Презентация на тему "Машины постоянного тока"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Машины постоянного тока Лекция 17 pptcloud.ru

• 
  Слайд 2
  

  Назначение и области применения МПТ Электрические машины постоянного тока Как звенья САР; усилители электрических сигналов управления; тахогенераторы; питания электролитических ванн; зарядки аккумуляторов; высококачественной сварки; входят в состав металлургического, автомобильного, судового и самолетного электрооборудования. двигатели генераторы

• 
  Слайд 3

  Принцип действия машин постоянного тока

  + • S N S N +I -I I RH U U t

• 
  Слайд 4
  

  Принцип действия электрических машин постоянного тока (МПТ) основывается на взаимодействии постоянного магнитного поля и проводника с током , находящимся в этом поле. Генераторы: Рамка вращается в магнитном поле постоянного магнита за счет энергии другого источника. В проводах рамки возникает э.д.с. и индукционный ток различного направления. Концы проводов рамки соединены с коллектором, с которого снимается через щетки ток постоянного направления (если включена нагрузка).

• 
  Слайд 5
  

  Двигатели: Через коллектор и щетки в рамку подается постоянный ток, который взаимодействует с постоянным магнитным полем машины и создает вращающий момент на валу машины. Электрические машины постоянного тока взаимообратимы, т.е. могут работать как режиме двигателя, так и генератора.

• 
  Слайд 6

  Преимущества МПТ

  ГПТ Жесткая внешняя характеристика, Хорошие регулировочные свойства, Возможность использования в автоматических линиях ДПТ -Лучшие механические характеристики, -Лучшие регулировочные свойства, -Высокая перегрузочная способность

• 
  Слайд 7

  Общие недостатки МПТ

  Сложность конструкции, Невозможность работы в агрессивных средах, Необходимость частых ревизий, Меньший срок службы, Наличие радиопомех.

• 
  Слайд 8

  Состав машин постоянного тока

  ИНДУКТОР: корпус – станина, главные и вспомогательные полюса с полюсными наконечниками, обмотка возбуждения, помещенная на главные полюса. ЯКОРЬ –РОТОР: магнитопровод, обмотка якоря (секции) КОЛЛЕКТОР ЩЕТКИ (Щеточный узел)

• 
  Слайд 9
  

  Якорь Устройство МПТ катушки обмотки возбуждения якорная обмотка Коллектор Вал N S главные полюсы полюсные наконечники щетки силовые линии магнитного поля станинастатора

• 
  Слайд 10
  
• 
  Слайд 11
  
• 
  Слайд 12
  
• 
  Слайд 13
  
• 
  Слайд 14
  

  Принцип действия МПТ N S ГН ГН Ф магнитная индукции в воздушном зазоре длина проводника Ток якоря число параллельных ветвей N S параллельные ветви

• 
  Слайд 15

  Генератор ПТ

  Первичный двигатель развивает вращающий момент М1, вращая ротор генератора с частотой n. Мощность механической энергии, поступающей от ПД

• 
  Слайд 16
  

  Если к обмотке возбуждения подведено напряжение UВ, то в ней возникает ток IВ, создающий МДС wВIB. МДС wВIBвозбуждает в машине магнитный поток возбуждения Ф. При вращении проводников якоря в магнитном поле, возбуждаемом МДС главных полюсов машины, в них наводятся ЭДС.

• 
  Слайд 17
  

  Сумма ЭДС всех проводников одной параллельной ветви обмотки якоря определяет ЭДС якоря где - постоянный коэффициент р – число пар полюсов, N – число проводников обмотки якоря, а – число пар параллельных ветвей

• 
  Слайд 18
  

  Электромагнитная мощность генератора Мощность электрической энергии, снимаемой с его зажимов

• 
  Слайд 19

  Двигатель ПТ

  Если через щетки и коллектор на обмотку якоря возбужденной машины подать напряжение U, то в результате в проводниках обмотки якоря появятся токи. Взаимодействие проводников с током обмотки якоря и магнитного поля возбуждения Ф создает электромагнитный момент М, который определяет момент вращающий М2 на валу двигателя.

