Alapelemei az egyenáramú gép tervezése
Egyenáramú gép (1. ábra) két fő részből áll:
1) Egy rögzített rész célja elsősorban az előállított mágneses fluxus;
2) egy forgó része, az úgynevezett armatúra és amelyben egy folyamat, amelyben a mechanikus energiát elektromos energiává (elektromos generátor), vagy fordítva - az elektromos energiát mechanikai energiává (motor). Álló és forgó alkatrészeket egy rés választja el.
A rögzített rész egyenáramú gép három fő pólus (2. ábra), amelynek célja, hogy létrehoz a primer mágneses fluxus; 4. További pólusok között létrehozott mag és szolgáló elérése szikrát művelet kefék 6 a kollektor (1b ábra); 1 ágy.
Yakor7 egy hengeres test forgó közötti térben pólusok, és áll egy fogazott armatúramaggal; fektette a kanyargós; a kollektor és a kefeszerkezettel. A kefetartók 5. kefék forgása közben 6. biztosítja csúszó kapcsolatot a kommutátor. A 2 tengely a motor ventilátor és rányomjuk a kiegyensúlyozó gyűrű.
1. ábra - A design DC gépek és egy gyűjtő b.
A kollektor erősítés a rézlemez izolált egymástól és a test 3. push peremek 4 kopott préselt mikanit mandzsetta 5. Tolja karimák vannak szigetelve egymástól távtartók mikanit 2, amely húzza a gyűrűs anyát 6. szakasz armatúratekercselések vannak forrasztva a kollektor 7. Pyetushkov Hőkezelik úgy, hogy az egy monolitikus szerkezet, kiküszöbölve a vibráció és ütését.
A fő pólusú abból áll toborzott mag csapok (5) a villamos acéllemez 1 mm vastag. Azon az oldalon, szemben az armatúra, a mag egy pólus 6, amely arra szolgál, hogy megkönnyítse a mágneses fluxust a légrést. Tedd az pólusvassal tekercs a gerjesztő tekercs 1 képező egyenáram. A tekercs van felcsévélve a keret 2. A rögzítés a pólus 4 alap segítségével előállított különleges csavarok 3.
Besorolás tekercselés egyenáramú gépek horgonyok
Függetlenül attól, hogy milyen típusú horgony (gyűrű vagy dob), már a következő típusú forgórésztekercsekhez DC gépek:
a) egyszerű hurok; b) egy egyszerű hullám; c) komplex hurok;
g) egy komplex hullám.
Egyszerű tekercselés forma mindig csak egy zárt karmester rendszer, míg a komplex kanyargós és alkothatnak egy vagy több ilyen rendszereket. Az első esetben hívjuk komplex kanyargós odnokratnozamknutoy. Második - mnogokratnozamknutoy.
Tegyük fel, hogy az armatúra a gép (3a ábra) van megvezetve, hogy forgatni az óramutató járásával megegyező irányba. Ezután a vezetékek az armatúra tekercs által indukált elektromotoros erő, az irányba, amely lehet meghatározni a szabály a jobb oldali és 3. ábrán látható is. Mivel a pole állítólag folyni változatlan, ez EMF indukált csak eredményeként forgása a forgórész és az úgynevezett EMF forgatást.
Nagysága az indukált a vezető kanyargós szerelvény EMF.
3. ábra - Üzemeltetés Egyszerű
Egyenáramú gép üzemmód
Generátor (a) és a motor (b)
ahol - a értéke mágneses indukció a légrés a pólus és az armatúra helyett a-elrendezés; - aktív vezetékhossz között a horgony pólus és a-elrendezés a helyén, azaz hogy hosszasan protyazheniikotoroy ez található a mágneses térben; - lineáris mozgási sebességét a karmester.
Mindkét vezetékek által indukált szimmetria azonos EMF, hogy a kontúrja a tekercs vannak kialakítva, és ezért a teljes ellenértéke EMF horgony gépek
EMF egy változó, a forgórész tekercselés vezetékek át felváltva az északi és a déli pólus, ami az irányt az EMF a vezetékek változik.
