Машины постоянного тока учебник

Вольдек А.И. Электрические машины

Вольдек А.И. Электрические машины

Введение

В-1. Электрические машины и их значение в народном хозяйстве¶

Значение электрической энергии в народном хозяйстве и в быту непрерывно возрастает. Важная роль в построении коммунистического общества принадлежит электрификации, что выражено в гениальной формулировке В. И. Ленина: «Коммунизм – это есть советская власть плюс электрификация всей страны».¶

Электрификация промышленности, транспорта, сельского хозяйства и быта населения обусловливает необходимость применения разнообразного электрического оборудования. Одним из основных видов этого оборудования являются электрические машины, которые служат для преобразования механической энергии в электрическую и обратно – электрической энергии в механическую, а также для преобразования одного рода электрической энергии в другой.¶

Преобразование механической энергии в электрическую осуществляется с помощью электрических машин, называемых электрическими генераторами. Генераторы приводятся во вращение с помощью паровых, гидравлических и газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и других первичных двигателей.¶

Во многих случаях электрическая энергия, выработанная на электрических станциях, снова превращается в механическую для приведения в действие различных машин и механизмов. Для этой цели применяются электрические машины, называемые электрическими двигателями.¶

На современных электростанциях обычно вырабатывается переменный ток, и для передачи его к потребителям через линии электропередачи и электрические сети необходимо изменять напряжение тока. Такое изменение, или трансформация переменного тока осуществляется с помощью преобразователей, которые называются трансформаторами. Трансформаторы представляют собой статические электромагнитные аппараты, не имеющие вращающихся частей. Однако в принципе их действия и устройства есть много общего с вращающимися электрическими машинами, и поэтому их также относят к электрическим машинам в широком смысле этого слова. Существуют также другие разновидности электрических машин.¶

Источник

Предлагаемое учебное пособие включает в себя минимальную информацию, достаточную для освоения основ проектирования электродвигателя постоянного тока, и состоит из трёх основных разделов. В первом из них содержится расчётный формуляр проекта, состоящий из электромагнитного и теплового расчётов двигателя, расчёта и построения рабочих характеристик и параметров, определяющих характер переходных процессов. Во втором разделе приведены пример расчёта двигателя и сводка всех его параметров, позволяющая приступить к выполнению графической части проекта. Третьим разделом является пример оформления пояснительной записки и чертежей.

Приложения содержат справочную информацию по оформлению проекта, варианты задания на проектирование, перечень актуальных ГОСТов по электромашиностроению и электротехнике и справочный атлас-минимум с иллюстративным материалом, а также перечень разделов курса «Электрические машины», необходимых для защиты проекта.

Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, изучающих дисциплину «Электрические машины». Будет полезно для преподавателей, поскольку содержит большое количество вариантов задания на курсовой проект по электрическим машинам постоянного тока, числовые примеры и чертежи основных компонентов двигателя постоянного тока.

Описываются конструкции и излагаются основы теории электрических машин постоянного и переменного тока, принципы действия, приводятся уравнения, а также основные характеристики электрических машин и трансформаторов. Основное внимание уделено асинхронным двигателям, наиболее распространенным в сельскохозяйственном производстве.

Учебное пособие предназначено для учащихся среднетехнических учебных заведений, обучающихся по электротехническим специальностям.

Предлагаемое учебное пособие включает в себя минимальную информацию, достаточную для освоения основ проектирования электродвигателя постоянного тока, и состоит из трёх основных разделов. В первом из них содержится расчётный формуляр проекта, состоящий из электромагнитного и теплового расчётов двигателя, расчёта и построения рабочих характеристик и параметров, определяющих характер переходных процессов. Во втором разделе приведены пример расчёта двигателя и сводка всех его параметров, позволяющая приступить к выполнению графической части проекта. Третьим разделом является пример оформления пояснительной записки и чертежей.

Приложения содержат справочную информацию по оформлению проекта, варианты задания на проектирование, перечень актуальных ГОСТ по электромашиностроению и электротехнике и справочный атлас-минимум с иллюстративным материалом, а также перечень разделов курса «Электрические машины», необходимых для защиты проекта.

Пособие предназначено для студентов среднепрофессиональных учебных заведений, изучающих дисциплину «Электрические машины». Будет полезно для преподавателей, поскольку содержит большое количество вариантов заданий на курсовой проект по электрическим машинам постоянного тока, числовые примеры и чертежи основных компонентов двигателя постоянного тока.

Источник

Глава четырнадцатая. Машины постоянного тока

§ 123. Устройство машины постоянного тока

Генератор постоянного тока представляет собой электрическую машину, преобразующую механическую энергию вращающего ее первичного двигателя в электрическую энергию постоянного тока, которую машина отдает потребителям. На рис. 290 показан внешний вид генератора постоянного тока.

Рис. 290. Внешний вид генератора постоянного тока

Генератор постоянного тока также работает на принципе электромагнитной индукции. Основными частями генератора являются якорь с расположенной на нем обмоткой и электромагниты, создающие магнитное поле.

