакуумной лампы. Ламповые диоды (устройство, принцип действия, параметры, вольтамперная характеристика, применение). Триоды (роль управляющей сетки, принцип действия, статические характеристики и параметры, применение). Многоэлектродные лампы. Устройство газоразрядных приборов, газосветных ламп, стабилитронов, тиратронов. Основные характеристики, параметры и применение.

Методические указания

Электровакуумными называют электронные приборы, принцип действия которых основан на перемещении электронов в вакууме или разреженных газах.

Эти приборы делятся на две группы: электронные, у которых электроны перемещаются в глубоком вакууме (остаточное давление 10^-4 – 10^-5 Па) и при своем движении практически не взаимодействуют с атомами газа, и ионные, или газоразрядные, у которых рабочий объем заполнен инертным газом при давлении около 10² Па. В ионных приборах наблюдается газовый разряд.

Свободные электроны в электровакуумных приборах появляются за счет электронной эмиссии. Электронной эмиссией называют испускание электронов поверхностью твердых тел под воздействием внешних факторов (нагревание металла, воздействие электромагнитного излучения, воздействие сильного электрического поля и т.д.).

В баллонах ионных приборов находится достаточно много атомов газа и при движении электроны взаимодействуют с ними. Если электрон накопил в электрическом поле достаточную энергию, то такое взаимодействие заканчивается возбуждением или ионизацией атома. Процесс ионизации газа в электрическом поле развивается лавинообразно. Между электродами образуется проводящая плазма, развивается электрический разряд. Для устойчивого существования разряда из катода должны постоянного поступать новые электроны. Если они появляются за счет термоэлектронной эмиссии с поверхности нагреваемого катода, то такой разряд называют несамостоятельным. В самостоятельном разряде эмиссия осуществляется за счет процессов, протекающих в самом разряде.

Существует несколько форм самостоятельного разряда. Чаще всего в газоразрядных приборах (тиратронах, стабилитронах, газотронах) используется тлеющий разряд.

Электронные лампы были первыми электронными приборами, которые положили начало развитию электроники и промышленному применению электронных устройств.

Простейшая электронная лампа – диод. Он состоит из анода и катода, помещенных в герметичный баллон, в котором создан высокий вакуум.

Трехэлекродную электронную лампу называют электровакуумным триодом. Триоды применяют для усиления электрических сигналов.

В электровакуумных триодах между анодом и катодом размещают третий электрод – сетку.

Вопросы для самоконтроля

Какие приборы называют газоразрядными?
Какие виды электронной эмиссии Вы знаете?
Поясните устройство и принцип действия диода.
Назовите основные параметры диода.
Какова роль управляющей сетки в триоде?
Изобразите характеристики триода.
Какие виды и особенности газовых разрядов Вы знаете?
Чем отличается газотрон от тиратрона? Укажите особенности и области их применения.
Укажите основные преимущества и недостатки газоразрядных приборов по сравнению с электровакуумными.

Литература: [1] §14.1-14.6, 14.9, 15.1-15.6

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 Следующая ⇒