Способы возбуждения машин постоянного тока и их классификация

Ток, протекающий в обмотке возбуждения основных полюсов, создает магнитный поток . Электрические машины постоянного тока следует различать по способу возбуждения и схеме включения обмотки возбуждения.

Генераторы постоянного тока могут выполняться с независимым, параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Следует заметить, что теперь применение в качестве источников энергии генераторов постоянного тока очень ограничено.

Обмотка возбуждения генератора постоянного тока с независимым возбуждением получает питание от независимого источника — сети постоянного тока, специального возбудителя , преобразователя и др. (рис. 1, а). Эти генераторы применяются в мощных системах, когда напряжение возбуждения должно быть выбрано отличным от напряжения генератора, в системах регулирования скорости вращения двигателей, которые питаются от генераторов и других источников.

Значение тока возбуждения мощных генераторов составляет 1,0—1,5% от тока генераторов и до десятков процентов для машин мощностью порядка десятков ватт.

Рис. 1. Схемы генераторов постоянного тока: а — с независимым возбуждением; б — с параллельным возбуждением; в — с последовательным возбуждением; г — со смешанным возбуждением П — потребители

У г енератора с параллельным возбуждением обмотка возбуждения включается на напряжение самого генератора (смотрите рис. 1,б). Ток якоря I я равен сумме токов нагрузки I п и тока возбуждения I в: I я = I п + I в

Генераторы выполняются обычно для средних мощностей.

Обмотка возбуждения генератора с последовательным возбуждением включена последовательно в цепь якоря и обтекается током якоря (рис. 1, в). Процесс самовозбуждения генератора протекает очень бурно. Такие генераторы практически не используются. В самом начале развития энергетики применялась система передачи энергии с последовательно включенными генераторами и двигателями последовательного возбуждения.

Генератор со смешанным возбуждением имеет две обмотки возбуждения — параллельную ОВП и последовательную ОВС обычно с согласным включением (рис. 1, г). Параллельная обмотка может быть включена до последовательной («короткий шунт») или после нее («длинный шунт»). МДС последовательной обмотки обычно невелика и рассчитана только на компенсацию падения напряжения в якоре при нагрузке. Такие генераторы теперь также практически не применяются.

Схемы возбуждения двигателей постоянного тока подобны схемам для генераторов. Двигатели постоянного тока большой мощности выполняются обычно с независимым возбуждением . У двигателей параллельного возбуждения обмотка возбуждения получает питание от того же источника энергии, что и двигатель. Обмотка возбуждения включается непосредственно на напряжение источника энергии, чтобы не сказывалось влияние падения напряжения в пусковом сопротивлении (рис. 2).

Рис. 2. Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Ток сети Ic составляется из тока якоря I я и тока возбуждения I в.

Схема двигателя последовательного возбуждения подобна схеме на рис. 1, в. Благодаря последовательной обмотке вращающий момент при нагрузке возрастает больше, чем у двигателей параллельного возбуждения, при этом скорость вращения уменьшается. Это свойство двигателей определяет их широкое применение в приводах электровозной тяги: в магистральных электровозах, городском транспорте и др. Падение напряжения в обмотке возбуждения при номинальном токе составляет единицы процентов от номинального напряжения.

Двигатели смешанного возбуждения из-за наличия последовательной обмотки в некоторой мере имеют свойства двигателей последовательного возбуждения. В настоящее время они практически не применяются. Двигатели параллельного возбуждения иногда выполняются со стабилизирующей (последовательной) обмоткой, включаемой согласно с параллельной обмоткой возбуждения, для обеспечения более спокойной работы при пиках нагрузки. МДС такой стабилизирующей обмотки невелика — единицы процентов от основной МДС.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Возбуждение машин постоянного тока

Для работы электрической машины необходимо наличие магнитного поля. Это поле в большинстве машин создается постоянным электрическим током, проходящим в обмотке возбуждения, расположенной на главных полюсах (машины с электромагнитным возбуждением).

Свойства МПТ в значительной степени зависят от способа включения обмотки возбуждения, т.е. от способа возбуждения.

В дальнейшем нам придется рассматривать электрические схемы машин, поэтому сначала рассмотрим условные обозначения обмоток в соответствии с Государственными стандартами России.

	обмотка якоря с щетками
	обмотка возбуждения главных полюсов, включенная независимо или параллельно обмотке якоря
	обмотка возбуждения, включенная последовательно с обмоткой якоря
	компенсационная обмотка
	обмотка возбуждения добавочных полюсов

Начала и концы отмоток обозначаются следующим образом:

— обмотка якоря – Я1 и Я2;

— обмотка добавочных полюсов – Д1 и Д2;

— компенсационная обмотка – К1 и К2;

— обмотка возбуждения независимая – М1 и М2;

— обмотка возбуждения параллельная – Ш1 и Ш2;

— обмотка возбуждения последовательная – C1 и C2.

