Электрические машины

У машины постоянного тока имеется неподвижная часть (индуктор), который создает основной магнитный поток Фв, а в находящемся внутри якоре происходит процесс электромеханического преобразования энергии: электрической в механическую (двигатель) или обратно — механическую в электрическую (генератор).Электромагнитная схема машины постоянного тока приведена на рисунке 1.1. Рис. 1.1. Электромагнитная схема машины постоянного токаИндуктор состоит из главных полюсов (ГП), станины (ярмо) и дополнительных полюсов (ДП) (в микромашинах они, как правило, отсутствуют). Главные полюса создают основной магнитный поток вмашине, для чего на них устанавливаются либо постоянные магниты (электрические машины с магнитоэлектрическим возбуждением) либо катушки возбуждения, токи которых обеспечивает требуемое значение основного магнитного потока машины. Число главных полюсов всегда четное, причем северные и южные полюса чередуются, что достигается соответствующим соединением катушек возбуждения отдельных полюсов. Мощность, потребляемая цепями возбуждения, составляет примерно 0,5-3,0% от номинальной мощности машины постоянного тока. Причем с увеличением мощности машины относительная величина потерь мощности на возбуждение падает. Сердечники полюсов изготовлены в виде пакета из листов электротехнической стали толщиной 0,5-1,0 мм. Если машина не является универсальной, т. е. магнитный поток не изменяется ни во времени, ни в пространстве, то в шихтовке ферромагнитного сердечника нет необходимости, т. к. активных потерь в сердечнике в этом случае, очевидно, нет. Крепление главных полюсов к ярму осуществляется с помощью болтов.Механические характеристики двигателя последовательного возбужденияВ двигателе с последовательным возбуждением поток и момент зависят оттока якоря. Поэтому механические характеристики машины определяются выражением:Форма этих характеристик (рисунок 1.2) при малых нагрузках имеет гиперболический характер, что говорит о необходимости исключения такого режима работы машины.Рис. 1.2. Характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при различной величине сопротивления в цепи якоря (а) и величины питающего напряжения (б)У двигателей независимого (параллельного) возбуждения М ~ Iя, а у двигателей последовательного возбуждения приблизительно М ~Iя2. Поэтому последние при пуске развивают значительно больший момент. Если скорость первых можно считать не зависящей от момента w=cons, то скорость вторых зависит от него, примерно, в соответствии с выражением:Поэтому для двигателей независимого возбужденияа для двигателей последовательного возбужденияСледовательно, при изменении момента нагрузки в широких пределах диапазон изменения мощности у двигателей с последовательным возбуждением значительно меньше, что и обусловило их широкое использование в тяговом электроприводе.Выполнение работыВиртуальная лабораторная установка представлена на рисунке 2.1. Рис. 2.1. Виртуальная лабораторная установкаПараметры источника питания представлены на рисунке 2.2. Рис. 2.2. Параметры источника питанияПараметры машины постоянного тока представлены на рисунке 2.3. Рис. 2.3. Параметры машины постоянного токаВ результате выполнения эксперимента была получена таблица измеренных и вычисленных значений (таблица 2.1). Таблица 2.1 – Таблица расчетных значений. ЗаданиеИзмеренияРасчетM, Нмw, рад/сIя, АIв, АР1, ВтР2, ВтКПД, %58216,596,594349,404105,0094,3815453,111,4211,427537,206796,5090,1725339,914,7414,749728,408497,5087,3535279,617,4517,4511517,009786,0084,9745240,719,7819,7813054,8010831,5082,975521321,8721,8714434,2011715,0081,166519223,7723,7715688,2012480,0079,5575175,325,5425,5416856,4013147,5078,0085161,727,1927,1917945,4013744,5076,5995150,328,7428,7418968,4014278,5075,28100145,229,4929,4919463,4014520,0074,60На основании таблицы 2.1 построены механическая характеристика (рисунок 2.4) и рабочие характеристики машины (рисунок 2.5) постоянного тока с последовательным возбуждением. Рис. 2.4. Механическая характеристикаРис. 2.5. Рабочие характеристики