Motoarele electrice curente curente nu sunt utilizate la fel de des ca motoare de curent alternativ. Mai jos le oferim avantajele și dezavantajele lor.
În motoarele de viață de zi cu zi curent continuu Am găsit utilizarea în jucăriile copiilor, deoarece sursele pentru puterea lor sunt bateriile. Acestea sunt utilizate în transport: în metrou, tramvaie și autobuze de cărucioare, mașini. În întreprinderile industriale, motoarele electrice DC sunt utilizate în servomotoarele unităților, pentru alimentarea cu energie neîntreruptă a căreia se utilizează bateriile.
DC Construcția și întreținerea motorului
Înfășurarea principală a motorului DC este ancorăconectat la sursa de alimentare prin aparate de perie. Ancora se rotește într-un câmp magnetic creat de polonezi ai statorului (înfășurări de excitație). Piesele de față ale statorului sunt închise cu scuturi cu rulmenți în care arborele de ancorare a motorului se rotește. Pe de o parte, pe același set de arbore ventilator Răcirea, rularea fluxului de aer prin cavitățile interne ale motorului la funcționarea acestuia.
Aparatul de perie este un element vulnerabil în proiectarea motorului. Perii sunt sculptate colectorului să o repete cât mai mult posibil, apăsate cu o forță constantă. În timpul lucrării periei, praful conductiv de la ei se stabilește pe părțile fixe, trebuie să fie șters periodic. Perii înșiși trebuie uneori să se miște în canelură, altfel sunt blocați în ele sub acțiunea aceluiași praf și "atârnă" deasupra colectorului. Caracteristicile motorului depind de poziția perii din spațiul din planul de rotație a ancorei.
De-a lungul timpului, periile se usucă și se înlocuiește. Colectorul în locurile de contact cu perii este, de asemenea, îndurerat. Periodic, dezmembrarea ancorei și trageți colectorul pe strung. După ce a ieșit, izolarea dintre lamelele colectorului este tăiată într-o anumită adâncime, deoarece este un material colector mai puternic și va distruge perii cu o muncă suplimentară.
Circuitul de cotitură al motorului DC
Disponibilitatea înfășurărilor de excitație - trăsătură distinctivă DC Mașini. Din metodele conexiunii lor la rețea depind de electricitate și proprietăți mecanice motor electric.
Excitare independentă
Înfășurarea excitațiilor este conectată la o sursă independentă. Caracteristicile motorului sunt aceleași cu motorul cu magneți permanenți. Viteza de rotație este reglată prin rezistență în lanțul ancorei. Acesta este reglementat de acesta și de restabili (ajustarea rezistenței) în circuitul de înfășurare excitației, dar cu o scădere excesivă a valorii sale sau când curentul, ancora crește la valorile periculoase. Motoarele cu excitație independentă nu pot fi lansate la inactiv sau cu sarcină redusă pe arbore. Viteza de rotație va crește dramatic, iar motorul va fi deteriorat.
Schemele rămase sunt numite scheme cu auto-excitație.
Excitare paralelă
Rotorul și excitarea înfășurărilor sunt conectate în paralel cu o sursă de alimentare. Cu această întoarcere pe curentul prin înfășurarea excitațiilor de mai multe ori mai mică decât prin rotor. Caracteristicile motoarelor electrice sunt obținute cu rigide, permițându-le să fie utilizate pentru a acționa mașinile, fanii.
Reglarea vitezei de rotație este asigurată prin includerea lanțului rotorului sau prin lichidarea excitării.
Excitabil secvențial
Înfășurarea excitațiilor este pornită în mod consecvent cu ancora, aceleași fluxuri de curent asupra lor. Viteza unui astfel de motor depinde de sarcina sa, nu poate fi pornită la inactivitate. Dar are caracteristici de pornire bune, deci se aplică o schemă de excitație secvențială pe transportul electrificat.
Excitare mixtă
Cu această schemă, se utilizează două înfășurări de excitație, amplasate perechi pe fiecare dintre polii motor electrici. Acestea pot fi conectate astfel încât fluxurile lor fie fie să fie fie scăzute. Ca rezultat, motorul poate avea caracteristici ca o schemă de excitație secvențială sau paralelă.
Pentru a schimba direcția de rotație Schimbați polaritatea unuia dintre înfășurările de excitare. Pentru a gestiona începerea motorului electric și viteza rotației sale, se utilizează comutarea rezistentă la pas.
Viteza naturală și caracteristicile mecanice, domeniul de aplicare
În motoarele de excitație secvențială, curentul de ancorare este, de asemenea, un curent de excitație: i. în \u003d. I. A \u003d. I.. Prin urmare, fluxul f δ schimbă limite largi și poate scrie asta
  | (3) |
 | (4) |
Caracteristica vitezei motorului [vezi expresia (2)], prezentată în figura 1, este moale și are un caracter hiperbolic. Pentru k. F \u003d Const vedere a curbei n. = f.(I.) Afișarea unei linii de accident vascular cerebral. Cu mici I. Viteza motorului devine mare inacceptabilă. Prin urmare, funcționarea motoarelor de excitație secvențială, cu excepția celui mai mic, la inactiv, nu este permisă și utilizarea transmisiei curelei este inacceptabilă. De obicei minim sarcina admisibilă P. 2 = (0,2 – 0,25) P. n.
Caracteristică naturală a motorului de excitație secvențială n. = f.(M.) În conformitate cu relația (3), prezentată în Figura 3 (Curve 1 ).
Deoarece în motoarele de excitație paralele M. ∼ I.și în motoarele de entuziasm consecvent aproximativ M. ∼ I. ² și când începe pornirea I. = (1,5 – 2,0) I. n, motoarele de excitație secvențiale dezvoltă un punct de plecare semnificativ mai mare comparativ cu motoarele de excitație paralele. În plus, în motoarele de excitație paralele n. ≈ Const, și în motoarele de excitație secvențială, conform expresiilor (2) și (3), aproximativ (când R. A \u003d 0)
n. ∼ U. / I. ∼ U. / √M. .
