Схемы управления электродвигателями

статора и ротора и дважды пересекает воздушный  зазор.  Магнитный  поток  Фо

основного поля вычисляют по закону Ома для магнитной цепи: 

                                    [pic] 

где, Rб – воздушные  зазоры,  Rп  –  основные  полюса,  Rс  –  сопротивление

статора, Rр –  сопротивление  ротора.  Fп  –  магнитодвижущая  сила  обмотки

одного полюса, которая связана с МДС возбуждения зависимостью:

                                   Fв=2Fп

Чтобы  уменьшить  пульсацию,  необходимо  распределить   индукцию  основного

магнитного поля в воздушном зазоре как можно  равномернее.  Это  достигается

путем выбора формы наконечника основного полюса.

Магнитное  поле  якоря  возбуждает  проводники  с   током   обмотки   якоря,

распределение которых вдоль дуги  поверхности  ротора  равномерное.  Влияние

магнитного поля якоря на основное магнитное поле машины называется  реакцией

якоря. Реакция  якоря имеет негативное влияние  на работу машины   постоянного

тока:

    искажается  равномерное  распределение   магнитной  индукции  вдоль   дуги

зазора

     вследствие  насыщения  магнитопровода  уменьшается   основной  магнитный

поток

 Чтобы уменьшить  негативное влияние реакции якоря,  применяют:

  --      компенсационную  обмотку.   Компенсационная   обмотка   включается

последовательно с обмоткой якоря, пропуская  по  ней  ток  якоря.  Магнитный

поток якоря  и компенсационной обмотки  возбуждаются одним и тем же  током и

направлены  встречно.  Таким  образом  происходит  компенсация   негативного

влияния                            реакции                            якоря. 

--                 дополнительные  полюса.  Обмотку   дополнительного  полюса

включают       последовательно   с   обмоткой   якоря,   поэтому   магнитное

дополнительных  полюсов  зависит  от  тока  якоря.   Дополнительные   полюса

размещают так, чтобы магнитное поле  якоря  и  дополнительных  полюсов  были

противоположными  друг  другу  и  таким  образом  компенсировалось   влияние

реакции якоря. 
 

              . Электромагнитный момент машины  постоянного тока 

Сила Ампера  –  это  взаимодействие,  а  также  сила  взаимодействия  любого

магнитного поля на проводник с током. 

На каждый проводник  длинной L обмотки якоря с током Iа, который находится  в

магнитном поле с  индукцией  В,  действует  сила  Ампера,  значение  которой

равняется:

                                   Fi=BIaL

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки.

Момент силы Ампера одного проводника, который  лежит в пазу ротора  диаметром

D, равняется:

                              M=NM1=NBIaL(D/2) 

Преобразуя формулу  можно получить:

                                  М=СмФоIя

где, Фо  -- магнитный поток      Iя  -- поток якоря  См   --  конструктивная

постоянная двигателя, которая вычисляется по формуле

                                  См=рN/2(a

Ток якоря вычисляется:

                                    [pic]

Ея – электродвижущая  сила якоря  Rя – сопротивление обмотки якоря 

U – приложенное  напряжение 
 
 

   . Способы  возбуждения основного магнитного  поля машин постоянного тока 

Основное магнитное  поле машины образуется током  в  обмотке  возбуждения.  В

зависимости  от  того  как  включается  обмотка,  различают  такие   способы

возбуждения (Рис.5):

независимое,  в  котором  обмотка  возбуждения  питается   от   независимого

источника питания (рисунок А);

параллельное, в  котором обмотка возбуждения  включается  параллельно  обмотке

якоря (рисунок Б);

последовательное, в котором обмотка возбуждения  и  обмотка  якоря  включены

последовательно (рисунок В);

смешанное, с  параллельной и последовательной обмоткой  возбуждения  (рисунок

Г); 

[pic]

Рис.5 

Кроме  того,  электрические  машины  постоянного  тока  могут   возбуждаться

постоянными  магнитами.  Начала  и  концы  обмоток   возбуждения,   согласно

стандартам, обозначаются так:

обмотка якоря                                                –Я1;Я2

обмотка дополнительных полюсов             – Д1;Д2

компенсационная обмотка                           – К1;К2

обмотка возбуждения  независимая             – М1;М2

обмотка возбуждения  параллельная           –Ш1;Ш2

обмотка возбуждения  последовательная    – С1;С2 
 

                    . Потери и кпд машин постоянного тока 

В машинах постоянного  тока при работе  происходят  потери  энергии,  которые

складываются  из трех составляющих.

