Тема: Принцип дії та будова машини постійного струму на прикладі моделі генератора постійного струму.
Електричні машини постійного струму перетворюють механічну енергію в електричну (електричний генератор) і електричну енергію в механічну (електричний двигун). Робота цих машин базується на принципі взаємодії магнітного поля і провідника зі струмом.
Переваги електричних двигунів постійного струму:
Можливість поступового регулювання швидкості обертання вала електричними способами.
Значний пусковий момент.
Широке застосування в електропривод, що регулюється (перш за все - електротранспорт).
Генератори постійного струму застосовуються обмежено через недоліки, такі як великі габарити, вага та наявність колектора, що іскрить.
Конструкція електричних машин постійного струму: складається з двох частин - нерухомої і рухомої (обертової). Існують два типи машин: колекторні і безколекторні (уніполярні). На сьогодні виготовляються тільки колекторні машини.
Нерухома частина (рис. 5.12,а): Основою є станина, яка здійснює кріплення машини. Станина виготовляється з чавуну або сталі. До станини кріпляться основні 1 та додаткові 2 полюси, осердя яких виготовляється 3 електротехнічної листової сталі з малим магнітним опором. Обмотка полюсів, по якій проходить постійний електричний струм, називається обмоткою збудження.
Рухома (обертова) частина (рис. 5.12,6): Рухома частина машини постійного струму називається якір. Якір складається зі сталевого вала 1, на якому знаходиться осердя 2, виготовлене з листів електротехнічної сталі. В пази осердя закладено обмотку 4. Обмотка якоря складається з окремих секцій. Кінці секцій приєднуються до пластин колектора 5, які виготовляються з міді та ізольовані одна від одної (поперечний переріз колектора подано на рис. 5.13). Для охолодження електричної машини на вал також насаджений вентилятор 3.
Секції обмотки якоря: Секції обмотки якоря бувають двох видів - петльові та хвильові. Відстань між початком та кінцем секції називають першим частковим кроком. Відстань між кінцем попередньої секції та початком другої секції називають другим частковим кроком. Відстань між точками приєднання початків сусідніх секцій до колектора називають кроком по колектору.
Щітковий вузол: Електричний контакт між нерухомою частиною та якорем електричної машини здійснюється за допомогою щіткового вузла. Щітковий вузол складається з щіток, щіткової траверси та щіткотримача.
Принцип зворотності: Принцип зворотності полягає у тому, що будь-яка машина постійного струму може працювати і як електричний генератор, і як електричний двигун без зміни її конструкції.
Електричний генератор: Перетворює механічну енергію в електричну. ЕРС Е, що індукується, викликає електричний струм силою 1. та долає падіння напруги (1. R.) в обмотці якоря та опорі навантаження.
Електричний двигун: Перетворює електричну енергію в механічну. Зовнішня напруга / викликає електричний струм силою 1, та долає ЕРС якоря Ей падіння напруги в обмотці якоря (1. Р.).
Закон електромагнітної індукції: Для одиничного прямолінійного проводника, що рухається з постояною швидкостью у рiвномiрному магнiтному полi з магнiтною iндукцiею С перпендикулярно магнiтним силовим лiнiям можна записати закон електромагнiтної iндукцiї.
Закон електромагнітної індукції: Для одиничного прямолінійного проводника, що рухається з постояною швидкостю у рiвномiрному магнiтному полi з магнiтною iндукцiею С перпендикулярно магнiтним силовим лiнiям, величина ЕРС Е дорівнює B * l * V.
Закон електромагнітних сил: Для одиничного прямолінійного проводника довжиною l, по якому протікає електричний струм силою I, розташованого у зовнішньому магнітному полі з індукцією B перпендикулярно магнітним силовим лініям, електромагнітна сила F дорівнює B * I * l.
Рівняння перетворення механічної потужності в електричну потужність: З формул (5.35), (5.36) випливає рівняння перетворення механічної потужності в електричну потужність P_mech = F * v = B * I * l.
Принцип роботи генератора: При обертанні якоря виникає ЕРС Е, що є причиною виникнення електричного струму силою I. Електромагнітна механічна сила F за правилом “лівої руки” спрямована проти напрямку обертання. Ця сила є гальмуючою і компенсується силою первинного двигуна (привода генератора).
Принцип роботи двигуна: По провіднику тече електричний струм силою I, виникає електромагнітна механічна сила, що діє по колу якоря. Ця сила є причиною руху, тому її напрямок збігається з напрямком швидкості V обертання вала. ЕРС Е за правилом “правої руки” спрямована проти напрямку струму і називається проти-ЕРС. Проти-ЕРС компенсується зовнішньою напругою мережі U.
