27. Электрические машины постоянного тока. Генераторы постоянного тока и электрические двигатели. Области применения машин постоянного тока. Устройство электрической машины постоянного тока

Электрическая машина постоянного тока состоит из непод­вижной и вращающейся частей. На неподвижной части— укреплены главные полюсы для возбуждения магнит­ного потока и дополнительные — для улучшения коммутации в машине.

Главный полюс состоит из сердечника и обмотки возбуждения. На свободном конце сердечника устанавливается полюсный на­конечник для создания требуемого распределения магнитного потока.

Станина является ярмом ма­шины, т.е. частью, замыкающей магнитную цепь магнитного по­тока главных полюсов

Дополнительные полюсы уста­навливаются на станине между главными полюсами. На сердеч­никах дополнительных полюсов располагаются обмотки, кото­рые соединяются последователь­но с обмоткой якоря.

Якорем называется враща­ющаяся часть машины, состоит из сердечника с обмоткой, уложенной в его пазах, и коллектора, насаженных на общий вал.

Коллектор представляет собой по­лый цилиндр, собранный из изолированных друг от друга и вала машины клинообразных медных пластин

В генераторе индуктором является статор, создающий постоянное магнитное поле между соответствующими полюсами. При вращении ротора, в проводниках обмотки якоря, перемещающихся в магнитном поле, по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС. Переменная ЭДС обмотки якоря выпрямляется с помощью коллектора.

Генератор преобразует механическую энергию в электрическую.

Характеристики

1. Характеристики холостого хода E_Я.Х(I_В) при разомкнутой цепи якоря, т.е. I_Н=0 при постоянной номинальной частоте вращения n=n_НОМ.

2. При номинальных значениях тока возбуждения I_В= I_В.НОМ и частоты вращения якоря n=n_НОМ свойство генератора определяет внешняя характеристика Е_я- I_ЯR_Я=U

3. Чтобы внешняя нагрузка не зависела от тока нагрузки необходимо регулировать ток возбуждения. Регулировочной характеристикой генератора называется зависимость I_В(I_Я) при номинальных значениях частоты вращения n=n_НОМ и напряжениями между его выводами U=U_НОМ

Электродвигатель

В роли индуктора выступает статор, на котором расположена обмотка. На неё подаётся постоянный ток, в результате чего вокруг неё создаётся постоянное магнитное поле. Обмотка ротора состоит из проводников, запитанных через коллектор. В результате на них действуют пары сил Ампера, которые вызывают вращающий момент.

)Генератор с самовозбуждением

Недостатком генератора с независимым возбуждением является необходимость иметь отдельный источник питания.

Самовозбуждающиеся генераторы имеют одну из трех схем: с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. На рис. изображен генератор с параллельным возбуждением.

Обмотка возбуждения подключена параллельно якорной обмотке. В цепь возбуждения включен реостат Rв. Генератор работает в режиме холостого хода.

Чтобы генератор самовозбудился, необходимо выполнение определенных условий.

1) наличие остаточного магнитного потока между полюсами. При вращении якоря остаточный магнитный поток индуцирует в якорной обмотке небольшую остаточную ЭДС.

2) согласное включение обмотки возбуждения

Генератор с независимым возбуждением. Характеристики генератора

Магнитное поле генератора с независимым возбуждением создается током, подаваемым от постороннего источника энергии в обмотку возбуждения полюсов.

Схема генератора с независимым возбуждением показана на рис. 6.

Рис. 6 Рис. 7

Магнитное поле генераторов с независимым возбуждением может создаваться

от постоянных магнитов (рис. 7).

Зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения называется характеристикой холостого хода E = Uхх = f (Iв).