Prin urmare, în motoarele paralele de excitație
P. 2 \u003d Ω × M. \u003d 2π × n. × M. ∼ M. ,
și în motoarele de excitație secvențială
P. 2 \u003d 2π × n. × M. ∼ √ M. .
Astfel, în motoarele de excitație secvențială la schimbarea cuplului M. st \u003d. M. În limite largi, schimbări de putere în limite mai mici decât în \u200b\u200bmotoarele de excitație paralelă.
Prin urmare, pentru motoarele de excitație secvențială supraîncărcate mai puțin periculoase în acest moment. În acest sens, motoarele de excitație secvențiale au avantaje semnificative în cazul condițiilor de pornire severe și modifică cuplul încărcăturii pe limite largi. Acestea sunt utilizate pe scară largă pentru tracțiunea electrică (tramvaie, autobuze de cărucior, locomotive electrice și locomotive diesel căile ferate) și în instalațiile de ridicare și de transport.
  |
| Figura 2. Scheme pentru ajustarea vitezei de rotație a motorului de excitație secvențială prin manevrarea înfășurării excitației ( dar), ancora shunt ( b.) și includerea rezistenței la lanțul de ancorare ( în) |
Rețineți că, cu creșterea vitezei de rotație, motorul de excitație secvențială în modul Generator nu comută. Figura 1 este evident din faptul că caracteristica n. = f.(I.) Nu traversează axele ordonate. Este explicată fizic prin faptul că atunci când treceți la modul Generator, la o direcție dată de rotație și o polaritate dată a tensiunii, direcția curentă ar trebui să se schimbe la opusul și direcția forței electromotoare (er. S. ) E. Iar polaritatea polilor ar trebui menținută neschimbată, totuși, ultima când direcția actuală se schimbă în lichidarea excitației este imposibilă. Prin urmare, pentru a traduce motorul de excitație secvențială în modul Generator, trebuie să comutați capetele de înfășurare de excitație.
Controlul vitezei prin slăbirea în greutate
Regulament n. Prin atenuarea câmpului, se face fie prin îndepărtarea excitării înfășurarea printr-o anumită rezistență R. Sh.v (Figura 2, dar) sau o scădere a numărului de lichid de acoperire inclus în lucrare. În acest din urmă caz, ar trebui să fie furnizate concluzii adecvate din lichidarea excitației.
Ca rezistența înfășurării excitației R. în și picătură în tensiune pe ea este mică, atunci R. S.V. ar trebui să fie, de asemenea, puțin. Pierderea rezistenței R. SH.V. Prin urmare, micul și pierderile totale pentru excitație în timpul manevrării sunt chiar în scădere. Ca rezultat, eficiența (k. P. D.) Motorul rămâne ridicat, iar această metodă de reglementare este aplicată pe scară largă în practică.
Când manevrați lichidarea excitării curentului de excitație cu valoarea I. Redus anterior
și viteză n. în consecință, crește. Expresii pentru caracteristici de mare viteză și mecanică în același timp obținem dacă în egalitatea (2) și (3) înlocuiesc k. F. k. F. k. OV, unde
este un coeficient de atenuare a scutirii. La ajustarea vitezei, schimbarea numărului de rotiri ale înfășurării excitației
k. OV \u003d. w. V. BRAB / w. V.Pill.
Figura 3 spectacole (curbe 1 , 2 , 3 ) Caracteristici n. = f.(M.) Pentru această ocazie de control al vitezei la mai multe valori k. O.v (adică k. OV \u003d 1 corespunde caracterului natural 1 , k. Ov \u003d 0,6 - curba 2 , k. Ov \u003d 0,3 - curba 3 ). Caracteristicile sunt date în unități relative și corespund cazului când k. F \u003d const și R. A * \u003d 0,1.
 |
| Figura 3. Caracteristicile mecanice ale motorului de excitație secvențială atunci când diferite metode Controlul vitezei de rotație |
Controlul vitezei prin ancora de manevră
Când manorajul de manevră (Figura 2, b.) Creșterea fluxului de curent și de excitație, iar viteza scade. De la scăderea tensiunii R. în × I. puțin și, prin urmare, puteți lua R. în ≈ 0, apoi rezistență R. S.A. este practic sub tensiunea totală a rețelei, valoarea sa ar trebui să fie semnificativă, pierderea în el va fi mare și la. P. D. Mult va scădea mult.
În plus, ancora de manevră este eficientă atunci când circuitul magnetic nu este saturat. În acest sens, manevrarea unei ancoră în practică este rar utilizată.
Figura 3 curba 4 n. = f.(M.) La fel de
I. Sh.a ≈. U. / R. Sh.a \u003d 0,5. I. n.
Controlul vitezei prin rotirea rezistenței la lanțul de ancorare
Controlul vitezei prin rotirea rezistenței la lanțul de ancorare (Figura 2, în). Această metodă vă permite să vă ajustați n. În jos de la valoarea nominală. Deoarece simultan în același timp scade semnificativ la. P. D., atunci o astfel de metodă de reglare găsește aplicații limitate.
Expresii pentru caracteristici de mare viteză și mecanice în acest caz sunt obținute dacă în egalitatea (2) și (3) înlocuiesc R. A. R. A +. R. Ra. Caracteristică n. = f.(M) Pentru această metodă de control al vitezei R. RA * \u003d 0,5 este prezentat în Figura 3 ca o curbă 5 .
 |
| Figura 4. Punerea paralelă și secvențială a motoarelor de excitație secvențială pentru a schimba viteza de rotație |
Controlul vitezei schimbării tensiunii
În acest fel, puteți să vă ajustați n. În jos de la valoarea nominală cu conservarea înălțimii la. PD Metoda de reglare este utilizată pe scară largă în instalațiile de transport, unde este instalat un motor separat pe fiecare axă principală, iar controlul se efectuează prin comutarea motoarelor din paralel Includerea în rețea la secvențială (Figura 4). Figura 3 curba 6 Este o caracteristică n. = f.(M.) Pentru acest caz când U. = 0,5U. n.
17. Caracteristicile unui motor de excitație mixt.
Conceptul unui motor electric de excitație mixt este prezentat în fig. 1. În acest motor există două înfășurări de excitație - paralel (șunt, sho), conectate paralel cu lanțurile de ancorare și serial (serial, CO), conectat secvențial lanțul de ancorare. Aceste înfășurări de flux magnetic pot fi incluse în funcție de sau întâlnire.
