Види порушення та схеми включення двигунів постійного струму
Двигуни постійного струму в залежності від способів їх віз-буждения, як уже зазначалося, поділяються на двигуни з незалежним. паралельним (шунтовим), послідовним (серієсний) і змішаним (компаундних) збудженням.
Двигуни незалежного збудження. вимагають два джерела живлення (ріс.11.9, а). Один з них необхідний для живлення обмотки якоря (висновки Я1 і Я2), а інший - для створення струму в обмотці збудження (висновки обмотки Ш1 і Ш2). Додаткове опір Rд в ланцюзі обмотки якоря необхідно для зменшення пускового струму двигуна в момент його включення.
З незалежним збудженням виконуються в основному потужні електричні двигуни з метою більш зручного і економічного регулювання струму збудження. Перетин дроту обмотки збудження визначається в залежності від напруги її джерела живлення. Особливістю цих машин є незалежність струму збудження, а відповідно і основного магнітного потоку, від навантаження на валу двигуна.
Двигуни з незалежним збудженням за своїми характеристиками практично збігаються з двигунами паралельного збудження.
Двигуни паралельного збудження включаються відповідно до схеми, показаної на ріс.11.9, б. Затискачі Я1 і Я2 відносяться до обмотці якоря, а затиски Ш1 іШ2 - до обмотці збудження (до шунтовой обмотці). Змінні опору Rд і Rв призначені відповідно для зміни струму в обмотці якоря і в обмотці збудження. Обмотка збудження цього двигуна виконується з великої кількості витків мідного дроту порівняно малого перетину і має значний опір. Це дозволяє підключати її на повне напруга мережі, вказане в паспортних даних.
Особливістю двигунів цього типу є те, що при їх роботі забороняється від'єднувати обмотку збудження від якірного ланцюга. В іншому випадку при розмиканні обмотки збудження в ній з'явиться неприпустиме значення ЕРС, яке може привести до виходу з ладу двигуна і до поразки обслуговуючого персоналу. З тієї ж причини не можна розмикати обмотку збудження і при виключенні двигуна, коли його обертання ще не припинилося.
Зі збільшенням частоти обертання додатковий (додаткове) опір Rд в ланцюзі якоря слід зменшувати, а при досягненні сталої частоти обертання - вивести повністю.
Ріс.11.9. Види порушення машин постійного струму,
а - незалежного збудження. б - паралельного збудження,
в - послідовного збудження, г - змішаного збудження.
ОВШ - обмотка збудження шунтовая, ОВС - обмотка збудження серієсний, 'ОВН - обмотка незалежного збудження, Rд -додаткове опір в ланцюзі обмотки якоря, Rв- додатковий опір в ланцюзі обмотки збудження.
Відсутність додаткового опору в обмотці якоря в момент пуску двигуна може призвести до появи великої пускового струму, що перевищує номінальний струм якоря в 10. 40 раз [1,2].
Важливою властивістю двигуна паралельного збудження служить практично постійна його частота обертання при зміні навантаження на валу якоря. Так при зміні навантаження від холостого ходу до номінального значення частота обертання зменшується всього лише на (2. 8)% [1,12].
Другою особливістю цих двигунів служить економічне регулювання частоти обертання, при якому відношення максимальної швидкості до найменшої може становити 2: 1. а при спеціальному виконанні двигуна - 6: 1. Мінімальна частота обертання обмежується насиченням магнітного ланцюга, яке не дозволяє вже збільшувати магнітний потік машини, а верхня межа частоти обертання визначається стійкістю машини - при значному ослабленні магнітного потоку двигун може піти «в рознос» [1,3,4,6].
Двигуни послідовного збудження (серієсний) включаються за схемою, (ріс.11.9, в). Висновки С1 і С2 відповідають серієсний (послідовної) обмотці збудження. Вона виконується з порівняно незначною кількістю витків в основному мідного дроту великого перетину. Обмотка збудження з'єднується послідовно з обмоткою якоря. Додаткове опір Rд в ланцюзі обмоток якоря і збудження дозволяє зменшити пусковий струм і виробляти регулювання частоти обертання двигуна. У момент включення двигуна воно повинно мати таку величину, при якій пусковий струм буде складати (1,5. 2,5) Iн. Після досягнення двигуном сталої частоти обертання додатковий опір Rд виводиться, тобто встановлюється рівним нулю.
