Электрические машины постоянного тока

Тема «Машины постоянного тока

Принцип действия генератора постоянного тока
Принцип работы двигателя постоянного тока
Конструкция машин постоянного тока

предназначены для преобразования механической энергии в электрическую и обратно.

принцип действия основан на использовании явлений электромагнитной индукции и возникновении электромагнитных сил при взаимодействии проводников с током и магнитного поля

Генераторы- устройства, вырабатывающие электрическую энергию.
Двигатели–устройства, создающие механический вращающий момент на валу, который используется для привода различных механизмов и транспортных средств.
Любая электрическая машина может быть использована и в качестве генератора, и в качестве двигателя (свойство обратимости машин).
Специальные электрические машины – электрические машины, которые используют в качестве преобразователей. К ним относятся: электромашинные усилители, тахогенераторы, электромашинные преобразователи частоты, напряжения и рода тока, регуляторы фазы и напряжения и другие.

Машины постоянного тока
Машины переменного тока

Синхронные - частота вращения ротора равна частоте вращения внешнего магнитного поля статора n2=n1.
Асинхронные - частота вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля n2n1.

Машины делятся на двигатели и генераторы
с независимым (обмотка получает питание от постороннего источника питания),
с параллельным (обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря),
последовательным (обмотка возбуждения подключена последовательно с обмоткой якоря),
смешанным (имеются две обмотки – одна подключена параллельно обмотке якоря, вторая –последовательно с нею) включением обмотки возбуждения

Машина постоянного тока имеет обмотку возбуждения, расположенную на явно выраженных полюсах статора. Индуктор создает в машине магнитное поле, в обмотке якоря индуцируется ЭДС и возникает ток.

При взаимодействии тока в обмотке якоря с магнитным полем создаются электро-магнитные силы, посредством которых реализуется процесс преобразования энергии.

Геометрическая нейтраль

При вращении витка с частотой вращения n его стороны пересекают магнитные силовые линии потока Ф и в каждом проводнике витка индуктируется ЭДС е.
Если подключить к обмотке якоря приемник энергии, то по замкнутой цепи пойдет ток i.
При прохождении тока по проводникам на каждый прводник действует Fэм. Эти силы создадут магнитный момент М (тормозной), противоположный вращению проводника

Для предотвращения остановки якоря требуется приложить внешний вращающий момент.

Машины постоянного тока

1.Совпадение по направлению тока и ЭДС в проводниках обмотки якоря. Это указывает на то, что машина отдает электрическую энергию

2.Возникновение электромагнитного тормозного момента, направленного против вращения якоря. Это указывает на необходимость получения машиной механической энергии извне

Машины постоянного тока

Если подключить виток к источнику электрической энергии, то по каждому проводнику начнет проходить электрический ток i. Этот ток взаимодействую с магнитным полем полюсов, создает электромагнитные силы. В результате совместного действия этих сил создается вращающий момент, приводящий якорь во вращение с некоторой частотой n.
Если вал якоря соединить с каким-либо устройством, то электродвигатель будет отдавать механическую энергию

При вращении якоря двигателя под нагрузкой, энергия расходуется, ЭДС препятствует прохождению тока по проводнику

1.Совпадение по направлению электромагнитного момента М и частоты вращения, что характеризует отдачу машиной механической энергии
2.Возникновение в проводниках обмотки якоря ЭДС, направленной против тока и внешнего напряжения U. Это указывает на необходимость получения машиной электрической энергии извне

Машины постоянного тока

Если ЭДС станет больше внешнего напряжения, то ток в обмотке якоря изменит свое направление и будет совпадать с ЭДС. При этом изменится и направление электромагнитного момента М, который будет направлен против вращения n.
Совпадение по направлению ЭДС и ока означает, что машина стала отдавать электрическую энергию в сеть, а появление тормозного момента говорит о том, что она должна потреблять механическую энергию извне.

1 - вал;
2 - передний подшипниковый щит;
3 - коллектор;
4 - щеткодержатели со щетками;
5 - якорь;
6 - главный полюс;
7 - обмотка возбуждения;
8 - станина;
9 - задний подшипниковый щит;
10 - вентилятор;
11 - лапы;
12 - подшипник

Обмотка ротора

Полюса статора

Станина

Щетки

Подшипниковый щит

Подшипники

Вал ротора

Подшипниковый щит

Полюса ротора

подшипниковый щит

Коллектор

Устройство машины постоянного тока

Остов (станина) - статор машины, выполняющий две функции: является магнитопроводом, по которому проходит магнитный поток возбуждения машины; является основной конструктивной деталью, в которой размещаются все основные детали (корпус).

Полюсы - главные и добавочные (дополнительные). Полюс машины состоит из сердечника, полюсного наконечника и катушки. Крепятся полюсы изнутри к станине. Число добавочных полюсов равно числу главных.
Главные полюсы, на которых расположены обмотки возбуждения, служат для создания в машине магнитного потока возбуждения.
Добавочные полюсы обеспечивают уменьшение искрения, возникающего при работе машины.

Остов, полюсы и якорь составляют магнитную систему машины, через которую замыкается магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения