 |
Коллекторные генераторы постоянного тока
|
|
|
|
Коллекторные генераторы постоянного тока
В процессе работы генератора постоянного тока в обмотке якоря индуцируется ЭДС Е (см. 1). При подключении к генератору нагрузки в цепи якоря возникает ток, а на выводах устанавливается напряжение, определяемое уравнением напряжений для цепи якоря генератора:
, (3)
Здесь 
– сумма активных сопротивлений в цепи якоря, Ом; Е – ЭДС генератора, В.
При работе нагруженного генератора в проводах обмотки якоря возникает ток, который, взаимодействуя с магнитным полем возбуждения, создает на якоре электромагнитный момент М (см. 2). В генераторе этот момент направлен встречно вращающему моменту приводного двигателя, т. е. он является тормозящим.
Коллекторные двигатели
Коллекторные машины постоянного тока обладают свойством обратимости, как и любые электрические машины. Это свойство заключается в том, что машина может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Поэтому если машину постоянного тока подключить к источнику энергии постоянного тока, то в обмотке в обмотках возбуждения и якоря появятся токи. Взаимодействия тока якоря с полем возбуждения создает на якоре электромагнитный момент М, который является вращающим.
Под действием электромагнитного момента якорь машины начинает вращаться, т. е. машина будет работать в режиме двигателя, потребляя из сети электрическую энергию и преобразуя ее в механическую энергию. При вращении якоря в магнитном поле в обмотке индуцируется ЭДС, направление которой определяется по правилу «правой руки». По своей природе она не отличается от ЭДС, наводимой в обмотке якоря генератора. В двигателе же она направлена навстречу току якоря и поэтому она называется противоЭДС двигателя.
|
|
|
Напряжение, подводимое к двигателю из сети, уравновешивается противоЭДС и падением напряжения на активных сопротивлениях цепи якоря:
. (4)
Из (4) можно получить зависимость потребляемого тока:
. (5)
Зависимость частоты вращения якоря от тока представляется следующей зависимостью:
, (6)
Из (6) видно, что частота вращения якоря двигателя прямо пропорциональна напряжению, подведенному к двигателю, и обратно пропорциональна магнитному потоку возбуждения. Физически это объясняется тем, что повышение напряжения или снижение магнитного потока приводит к увеличению разности (U – E); это, в свою очередь, ведет к росту тока. Вследствие этого возросший ток повышает вращающий момент, и если при этом нагрузочный момент остается неизменным, то частота вращения якоря увеличивается.
Направление вращения якоря машины зависит от направления тока якоря и магнитного потока возбуждения Ф. Поэтому, изменив направление одной из этих величин, можно изменить направление вращения якоря.
КПД коллекторной машины постоянного тока
Коэффициент полезного действия электрической машины представляет собой отношение мощности отдаваемой (полезной) Р2 к подводимой (потребляемой) Р1:
. (7)
Обычно КПД машин постоянного тока составляет 0, 75 – 0, 90 для машин мощностью от 1 до 100 кВт и 0, 90 – 0, 97 для машин мощностью свыше 100 кВт. Намного меньше КПД машин постоянного тока малой мощности. Например, для машин мощностью от 5 до 50 Вт КПД = 0, 15…0, 50. Указанные значения КПД соответствуют номинальной нагрузке машины. Зависимость КПД машины от тока нагрузки выражается графиком (рис. 4), форма которого характерна для всех электрических машин.
|
|
|
Рис. 4. Зависимость КПД от мощности нагрузки
Из рис. 4 видно, что максимальный КПД имеет место при загрузке машины на уровне номинальной.
|
|
|
