Классификация по частоте вращения
Электрические машины постоянного тока
Общие сведения об электрических машинах постоянного тока
В современной электроэнергетике используется преимущественно переменный ток, но достаточно широко применяется и постоянный. Это объясняется теми достоинствами постоянного тока, которые сделали его незаменимым при решении многих практических задач. Так, среди электрических машин двигатели постоянного тока занимают особое положение. Они позволяют осуществлять плавное регулирование частоты вращения в любых пределах, создавая при этом большой пусковой момент. Это свойство двигателей постоянного тока делает их незаменимыми в качестве тяговых двигателей городского и железнодорожного транспорта, а также в электроприводе некоторых металлорежущих станков, прокатных станов, подъёмно-транспортных машин, экскаваторов и т.д. Постоянный ток используется также для питания электролитических ванн, электромагнитов различного назначения, аппаратуры управления и контроля, для зарядки аккумуляторов. Эго питание осуществляется от генераторов постоянного тока, приводимых в действие, как правило, асинхронными и синхронными двигателями переменного тока. Однако генераторы часто заменяют выпрямителями на полупроводниковых диодах и тиристорах и постоянный ток в таких случаях получают из переменного. Машины постоянного тока входят также в электрооборудование тракторов, автомобилей, судов, самолётов и ракет. Машины постоянного тока также как и синхронные машины обладают обратимостью, т. е. они конструктивно устроены одинаково, но могут работать и как двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, и как генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую. Однако по конструкции они сложнее и их стоимость выше, чем синхронных двигателей.
|
|
|
Двигатели постоянного тока широко применяются для автоматизированного электропривода и тиристорных преобразователей, которые позволяют питать электродвигатели постоянного тока регулируемым напряжением от сети переменного тока, В связи с этим, эти электродвигатели широко используются в различных отраслях народного хозяйства.
Генераторы постоянного тока ранее широко использовались для питания электродвигателей постоянного тока в стационарных и передвижных установках, а также как источники электрической энергии для заряда аккумуляторных батарей, питания электролизных и гальванических ванн, для электроснабжения различных электрических потребителей на автомобилях, самолётах, пассажирских вагонах, электровозах, тепловозах и др.
|
|
|
Недостатком машин постоянного тока является наличие щёточно- коллекторного аппарата, который требует тщательного ухода в эксплуатации и снижает надёжность работы машины. Поэтому в последнее время генераторы постоянного тока в стационарных установках вытесняются полупроводниковыми преобразователями, а на транспорте — синхронными генераторами, работающими совместно с полупроводниковыми выпрямителями. Двигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением был создан в России акад. Б. С. Якоби в 1834 г., который назвал его магнитной машиной. Принцип обратимости электрических машин был также впервые сформулирован русским физиком академиком Э. X. Ленцем. В XX столетии продолжалось развитие теории и совершенствование конструкции машин постоянного тока. Большое внимание обращалось на повышение надёжности этих машин путём устранения причин, вызывающих возникновение искрения под щётками и образования кругового огня на коллекторе. В настоящее время в рамках Интерэлектро разработана серия электродвигателей постоянного тока типа ПИ мощностью от 0,25 до 750 кВт, которая выпускается электропромышленностью многих стран. Эти двигатели предназначены для регулируемых электроприводов и рассчитаны на питание от полупроводниковых преобразователей. Кроме того, электропромышленность выпускает ряд двигателей постоянного тока специального исполнения - для электрической тяги, экскаваторов, металлургического оборудования, шахтных подъёмников, буровых установок, морских и речных судов и других приводов мощностью от нескольких сотен до нескольких тысяч кВт.
|
|
|
Устройство машины постоянного тока
Любая электрическая машина состоит, как правило, из двух составных частей: неподвижной части — статора, располагаемой обычно снаружи, и вращающейся внутренней части — ротора. Ротор современной машины постоянного тока малой и средней мощности состоит из вала и насаженных на него якоря, коллектора и вентилятора для охлаждения машины.
В тихоходных больших машинах постоянного тока охлаждение достигается независимым вентилятором, в больших быстроходных машинах постоянного тока открытого исполнения достаточное охлаждение достигается вентилирующим действием вращения якоря. При закрытом исполнении машин применяют наружную вентиляцию. Не практике термин ротор в применении к машинам постоянного тока не используется. Всю вышеперечисленную совокупность вращающихся деталей называют по имени главной из них якорем. Таким образом, на практике термин якорь имеет двоякое значение: во-первых, совокупность вращающихся частей машины постоянного тока, во-вторых, собственно якорь. Статор современной машины постоянного тока состоит из: ярма, главных, или основных, магнитных полюсов с намагничивающими их катушками из изолированного или голого медного провода круглого или прямоугольного сечения и из добавочных, или коммутационных, магнитных полюсов с намагничивающими их катушками из изолированного или из голого (с изоляционными прокладками) медного провода круглого или прямоугольного сечения.
Термин статор в применении к машинам постоянного тока на практике не используется, вместо него пользуются термином магнитная система или индуктор. Термин ярмо также заменяют на практике термином машины постоянного тока, так как в качестве конструктивной части машины ярмо выполняет эту роль.
Главные детали машины
Якорь представляет собой цилиндрическую форму, состоящую из большого числа дисков специальной тонкой листовой электротехнической стали, плотно спрессованных. По наружной окружности якоря равномерно располагаются полученные путем штамповки пазы или впадины, в которых укладывается и укрепляется составленная по определенным правилам электрическая цепь из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, называемая обмоткой якоря. Обмотка якоря является той частью машины постоянного тока, в которой индуктируется электродвижущая сила и протекает ток. Коллектор имеет цилиндрическую форму и состоит из медных пластин, изолированных друг от друга и от крепящих их частей. Пластины коллектора электрически соединяются с определенными точками якорной обмотки равномерно распределенными по окружности якоря.
Щетки вставляют в обоймы щеткодержателей с пружинами, прижимающими щетки к поверхности коллектора.
|
Классификация по мощности
|
|
|
Также электрические машины классифицируют еще и по мощности. И по мощности их делят на:
· Микромашины – их мощность может варьироваться от нескольких долей ватта до 500 Вт. Они могут производится для двух родов тока — постоянного и переменного. Могут быть рассчитаны как на работу при нормальной (промышленной) частоте 50 Гц, так и при повышенной ( от 400 до 2000 Гц).
· Электродвигатели малой мощности – от 0,5 до 10 кВт. Также могут изготавливаться для двух родов тока – постоянного и переменного нормальной и повышенной частоты.
· Электродвигатели средней мощности – от 10 кВт до нескольких сотен ватт.
· Электродвигатели большой мощности – мощность данных машин больше нескольких сотен киловатт. Такие электродвигатели предназначены для работы на постоянном и переменном напряжении нормальной частоты. Исключение могут составлять электродвигатели специального назначения (авиация, флот) и другие.
Классификация по частоте вращения
Условно их разделяют на:
· До 300 об/мин — тихоходные.
· От 300 до 1500 об/мин — средней быстроходности.
· От 1500 до 6000 об/мин — быстроходные.
· Более 6000 об/мин — сверхбыстроходные.
Микромашины же могут изготавливать с частотой вращения вала от нескольких оборотов в минуту до 60 000 оборотов в минуту. Скорость вращения машин средней и большой мощности, как правило, не превышает 3000 об/мин.
Контрольные вопросы:
1. Где применяются двигатели постоянного тока, а где применяются генераторы постоянного тока?
2. Каково назначение машин постоянного тока?
3. По каким признакам классифицируются машины постоянного тока?
4. Каково устройство машин постоянного тока?
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 409; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!