Smochin. 1 - circuit mixt de excitație.
Cu înfășurările de excitare ale MDC-urilor lor sunt, de asemenea, pliate, iar debitul rezultat F este aproximativ egal cu cantitatea de fire generate de ambele înfășurări. În pornirea viitoare a fluxului rezultat este egală cu diferența în fluxul de înfășurări paralele și seriale. În conformitate cu aceasta, proprietățile și caracteristicile motorului electric de excitație mixtă depind de metoda de includere a înfășurărilor și de raportul dintre MDS lor.
Caracteristică de viteză N \u003d f (ia) la u \u003d uan și iv \u003d const (aici IV - curent în înfășurare paralelă).
Cu o creștere a sarcinii, fluxul magnetic rezultat crește cu o întoarcere consecventă a înfășurărilor, dar într-o măsură mai mică decât cea a motorului excitării secvențiale, prin urmare, caracteristica de viteză în acest caz se dovedește a fi mai moale decât motorul de excitație paralelă, dar mai rigid decât motorul excitației secvențiale.
Raportul dintre înfășurările MDS poate varia foarte mult. Motoarele cu o înfășurare serială slabă au o caracteristică slabă a vitezei incidentului (curba 1, figura 2).
Smochin. 2 - Caracteristicile de mare viteză ale motorului de excitație mixtă.
Cu cât este mai mare proporția de înfășurare consecventă în crearea MDS, cu atât caracteristica de viteză se apropie de caracteristica motorului de excitație secvențială. În figura 2, linia 3 prezintă una dintre caracteristicile intermediare ale motorului mixt de excitație și pentru comparație, este dată o caracteristică a motorului de excitație secvențială (Curve 2).
Cu întoarcerea în desfășurare a înfășurării secvențiale cu o creștere a sarcinii, fluxul magnetic rezultat scade, ceea ce duce la o creștere a vitezei motorului (curba 4). Cu o caracteristică atât de extremă, operația motorului poate fi instabilă, deoarece Fluxul de înfășurare serială poate reduce semnificativ fluxul magnetic rezultat. Prin urmare, nu se aplică motoarele cu contra-incluziune a înfășurărilor.
Caracteristică mecanică n \u003d f (m) la u \u003d uan și iv \u003d const. Motorul de excitație mixt este prezentat în Fig.3 (linia 2).
Smochin. 3 - Caracteristicile mecanice ale motorului de excitație mixtă.
Acesta este situat între caracteristicile mecanice ale motoarelor paralele (curba 1) și secvențiale (curba 3) de excitație. Ridicând MDS de înfășurări în consecință, puteți obține un motor electric cu o caracteristică aproape de caracteristica motorului de excitație paralelă sau secvențială.
Domeniul de aplicare al motoarelor de excitație secvențială, paralelă și mixtă.
Prin urmare, pentru motoarele de excitație secvențială supraîncărcate mai puțin periculoase în acest moment. În acest sens, motoarele de excitație secvențiale au avantaje semnificative în cazul condițiilor de pornire severe și modifică cuplul încărcăturii pe limite largi. Acestea sunt utilizate pe scară largă pentru tracțiunea electrică (tramvaie, autobuze de metrou, cărucior, locomotive electrice și locomotive diesel) și în instalațiile de ridicare.
Viteză naturală și caracteristici mecanice, domeniul de aplicare în motoarele paralele de excitație.
Caracteristici naturale de mare viteză și mecanică, domeniul de utilizare în motoarele de excitație mixte.
Motorul de excitație mixtă
Motorul de excitație mixtă are două înfășurări de excitație: paralel și serial (fig.29.12, a). Frecvența de rotație a acestui motor
, (29.17)
unde și - fluxuri de înfășurări paralele și consecvente de excitare.
Semnul Plus corespunde cu incluziunea convenită a înfășurărilor de excitație (înfășurările MDS). În acest caz, cu o creștere a sarcinii, fluxul magnetic general crește (datorită fluxului de înfășurare serială), ceea ce duce la o scădere a vitezei motorului. Cu întoarcerea continuă a înfășurărilor, fluxul cu o creștere a sarcinii demagnetizează mașina (semnul minus), care, dimpotrivă, mărește viteza de rotație. Funcționarea motorului devine instabilă, deoarece cu o creștere a sarcinii, viteza de rotație este în creștere inconsecvent. Cu toate acestea, cu un număr mic de rotiri ale înfășurării seriale cu o creștere a sarcinii, viteza de rotație nu crește și sarcina rămâne aproape neschimbată în întreaga gamă.
În fig. 29.12, B prezintă caracteristicile de funcționare ale motorului de excitație mixtă cu întoarcerea agitată a înfășurărilor de excitație și în fig. 29.12, B - caracteristicile mecanice. Spre deosebire de caracteristicile mecanice ale motorului de excitație secvențială, acesta din urmă au un aspect mai sever.
Smochin. 29.12. Schema mixtă a motorului (A), lucrătorii săi (b) și caracteristicile mecanice (c)
Trebuie remarcat faptul că, în forma sa, caracteristica motorului de excitație mixtă ocupă o poziție intermediară între caracteristicile corespunzătoare ale motoarelor de excitație paralelă și secvențială, în funcție de modul în care MDS predomină în care din înfășurările de excitație (paralele sau secvențiale).
Motorul mixt de excitație are avantaje în comparație cu motorul de excitație secvențială. Acest motor poate funcționa, deoarece fluxul de înfășurare paralel limitează viteza motorului în h.h. Și elimină pericolul de "răspândire". Puteți ajusta viteza de rotație a acestui motor cu un comerț cu amănuntul în circuitul paralel de lichidare a excitației. Cu toate acestea, prezența a două înfășurări entuziasm face ca motorul mixt de excitație să fie mai scump comparativ cu tipurile de tipuri discutate mai sus, ceea ce limitează utilizarea acestuia. Motoarele de amestecare și excludere sunt utilizate, de obicei, în cazul în care sunt necesare momente de pornire semnificative, accelerația rapidă în timpul accelerației, funcționarea constantă și permisă doar o mică scădere a vitezei de rotație cu o creștere a sarcinii pe arbore (mori de rulare, camioane, pompe, compresoare ).