По способам возбуждения МПТ можно классифицировать следующим образом:

Рисунок 45 Способы возбуждения машин постоянного тока

а) машины независимого возбуждения, в которых обмотка возбуждения (ОВ) питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря (возбудителя);

б) машины параллельного возбуждения (шунтовые),в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно;

в) машины последовательного возбуждения (сериесные),в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно;

г) машины смешанного возбуждения (компаундные),в которых имеются две обмотки возбуждения – параллельная ОВ1 и последовательная ОВ2;

Источник

Способы возбуждения машин постоянного тока

Работа и свойства электрических машин постоянного тока (как генераторов, так и двигателей) в значительной степени зависят от способа возбуждения в них магнитного потока. Действительно, магнитный поток входит множителем как в выражение ЭДС, так и в выражение электромагнитного момента, поэтому необходимо знать, как создается магнитный поток, от каких величин он зависит, как и для какой цели нужно изменять его значение.
Согласно ГОСТов, по способу возбуждения машины постоянного тока классифицируют следующим образом:
а) машины независимого возбуждения, обмотка возбуждения которых питается от постороннего источника электрического тока;
б) машины параллельного возбуждения, обмотка возбуждения которых соединена параллельно с цепью якоря;
в) машины последовательного возбуждения, обмотка возбуждения которых соединена последовательно с цепью якоря;
г) машины смешанного возбуждения, у которых имеются две обмотки возбуждения, одна из которых соединена последовательно с цепью якоря (другая — может быть либо независимой, либо, чаще, параллельной). Если МДС обмоток возбуждения имеют одно направление, то такое их включение называется согласным. Если же МДС обмоток направлены в разные стороны, то включение называется встречным.
Схемы всех четырех типов машин показаны соответственно на рис. 1.
Все эти электрические машины имеют одинаковое устройство и отличаются лишь выполнением обмотки возбуждения (ОВ). Обмотки независимого и параллельного возбуждения изготавливают с большим числом витков, из провода малого сечения, а обмотку последовательного возбуждения — с малым числом витков из провода большого сечения.
Существуют также машины небольшой мощности, магнитное поле у которых создается либо только постоянными магнитами, либо еще и обмотками возбуждения, питаемыми электрическим током. Свойства первых близки к свойствам машин независимого, а вторых — смешанного или независимого возбуждения (в зависимости от способа подключения обмотки возбуждения).

Рис. 1. Схемы электрических машин постоянного тока независимого (а), параллельного (6), последовательного (в) и смешанного (г)
возбуждений

Во всех машинах на возбуждение расходуется от 0,5 % до 5 % номинальной мощности машины, причем первое значение относится к очень мощным машинам, а второе — к машинам мощностью около 1 кВт.
Как видно из рис. 1, значение тока возбуждения /в машины независимого возбуждения не зависит от тока якоря и определяется напряжением источника питания, причем для регулирования тока /в последовательно в цепь обмотки возбуждения включают резистор.
У машины параллельного возбуждения, согласно закону Ома,
/в = Ur/(RB + Rр), (1)
где RB — сопротивление обмотки возбуждения, a Rp — последовательно с нею включаемого регулировочного резистора.
У машин последовательного возбуждения /в = /я.
Согласно ГОСТ 2582—81, выводы всех обмоток маркируются следующим образом:
Я1 и Я2 — начало и конец обмотки якоря;
С1 и С2 — начало и конец последовательной (сериесной) обмотки возбуждения;
Ш1 и Ш2 — начало и конец параллельной (шунтовой) обмотки возбуждения;
К1 и К2 — начало и конец компенсационной обмотки;
Н1 и Н2 — начало и конец обмотки независимого возбуждения;
Д1 и Д2 — начало и конец обмотки добавочных полюсов.
Возможны случаи, когда машина имеет несколько обмоток одного наименования. В этом случае их начала и концы после буквенных обозначений должны иметь две цифры:
первая указывает порядковый номер обмотки, a вторая,, — начало (1) или конец (2). Например, начало второй параллельной обмотки возбуждения будет иметь обозначение Ш21.

Источник

§ 26.5. Способы возбуждения машин постоянного тока

Для работы электрической машины необходимо наличие магнит­ного поля. В большинстве машин постоянного тока это поле созда­ется обмоткой возбуждения, питаемой постоянным током. Свойства машин постоянного тока в значительной степени определяются спо­собом включения обмотки возбуждения, т. е. способом возбужде­ния.