A frekvencia a bipoláris meghajtó feszültség a forgórész azonos sebességgel. kifejezett fordulat másodpercenként:
és általában, ha egy gép egy pár pólusa váltakozó polaritású
A generátor mechanikusan kollektor egyenirányító, amely átalakítja a váltakozó áram az armatúra tekercselés egy egyenáramot egy külső áramkörben.
DC kapocsfeszültsége az armatúra a generátor kevésbé a mennyisége a feszültségesés a rezisztencia az armatúra tekercselés:
Útmutatók armatúra tekercselés áram a mágneses mező, és ezért jár elektromágneses erők:
az irányba, amely meghatározza a bal kéz szabályt.
Ezek az erők létrehozásához mechanikai nyomatékot. nevezett elektromágneses pillanatban, és a 3. ábrán egy. jelentése
ahol - a az armatúra átmérőjével. Amint a 3. ábrán látható egy. generátor üzemmódban, ez a nyomaték ellen hat forgásirányát a forgórész és lassul.
Tekinthetjük egyszerűen gép is működik a motor, ha armatúra tekercselés kell felhívni a konstans áram egy külső forrásból. Így a forgórész tekercselés vezetékek jár elektromágneses erő és az elektromágneses nyomaték lép fel. Méret és. mint a generátor, határozza meg az egyenleteket (3.6) és (3.7). Van egy elég horgony gépek jönnek a forgás, és kialakítja a mechanikus energiát. Ebben a pillanatban a vezetés és cselekszik a forgási irányt.
Ha azt akarjuk, hogy az azonos polaritású forgásiránya a generátor pólusok (3.a ábra) és a motor (3b ábra) azonosak voltak, az irányt a cselekvés. és ennek következtében a motor aktuális irányát meg kell fordítani összehasonlítva a generátor (3b ábra).
A motor üzemmódban kollektor átalakítja fogyasztása a külső áramkör egyenáramú be váltakozó áram a forgórész tekercselés és működik, így például egy mechanikus inverter.
Útmutatók motor armatúra is forognak egy mágneses mező, és ezáltal a motor armatúra tekercselés indukálódik elektromotoros erő is. ami által meghatározott egyenlettel (3.2). Az irány az elektromotoros erő a motor (3. ábra, b) ugyanaz, mint a generátor (, 3. ábra, a). Így a motor armatúra EMF ellen irányul az aktuális és a feszültség a terminálok az armatúra. Ezért az EMF motor szerelvény is hívják ellen-elektromotoros erő.
A motorra armatúrafeszültség egyensúlyban van az EMF és a feszültségesés a forgórész tekercselés:
A fentiekből következik, hogy az egyes egyenáramú gép képes működni, mint egy generátort és egy motor üzemmódban. Ez a tulajdonság velejárója minden típusú villamos forgógépek, és az úgynevezett reverzibilis.
Mozgatni a készüléket egy egyenáramú motor mód és generátor üzemmódban vissza állandó polaritás pólusok és ecsetek és változatlan forgásirány kizárólag igényel irányának megváltoztatása áram a forgórész tekercselés.
Ezért az ilyen átmenet lehet elég egyszerű, és bizonyos körülmények között, akár automatikusan is.
A 4. ábra mutatja az irányt a mechanikai és elektromos mennyiségek az armatúra a generátor és egy egyenáramú motor.
4. ábra - úticélok EMF áram és nyomaték a generátor (ok) és a motor (b) DC.
Szerint a Newton első törvénye alkalmazható a forgó test, a testre ható mozgó és féknyomatékok kioltják egymást. Ezért a generátorral állandósult működési ideje a szolenoid
ahol - a generátor tengelyére forgatónyomatékot által kifejlesztett erőgép, - a súrlódási nyomaték a csapágyak a levegő elosztó és a gép, - a fékező nyomaték okozta hiszterézisveszteségeket és örvényáramok a armatúramaggal.
Ezek teljesítmény veszteség következtében fellépő forgási armatúramaggal rögzített mágneses mező pólusai. Felmerülő gyakorolnak ezáltal elektromágneses erők a horgonyon gátló hatást ebben a tekintetben nyilvánvaló magukat hasonlóan súrlódási erőket.
A motor állandósult üzem során
ahol - a fékező nyomaték a motor tengely által kifejlesztett munkagép (szerszámgép, szivattyú stb.)