49. Proprietățile de pornire și suprasarcinare a motoarelor DC.
Pornirea motorului DC Pornirea directă a acestuia la tensiunea de rețea este permisă numai pentru motoarele de putere mici. În acest caz, vârful actual de la începutul pornirii poate fi de aproximativ 4 - 6 ori nominal nominal. Începerea directă a motoarelor DC de putere considerabilă este complet inacceptabilă, deoarece vârful inițial curent va fi egal cu 15 - 50 de ori nominal. Prin urmare, începerea motoarelor de putere medii și mari sunt produse utilizând un rând de pornire, care limitează curentul când pornește de la comutare și rezistență mecanică a valorilor.
Piciorul de pornire se efectuează dintr-un fir sau o bandă cu rezistivitate ridicată împărțită în secțiuni. Firele sunt atașate la butonul de cupru sau contacte plate din locurile de tranziție de la o secțiune la alta. Contactele deplasează peria de cupru a manetei putrezite a tijei. Revetatele pot avea o altă execuție. Curentul de excitație la pornirea unui motor de excitație paralelă este setat de către corespunzător munca normalăLanțul de excitație este activat direct la tensiunea de rețea, astfel încât să nu existe o reducere de tensiune datorită scăderii tensiunii în reținere (vezi figura 1).
Necesitatea de a avea un curent normal de excitație este legată de faptul că atunci când porniți motorul ar trebui să dezvolte un MEAM mai mare admisibil, care este necesar pentru a asigura o accelerație rapidă. Pornirea motorului DC este realizată cu o scădere secvențială a rezistenței reostatului, de obicei - prin transferarea pârghiei fluviului de la un contact fix al repornirii la alta și în afara secțiunilor; Reducerea rezistenței poate fi efectuată și prin închiderea secțiunilor secțiunilor de către contactori, declanșată de programul specificat.
Când porniți manual sau automat, curentul variază de la valoarea maximă egală cu 1,8-2,5 la o mai mare nominală la începutul lucrului atunci când această rezistență Reistata, la o valoare minimă egală cu 1,1 - 1,5 ori nominală la sfârșitul lucrării și înainte de a trece la o altă poziție a rândului de pornire. Curentul de ancorare după pornirea motorului cu rezistență RP este RP
unde UC este tensiunea de rețea.
După pornirea, accelerația motorului începe, în timp ce are loc anti-EDC E și curentul de ancorare scade. Dacă considerăm că caracteristicile mecanice ale N \u003d F1 (Mn) și N \u003d F2 (II) sunt practic liniare, atunci când sunt overclocked, o creștere a vitezei de rotație va apărea în conformitate cu legea liniară, în funcție de ancora curentă (fig . 1).
Smochin. 1. Diagrama de pornire a motorului DC
Launcherul (figura 1) pentru o rezistență diferită în lanțul ancorei este segmentele caracteristicilor mecanice liniare. Cu o scădere a curentului de ancorare la valoarea IMIN, secțiunea de rezistență R1 este oprită și curentul crește la valoarea
unde E1 - ECD la punctul o caracteristică; R1 Rezistența secțiunii off.
Apoi motorul este accelerat din nou la punctul B și așa mai departe până când motorul este eliberat atunci când motorul este rotit direct la tensiunea UC. Motivele de pornire sunt concepute pentru a încălzi 4 -6 lansări la rând, deci trebuie să monitorizați acest lucru la sfârșitul reținerii pornirii, acesta a fost complet eliminat.
Când motorul este oprit, se oprește de la sursa de energie, iar lansatorul este complet pornit - motorul este pregătit pentru următorul început. Pentru a elimina posibilitatea apariției auto-inducției mari de auto-inducție atunci când circuitul de excitație se rupe și, atunci când este deconectat, circuitul se poate apropia de rezistența de evacuare.
ÎN unități reglabile Pornirea motoarelor DC sunt realizate prin creșterea treptată a tensiunii sursei de alimentare, astfel încât curentul când pornirea este acceptat în limitele necesare sau rămase pentru mai mult de timpul de pornire este aproximativ neschimbat. Acesta din urmă poate fi realizat de control automat Procesul de modificare a tensiunii de alimentare în sistemele de feedback.
Începeți și opriți MPT
Includerea directă a acestuia pe tensiunea de rețea este permisă numai pentru motoarele de putere mici. În acest caz, vârful actual de la începutul pornirii poate fi de aproximativ 4 - 6 ori nominal nominal. Începerea directă a motoarelor DC de putere considerabilă este complet inacceptabilă, deoarece vârful inițial curent va fi egal cu 15 - 50 de ori nominal. Prin urmare, începerea motoarelor de putere medii și mari sunt produse utilizând un rând de pornire, care limitează curentul când pornește de la comutare și rezistență mecanică a valorilor.
DC motor Start.se efectuează cu o scădere secvențială a rezistenței reostatului, de obicei prin transferarea pârghiei fluviului de la o rădăcină fixă \u200b\u200ba repornirii la alta și în afara secțiunilor; Reducerea rezistenței poate fi efectuată și prin închiderea secțiunilor secțiunilor de către contactori, declanșată de programul specificat.
Când porniți manual sau automat, curentul variază de la valoarea maximă egală cu 1,8 -2,5 la o cantitate nominală multiplă la începutul funcționării la o rezistență dată a reostatului, la valoarea minimă egală cu 1,1 - 1,5 ori valoarea nominală la valoarea nominală Sfârșitul muncii și înainte de a trece la o altă poziție a rândului de pornire.
Frânare Este necesar pentru a reduce momentul coborârii motorului, care, în absența frânării, pot fi inacceptabil de mari, precum și pentru a fixa mecanismele conduse într-o anumită poziție. Frânare mecanică Motoarele DC sunt de obicei efectuate atunci când sunt aplicate. saboți de frână pe scripetele de frână. Dezavantaj frâne mecanice Este momentul de frânare și timpul de inhibare depind de factori aleatorii: uleiuri sau umiditate pe scripetele de frână și altele. Prin urmare, o astfel de frânare se aplică atunci când traseul de timp și frânare nu sunt limitate.