Ці двигуни при пуску розвивають великі пускові моменти обертання і повинні запускатися при навантаженні не менше 25% її номінального значення. Включення двигуна при меншій потужності на його валу і тим більше в режимі холостого ходу не допускається. В іншому випадку двигун може розвинути неприпустимо великі обороти, що викличе вихід його з ладу [1,6,12]. Двигуни цього типу широко застосовуються в транспортних і підйомних механізмах, в яких необхідно змінювати частоту обертання в широких межах.
Двигуни змішаного збудження (компаундні), займають проміжне положення між двигунами паралельного і послідовного збудження (ріс.11.9, г). Велика приналежність їх до того чи іншого виду залежить від співвідношення частин основного потоку збудження, створюваних паралельної або послідовної обмотками збудження. У момент включення двигуна для зменшення пускового струму в ланцюг обмотки якоря включається додатковий опір Rд. Цей двигун має гарні тяговими характеристиками і може працювати в режимі холостого ходу.
Пряме (безреостатаное) включення двигунів постійного струму всіх видів порушення допускається потужністю не більше одного кіловата.
Позначення машин постійного струму
В даний час найбільш широкого поширення набули машини постійного струму загального призначення серії 2П і найбільш нової серії 4П. Крім цих серій випускаються двигуни для кранових, екскаваторних, металургійних та інших приводів серії Д. Виготовляються двигуни і спеціалізованих серій [5,6,8].
Двигуни серій 2П і 4П поділяються по осі обертання, як це прийнято для асинхронних двигунів змінного струму серіі4А. Машини серіі2П мають 11 габаритів, що відрізняються по висоті обертання осі від 90 до 315 мм. Діапазон потужностей машин цієї серії складає від 0,13 до 200 кВт для електричних двигунів і від 0,37 до 180 кВт для генераторів. Двигуни серій 2П і 4П розраховуються на напругу 110, 220, 340 і 440 В. Їх номінальні частоти обертання складають 750, 1000, 1500,2200 і 3000 об / хв.
Кожен з 11 габаритів машин серії 2П має станини двох довжин (М і L).
Електричні машини серії 4П мають кращі деякі техніко - економічні показники в порівнянні з серією 2П. трудомісткість виготовлення серії 4П в порівнянні з 2П знижена в 2,5. 3 рази. При цьому витрата міді знижується на 25. 30%. По ряду конструктивних особливостей, в тому числі за способом охолодження, щодо захисту від атмосферних впливів, по використанню окремих деталей і вузлів машини серії 4П уніфіковані з асинхронними двигунами серії 4А ІАІ [10,11].
Позначення машин постійного струму (як генераторів, так і двигунів) представляється в такий спосіб:
де 2П - серія машини постійного струму;
XI - виконання за типом захисту: Н - захищене з само-вентиляцією, Ф - захищене з незалежною вентиляцією, Б - закрите з природним охолодженням, О - закрите з обдувом від стороннього вентилятора;
Х2 - висота осі обертання (двозначне або тризначне число) в мм;
ХЗ - умовна довжина статора: М - перша, L - друга, Г - з тахогенератором;
Як приклад можна привести позначення двигуна 2ПН112МГУ - двигун постійного струму серії 2П. захищеного виконання з самовентиляцією Н, 112 висота осі обертання в мм, перший розмір статора. укомплектований тахогенератором Г. використовується для помірного кліматаУ.
За потужностями електричні машини постійного струму умовно можуть бути поділені на такі групи [12]:
Мікромашини ............................ менше 100 Вт,
Дрібні машини ........................... від 100 до 1000 Вт,
Машини малої потужності ............ ..від 1 до 10 кВт,
Машини середньої потужності ......... ..від 10 до 100 кВт,
Великі машини ........................ ..від 100 до 1000 кВт,
Машини великий потужність ......... .більш 1000 кВт.
По номінальній напрузі електричні машини підрозділяються умовно наступним чином:
Низької напруги ............... .меньше 100 В,
Середньої напруги ............ .від 100 до 1000 В,
Високої напруги ............... вище 1000В.