По способам возбуждения машины постоянного тока можно классифицировать следующим образом:

машины независимого возбуждения, в которых обмотка возбуждения ОВ питается постоянным током от источни­ка, электрически не связанного с обмоткой якоря (рис. 26.8, а);

м а ш и н ы параллельного возбуждения, в которых: обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно (рис. 26.8, б);

машины последовательного возбуждения, в ко­торых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последова­тельно (рис. 26.8, в);

машины смешанного возбуждения, в которых име­ются две обмотки возбуждения — параллельная ОВ1 и последова­тельная ОВ2 (рис. 26.8, г);

Рис. 26.8. Способы возбуждения электрических ма­шин постоянного тока

машины с возбуждением постоянными магни­тами (рис. 26.8, д).

Все указанные машины (кроме последних) относятся к маши­нам с электромагнитным возбуждением, так как маг­нитное поле в них создается электрическим током, проходящим в обмотке возбуждения.

Начала и концы обмоток машин постоянного тока согласно ГОСТу обозначаются: обмотка якоря — Я1 и Я2, обмотка добавоч­ных полюсов — Д1 и Д2, компенсационная обмотка — К1 и К2, об­мотка возбуждения независимая — Ml и М2, обмотка возбуждения параллельная (шунтовая) — Ш1 и Ш2, обмотка возбуждения по­следовательная (сериесная) —С1 и С2.

Глава 27. Коммутация в машинах постоянного тока

§ 27.1. Причины, вызывающие искрение на коллекторе

При работе машины постоянного тока щетки и коллектор обра­зуют скользящий контакт. Площадь контакта щетки выбирают по> величине рабочего тока машины, приходящегося на одну щетку, в соответствии с допустимой плотностью тока для выбранной марки щеток. Если по какой-то причине щетка прилегает к коллектору не всей поверхностью, то возникают чрезмерные местные плотно­сти тока, приводящие к искрению на коллекторе.

Причины, вызывающие искрение на коллекторе, разделяют на механические, потенциальные и коммутационные.

Механические причины искрения — слабое давление щеток: на коллектор, биение коллектора, его эллиптичность или негладкая поверхность, загрязнение поверхности коллектора, выступание ми-канитовой изоляции над медными пластинами, неплотное закрепле­ние траверсы, пальцев или щеткодержателей, а также другие при­чины, вызывающие нарушение электрического контакта между щет­кой и коллектором.

Потенциальные причины искрения появляются при возник­новении напряжения между смежными коллекторными пластина­ми, превышающего допустимое значение (см. § 25.5). В этом слу­чае искрение наиболее опасно, так как оно обычно сопровождается появлением на коллекторе электрических дуг.

Коммутационные причины искрения создаются физически­ми процессами, происходящими в машине при переходе секций об­мотки якоря из одной параллельной ветви в другую.

Иногда искрение вызывается целым комплексом причин. Выяс­нение причин искрения следует начинать с механических, так как их обнаруживают осмотром коллектора и щеточного устройства. Труднее обнаружить и устранить коммутационные причины искре­ния.

При выпуске готовой машины с завода в ней настраивают тем­ную коммутацию, исключающую какое-либо искрение. Однако в процессе эксплуатации машины, по мере износа коллектора и ще­ток, возможно появление искрения. В некоторых случаях оно мо­жет быть значительным и опасным, тогда машину необходимо оста­новить для выяснения и устранения причин искрения. Однако не­большое искрение в машинах общего применения обычно допусти­мо. Искрение на коллекторе машины оценивают по степени искрения под сбегающим краем щетки по шкале (табл. 27.1).

Степень искрения (класс коммутации) коллекторных машин должна быть указана в стандартах на отдельные типы машин, а при отсутствии стандартов — в технических условиях на эти маши­ны. Если же степень искрения в технической документации не ого­ворена, то при номинальной нагрузке машины она не должна пре­вышать . Искрение на коллекторе создает помехи радиоприему,что приводит к необходимости принимать специальные меры к их подавлению (см. § 27.6).

При вращении якоря машины постоянного тока коллекторные пластины поочередно вступают в соприкосновение со щетками. При этом переход щетки с одной пластины (сбегающей) на другую (на­бегающую) сопровождается переключением секции обмотки из од­ной параллельной ветви в другую и изменением как значения, так и направления тока в этой секции. Процесс переключения секции из одной параллельной ветви в другую и сопровождающие его яв­ления называются коммутацией. Секция, в которой происходит ком­мутация, называется коммутирующей, а продолжительность процес­са коммутации — периодом коммутации:

где b_щ — ширина щетки; К — число коллекторных пластин; п — частота вращения якоря, об/мин; b_к— расстояние между середина­ми соседних коллекторных пластин (коллекторное деление).

Источник