În unele cazuri, după frânarea preelectată la viteză mică, este posibilă oprirea cu precizie mecanismul (de exemplu, un lift) într-o poziție dată și să-și asigure poziția într-un anumit loc. O astfel de frânare este, de asemenea, aplicată în cazuri de urgență.
Frânare electrică Oferă obținerea destul de precisă a punctului de ardere dorit, dar nu poate oferi o fixare a mecanismului într-o locație specificată. Prin urmare, frânarea electrică, dacă este necesar, este completată de mecanică, care este pusă în aplicare după capătul electric.
Frânarea electrică are loc atunci când fluxul curent în conformitate cu motorul EDC. Sunt posibile trei moduri de frânare.
DC de frânare mișcare cu revenirea energetică în rețea.În acest caz, EDC E ar trebui să fie mai mare decât tensiunea de alimentare a UC și curentul va curge în direcția EMF, fiind un curent de generare. Energia cinetică de rezervă va fi transformată în electric și parțial returnată în rețea. Schema de includere este prezentată în fig. 2, a.
Smochin. 2. Diagrame de circuit ale motoarelor DC: I - cu revenirea energiei în rețea; B - când se opune; B - frânare dinamică
Frânarea motorului DC poate fi efectuată atunci când tensiunea sursei de alimentare scade astfel încât UC< Е, а также при спуске грузов в подъемнике и в других случаях.
Frânare în antic Se efectuează prin comutarea motorului rotativ la direcția opusă de rotație. În acest caz, EDC E și tensiunea UC este ancorată și pentru a limita curentul, trebuie să includ un rezistor cu rezistență inițială.
unde Imas sunt cel mai mare curent admisibil.
Frânarea este asociată cu o pierdere de energie mare.
Frânarea motorului DC dinamic Se efectuează atunci când motorul excitat rotativ al rezistrului RT (fig.2, b) este pornit pe cleme. Energia cinetică de rezervă este transformată în electric și disipată într-un lanț de ancoră ca o căldură. Acesta este cel mai comun mod de frânare.
Scheme de pornire a motorului DC de excitație paralelă (independentă): circuit de alimentare a motorului, circuitul de incluziune B cu frânare dinamică, în circuit pentru contra-circuite.
Procese tranzitorii în MTT
În cazul general, în circuitul electric, pot apărea procese de tranziție dacă există elemente inductive și capacitive în circuit, care au capacitatea de a se acumula sau de a da energia unui câmp magnetic sau electric. În momentul comutării, când începe procesul de tranziție, energia este redistribuită între elementele inductive, capacitive ale lanțului și sursele de energie externe conectate la lanț. În acest caz, o parte a energiei este transformată iremediabil în alte tipuri de energii (de exemplu, la termic pe rezistență activă).
După terminarea procesului de tranziție, se stabilește un nou mod instalat, care este determinat numai de surse externe de energie. Atunci când sursele externe de energie sunt deconectate, procesul de tranziție poate apărea datorită energiei câmpului electromagnetic acumulat înainte de începerea modului de tranziție în elemente inductive și capacitive ale lanțului.
Schimbările în energia câmpurilor magnetice și electrice nu pot apărea instantaneu și, prin urmare, nu pot curge instantaneu procese la momentul comutării. De fapt, schimbarea de hopping (instantanee) în domeniul energiei în elementul inductiv și capacitiv duce la necesitatea de a avea putere infinit de mare putere p \u003d DW / DT, care este aproape imposibil, deoarece în circuitele electrice reale nu există o putere infinit de mare putere.
Astfel, procesele tranzitorii nu pot apărea instantaneu, deoarece este imposibil, în principiu, modificați instantaneu energia acumulată în câmpul electromagnetic al lanțului. Procesele teoretic tranzitorii se termină în timp t → ∞. Aproape procesele tranzitorii sunt rapide, iar durata lor este de obicei fragmentată de o secundă. Deoarece câmpurile magnetice W M și Electric W E sunt descrise de expresii
curentul în inductanță și tensiunea pe rezervor nu pot fi modificate instantaneu. Aceasta se bazează pe legile de comutare.
Prima lege a comutatorului este că curentul din ramură cu un element inductiv la momentul inițial al timpului după comutare este același înțeles cum a fost direct înainte de comutare și apoi începe să se schimbe fără probleme de la această valoare. Suma menționată este de obicei scrisă în forma I L (0 -) \u003d I L (0 +), crezând că comutarea apare instantaneu în momentul t \u003d 0.
A doua lege de comutare este că tensiunea pe elementul capacitiv în momentul inițial după comutare este aceeași valoare ca și ea înainte de comutare, apoi începe să se schimbe fără probleme de la această valoare: UC (0 -) \u003d UC (0 + ).
În consecință, prezența unei sucursale care conțin inductanță în circuit este inclusă în tensiune este echivalentă cu pauza lanțului în acest loc în momentul comutării, de la I L (0 -) \u003d I L (0 +). Prezența în circuit este inclusă în tensiune, ramura conținând un condensator descărcat, este echivalentă cu un scurtcircuit în acest loc în momentul comutării, deoarece U C (0 -) \u003d U C (0 +).
Cu toate acestea, sunt posibile tensiuni pe inductoare și curenți în rezervoare în circuitul electric.
În circuitele electrice cu elemente rezistive, energia câmpului electromagnetic nu este acoperită, ca urmare a căreia procesele tranzitorii nu apar în ele, adică. În astfel de circuite, modurile staționare sunt instalate instantaneu, sari.
De fapt, orice element al lanțului are un fel de rezistență R, inductanța L și capacitatea C, adică. În dispozitivele electrice reale, există pierderi termice datorate pasajului curent și prezenței rezistenței R, precum și câmpurilor magnetice și electrice.
Procesele tranzitorii în dispozitivele electrice reale pot fi accelerate sau încetinite prin selectarea parametrilor corespunzători ai elementelor lanțurilor, precum și prin utilizarea dispozitivelor speciale.