A generátor hajtja, és a motor fékezési nyomaték, és mindkét esetben, és ellentétes irányú.
Egy elektromágneses nyomaték kapacitása az úgynevezett elektromágneses erő és az
Ez jelenti szögsebessége.
A forgórész tekercselés hatására jelenlegi és EMF fejleszti belső elektromos teljesítmény armatúra
Az egyenlet szerint (4.5) és (4.6). azaz belső elektromos armatúra teljesítmény elektromágneses erő, egy elektromágneses pillanatban, amely tükrözi a folyamat konvertáló mechanikai energia elektromos a generátort és egy fordított folyamat a motorban.
és a motor
Bal oldalán úgy ezek a kifejezések elektromos kapcsain a horgony, az első tag a jobb - az elektromágneses erő horgonyt, és már tagja - elektromos veszteség a horgonyt.
Szerint ezeket a kifejezéseket, a mechanikai teljesítményt, amelyet a primer tengely a generátor motor, kevesebb mechanikai és mágneses veszteségek alakítjuk villamos energiát az armatúra tekercselés és a villamos teljesítmény mínusz a veszteségek a tekercs kap egy külső áramkörbe. A motor villamos áram van kapcsolva az armatúra egy külső áramkör, részben elfogyasztott veszteségek az armatúra tekercselés, és a maradék alakítjuk egy elektromágneses térerő és az utolsó - a mechanikus erő, amely kevésbé súrlódási veszteséget és a vasveszteség armatúra át a munkagép.
Általános rendelkezések. Amikor a villamos gép fogyasztott energia elvész ez haszontalan és hőként eltűnt. Hőleadás energiát nevezzük teljesítmény veszteség, vagy egyszerűen csak veszteség.
Az elektromos gépek veszteségeit alapvető és kiegészítő elemek alkotják. A fő veszteségek a gép főbb elektromágneses és mechanikus folyamatai következtében keletkeznek, és a további veszteségek különböző másodlagos jelenségeknek köszönhetők. A forgó elektromos gépeknél a fő veszteségek 1) mechanikai veszteségek, 2) mágneses veszteségek (acél veszteségek) és 3) elektromos veszteségek.
Az elektromos veszteségeket tartalmazzák a veszteségeket a tekercsek, amelyek szintén nevezik réz veszteségek, bár a tekercselés és nem mindig rézből veszteségek a reosztát kiigazítást és veszteségek az átmeneti ellenállása az ecset érintkezők.
Mechanikai veszteségek áll 1) a veszteség a csapágyak, 2) a súrlódási veszteség a kollektor kefék vagy csúszógyűrűk és 3) a szellőzési veszteségek, amelyek magukban foglalják a súrlódási veszteség levegő gépalkatrészek és egyéb veszteségek a kávékészítő-géphez szellőzést.
A csapágyveszteségek a csapágyak típusától (gördülő vagy csúszó) függenek, a dörzsölő felületek állapotától, a kenőanyag típusától stb.
A kefék súrlódási veszteségeit a képletből lehet kiszámítani
A szellőztetés elvesztése a gép kialakításától és a szellőztetés típusától függ. Beépített centrifugális ventilátorral ellátott önszellőztető gépeknél a szellőzési veszteséget megközelítőleg a következő képlet adja meg:
hol van a gépen szivattyúzott levegő mennyisége?
- a szellőzőnyílások külső átmérőjének perifériás sebessége.
Általános mechanikai veszteségek
A fentiekből következik, hogy minden egyes gépen a veszteségek csak a forgás sebességétől függenek, és függetlenek a terheléstől. A 10 - 500 kW teljesítményű DC gépek esetében a veszteségek a gép névleges teljesítményének 2 - 0,5% -át teszik ki.
A mágneses veszteségek magukban foglalják a hiszterézis és az örvényáramok által okozott veszteségeket, amelyek az aktív acél magjainak visszahúzódásából származnak. A veszteségek kiszámításához a magot részekre osztják, amelyek mindegyikében a mágneses indukció állandó. Például egyenáramú gépekben az armatúra magában és az armatúrában lévő veszteségeket külön számítják ki.
