Билет 42 Работа синхронного двигателя при изменении тока возбуждения , u-образные характеристики

При постоянной величине механической нагрузки на валу двигателя активная мощность, потребляемая двигателем из сети, остается также постоянной (если не учитывать разницы в вели­чине потерь мощности в самом двигателе). Отсюда следует, что при любом cos φ активная составляющая тока I1, потребляемого двигателем из сети, будет постоянной (рис. 286):В создании результирующего магнитного потока синхронного двигателя принимают участие как обмотка статора, так и обмотка ротора. Доля участия той или иной обмотки в создании результирующего магнитного потока зависит от величины тока этих обмоток. Так же как у трансформаторов и асинхронных двига­телей, результирующий поток синхронно­го двигателя при постоянном напряжении (Uс == const) остается практически посто­янным. Поэтому при изменении тока воз­буждения синхронного двигателя ток статорной обмотки, т. е. ток, потребляемый двигателем из сети, будет также изме­няться.На рис. 287 дана векторная диаграмма магнитных потоков синхронного двигате­ля. Результирующий магнитный поток Фрез индуктирует в обмотке статора двигателя э. д. с. Ерез, от­стающую от потока, на 90°.Если сопротивления обмотки статора принять равными нулю, то э. д. с. Ерез будет уравновешена напряжением сети U. Если пренебречь влиянием гистерезиса и вихревых токов, то магнит­ный поток статора (якоря) Фя будет совпадать по фазе с током якоря I.Геометрическая сумма маг­нитных потоков статора Фя и ротора Фв дает результирующийпоток Фрез.На диаграмме магнитные по­токи представлены для трех случаев: ток якоря I1 совпадает по фазе с напряжением U; ток якоря I2 отстает от напряже­ния U, и ток якоря I3 опере­жает по фазе напряжение U.Из рис. 287 видно, что при недовозбуждении двигатель ра­ботает как индукционная ка­тушка, потребляя из сети ток I2, отстающий на фазе от напряжения сети Uc на угол φ2. Активная составляющая тока равна I2cos φ2 С увеличением тока возбуждения статорный ток будет уменьшаться и при j= 0 величина тока I1, будет наименьшей. Если продолжать увеличивать ток возбуждения, то двигатель начнет работать с опережающим током I3, т. е. будет подобен емкости (конденсатору). Активная составляющая тока I3cos φ3 будет по-прежнему постоянна, по за счет увеличения реактивной состав­ляющей тока I3 sin φ3 статорный ток будет увеличиваться.

Билет 43 Принцип действий двигателя постоянного тока и генератора постоянного тока, роль коллектора и щеток

Электрический двигатель постоянного тока – машина, суть работы которой заключается в преобразовании постоянного электрического тока в механическую (кинетическую) энергию вращения. Работа эл двигателей постоянного тока основана на принципе электромагнитной индукции. Электрический двигатель постоянного тока состоит из статора и ротора. Взаимодействие магнитных полей статора и ротора эл двигателя постоянного тока создает вращающий момент, который и является причиной вращения ротора двигателя.Электрические двигатели постоянного тока бывают коллекторными и бесколлектроными. Коллекторные двигатели постоянного тока по исполнению бывают следующих видов: с возбуждением постоянными магнитами, с параллельным соединением обмоток возбуждения и якоря, с последовательным соединением обмоток возбуждения и якоря, со смешанным соединением обмоток возбуждения и якоря.

Генераторы постоянного тока.Генераторы постоянного тока являются источниками постоянного тока, в которых осуществляется преобразование механической энергии в электрическую. Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, в качестве которого могут быть использованы электрические двигатели внутреннего сгорания и т.д. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства необходим или является предпочтительным постоянный ток (на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, на судах и др.). Используются они и на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.В последнее время в связи с развитием полупроводниковой техники для получения постоянного тока часто применяются выпрямительные установки, но несмотря на это генераторы постоянного тока продолжают находить широкое применение.Генераторы постоянного тока выпускаются на мощности от нескольких киловатт до 10 000 кВт.Режим работы электрической машины в условиях, для которых она предназначена заводом-изготовителем, называется номинальным. Величины, соответствующие этому режиму работы (мощность, ток, напряжение, частота вращения и др.), являются номинальными данными машины. Они указываются в каталогах и выбиваются на табличке, прикрепленной к станине машины.

Коллектор в электрических машинах выполняет роль выпрямителя переменного тока в постоянный (в генераторах) и роль автоматического переключателя направления тока во вращающихся проводниках якоря (в двигателях).Когда магнитное поле пересекается только двумя проводниками, образующими рамку, коллектор будет представлять собой одно кольцо, разрезанное на две части, изолированные одна от другой. В общем случае каждое полукольцо носит название коллекторной пластины.Начало и конец рамки присоединяются каждый к своей коллекторной пластине. Щетки располагаются таким образом, чтобы одна из них была всегда соединена с проводником, который будет двигаться у северного полюса, а другая — с проводником, который будет двигаться у южного полюса.