Якорь имеет форму цилиндра и набирается из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы изолированы друг от друга слоем лака или тонкой бумаги. Впадины, выштампованные по окружности каждого листа, при сборке якоря и сжатии листов образуют пазы, куда укладываются изолированные проводники обмотки якоря.

На валу якоря укрепляется коллектор, состоящий из отдельных медных пластин, припаянных к определенным местам обмотки якоря. Пластины коллектора изолированы друг от друга миканитом. Коллектор служит для выпрямления тока и отвода его при помощи неподвижных щеток во внешнюю сеть (см. дальше).

Электромагниты генератора постоянного тока состоят из стальных полюсных сердечников, привернутых болтами к станине. Станина генератора отливается из стали. У машин очень малой мощности станина отливается вместе с полюсными сердечниками. В остальных случаях сердечники полюсов набираются из отдельных листов электротехнической стали. На сердечники надеваются катушки, изготовленные из медной изолированной проволоки.

Пропущенный через обмотку возбуждения (электромагнитов) постоянный ток создает магнитный поток полюсов. Для лучшего распределения магнитного потока в воздушном зазоре к ярму прикрепляют полюсы с наконечниками, собранные из отдельных стальных листов. В подавляющем большинстве случаев полюс штампуется вместе с полюсным наконечником. На рис. 291 показано схематическое устройство станины с двумя и четырьмя полюсами.

Внешняя цепь соединяется с цепью якоря машины постоянного тока при помощи щеток, укрепленных в щеткодержателях.

Машина постоянного тока в разобранном виде показана на рис. 292.

При вращении якоря обмотка его пересекает магнитные линии полюсов. По закону электромагнитной индукции, в проводниках обмотки якоря будет индуктироваться электродвижущая сила, величина которой может быть подсчитана по формуле

Источник

Машины постоянного тока – все, что нужно знать об этих устройствах

Несмотря на то, что переменный ток активно применяется человеком в быту и на различных производствах, машины постоянного тока, несмотря на некоторую ограниченность, до сих пор активно применяются в различных сферах деятельности человека. Суть работы данных агрегатов одна – преобразование механической энергии в электрическую, и наоборот.

Сегодня мы расскажем вам много интересного про эти уже давно изобретенные агрегаты, которые до сих пор практически ни в чем не изменились.

Особенности двигателей постоянного тока

У двигателей постоянного тока есть одно неоспоримое преимущество перед аналогами, работающими на переменном токе. Эти агрегаты могут плавно и точно регулировать свою скорость вращения, у них высокое быстродействие, а также они обладают большими перегрузочными и пусковыми моментами.

Сегодня их используют в основном в следующих отраслях:

Как устроены машины, работающие на постоянном токе

Электрические машины постоянного тока являются обратимыми устройствами, то есть они при определенном подключении могут использоваться либо как двигатель, либо как генератор тока.

На картинке выше показано классическое строение такой машины:

Совет! Пункты 4 и 5 являются частями статора – неподвижной электрической части машины, которая может выступать в роли мощного электромагнита (режим двигателя) или обмотки индуктирующей напряжение (генераторный режим).

Интересно знать! Никакой двигатель не может преобразовывать энергию без потерь – ее часть всегда уходит в тепло.

Помимо этого конструкция имеет центральный вал вращения, который почему-то на схеме не отмечен, и иногда лапы – петли, через которые агрегат можно закрепить к столу, например.

Остальные элементы относятся к механической части.

Сам якорь имеет следующее строение:

Интересно знать! Контакт коллектора и щеток устроен таким образом, чтобы концы одной обмотки никогда не могли коротко замкнуться.

Идем дальше – на очереди щеточный аппарат:

При вращении ротора, между щетками и коллектором возникает искрение. Если оно будет слишком сильным, то возможно даже образование дугового разряда, что приведет к короткому замыканию и выходу агрегата из строя. Чтобы этого не произошло, и применяются дополнительные полюса обмотки.

На корпусе машины располагаются клеммы для подключения внешних цепей, а также паспортные данные.

Классификация машин постоянного тока

Способы возбуждения машин постоянного тока и включения главных полюсов делят машины на разные типы.

Выделяют следующие варианты:

Принцип работы на примере двигателя постоянного тока

Давайте посмотрим, как работает двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением.

Рабочие моменты

Давайте разберем некоторые характеристики и особенности машин постоянного тока.

Пуск и режим реверса

В момент, когда двигатель запускается, якорь имеет неподвижное положение, а значит, ЭДС в нем равна нулю. Из-за того, что сопротивление якорной обмотки очень маленькое, пусковой тока якоря намного превышает номинальный. Если представить себе такой пуск двигателя, то он однозначно бы вышел из строя.

Интересно знать! Одновременное изменение направления токов ни к чему не приведет, двигатель продолжит вращаться в том же направлении.

Потери мощности и КПД

Любой двигатель или генератор постоянного тока работает с потерями мощности. Их делят на два типа: основные и добавочные.

Интересно знать! Потери мощности при работе в холостом режиме, то есть без нагрузки, крайне малы.