Answers & Comments
Урок № 1-2. Електричні машини постійного струму
Тема: Принцип дії та будова машини постійного струму на прикладі моделі генератора постійного струму.
Електричні машини постійного струму перетворюють механічну енергію в електричну (електричний генератор) і електричну енергію в механічну (електричний двигун). Робота цих машин базується на принципі взаємодії магнітного поля і провідника зі струмом.
Переваги електричних двигунів постійного струму:
Можливість поступового регулювання швидкості обертання вала електричними способами.
Значний пусковий момент.
Широке застосування в електропривод, що регулюється (перш за все - електротранспорт).
Генератори постійного струму застосовуються обмежено через недоліки, такі як великі габарити, вага та наявність колектора, що іскрить.
Конструкція електричних машин постійного струму: складається з двох частин - нерухомої і рухомої (обертової). Існують два типи машин: колекторні і безколекторні (уніполярні). На сьогодні виготовляються тільки колекторні машини.
Нерухома частина (рис. 5.12,а): Основою є станина, яка здійснює кріплення машини. Станина виготовляється з чавуну або сталі. До станини кріпляться основні 1 та додаткові 2 полюси, осердя яких виготовляється 3 електротехнічної листової сталі з малим магнітним опором. Обмотка полюсів, по якій проходить постійний електричний струм, називається обмоткою збудження.
Рухома (обертова) частина (рис. 5.12,6): Рухома частина машини постійного струму називається якір. Якір складається зі сталевого вала 1, на якому знаходиться осердя 2, виготовлене з листів електротехнічної сталі. В пази осердя закладено обмотку 4. Обмотка якоря складається з окремих секцій. Кінці секцій приєднуються до пластин колектора 5, які виготовляються з міді та ізольовані одна від одної (поперечний переріз колектора подано на рис. 5.13). Для охолодження електричної машини на вал також насаджений вентилятор 3.
Секції обмотки якоря: Секції обмотки якоря бувають двох видів - петльові та хвильові. Відстань між початком та кінцем секції називають першим частковим кроком. Відстань між кінцем попередньої секції та початком другої секції називають другим частковим кроком. Відстань між точками приєднання початків сусідніх секцій до колектора називають кроком по колектору.
Щітковий вузол: Електричний контакт між нерухомою частиною та якорем електричної машини здійснюється за допомогою щіткового вузла. Щітковий вузол складається з щіток, щіткової траверси та щіткотримача.
Принцип зворотності: Принцип зворотності полягає у тому, що будь-яка машина постійного струму може працювати і як електричний генератор, і як електричний двигун без зміни її конструкції.
Електричний генератор: Перетворює механічну енергію в електричну. ЕРС Е, що індукується, викликає електричний струм силою 1. та долає падіння напруги (1. R.) в обмотці якоря та опорі навантаження.
Електричний двигун: Перетворює електричну енергію в механічну. Зовнішня напруга / викликає електричний струм силою 1, та долає ЕРС якоря Ей падіння напруги в обмотці якоря (1. Р.).
Закон електромагнітної індукції: Для одиничного прямолінійного проводника, що рухається з постояною швидкостью у рiвномiрному магнiтному полi з магнiтною iндукцiею С перпендикулярно магнiтним силовим лiнiям можна записати закон електромагнiтної iндукцiї.
Закон електромагнітної індукції: Для одиничного прямолінійного проводника, що рухається з постояною швидкостю у рiвномiрному магнiтному полi з магнiтною iндукцiею С перпендикулярно магнiтним силовим лiнiям, величина ЕРС Е дорівнює B * l * V.
Закон електромагнітних сил: Для одиничного прямолінійного проводника довжиною l, по якому протікає електричний струм силою I, розташованого у зовнішньому магнітному полі з індукцією B перпендикулярно магнітним силовим лініям, електромагнітна сила F дорівнює B * I * l.
Рівняння перетворення механічної потужності в електричну потужність: З формул (5.35), (5.36) випливає рівняння перетворення механічної потужності в електричну потужність P_mech = F * v = B * I * l.
Принцип роботи генератора: При обертанні якоря виникає ЕРС Е, що є причиною виникнення електричного струму силою I. Електромагнітна механічна сила F за правилом “лівої руки” спрямована проти напрямку обертання. Ця сила є гальмуючою і компенсується силою первинного двигуна (привода генератора).
Принцип роботи двигуна: По провіднику тече електричний струм силою I, виникає електромагнітна механічна сила, що діє по колу якоря. Ця сила є причиною руху, тому її напрямок збігається з напрямком швидкості V обертання вала. ЕРС Е за правилом “правої руки” спрямована проти напрямку струму і називається проти-ЕРС. Проти-ЕРС компенсується зовнішньою напругою мережі U.