• 
  Слайд 20
  

  Мощность, подводимой к двигателю электрической энергии Мощность механической энергии, снимаемой с вала двигателя

• 
  Слайд 21

  Уравнения электрического состояния МПТ

  в режиме генератора в режиме двигателя

• 
  Слайд 22
  

  Уравнение электрическогосостояния цепи якоря генератора Уравнение баланса мощностей цепи якоря генератора ЕIя = UIя + Iя2Rя Электромагнитная мощность Рэм Мощность приемникаР мощность электрических потерь в обмотке якоря Рэя Рэм = Рмех механическая мощность первичного двигателя= М

• 
  Слайд 23
  

  Напряжение приложенное к зажимам якоря двигателя Ток якоря двигателя

• 
  Слайд 24
  

  Уравнение баланса мощностей цепи якоря двигателя UIя = EIя + Iя2Rя Электрическая мощность Р Электромагнитная мощностьРэм мощность электрических потерь в обмотке якоря Рэя Рэм = Рмех механическая мощность первичного двигателя= М

• 
  Слайд 25

  Способы возбуждения генераторов

• 
  Слайд 26
  

  Рабочие характеристики МПТ зависят от способа возбуждения главного магнитного поля. В большинстве машин главное магнитное поле возбуждается при помощи тока возбуждения, проходящего по обмотке возбуждения. Обмотка возбуждения может быть независимой от цепи якоря, но чаще соединяется параллельно, либо последовательно, либо смешанно.

• 
  Слайд 27
  

  При любом способе включения обмотки возбуждения мощность, затрачиваемая в цепи обмотки возбуждения относительно мала, поэтому потери при регулировании тока незначительны, что дает возможность экономично управлять напряжением генераторов и скоростью двигателей.

• 
  Слайд 28
  

  Независимость тока возбуждения от напряжения генератора дает возможность регулировать в широких пределах магнитный поток генератора, а следовательно, и его напряжение. Генератор независимого возбуждения

• 
  Слайд 29
  

  Обмотка возбуждения машины подключается к независимому источнику питания, поэтому на ток возбуждения не оказывает влияние напряжение на зажимах якоря.

• 
  Слайд 30
  

  Характеристика хх, снимается при разомкнутой цепи якоря (IЯ=0) и постоянной частоте вращения (n=const) Нисходящая ветвь несколько отличается от восходящей вследствие влияния гистерезиса. После выключения тока возбуждения ЭДС индуцируется потоком остаточной индукции. В верхней части характеристика хх заметно загибается вследствие насыщения стали магнитной цепи машины. Е(IB)

• 
  Слайд 31
  

  Внешняя характеристика определяется при неизменном токе возбуждения и частоты вращения. Если бы ЭДС якоря была строго постоянна, то внешняя характеристика изображалась бы прямой линией. Но из-за влияния реакции якоря напряжение с ростом нагрузки уменьшается, а кривая внешней характеристики загибается в сторону оси тока. U(IЯ)

• 
  Слайд 32
  

  Регулировочная характеристика показывает как надо менять ток возбуждения, чтобы сохранять постоянным напряжение генератора В большей своей части кривая почти прямолинейна, но при больших токах она загибается в сторону от оси абсцисс из-за влияния насыщения магнитной цепи машины. IB(IЯ)

• 
  Слайд 33

  Генераторы самовозбуждения.

  Генераторы с параллельным возбуждением Применяют для получения постоянного тока. Для них не требуется дополнительного источника питания цепи возбуждения, что упрощает обслуживание машины, напряжение на зажимах генератора мало изменяется при колебаниях нагрузки.

• 
  Слайд 34
  

  Цепь возбуждения машины присоединяется параллельно нагрузке. Для возбуждения главного магнитного потока используется процесс самовозбуждения, возникающий благодаря остаточной намагниченности станины.

• 
  Слайд 35
  

  Характеристики холостого хода и регулировочная этого генератора практически не отличаются от характеристик машины с независимым возбуждением.

• 
  Слайд 36
  

  Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (2) проходит ниже характеристики при независимомвозбуждении(1).

• 
  Слайд 37
  

  По 2 закону Кирхгофа но , поэтому Так как падение напряжения невелико, то им можно пренебречь Тогда ток

• 
  Слайд 38
  

  При уменьшении сопротивления нагрузки напряжение снижается и ток сначала возрастает за счет увеличения падения напряжения на якоре и за счет уменьшения ЭДС. При некотором сопротивлении нагрузки ток достигает максимального значения, магнитная цепь окажется ненасыщенной. Поэтому при дальнейшем уменьшении сопротивлении нагрузки ЭДС будет уменьшаться быстрее знаменателя и ток будет падать.