Для расчета каждого типа потерь применяются специальные формулы. Мы не будем так глубоко вдаваться в суть, а скажем лишь, что КПД машины постоянного тока определяется отношением отдаваемой мощности, к потребляемой. Выражают данное значение обычно в процентах.

Современные машины постоянного тока стали очень эффективными. КПД у них обычно варьируется в пределах 75-90%.

Рабочие характеристики

Рабочие характеристики представляют собой следующие зависимости:

Все эти параметры позволяют говорить о свойствах двигателей в режиме эксплуатации, а также находить оптимальные и экономичные режимы их работы.

Регулировка скорости вращения двигателя

Регулировать скорость вращения машины постоянного тока можно тремя способами: изменение напряжения сети, реостатное регулирование, изменение магнитного потока. Давайте обо всем по порядку.

Конечно, мы назвали не все характеристики машин постоянного тока, а лишь основные, но для ознакомления с этими агрегатами этого вполне достаточно.

Видео в этой статье продемонстрирует, как работают данные устройства.

Источник

Копылов И.П. Справочник по электрическим машинам. Том 2

М.: Энергоатомиздат, 1989.— 688 с.
В 2 т.
Под общ. ред. И. П. Копылова, Б. К. Клокова.
ISBN 5-283-00531-3 (Т. 2)

Приведены технические данные и описаны конструкции электрических машин специального назначения. Даны основные сведения о машинах малой мощности для систем автоматики и их классификация.

Том первый Справочника, содержащий сведения об электрических машинах общего назначения и крупных машинах, вышел в 1988 г.

Для инженеров и техников, занятых эксплуатацией электрических машин и проектированием электрического оборудования различных предприятий, промышленных объектов и установок.

Содержание справочника по электрическим машинам

Электрические машины малой мощности для систем автоматики

Особенности электрических машин малой мощности для систем автоматики
Функциональное назначение и области применения
Методы и средства контроля параметров и характеристик электрических машин малой мощности для систем автоматики
Применение и эксплуатация электрических машин малой мощности для систем автоматики

Асинхронные двигатели малой мощности для систем автоматики
Силовые асинхронные двигатели
Управляемые асинхронные двигатели

Синхронные и шаговые двигатели для систем автоматики
Синхронные двигатели
Шаговые двигатели

Двигатели постоянного тока малой мощности для систем автоматики
Коллекторные двигатели постоянного тока
Бесконтактные двигатели постоянного тока

Электровентиляторы и электромагнитные муфты для систем автоматики
Электровентиляторы
Электромагнитные муфты

Вращающиеся трансформаторы и сельсины
Вращающиеся трансформаторы
Сельсины

Фазовращатели и датчики угла
Фазовращатели индукционные
Датчики угла индукционные

Тахогенераторы и двигатель-генераторы
Тахогенераторы постоянного тока
Асинхронные тахогенераторы
Синхронные тахогенераторы
Двигатель-генераторы

Электрические машины специального назначения

Крановые и металлургические двигатели
Особенности крановых и металлургических двигателей
Краново-металлургические двигатели
Металлургические двигатели

Тяговые электрические машины
Особенности тяговых электрических машин
Тяговые электрические машины для тепловозов
Тяговые двигатели для электровозов
Тяговые двигатели для городского транспорта
Двигатели для самоходных кранов и электропоездов
Тяговые двигатели для трансмиссий транспортных средств с дизель-электрическим приводом (двигатели мотор-колес)
Двигатели для аккумуляторных подъемно-транспортных машин и электромобилей
Тяговые взрывозащищенные двигатели для привода рудничных электровозов

Экскаваторные электрические машины
Крупные экскаваторные двигатели и генераторы постоянного тока

Взрывозащищенные электрические машины
Особенности и классификация взрывозащищенного электрооборудования
Асинхронные взрывозащищенные двигатели серии МА36, МА37
Асинхронные взрывозащищенные двигатели типов МТА93-6/12У5 и МКА93-4/8У5

Судовые электрические машины
Особенности судовых электрических машин
Судовые синхронные генераторы серии МСК
Судовые синхронные генераторы серии СБГ
Двигатели постоянного тока судовые серии ДПМ
Асинхронные двигатели серии МАП для судовых механизмов
Асинхронные судовые двигатели МАФ85 и МАФ95

Двигатели постоянного тока для широкорегулируемых электроприводов, промышленных роботов и следящих систем
Двигатели постоянного тока для промышленных роботов и гибких производственных систем
Высокомоментные двигатели постоянного тока для электроприводов подач металлорежущих станков
Вентильные двигатели для приводов подач роботов и манипуляторов
Асинхронные взрывозащищенные двигатели для привода механизмов очистных забоев угольных шахт
Асинхронные взрывозащищенные двигатели серии ВАСО
Асинхронные взрывозащищенные двигатели серии ВАО мощностью до 100 кВт

Машины специальных исполнений
Преобразователи
Электромашинные усилители
Вентильные двигатели
Погружные двигатели серии ПЭД
Электробуры
Электромагнитные муфты и тормоза
Балансирные электрические машины АКБ

Автотракторные электрические машины
Назначение, условия работы и общие технические требования
Генераторы
Стартеры
Электродвигатели постоянного тока

Источник