52. Mașinile DC magnitohidrodinamice. Hidrodinamica magnetică (MHD) este o zonă de știință care studiază legile fenomenelor fizice în medii lichide și gaze conductive electrice atunci când sunt deplasate într-un câmp magnetic. Pe aceste fenomene, se întemeiază principiul acțiunii diferitelor magnetohidrodinamice (MHD) de mașini de curent continuu și alternativ. Unele mașini MHD sunt utilizate în diverse domenii de tehnologie, în timp ce altele au perspective semnificative pentru aplicații în viitor. Mai jos sunt principiile dispozitivului și acțiunilor MHD ale mașinilor DC.
Pompe electromagnetice pentru metale lichide
Figura 1. Principiul dispozitivului pompei electromagnetice a DC
În pompa DC (figura 1), canalul 2 cu un metal lichid este plasat între poli de electromagnet 1 și folosind electrozii 3 sudați la pereții canalului, curentul constant din sursa externă este trecut prin metalul lichid. Ca curent la metalul lichid din acest caz Este rezumat cu o cale conductivă, atunci astfel de pompe sunt, de asemenea, numite conducție.
Când câmpurile de poli sunt interacționați cu un curent într-un metal lichid pe particule metalice, actul forțelor electromagnetice, presiunea și metalul lichid se dezvoltă. Curenții din metalul lichid distorsionează câmpul polilor ("reacție de ancorare"), ceea ce duce la o scădere a eficacității pompei. Prin urmare, în pompele puternice între sfaturile de stâlp și canal, anvelopele sunt plasate ("înfășurarea compensației"), care sunt pornite secvențial în circuitul canalului în contra-direcție. Înfășurarea excitației electromagnet (care nu este prezentată în figura 1) este de obicei pornită secvențial în circuitul canal al canalului și are doar 1 până la 2 rotații.
Utilizarea pompelor conductive este posibilă pentru metalele lichide scăzute și la temperaturi atunci când pereții canalului pot fi realizați din metale rezistente la căldură (oțel inoxidabil non-magnetic și așa mai departe). În caz contrar, pompele de inducție ale curentului alternativ sunt mai potrivite.
Pompele tipului descris au început să fie utilizate aproximativ 1950 în scopuri de cercetare și în astfel de instalații cu reactoare nucleare, în care purtătorii de metale lichide sunt utilizate pentru a îndepărta căldura de la reactoare: sodiu, potasiu, aliajele lor, bismut și altele. Temperatura metalului lichid din pompe este de 200 - 600 ° C și, în unele cazuri, până la 800 ° C. Una dintre pompele de sodiu efectuate are următoarele date calculate: Temperatura 800 ° C, presiune de 3,9 kgf / cm², consum 3670 m³ / h, puterea hidraulică utilă 390 kW, consumată curent de 250 ka, 2,5 V de tensiune, consum de energie 625 kW, Raportul de eficiență de 62,5%. Alte date caracteristice ale acestei pompe: Secțiunea transversală a canalului 53 × 15,2 cm, debitul într-un canal 12.4 m / s, lungimea canalului activă 76 cm.
Avantajul pompelor electromagnetice este că acestea nu au părți în mișcare, iar calea de metal lichid poate fi sigilată.
Pompele DC necesită surse de alimentare cu curent ridicat de curent și de joasă tensiune. Pentru nutriție pompe de putere Instalațiile de redresor sunt nepotrivite, deoarece acestea sunt obținute voluminoase și cu o mică eficiență. Mai adecvat în acest caz sunt generatoarele unipolare, a se vedea articolul "Tipuri speciale de generatoare și convertoare DC".
Motoare cu rachete cu plasmă
Pompele electromagnetice considerate sunt motoarele specifice DC. Astfel de dispozitive sunt, de asemenea, adecvate pentru overclocking, accelerare sau deplasare plasmatică, adică la temperaturi ridicate (2000-4000 ° C și mai mult) ionizate și, prin urmare, gaze conductive electric. În acest sens, se face elaborarea motoarelor plasmatice cu jet pentru rachetele cosmice și este stabilită problema obținerii ratelor de expirare a plasmei de până la 100 km / s. Astfel de motoare nu vor avea o putere mare de împingere și, prin urmare, vor fi potrivite pentru a lucra departe de planete, unde câmpurile sunt slabe; Cu toate acestea, ei au avantajul că fluxul de masă Substanțe (plasmă) mici. Necesare pentru nutriția lor energie electrica Se presupune că se obține cu reactoare nucleare. Pentru motoarele curente directe cu plasmă, problema dificilă este crearea de electrozi fiabili pentru curgerea curentului la plasmă.
Generatoarele magnitohidrodinamice
Mașini MHD, ca toate mașinile electrice, reversibile. În particular, dispozitivul prezentat în figura 1 poate funcționa și în modul Generator, dacă conduce un fluid conductiv sau gaz prin aceasta. În acest caz, este recomandabil să aveți o excitare independentă. Curentul generat este îndepărtat de la electrozi.
Într-un astfel de principiu, debitmetrele de apă electromagnetice sunt construite, soluții alcaline și acid, metale lichide și altele asemenea. Forța electromotoare de pe electrozii în același timp este proporțională cu viteza de mișcare sau de curgere a fluidului.
Generatoarele MHD sunt de interes din punctul de vedere al creării unor generatoare electrice puternice pentru a transforma în mod direct energia termică în electric. Pentru a face acest lucru, prin dispozitivul formularului prezentat în figura 1, este necesar să săriți la o viteză de aproximativ 1000 m / s plasmă conductivă. O astfel de plasmă poate fi obținută prin arderea combustibililor obișnuiți, precum și prin încălzirea gazului în reactoarele nucleare. Pentru a crește conductivitatea plasmei, este posibilă introducerea unor aditivi mici cu ușurință a metalului alcalin ușor ionizat.
Conductivitate electrică cu plasmă la temperaturi de ordinul 2000 - 4000 ° C față de mic (rezistivitate aproximativ 1 ohm × cm \u003d 0,01 ohm × m \u003d 104 OH mm² / m, adică aproximativ 500.000 de ori mai mare decât în \u200b\u200bcupru). Cu toate acestea, în generatoare puternice (aproximativ 1 milion kW) este posibil să se obțină indicatori tehnici și economici acceptabili. Se dezvoltă, de asemenea, generatoare MHD cu lichid lichid de lucru de metal.
La crearea de plasmă MHD, generatoarele directe de curent apar dificultăți în alegerea materialelor pentru electrozi și cu fabricarea valorilor mobiliare în activitatea canalelor. ÎN instalatii industriale De asemenea, o sarcină complexă este o conversie DC în raport cu voltaj scazut (câteva mii de volți) și o mare rezistență (sute de mii de ampli) în curent alternativ.
53. Autoturisme unipolare. Generatorul primar a inventat Michael Faraday. Esența efectului, deschisă de Faraday, este că atunci când discul este rotit într-un câmp magnetic transversal, puterea Lorentz acționează asupra electronilor din disc, care le schimbă spre centru sau periferice, în funcție de direcția câmpului și rotație. Datorită acestui fapt, există o forță electromotivă și prin periile curente cu privire la axa și periferia discului, un curent și o putere semnificativă pot fi îndepărtate, deși tensiunea este mică (de obicei, acțiunile Volt). Mai târziu, sa constatat că rotația relativă a discului și a magnetului nu este o condiție prealabilă. Două magneți și un disc conductiv între ele, rotind împreună, arată, de asemenea, prezența efectului inducției unipolare. Magnetul realizat din material conductiv electric, în timpul rotației, poate funcționa, de asemenea, ca un generator unipolar: ea însăși este și discul din care electronii sunt îndepărtați și este sursa câmpului magnetic. În acest sens, principiile inducției unipolare se dezvoltă în cadrul conceptului de mișcare a particulelor gratuite încărcate față de câmpul magnetic și nu în raport cu magneții. Câmpul magnetic, în acest caz, este considerat a fi fixat.
Litigiile despre astfel de mașini au mers mult timp. Nu s-ar putea înțelege că câmpul este proprietatea spațiului "gol", fizica care neagă existența eterului nu putea. Așa este, deoarece "spațiul nu este gol", are eter și acesta oferă un mediu al câmpului magnetic al câmpului magnetic față de care sunt rotite magneții și discul. Câmpul magnetic poate fi înțeles ca un curent închis de eter. Prin urmare, rotația relativă a discului și a magnetului nu este o condiție prealabilă.
În lucrările Tesla, după cum am observat deja, au fost făcute îmbunătățirile schemei (mărimea magneților a fost mărită, iar discul este segmentat), ceea ce vă permite să creați mașini auto-pradă Tesla Unipolar.
În motoarele luate în considerare, lichidarea excitației se efectuează cu un număr mic de rotiri, dar este proiectat pentru curenți mari. Toate caracteristicile acestor motoare sunt asociate cu faptul că lichidarea excitației este pornită (vezi figura 5.2, în) În concordanță cu o înfășurare de ancorare, ca urmare a căreia curentul de excitație este egal cu ancora curentă și debitul creat F proporțional cu ancora curentă:
unde dar \u003d / (/ I) - coeficient neliniar (figura 5.12).
Neliniaritate dar Legate de forma curbei de magnetizare a motorului și efectul de demagnetizare al reacției de ancorare. Acești factori se manifestă cu / i\u003e, / Yang (/ Yang - curentul de ancorare evaluat). Cu curenți mai mici dar Acesta poate fi considerat o valoare permanentă, iar cu motorul / ME\u003e 2 / I N este saturat și fluxul are puțin depinde de ancora curentă.
Smochin. 5.12.
Principalele ecuații ale motorului de excitație secvențială, spre deosebire de ecuațiile motoarelor de excitație independente, sunt neliniare, care sunt asociate, în primul rând, cu produsul variabilelor:
Când se modifică curentul în circuitul de ancorare, debitul magnetic F este schimbat, lăsând curenții de vortex în părțile masive ale conductei magnetice. Efectul curenților Vortex poate fi luat în considerare în modelul motorului sub forma unui contur echivalent de scurtcircuit descris de ecuație
Și ecuația pentru lanțul ancorei are forma:
În cazul în care W B, W B T este numărul de rotiri ale înfășurării excitației și a numărului echivalent de rotiri ale curenților de vortex.
În modul constant
De la (5.22) și (5.26) obținem expresii pentru caracteristicile mecanice și electromecanice ale motorului DC al excitării secvențiale:
În prima aproximare, caracteristicile mecanice ale motorului de excitație secvențială, fără a lua în considerare saturația lanțului magnetic, pot fi reprezentate ca hiperbles care nu traversează axa ordonată. Dacă Putați L J. C \u003d /? I + /? B \u003d 0, caracteristica nu va trece axa Abscisa. O astfel de caracteristică este numită perfect.Caracteristica naturală reală a motorului traversează axa Abscisa și datorită saturației conductei magnetice la momentele mai mult M N. Styling (fig.5.13).
Smochin. 5.13.
O caracteristică caracteristică a caracteristicilor motorului de excitație secvențială este absența unui punct perfect muta inactivă. Când sarcina scade, viteza crește, ceea ce poate duce la o accelerare necontrolată a motorului. Este imposibil să lăsați un astfel de motor fără încărcătură.
Un avantaj important al motoarelor de excitație secvențiale este o capacitate mare de reîncărcare la viteze reduse. Când supraîncărcarea curentă de 2-2,5 ori, motorul dezvoltă un moment de 3.0 ... 3.5 M n. Această circumstanță a determinat utilizarea pe scară largă a motoarelor de excitație secvențiale ca o unitate electrică vehiculPentru care sunt necesare momentele maxime la trecerea de la loc.
Schimbarea direcției de rotație a motoarelor de excitație secvențială nu poate fi realizată prin schimbarea polarității apariției lanțului de ancorare. În motoarele de excitație secvențială, la inversarea, este necesar să se modifice direcția curentă într-o parte a lanțului de ancorare: fie în lichidarea ancorei, fie în lichidarea excitației (figura 5.14).
Smochin. 5.14.