• 
  Слайд 39
  

  Ток, при котором начинается размагничивание называется критическим. Ветвь, лежащая ниже ее перегиба, соответствует неустойчивому режиму. В условиях устойчивого режима изменение напряжения генератора параллельного возбуждения составляет 8-15%.

• 
  Слайд 40
  

  Ток, при котором начинается размагничивание называется критическим. Ветвь, лежащая ниже ее перегиба, соответствует неустойчивому режиму. В условиях устойчивого режима изменение напряжения генератора параллельного возбуждения составляет 8-15%.

• 
  Слайд 41
  

  Генератор с последовательными возбуждением ОВ RЯ Внешняя характеристика

• 
  Слайд 42

  Генератор смешанного возбуждения

  Применяют в установках, где необходимо избежать значительного изменения напряжения при отключениях или подключениях отдельных потребителей.

• 
  Слайд 43
  

  2 катушки: одна из которых входит в обмотку возбуждения и соединяется последовательно, вторая – в обмотку, включаемую параллельно якорю. Главное м.п. возбуждается одной из этих обмоток, воздействие второй дополнительное.

• 
  Слайд 44
  

  В большинстве машин смешанного возбуждения МДС двух обмоток складываются (согласное включение), реже МДС имеют противоположное направление (встречное включение).

• 
  Слайд 45
  

  По 2 закону Кирхгофа но , поэтому Так как падение напряжения невелико, то им можно пренебречь Тогда ток

• 
  Слайд 46
  

  Числа витков последовательной обмотки можно выбрать так, чтобы напряжение с ростом нагрузки оставалось практически неизменным (кривая 1). При этом включение обмоток должно быть согласным. При встречном включении обмоток напряжение генератора с ростом тока нагрузки резко падает (кривая 2). Снижение напряжения объясняется увеличением степени насыщения м.ц.

• 
  Слайд 47

  Способы возбуждения двигателей

• 
  Слайд 48

  Двигатель параллельного возбуждения

  Частоту вращения можно регулировать путем изменения потока Фили напряжения U.

• 
  Слайд 49
  

  Изменение нагрузки на валу двигателя от холостого хода до номинальной вызывает у большинства ДПТ ПВ изменение частоты вращения на 3-8%. Такая механическая характеристика называется жесткой.

• 
  Слайд 50
  

  При регулировании Ф изменением IB(реостатом rш) уменьшение Ф понижает ЭДС и вращающий момент М. Согласно уменьшение ЭДС вызывает увеличение IЯ и возрастание вращающего момента М, в результате чего восстанавливается равновесие моментов при повышенной частоте и возросшем токе якоря. С ростом нагрузки на валу уменьшается влияние тока возбуждения на скорость двигателя.

• 
  Слайд 51

  Двигатель последовательного возбуждения

  Главный магнитный поток двигателя изменяется пропорционально току якоря, пока магнитная цепь не насыщена.

• 
  Слайд 52
  

  При увеличении нагрузки двигателя возрастают падение напряжения в сопротивлении якоря и магнитный поток. Снижается скорость. Механическая характеристика получается мягкой.

• 
  Слайд 53
  

  Иногда желательна промежуточная форма механической характеристики между мягкой и жесткой. Такой характеристикой обладает двигатель смешанного возбуждения. В этом двигателе одна из обмоток является основной, дающей не менее 70% намагничивающей силы, вторая дополнительной. Двигатель имеет мягкую механическую характеристику.

• 
  Слайд 54

  Регулирование скорости вращения двигателей

  изменением сопротивления цепи якоря изменением величины магнитного потока

• 
  Слайд 55

  Потери мощности и КПД

• 
  Слайд 56
  

  Преобразование электрической энергии в механическую с помощью ДПТ и механической в электрическую с помощью ГПТ сопровождается потерями энергии, чему соответствуют определенные потери мощности .

• 
  Слайд 57

  В МПТ виды потерь:

  Потери мощности в цепи якоря Потери мощности в стали, вызванные вихревыми токами и перемагничиванием сердечника якоря при его вращении Механические потери Потери мощности в цепи обмотки возбуждения

• 
  Слайд 58
  

  КПД МПТ При увеличении полезной мощности КПД сначала возрастает при некотором значении P2, достигает наибольшей величины, а затем уменьшается. Уменьшение КПД объясняется значительным увеличением переменных потерь мощности.