Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Общие сведения об электрических машинах

Машины постоянного тока - Общие сведения об электрических машинах

Оглавление
Общие сведения об электрических машинах
Нагрев вращающихся машин переменного тока
Номинальные режимы работы
Конструктивные исполнения электрических машин
Регулирование скорости вращения трехфазных асинхронных двигателей
Изменение скорости вращения путем изменения первичного напряжения и другие
Работа трехфазного асинхронного двигателя в неноминальных условиях
Синхронные машины
Неявнополюсные синхронные генераторы
Системы возбуждения синхронных генераторов
Машины постоянного тока
Коллекторные машины постоянного тока
Устройство и конструкция коллекторной машины постоянного тока
Обмотки барабанных якорей
Петлевые обмотки барабанных якорей
Волновые обмотки барабанных якорей
Комбинированная обмотка машин постоянного тока и выбор
Характеристики генераторов постоянного тока
Генератор смешанного возбуждения
Сельсины
Работа однофазных сельсинов в индикаторном режиме
Поворотные трансформаторы
Синхронные реактивные двигатели
Однофазные реактивные двигатели
Синхронный гистерезисный двигатель

На основе закона электромагнитной индукции электрический ток постоянного направления (прямой ток) может быть получен двумя принципиально различными способами, что и определяет два возможных типа машин постоянного тока: униполярные и коллекторные.

ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Униполярные генераторы

Если в течение всего времени нахождения активной части проводника в магнитном поле направление поля по отношению к нему (полярность поля) остается одинаковым, индукция в таком случае называется униполярной. Генераторы, в проводниках которых э.д.с. возникает по принципу униполярной индукции, получили наименование униполярных.
Простейшим примером униполярного генератора, предложенным еще в 1831 г., является диск Фарадея. На рисунке 254 показан дисковый якорь такой машины. При вращении диска, помещенного в поле постоянного магнита, в части диска, находящейся под действием поля, возникает э.д.с., направленная по радиусу, поскольку части диска, более удаленные от его оси, пересекают магнитные линии с большей линейной скоростью, чем части, расположенные ближе к оси.
Если предположить поле магнитов равномерным и обозначить значение индукции через В, э.д.с. элемента диска, находящегося в магнитном поле и имеющего в радиальном направлении длину dx, будет

Э.д.с. между щетками, установленными на валу и на периферии той части диска, которая расположена в магнитном поле, определится суммированием э.д.с. отдельных элементов:
(322)
где V — окружная скорость движения любого из элементов, расположенного на расстоянии х от оси вала, м/сек; г — радиус диска, м.
Во внешней цепи, присоединенной к щеткам, будет течь постоянный ток.
Чтобы оценить значение э.д.с., возникающей в такой конструкции, предположим, что п = 12 000 об/мин, г=0,1 myiB— 1 тл. При подстановке этих величин в выражение (322) получим е = 6,28 в.

Рис. 254. Дисковый якорь униполярной машины.
Рис. 255. Токосъем при последовательном соединении проводников униполярного генератора.

Значение индукции В в воздухе, равное 1 тл, следует считать близким к предельно рациональному, диаметр диска также ограничен. Недостаток униполярных генераторов дискового типа заключается не только в малой э.д.с., но и в значительных потерях энергии в этом диске, его нагреве вихревыми токами и наличии осевых усилий, обусловленных односторонним магнитным притяжением из-за неизбежного различия зазоров между полюсами и вращающимся диском.
Развитие конструкции униполярных генераторов следует связывать прежде всего с осуществлением последовательного соединения проводников с целью увеличения э.д.с. Однако последовательное соединение проводников может быть выполнено только при помощи скользящего контакта на кольцах, к которым выведены концы отдельных проводников. Принципиальная схема такой машины показана на рисунке 255. Здесь в неизменном магнитном поле, созданном концом постоянного магнита, вращаются проводники. Кольца, присоединенные попарно к проводникам, соединены между собой последовательно. Такой токосъем не только серьезно усложняет машину в конструктивном отношении (чрезмерно громоздкий щеточный аппарат), но и ухудшает ее показатели из-за непомерно больших потерь, механических и электрических, в скользящих контактах.
Создание рациональной технически совершенной конструкции униполярных машин оказалось трудно выполнимой задачей из-за принципиальных затруднений, связанных с отводом тока и получением достаточной э.д.с. В результате, несмотря на то, что на протяжении десятилетий униполярные машины привлекали внимание ученых и изобретателей, был предложен ряд оригинальных схем, униполярные генераторы так и не смогли занять какого-либо места в энергетике как источники энергии постоянного тока.
В настоящее время можно отметить возросший интерес к униполярным генераторам в связи с необходимостью получения постоянного тока весьма большой силы (до 250—300 ка) при низком напряжении (1—50 в) для питания электромагнитных насосов, создания магнитных полей в синхроциклотронах, электролиза, а также электрической сварки.
Проблема щеточного скользящего контакта на современном уровне развития техники практически решается применением жидко-металлического токосъема.



 
« Общие методы измерения вибраций   Объем и периодичность ремонта генераторов и синхронных компенсаторов »
электрические сети