За частотою обертання машини постійного струму можуть бути представлені як:
Тихохідні ............... Менш 250 об / хв.,
Середньої швидкості ......... від 250 до 1000 об / хв.,
Швидкохідні ............ .від 1000 до 3000 об / хв.
Сверхбистроходний ... ..више 3000 об / хв.
Завдання і методика виконання роботи.
1.Изучить пристрій і призначення окремих частин електрич-чеських машин постійного струму.
2. Визначити висновки машини постійного струму, що відносяться до обмотці якоря і до обмотки збудження.
Висновки, що відповідають тій чи іншій обмотці, можуть бути визначені мегомметром, омметром або за допомогою електричної лампочки. При використанні мегомметра один його кінець приєднується до одного з висновків обмоток, а іншим по черзі стосуються до решти. Виміряний опір, рівний нулю, вкаже на відповідність двох висновків однієї обмотки.
3.Распознать за висновками обмотку якоря і обмотку збудження. Визначити вид обмотки збудження (паралельного збудження або послідовного).
Цей досвід можна здійснити за допомогою електричної лампочки, яка підключається послідовно з обмотками Постійна напруга слід подавати плавно, поступово підвищуючи його до зазначеного номінального значення в паспорті машини.
З урахуванням малого опору якірної обмотки і обмотки послідовного збудження лампочка загориться яскраво, а їх опору, виміряні мегомметром (або омметром) будуть практично рівні нулю.
Лампочка, поєднана послідовно з паралельної обмоткою збудження, буде горіти тьмяно. Значення опору паралельної обмоткою збудження повинно знаходитися в межах 0,3. 0,5 кОм [17].
Висновки якірної обмотки можна розпізнати шляхом приєднання одного кінця мегомметра до щіток, торкаючись при цьому іншим його кінцем до висновків обмоток на щитку електричної машини.
Висновки обмоток електричної машини слід позначити на зображеної в звіті умовної етикетці висновків.
Зобразити умовно в поперечному розрізі головні полюси з обмоткою збудження і якір з витками обмотки, що знаходяться під полюсами (подібно ріс.11.10). Самостійно прийняти напрямок струму в обмотках збудження і якоря. Вказати при цих умовах напрямок обертання двигуна.
Мал. 11.10. Двополюсна машина постійного струму:
1 - станина; 2 -якорь; 3 - головні полюси; 4 - про-мотка збудження; 5 - полюсні наконечники; 6 - обмотка якоря; 7 - колектор; Ф - основний магнітний потік; F - сила, що діє на провідники обмотки якоря.
Контрольні питання і завдання для самостійної підготовки
1: Пояснити будову та принцип дії двигуна і гені-ратора постійного струму.
2. Пояснити призначення колектора машин постійного струму.
3.Дать поняття полюсного поділу та привести вираз для його визначення.
4.Назвать основні види обмоток, що застосовуються в машинах постійного струму, і знати способи їх виконання.
5.Указать основні переваги двигунів паралельного воз-буждения.
6.Каково конструктивні особливості обмотки паралельного збудження в порівнянні з обмоткою послідовного збудження?
7. У чому особливість пуску двигунів постійного струму після-послідовно збудження?
8.Сколько паралельних гілок мають проста хвильова і проста петлевая обмотки машин постійного струму?
9.Как позначаються машини постійного струму? Привести приклад позначення.
10.Какой величини допускається опір ізоляції між обмотками машин постійного струму і між обмотками і корпусом?
11. Які величини може досягти ток в момент пуску двигуна при відсутності додаткового опору в ланцюзі обмотки якоря?
12.Як величини допускається пусковий струм двигуна?
13.В яких випадках допускається пуск двигуна постійного струму без додаткового опору в ланцюзі обмотки якоря?
14.За рахунок чого можна змінити ЕРС генератора незалежного збудження?
15.Каково призначення додаткових полюсів машини постійного струму?
16.При яких навантаженнях допускається включення двигуна пос-ледовательно збудження?
17.Чем визначається величина основного магнітного пото-ка?
18.Напісать вираження ЕРС генератора і моменту обертання двигуна. Дати поняття входять в них складових.
Лабораторна робота 12.