Возбуждения используются

где P(t), Pa(t) — расчетные значения мощности, потребляемой от источника питания силовой цепью (якоря), и мощности возбуждения (индуктора); ? — коэффициент, учитывающий наличие отдельной цепи электромагнитного возбуждения: ? = 1 для различных типов МПТ и синхронных ЭМ, ? = () для асинхронных (индукционных) машин и для ЭМ с возбуждением от постоянных магнитов: W^ — накопленная ротором ЭМН кинетическая энергия; WTp — энергия потерь на трение (ротора ЭМН об окружающую среду, в опорах ротора и в подвижных контактах токосъема); W.in — энергия электрических потерь в силовой цепи (обмотке якоря, контактах, токоподводах, а также на сопротивлениях в проводящем направлении полупроводниковых элементов вентильных преобразователей, совмещенных с ЭМН); WM3r — энергия магнитных потерь (на гистерезис и вихревые токи в магнитопроводе); Ws — энергия электрических потерь на возбуждение; ?3 -время зарядного режима (для ЭМН t3 существенно меньше, чем для ЭХН. см. гл. 1),

МДС индуктора и якоря за период меняются в соответствии с принципом электромагнитной инерции и отличаются друг от друга на значение МДС первоначального тока возбуждения индуктора /20- Напряжение источника возбуждения С/в обеспечивает компенсацию падения напряжения на активном сопротивлении цепи обмотки индуктора R2 лишь при токе возбуждения i20 = UB/R2. В процессе преобразования энергии мгновенное значение тока в индукторе больше тока возбуждения z'2»j'2o, потому при любой нагрузке индуктор размагничивается. Действительно, уравнение (6.2) при U^ = i2oR2, примет вид: dvy2/dt — R2(i2o^ *2)<0-

Стабильная работа ЭДН в длительном режиме возможна лишь при полной компенсации размагничивающего действия реакции якоря. Поддержание потокосцепления индуктора к началу следующего цикла на неизменном уровне возможно путем повторного возбуждения индуктора на каждом цикле. Наибольшее развитие получили схемы с последовательным соединением обмоток статора и ротора, с трансформаторным возбуждением обмотки ротора и схема с некоммутируемой обмоткой ротора.

У асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором со степенью защиты IP23 и с радиальной системой вентиляции роль вентиляторов выполняют лопатки, отливаемые заодно с короткоза-мыкающими кольцами ротора (см. 3-3), у двигателей с фазным ротором лопатки впаяны в хомутики, соединяющие концы стержней обмотки ротора, у синхронных машин вентиляционные лопатки укрепляют на катушках возбуждения индуктора (см. 3-9).

У асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором со-степенью защиты IP23 и с радиальной системой вентиляции роль вентиляторов выполняют лопатки, отливаемые заодно с короткоза-мыкающими кольцами ротора (см. 3-3), у двигателей с фазным ротором лопатки впаяны в хомутики, соединяющие концы стержней обмотки ротора, у синхронных машин'вентиляционные лопатки укрепляют на катушках возбуждения индуктора (см. 3-9). •

В коллекторных двигателях обмотки возбуждения индуктора соединяются с якорем последовательно или параллельно. Поэтому при включении коллекторного двигателя в сеть переменного тока направление тока в якоре и обмотках индуктора будет меняться одновременно. Одновременное изменение направления магнитного поля и тока в якоре не .изменяет направления вращения якоря. Поэтому якорь коллекторной машины, включенный в сеть переменного тока, будет вращаться.

Пуск в ход двигателя постоянного тока производится с использованием реостата, включенного в цепь якоря ( 10.34). Необходимость применения реостата объясняется тем, что в момент пуска (при « = 0) ер = 0 и ток /р = e/Rp достигает очень большого значения, иногда в 20 раз превышающего ток при нормальной работе. Наличие реостата в цепи якоря позволяет в момент пуска уменьшать значение е и ограничивать ip. Обычно удается избежать увеличения пускового тока больше чем в 2 раза по сравнению с нормальным эксплуатационным током. Для предотвращения чрезмерного увеличения числа оборотов двигателя в случае пуска его с разомкнутой цепью возбуждения индуктора, как показано на рисунке, последняя включается ползунком реостата одновременно

Перейдем к рассмотрению основных характеристик, получаемых у двигателей постоянного тока при различных способах питания обмотки возбуждения индуктора.

