Билет №21. 1. Двигатели постоянного тока с последовательным и смешанным возбуждение; Характеристики,
Схема двигателя последовательного возбуждения приведена на рис а.
В этом двигателе ток якоря и ток возбуждения один и тот же. Ток якоря электродвигателя зависит от нагрузки на валу. Поэтому с изменением нагрузки в двигателе изменяются магнитные потоки полюсов, а следоват., скорость.
Механическая хар-ка двигателя «мягкая» (рис ).
При нагрузках, близких к номинальной, магнитная система двигателя насыщается, Ф=const и гипербола переходит в наклонную прямую.Пусковой момент при безреостатном пуске и номинальном напряжении был бы очень велик.
При пуске с реостатом Rп, ограничивающим пусковой ток и момент до допустимых значений Iп и Мп, пусковая характеристика( кривая 2 на рис) несколько опускается. Пуск двигателя без нагрузки недопустим, т.к. это приводит к аварии- скорость якоря двигателя превышает допустимую( двигатель идет «вразнос»). Регулирование частоты вращения двигателей последовательного возбуждения производят 3-мя способами.1)Реостатное регулирование (Rд)в цепи рабочего тока дает снижение скорости; неэкономично.2)Безреостатное ступенчатое изменение напряжения на тяговых двигателях электротранспорта достигается групповым параллельным или последовательным подключением их к сети.3)Полюсное рег-е в двигателе послед. возбужд. Осущ-ся шунтированием обмотки возбуждения реостатом (РВ см. рис а). Ум. тока возбуждения приводит к увеличению скорости при небольших нагрузках. Схема двигателя смешанного возбуждения приведена на (рис б)
На каждом полюсе такого двигателя имеются по две катушки: одна принадлежит параллельной, другая последовательной обмотке. В этих двигателях последовательную обмотку вкл. в цепь тока якоря сокласно с параллельной, т.е. так, что создаваемые ими маг. потоки Ф1(I) и Ф2=const оказываются направленными одинаково и склад.
Ф=Ф1(I)+Ф2. С ув. нагрузки на валу возрастает ток якоря и поток послед. обмотки. Результ. поток и момент ув., скорость несколько снижается. Мех. хар-ки приведены на рис.
Смешанное возбуждение (СВ) дает двигателю преимущества разных способов возбуждения и «устраняет» недостатки. Например, двигателю не угрожает «разнас» из-за вспомогательной параллельной обмотки. Двигатели смешанного возбуждения имеют наиб. пусковой момент. Для двигателя смешанного возбуждения применяют чаще всего полюсное и якорное рег-е , при котором обмотку параллельного возбуждения (ПВ) переключают на независимый источник питания.
2.Спосбы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.
Частота вращения асинхр. двигателя опред. по ф-ле:n2=n1(1-s)=60*f1(1-s)/p, из которой следует три принципиально возможных метода регулирования АД- изменение частоты f1, числа полюсов 2p и скольжения s. Скольжение обычно изменяют путем изменения потерь в цепи ротора с помощью реостата, но в некоторых случаях для этого изменяют вел-ну питающего напряжения. Частотное регулирование. Этот способ регулирования частоты вращения позволяет применять наиболее надедные и дешевые АД с короткозамкнутым ротором. Однако для изменения частоты питающего напряжения требуется наличие источника эл. тока переменной частоты. Регулирование путем изменения числа полюсов. Такое рег-е позволяет получить ступенчатое изменение частоты вращения. На рис С-4.35 показана простейшая схема (для одной фазы), позволяющая изменить число полюсов обмотки статора в2 раза. Для этого каждую фазу обмотки статора разделяют на две части. Которые переключают с послед. соед-я на параллельное. Из рис. Видно, что при включении катушек 1-2 и 3-4 в две параллельные ветви число полюсов уменьшается в 2 раза, а следовательно, частота вращения маг. поля ув. в 2 раза. При переключении число послед. вкл. витков в каждой фазе ум. в 2 раза, но так как частота вращения ув. в 2 раза, ЭДС , индуцируемая в фазе остается неизменной. Следовательно, двигатель при обеих частотах вращения может быть подключен к сети с одинаковым напряжением. Чтобы не осуществлять переключения в обмотке ротора, последнюю выполняют короткозамкнутой. Если нужно иметь 3 или 4 частоты вращения, то на статоре располагают еще одну обмотку, при переключении кот. можно получить дополнительно 2 частоты. АД с переключением числа полюсов называют многоскоростными. Многоскоростные двигатели имеют след. недостатки: большие габариты и массу по сравнению с двигателями нормального исполнения, а следовательно и большую стоимость. Кроме того рег-е осущ-ся большими ступенями; при частоте f1=50 Гц частота вращения поля n1 при переключениях изменяется в отношении 3000:1500:1000:750.Регулирование путем включения реостата в цепь ротора. При включении в цепь ротора добавочных активных сопротивлений Rдоб1, Rдоб2, Rдоб3 и других изменяется форма зависимости М=f(s) и механической хар-ки n2=f(M) двигателя (рис С-4.37,а).
При этом некоторому нагрузочному моменту Мн соответствуют скольжения s1, s2, s3, …, большие, чем скольжения sе, при работе двигателя на естественной характеристике (при Rдоб=0). Следовательно, установившаяся частота вращ-я двигателя ум. от ne до n1, n2, n3, … (рис С-4.37,б).Этот метод рег-я может быть использован только для двигателей с фазным ротором. Он позволяет плавно изменять частоту вращения в широких пределах. Недостатками его явл.:1)большие потери энергии в регулировочном реостате;2) чрезмерно «мягкая» механическая хар-ка двигателя при большом сопротивлении в цепи ротора. В некоторых случаях это недопустимо, т.к. небольшому изменению нагрузочного момента соотв. существен. Изменение частоты вращения. Регулирование путем изменения величины питающего напряжения. Для двигателей нормального исполнения такое регулирование не неприменимо. Т.к. при уменьшении питающего напряжения резко уменьшается максимальный момент (рис С-4.38). Рассматриваемый метод можно использовать для регулирования двигателей с большим активным сопротивлением ротора, т.к. в этом случае скольжение sкр резко возрастет и максимум момента сдвигается в зону, близкую к s=1 (кривые1’,2’,3’) и даже в область, где s>1. Однако, это ведет к значительному ув. потерь мощности и снижению КПД, поэтому такой метод можно применять только в микродвигателях, для которых вел-на КПД не имеет решающего значения. Изменение направления вращения. Для изменения направления вращения ротора электродвигателя надо изменить направление вращения маг. поля. Для этого необходимо изменить порядок чередования тока в фазах обмотки статора. В трехфазных машинах это осущ-ся путем переключения двух любых проводов, подводящих ток из трехфазной цепи к фазам этой обмотки.(рис , а и б).