A mágneses veszteségek olyan további veszteségeket is magukban foglalnak, amelyek a gép főáramának nagyságától (a pólusok áramlásától) függenek, és a magok fogazott szerkezete okozzák. Ezeket a veszteségeket további üresjárat-veszteségeknek is nevezik, mivel egy gerjesztett gépben már üresjáratban vannak. Ezek a DC-gépek veszteségei mindenekelőtt a horgonyrészek által okozott felületi veszteségeket tartalmazzák.
Ha az egyenáramú gép pólusrészeiben is vannak hornyok (kompenzáló tekercs jelenlétében), a kölcsönhatás eredményeként mágneses fluxus ingadozik az armatúrákban és a pólusokban. A fogak áramai maximálisak, ha az armatúra foga a pólusfog ellen helyezkedik el, és minimális, ha egy horony található a foghoz. Ezeknek a pulzációknak a gyakorisága is nagy. Ebben az esetben vannak pulzálási veszteségek a fogakban és felületi veszteségek a horgony külső felületén is.
Az üresjárat további veszteségeihez a drótkötésekben, a tekercstartókban és más részeken a pólusok mágneses térben történő forgatásakor bekövetkező veszteségek szintén kiesnek.
Teljes mágneses veszteség
Az egyes tekercsekben keletkező elektromos veszteségeket a képlet adja meg. A tekercs ellenállása a hőmérséklet függvénye. A normál DC gépeknél két áramkör van: az armatúra áramkör és a gerjesztő áramkör. Ezért az armatúra áramkörben és a gerjesztő áramkörben általában veszteségeket számolnak.
A tekercsekben bekövetkező veszteségek a tekercsben lévő áramsűrűség és a tekercs súlya (szigetelés nélkül is)
Az elektromos veszteségeket az ellenőrző reosztátok veszteségei és a kefenyérintkezők tranziens ellenállásának veszteségei is tulajdonítják. Az ugyanazon polaritású ecsetek kefenyérintkezőinek érintkezési ellenállásának veszteségeinek nagyságát a képlet adja meg
hol van a fékcsökkenés ecsettel érintkezésenként?
További veszteségek. Ez a csoport magában foglalja a különböző másodlagos jelenségek által okozott veszteségeket, amikor a gép be van töltve.
A gépek dc egyik része tekinthető veszteség miatt előfordul, hogy a torzítás a mágneses mező a légrés a görbe terhelés hatása alatt oldalirányú armatúra reakció. Ennek eredményeként, a mágneses fluxus elosztott mentén a fogak és a hátsó részben az armatúra egyenlőtlenül egyik szélétől a pólus csúcs és az indukciós fogak a hátsó az armatúra csökken, és a másik végén növeljük. Ezek az eloszlási hibák növekedését okozza a mágneses veszteségek, mint ahogy egyenlőtlen árameloszlás a karmester növekedést okoz az elektromos szivárgást. Ennek köszönhetően nem egyenletes áramlás elosztó felület szintén növeli a veszteséget a pólus darab. Jelenlétében a kompenzáló tekercs részének tekintik a további veszteségek gyakorlatilag hiányzik.
A DC gépek további veszteségeinek egy másik része a kommutációhoz kapcsolódik. Amikor a kapcsolt szakaszok szórási áramlása időben változik, a vezető áramok örvényáramot indukálnak a tekercsvezetékekben. A további kapcsolási áram szintén további veszteségeket okoz.
A gyakorlatban, a további veszteség alapján értékelik a kísérleti adatok formájában százalékában a névleges teljesítmény. GOST 11828-66, ezek a veszteségek egyenáramú gép a névleges terhelés veszik: a kompenzáció elmaradása tekercselés egyenlő 1,0%, és jelenlétében a kompenzáló tekercs egyenlő 0,5% a teljesítmény a generátor és az elektromos végre, hogy a motor. Más terhelések, ezek a veszteségek vannak átszámolva arányában tér a terhelési áram.
Minden olyan további veszteséget, amely nem kapcsolódik közvetlenül a gépi tekercselési folyamatok elektromos folyamataihoz, a gép tengelye mechanikai erővel van ellátva.
A veszteségek összértéke vagy összessége az összes veszteség összegét jelenti: