Принцип действия двигателя и генератора постоянного тока.

МПТ может работать в режиме двигателя и режиме генератора.

Генератор:

На обмотку возбуждения подаётся напряжение пост. тока. По ОВ протекает пост. ток If, кот созд. МДС, под действием которой возникает пост. поток Фf обмотки возбуждения. Он замыкается по магнитной цепи машины.

Uf-If-Фf-e=-dФ/dt

Фf пронизывает обмотку якоря. Якорь приводится во вращение ПД с частотой вращения n. Неизменный Фf относительно статора становится переменным относительно обмотки якоря. Наводится ЭДС:

e=-dФ/dt 

e = e*sin(wt) –  переменная синусоидальная:

Для выпрямления напряжения служит коллектор. Щётки на коллекторе устанавливаются таким образом, что каждая из щёток снимает либо положительное, либо отрицательное значение ЭДС, наводимой в секциях обмотки якоря.

Двигатель:

Uf-If-Ff-Фf-Мвр-n2

На обм. якоря подается Ua-Ia-Mвр-n2

Чтобы изменить направление вращения, необходимо изменить полярность ОВ или обмотки якоря.

Способы возбуждения МПТ

Возбудить – значит навести основной магнитный поток

Есть два основных способа:

· Магнитоэлектрическая система возбуждения(от пост. магнитов (микромашины))

· Электромагнитная система

o С независимым возбуждением (ОВ в независимом контуре)

o Параллельного возбуждения

I=Ia-iв

o Последовательного возбуждения (совместная ОВ)

I=Ia=iв

o Смешанное возбуждение

Петлевая обмотка якоря МПТ

В наст.время в кач-ве ОЯ МПТ в основном применяются обмотки якоря барабанного типа. При этом обмотки укладываются в два слоя в пазы на наружной пов-ти якоря.

Простейший эл-т обмотки-виток. Один виток имеет, как правило две активные и две лобовые части.

Активные части - те, которые лежат в пазах. Они участвуют в создании ЭДС либо вращающего момента. Лобовые части соединяют активные части между собой и коллектором.

Ряд последовательно соединённых витков, лежащих в двух пазах и имеющих общую изоляцию-наз.секцией.Концы секции прис-ют к двум коллект-ым пластинам. Число секций обмотки якоря равно числу коллект-ых пластин.(РИС)

Обмотки разделяют на петлевые и волновые (по форме секции),а в М большой Р-комбинирован.обмотки.

По сложности исполнения:-простые;-сложные; с уравнительными соединениями и без них.

Простая петлевая обмотка

В этой обмотке каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллект-ым пластинам. При укладке секций за один обход укладывают все секции. Конец последней должен присоед-тся к началу первой секции и обмотка замыкается.(РИС).

Рез-ий шаг: У=У_К=±1; У₁= ; У₂ =У₁-У

-округление до целого числа; -число пазов якоря; р-число пар полюсов якоря.

Кол-во щёток равно числу полюсов n_щ=2р;

По коллектору щётки располагаются равномерно. Часть обмотки, заключён.м/у сосед.щётками-параллельная ветвь(п.в.).

ЭДС ОЯ: Е_а=Е_п.в.;

Ток ОЯ: I_а=åI_п.в.;

2а-число параллельных ветвей;

2а=2р-для простой петлевой обмотки(её наз.парал-ой обм.)Применяют для машин с большим знач.тока якоря и с малым знач.напряжения.

У петлевой обмотки из-за дефектов при изгот-ии магнитной сист.может возникать нессиметрия магнитных потоков отдельных полюсов. При этом ЭДС парал-ых ветвей будет неодинакова, а по обм-ке якоря будут протекать уравнительные токи. Для выравн-ия потенциала используют уравнит-ые соед-ия-уравнители первого рода-это эл-ое соедин.точек обмотки с равными потенциалами.

-число уравнителей; -число секций;Уравнительные соед-ия располагают над лобовой частью обм-ки рядом с коллек-ом. Уравн-ями снабжают 1/2или1/3 кол-ва коллект-ых пластин. Полное кол-во применяют в маш. большой мощ-ти.

 5.Волновые обмотки якоря МПТ.

В наст.время в кач-ве ОЯ МПТ в основном применяются обмотки якоря барабанного типа. При этом обмотки укладываются в два слоя в пазы на наружной пов-ти якоря.

Простейший эл-т обмотки-виток. Один виток имеет, как правило две активные и две лобовые части.

Активные части - те, которые лежат в пазах. Они участвуют в создании ЭДС либо вращающего момента. Лобовые части соединяют активные части между собой и коллектором.

Ряд последовательно соединённых витков, лежащих в двух пазах и имеющих общую изоляцию-наз.секцией.Концы секции прис-ют к двум коллект-ым пластинам. Число секций обмотки якоря равно числу коллект-ых пластин.(РИС)

Обмотки разделяют на петлевые и волновые (по форме секции),а в М большой Р-комбинирован.обмотки.

По сложности исполнения:-простые;-сложные; с уравнительными соединениями и без них.

Волновые обмотки якоря МПТ.

Секции, лежащие под разными полюсами соединены последовательно.(РИС).

У=У_К= ;

У₁= ; У₂=У-У₁;

2а=2-всегда,не зависит от р.

Е_а=Е_п.в ;

I_а= .

Волновая обмотка применяется для машин с относительно небольшим I_а и большим напряжением.Ур-ых соед-ий не требуется,т.к. в состав кажд.параллельной ветви входят секции,лежащие под всеми полюсами машины.

Сложные обмотки

В маш.большой Р(от 1000 кВ и более) прим.слож.обмотки.Они состоят из некоторого количества m простых обмоток,уложенных на якоре и смещённых друг относительно друга.Чтобы соединить эти простые обмотки,ширина щётки должна быть равна ширине коллек-ых пластин(нескольких-сколько простых обмоток).Для сложной петлевой: 2а=2р∙m;шаг по кол-ру:У_К-У=m.Сложная волновая: 2а=2m; У_К-У= .В сложных обмотках используют уравнители второго рода-электр-ие соед-ия прост.обмоток в точках с одинак.потенциалом.

ЭДС обмотки якоря МПТ

При вращении якоря в магнитном поле полюсов в каждом из проводников якоря будет наводиться ЭДС. l_пр=B_i∙υ∙l; B_i-значение инд.в точке,где наход.i-ый проводник; l-активная длина проводника; υ-линейн.скор.движ.пров-ка.ЭДС обмотки якоря равна e пров-ов одной параллельной ветви: ;N-число активн.пров-ов;2а-кол-во параллельных ветвей. ;При большом кол-ве коллект-ых пластин можно пренебречь пульсирующей ЭДС. Можно взять В_ср. в пределах полюсного деления.

Полюсное деление τ-это часть окружности якоря,приходящаяся на один полюс. τ= ; D=2 p  τ/π;

D-внешний диаметр якоря по магнитопроводу.

υ= ,м/с

 ;

-постоянная машины;

;

;

Размах пульсации:

 ∆Е=0.5(Е_max-E_min)-зависит от коллект-ых пластин.

Уравнение равновесия МПТ можно получить их схемы замещения обмотки якоря(РИС):

Режим Г: U_Г=Е_Г-I_Я∙r_я;

Режим Д: U_Д=Е_Д+ I_Я∙r_я.