Caracteristicile mecanice artificiale pentru controlul vitezei și cuplul pot fi obținute în trei moduri:
- Introducerea rezistenței suplimentare la lanțul de ancorare a motorului;
- schimbarea motorului de tensiune de alimentare;
- Prin manevrarea ancorei de înfășurare cu rezistență suplimentară. Odată cu introducerea rezistenței suplimentare la lanțul de ancorare, rigiditatea caracteristicilor mecanice este redusă și punctul de plecare este redus. Această metodă este utilizată la pornirea motoarelor de excitație secvențială care primesc energie din surse cu o tensiune nereglementată (din firele de contact etc.) în acest caz (fig.5.15), valoarea necesară a punctului de plecare este realizată prin scurgerea secvențială a Secțiunile rezistrului de pornire prin intermediul contactorilor K1-KZ.
Smochin. 5.15.Reista caracteristicilor mecanice ale unui motor de excitație secvențială: /? 1DO - R io. - pașii rezistenți ai unui rezistor suplimentar în lanțul de ancorare
Cea mai economică modalitate de a regla viteza motorului de excitație secvențială este schimbarea tensiunii de alimentare. Caracteristicile mecanice ale motorului sunt deplasate în jos paralel cu caracteristica naturală (figura 5.16). În formă, aceste caracteristici sunt similare cu caracteristicile mecanice de ridicare (vezi figura 5.15), totuși, există o diferență fundamentală - la reglarea schimbării de tensiune, nu există pierderi în rezistențe suplimentare și reglarea se efectuează fără probleme.
Smochin. 5.1
Motoarele de excitație secvențială Când sunt utilizate ca unități mobile unitate, în multe cazuri, se obține o putere de la o rețea de contact sau alte surse de alimentare cu o valoare de tensiune constantă furnizată motorului, caz în care regulamentul se face prin intermediul unui controler de tensiune pulsului (vezi § 3.4). Această schemă este prezentată în fig. 5.17.
Smochin. 5.17.
Reglarea independentă a motorului de excitație a motorului de excitație secvențială este posibilă dacă se acumulează înfășurarea ancorei (figura 5.18, a). În acest caz, actualul de excitație B \u003d I + / W, adică. Conține o componentă constantă care nu depinde de sarcina motorului. În acest caz, motorul achiziționează proprietățile motorului mixt de excitație. Caracteristicile mecanice (figura 5.18,6) dobândesc o rigiditate mai mare și se intersectează axa ordonată, ceea ce face posibilă obținerea unei rate reduse stabile la sarcini reduse pe arborele motorului. Un dezavantaj semnificativ al schemei este pierderile mari de energie în rezistența la șunt.
Smochin. 5.18.
Două moduri de frânare sunt caracterizate pentru motoarele directe de curent și de excitație secvențiale: frânare dinamicăși anti-aflux.
Modul de frânare dinamic este posibil în două cazuri. În prima înălțare a ancoră se închide de rezistență, iar înfășurarea excitației este alimentată de o rețea sau de altă sursă prin rezistența adăugată. În acest caz, caracteristicile motorului sunt similare cu caracteristicile unui motor independent de excitație în modul de frânare dinamică (vezi figura 5.9).
În al doilea caz, a cărei diagramă este prezentată în fig. 5.19, motorul atunci când contactele KM sunt oprite și contactele KV sunt închise ca un generator de auto-excitație. Atunci când se deplasează de la regimul motorului din frână, este necesar să se mențină direcția curentului în lichidarea excitării pentru a evita demagnetizarea mașinii, deoarece mașina intră în modul de auto-excitație. Caracteristicile mecanice ale acestui mod sunt prezentate în fig. 5.20. Există o viteză de frontieră cu F, sub care nu se produce auto-excitația mașinii.
Fig.5.19.
Smochin. 5.20.
În anchetă, lanțul de ancorare include rezistență suplimentară. În fig. 5.21 prezintă caracteristicile mecanice ale motorului pentru două opțiuni pentru opoziție. Caracteristica 1 se obține dacă atunci când motorul funcționează în direcția "înainte" în (punct din) Schimbați direcția curentă în lichidarea excitației și introduceți rezistența la AD ADDING la lanțul de ancorare. Motorul trece la modul contraclude (punct dar) cu cuplul de frână M alama.
Fig.5.21.
Dacă conducerea funcționează modul de încărcare, Atunci când sarcina de a acționa mecanismul de ridicare atunci când operează în direcția "Înapoi", motorul este pornit în direcția "înainte" B, dar cu rezistență ridicată la adresa de e-mail în lanțul ancorei. Operația de antrenare corespunde punctului b. Într-o caracteristică mecanică 2. Funcționarea în modul opoziției este conjuga cu o pierdere de energie mare.
Caracteristicile dinamice ale motorului DC de excitație secvențială descrie sistemul de ecuații care decurg din (5.22), (5.23), (5.25) în timpul tranziției la forma operatorului de înregistrare:
În schema structurală (figura 5.22) Coeficientul dar \u003d D / i) reflectă curba de saturație a mașinii (vezi figura 5.12). Influența neglijării curenților Vortex.
Smochin. 5.22.
Pentru a determina funcțiile de transfer ale motorului de excitație secvențială prin metoda analitică este destul de dificilă, astfel încât analiza proceselor tranzitorii este realizată prin simulare pe calculator pe baza diagramei prezentate în fig. 5.22.
Motoarele mixte de excitație DC au două înfășurări de excitație: independent și consistent. Ca urmare, caracteristicile lor statice și dinamice combină proprietățile caracteristice ale celor două motoare DC considerate anterior. Care dintre speciile aparține mai mult unui singur motor de excitație mixtă depinde de raportul forțelor de magnetizare create de fiecare din înfășurări: b / pv \u003d b / pv\u003e unde în "b - numărul de rotiri de înfășurare de excitație independentă și coerentă.
Ecuațiile sursă ale motorului mixt de excitație:
unde, R B. W B - Curentul, rezistența și numărul de rotiri ale înfășurării excitației independente; L M - Inducția reciprocă a înfășurărilor de excitație.
Ecuațiile modului constant:
De unde poate fi scrisă ecuația caracteristică electromecanică în formă:
În majoritatea cazurilor, o lichidare de excitație secvențială este efectuată cu 30 ... 40% MD C, apoi viteza de ralanti perfectă depășește viteza nominală a motorului cu aproximativ 1,5 ori.