      Первой составляющей являются  потери в стали Рст  на  гистерезис  и  на

вихревые токи, возникающие в сердечнике якоря.  При  вращении  якоря  машины

сталь его сердечника непрерывно перемагничивается.  На  её  перемагничивание

затрачивается мощность, называемая потерями на гистерезис. Одновременно  при

 вращение  якоря в магнитном поле  в   сердечнике  его  индуцируются  вихревые

токи. Потери на гистерезис и на вихревые токи, называемые потерями в стали,

обращаются в  теплоту и нагревают сердечник  якоря.

Потери в стали  зависят от  магнитной  индукции  и  частоты  перемагничивания

сердечника якоря. Магнитная  индукция  определяет  эдс  машины  или,  иначе,

напряжение, а  частота перемагничивания зависит  от  частоты  вращения  якоря.

Поэтому  при  работе  машины  постоянного  тока  в  режиме  генератора   или

двигателя потери в стали будут постоянными, не зависящими от нагрузки,  если

напряжение на зажимах якоря и частота его вращения постоянны.

       Ко  второй  составляющей  относятся   потери  энергии  на   нагревание

проводов обмотки  возбуждения и якоря проходящими  по ним  токами,  называемые

потерями в  меди, — Роб.  Потери в  обмотке  якоря  и  в  щеточных  контактах

зависит от тока в якоре, т.е. являются переменными  — меняются при  изменении

нагрузки.

      Третья составляющая — механические  потери Рмех,  представляющие  собой

потери энергии  на трение в подшипниках, трение вращающихся  частей  о  воздух

и щеток о  коллектор. Эти потери зависят от частоты  вращения  якоря  машины.

Поэтому механические потери также постоянны и не зависят  от нагрузки.

Кпд машины в  процентах (=Р2/Р1·100(,  где  Р2  —  полезная  мощность,  Р1  —

потребляемая  машиной мощность.

При работе машины в режиме двигателя потребляемая  мощность  Р1=I,  полезная

мощность Р2=UI-Рст-Роб-Рмех; 

                              [pic] [pic][pic] 
 

                  .   Универсальные коллекторные  двигатели 

      Принципиально любой двигатель постоянного тока может работать от  сети

переменного  тока,  так  как  развиваемый   двигателем   вращающий   момент,

зависящий от произведения тока в якоре и магнитного поля полюсов, не  меняет

направления  при  одновременном  изменении  направления  тока  в   якоре   и

магнитного потока полюсов.

Для   создания   достаточно   большого   вращающего    момента    необходима

одновременность изменения направления  тока  в  якоре  и  магнитного  потока

полюсов, т.е. совпадение по фазе тока в якоре и магнитного  потока  полюсов.

В двигателе  последовательного возбуждения  ток в якоре является  одновременно

и током возбуждения. Пренебрегая углом сдвига фаз  между током возбуждения  и

магнитным потоком, можно считать их изменения одновременными.

      При малых  мощностях  коллекторные  двигатели  делают  универсальными,

т.е. предназначенными для работы как от сети  переменного,  так  и  от  сети

постоянного тока. Такие   двигатели  обычно  выполняют  без  компенсационной

обмотки. При  работе от сети постоянного тока двигатель  включается  зажимами

«0» и «—» (см. рис.6), а при работе от сети переменного  тока — зажимами  «0»

и «1». Таким образом, при работе на переменном  токе  число  витков  обмотки

возбуждения значительно  меньше, чем при работе на постоянном токе,  так что

коэффициент  мощности  оказывается   сравнительно   высоким,   несмотря   на

отсутствие компенсационной  обмотки.

                                 [pic]Рис.6 

      Однофазные коллекторные двигатели   переменного  тока   малой   мощности

находят применение в установках автоматики, связи и бытовых целей. 

    . Помехи  радиоприему и способы их подавления  при работе коллекторных

                             электродвигателей. 

       Электромагнитное  излучение,  сопровождающее   работу   коллекторного

двигателя, создает  помехи радиоприему. При  работе  коллекторного  двигателя

уровень создаваемых  ими радиопомех не должен превышать  установленных  норм.

Радиопомехи   от   коллекторного   двигателя   распространяются    в    виде

электромагнитного излучения и в   виде   электрических   сигналов   через

электросеть.

      Для  подавления  электромагнитных  излучений  применяют  экранирование

электрических двигателей. В качестве экрана  используют  заземленный  корпус

двигателя. Если в подшипниковом щите со стороны коллектора имеются окна  или

корпус двигателя  и  передний  подшипниковый  щит  (со  стороны  коллектора)

изготовлены   из   пластмассы,   то   неметаллические    части     закрывают

металлической сеткой и заземляют.

      Для подавления радиопомех, проникающих в электрическую сеть,

применяют разнообразные  фильтры. В качестве фильтров используют

конденсаторы, включенные  между каждым токоведущим проводом и заземленным