где pv0z, АО и Ар — значения объемной плотности мощности, вектор-потенциала поля возбуждения индуктора и вектор-потенциала поля реакции на поверхности цилиндра в точке с осевой координа. той z; PVQO, Л0о и Лро—значения соответствующих функций на

с полем возбуждения индуктора создают тяговое усилие Ff в плоскости якоря, которое и приводит к поступательному перемещению индуктора.

нитная связь. Якорь муфты 2 представляет собой полый стальной цилиндр, внутри которого расположен разъемный индуктор 3. Индуктор выполнен в виде двухрядного стального зубчатого колеса. Между якорем и индуктором имеется воздушный зазор в 1 мм. Якорь муфты крепится на входном валу 1, а индуктор— на выходном валу 6. Валы вращаются в подшипниках качения, укрепленных в стойках чугунной станины 7. Между двумя рядами зубцов разъемного индуктора находится обмотка возбуждения постоянного тока 4. Ток в обмотку возбуждения подводится через контактные кольца 5 и щетки. Когда цепь обмотки возбуждения разомкнута, якорь вращается вхолостую, а индуктор нёйодвижен. При включении тока обмотка возбуждения создает магнитный поток, замыкающийся через якорь и индуктор., Электродвигатель привода вращает якорь, перемещающийся относительно индуктора. При вращении в активной части якоря происходит пульсация магнитного потока вследствие неравномерного распределения индукции магнитного поля по окружности якоря из-за наличия зубцов на индукторе. Пульсация магнитного потока в активной части якоря, возникающая при его вращении, индуктирует в нем вихревые токи. Взаимодействие этих токов с магнитным потоком возбуждения создает крутящий момент, приводящий индуктор во вращение в направлении вращения якоря. Чем больше ток возбуждения индуктора, тем больше крутящий момент. Путем регулирования тока возбуждения муфты достигается плавное изменение величины крутящего момента и, следовательно, частоты вращения индуктора и связанного с ним механизма.

Устройства АРВ, используемые в тиристорных системах возбуждения. В тиристорных системах возбуждения используются два устройства регулирования — АРВ-СД (сильного действия) турбогенератора и АРВ-ВГ (возбудителя) пропорционального действия.

симого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения (см. 5.46). Двигатели независимого возбуждения могут быть разделены на двигатели с электромагнитным возбуждением, когда обмотка возбуждения подключена к постороннему источнику постоянного тока, и на двигатели с магнитоэлектрическим возбуждением, когда вместо обмотки возбуждения используются постоянные магниты. На 5.61 представлена энергетическая диаграмма двигателя параллельного возбуждения. Электрическая мощность PI, забираемая из сети, расходуется на покрытие потерь SP и преобразуется в механическую мощность Р2:

В настоящее время в зависимости от мощности генератора и особенностей его системы возбуждения используются три способа гашения магнитного поля: замыкание обмотки ротора на гасительное (активное) сопротивление; включение в цепь обмотки ротора дугогасительной решетки быстродействующего автомата; противовключение возбудителя.

Двигатели постоянного тока независимого возбуждения используются в механизмах ЭТУ в тех случаях, когда необходимо глубокое регулирование скорости при высоком качестве переходных процессов. К такому типу относятся механизмы перемещения электродов дуговых сталеплавильных печей и печен переплава, кристаллизаторов, регулируемых по скорости конвейеров и рольгангов печей сопротивления и др.

Для оценки изменения тока якоря при изменении тока возбуждения используются так называемые U-образные характеристики, представляющие собой зависимость тока якоря от тока возбуждения, I — f (If), при постоянной активной мощности Р = const и постоянном напряжении Uc = const. Семейство таких характеристик, построенных при различных значениях активной мощности (Р = 0; 0,4; 0,8), показано на 58-13.

Двигатели с катящимся ротором предложены в 1944 г. А. И. Моск-витиным. Они отличаются от всех прочих двигателей двумя важными признаками: во-первых, магнитопровод их ротора лишен не только обмоток, но и каких-либо выступов-зубцов на своей гладкой цилиндрической поверхности и, во-вторых, их ротор под действием вращающегося поля катится по специальным направляющим, занимая эксцентричное положение внутри статора. Устройство двигателя показано на 63-9. На его статоре размещаются две обмотки: разноименнополюсная якорная обмотка / и одноименнополюсная обмотка возбуждения 2. Якорная обмотка может быть не только двухфазной, как на 63-9, но и трехфазной или многофазной, однако в любом случае она должна быть однопериодной (р: = 1). Обмотка возбуждения состоит из двух симметрично расположенных катушек, охватывающих вал. Одно-периодное магнитное поле, образуемое якорной обмоткой, замыкается по главным магнитопроводам статора 3 и ротора 4. Оба магни-топровода набираются из электротехнической стали и выполняются гладкими (открытия пазов статора выбирают настолько маленькими, что с влиянием зубчатости статора на работу двигателя можно не считаться). Для создания путей, по которым проходит поток возбуждения, используются вспомогательные магнитопроводы статора 5 и ротора 7, которые также набраны из электротехнической стали и имеют форму цилиндров. Таким образом, магнитная цепь для потока возбуждения включает следующие участки: главный зазор, магнитопровод 5, корпус статора 6, магнитопровод 5, дополнительный зазор, магнитопровод 7, вал 8, магнитопровод 4. На валу 8 ротора укрепляются катки 10. При движении под действием

В этом двигателе цепь якоря и цепь возбуждения присоединяются к различным источникам постоянного тока. Наиболее полно свойства двигателя независимого возбуждения используются в агрегате «генератор — двигатель», когда цепь якоря двигателя Д соединена непосредственно с цепью якоря генератора Г, а цепи возбуждения БД двигателя и ВГ генератора могут иметь общий источник электроэнергии В ( 8-16). Приводным двигателем для генератора обычно служит двигатель ПД переменного тока.

В цепях якоря, статора и ротора двигателей мощностью 1—10 кет и для более мощных двигателей в цепях возбуждения используются трубчатые резисторы типа ЦФ и рамочные элементы типа СН. В последних проволока или лента из константана наматывается на полуцилиндрические фарфоровые изоляторы, закрепленные на боковых ребрах стальной пластины — держателя. Из резисторных элементов комплектуются ящики резисторов серий ЯС и СН, допускающие нагрузку до 5,8 кет.

пуске и допустимы значительные изменения скорости вращения при изменении нагрузки. Эти двигатели используются также в случаях, когда момент нагрузки изменяется в широких пределах, так как при этом мощность двигателя снижается, как и у двигателя с последовательным возбуждением. В связи с этим двигатели смешанного возбуждения применяются для привода на постоянном токе компрессоров, строгальных станков, печатных машин, прокатных станов, подъемников и т. д. В последнее время двигатели смешанного возбуждения используются также для электрической тяги, так как при этом легче, чем в случае применения двигателей последовательного возбуждения, осуществляется торможение подвижных составов с возвращением энергии в контактную сеть постоянного тока путем перевода машины в гене~< раторный режим работы. •

имеет только реактивную составляющую. Увеличение тока /в и, следовательно, э. д. с. Е0 приводит сначала к уменьшению тока статора, а затем к его росту с изменением фазы на 180°; при ?0 U — емкостный. Если Е0 = — U, то ток статора согласно последнему уравнению равен нулю. Для количественной оценки регулирования реактивной составляющей тока статора с помощью тока возбуждения используются U -образные характеристики, выражающие зависимость / (/„) при неизменном моменте на валу М — const. Эти характеристики снимаются экспериментально или строятся на основе графо-аналитических расчетов с помощью векторных диаграмм. Кривая зависимости 1(1 е) при М = О показана на 19.18*. На этой кривой от-

Исполнительные двигатели в таких системах те же, что и в непрерывных. Для двигателя независимого возбуждения используются мостовые схемы питания. Управление обеспечивается подачей импульсного напряжения как на якорь двигателя, так и на обмотку возбуждения. При использовании двигателя переменного тока применяются такие же схемы включения обмоток возбуждения и управления, как и в релейных системах.