Что такое шунтовой двигатель

Двигатели постоянного тока

Диаграмма, поясняющая принцип действия двигателя постоянного тока, имеет вид

Под воздействием приложенного напряжения по обмоткам якоря и возбуждения протекают токи. Ток возбуждения создает магнитный поток. На проводники якоря с током в магнитном поле действует сила, заставляющая якорь вращаться.

Классификация двигателей по способу подключения обмотки возбуждения:

– двигатели независимого возбуждения (ДНВ);

– двигатели с параллельным возбуждением, шунтовые (рис. 3.46, а);

– двигатели с последовательным возбуждением, сериесные (рис. 3.46, б);

– двигатели со смешанным возбуждением, компаундные (рис. 3.46, в).

На рис. 3.46 представлены схемы включения двигателей, где R_о.в – сопротивления в цепи обмотки возбуждения; R_д – добавочное сопротивление в цепи якоря; ОВ_с и ОВ_ш – сериесная и шунтовая обмотки возбуждения.

Противоэдс в двигателе. При направлении тока, указанном на рис. 3.47, якорь будет вращаться против часовой стрелки (правило левой руки).

Индуцируемая ЭДС будет направлена против тока (правило правой руки).

В двигателях ЭДС направлена против тока и поэтому называется противоэдс.

На основании второго закона Кирхгофа для якорной цепи имеем уравнение электрического равновесия для двигателя

из которого находим

Зависимость магнитного потока и момента от тока якоря в двигателе. У шунтового двигателя машины Ф = const, так как i_в не зависит от I_я. У сериесного двигателя Ф создается током якоря.

Рис. 3.48. Зависимость магнитного потока (а) и момента (б) от тока якоря

(1 – сериесный двигатель; 2 – компаундный; 3 – шунтовый)

У компаундного двигателя зависимость Ф = f(I_я)занимает промежуточное положение между зависимостью для сериесного и шунтового двигателей. При максимальный поток у сериесной машины.

У шунтовой машины , так как . У сериесной машины . Учитывая, что (начальный участок зависимости), получаем . Зависимость M = f(I_я) у компаундного двигателя занимает промежуточное положение между этой же зависимостью для сериесного и шунтового двигателей.

При перегрузке максимальный момент – у сериесного двигателя, поэтому он обладает большой перегрузочной способностью, так как при перегрузке развивает максимальный момент.

Механическая характеристика ДТП (рис. 3.49).Используя соотношения

– электромеханическая характеристика;

–механическая характеристика.

Рис. 3.49. Механические характеристики

двигателей: 1 – шунтовый; 2 – компаундный;

3 – сериесный

Особенностью сериесных двигателей является то, что при ток якоря и Ф тоже стремятся к нулю, а n стремится к бесконечности. Поэтому эти двигатели нельзя оставлять работать в холостую.

Пуск ДТП. Проблемы пуска:

1. Большой пусковой ток якоря I_я.п. Из уравнения электрического равновесия для якорной цепи имеем

Пусть при , тогда = = (10…30) I_я.н.

2. Тяжелые условия коммутации, связанные с большими пусковыми токами.

3. Большой пусковой момент, который приводит к ударной нагрузке на исполнительный механизм во время пуска.

Самый распространенный способ пуска – введение в цепь якоря добавочных сопротивлений R_д (реостатный пуск). За счет введения R_д уменьшается пусковой ток и пусковой момент. На рис. 3.50 изображены механические характеристики, иллюстрирующие процесс пуска (М₁ и М₂ – заданные пределы изменения момента при пуске; М_с – момент сопротивления механизма).

Рис. 3.50. Реостатный пуск

Способы регулирования скорости двигателей постоянного тока. Из выражения вытекают три способа регулирования скорости:

– за счет изменения питающего напряжения при постоянном магнитном потоке;

– введением в цепь якоря добавочных сопротивлений;

– изменением магнитного потока.

1. Регулирование скорости изменением питающего напряжения при постоянном магнитном потоке. Механические характеристики при регулировании скорости изменением питающего напряжения имеют вид

Анализируя М в этой системе уравнений, имеем

Метод позволяет регулировать скорость плавно и в широких пределах.

2. Регулирование скорости путем введения в цепь якоря добавочного сопротивления (рис. 3.52). Анализируя М, имеем

Метод позволяет плавно регулировать скорость в сторону ее уменьшения от исходной.

Недостаток метода – большие потери энергии в добавочном сопротивлении.

3. Регулирование скорости за счет уменьшения магнитного потока. На рабочем участке механических характеристик (рис. 3.53).

Метод позволяет плавно регулировать скорость в сторону ее увеличения.

Вывод: двигатели постоянного тока позволяют осуществлять плавную регулировку скорости в широких пределах, что является основным их достоинством по сравнению с асинхронными двигателями.

Общие сведения о режимах торможения:

1. Торможение противовключением: двигатель принудительно вращается в сторону, противоположную к М_вр.

2. Генераторное торможение: двигатель принудительно вращают со скоростью > n₀.

3. Динамическое торможение: двигатель отключается от сети, якорь замыкается на сопротивление. Согласно принципу Ленца, в якоре индуцируется ток, вызывающий тормозной момент.

Для реверсирования двигателя необходимо изменить направление тока либо в обмотке возбуждения, либо в якоре. Одновременное изменение токов в обмотке возбуждения и в якоре не приводит к реверсу двигателя. Это позволяет создавать коллекторные двигатели, работающие как в цепях постоянного тока, так и в цепях переменного тока.

Общие сведения об универсальном коллекторном двигателе. Двигатель может работать как на постоянном, так и на переменном токе.

Особенности данного двигателя:

1. Двигатель делают с последовательной обмоткой возбуждения, чтобы не было сдвига фаз между I_я и Ф.

2. Так как двигатель работает в цепи переменного тока, то магнитный поток тоже переменный, и для уменьшения потерь на вихревые токи сердечники полюсов делают шихтованными.

Преимущество коллекторного двигателя по сравнению с асинхронным – возможность получения скорости более 3000 об/мин для стандартной частоты.

Недостатки – малый КПД и плохая коммутация.

Выбор двигателя

При выборе двигателя для конкретных технологических целей необходимо учитывать:

Читать еще: Ваз 2107 инжектор плохо заводится при холодном двигателе

– род тока и напряжение;

– конструктивное исполнение двигателя;

Выбор мощности двигателя

Мощность двигателя выбирают с учетом условий его нагрева.

Режимы работы двигателя по условиям нагрева:

1.Продолжительный режим (рис. 3.54) – режим, при котором двигатель нагревается до установившейся температуры. Различают продолжительный режим с постоянной и переменной нагрузкой.

Рис. 3.54. Нагрузочные диаграммы продолжительного

режима с постоянной (а) и переменной (б) нагрузкой

2. Повторно-кратковременный режим (рис. 3.55, а) – режим, при котором за время работы двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы не успевает остыть до температуры окружающей среды.

Рис. 3.55. Нагрузочная диаграмма повторно-кратковременного (а)

и кратковременного (б) режима

Параметром, определяющим условия работы двигателя в этом режиме, является продолжительность включения (ПВ).

3. Кратковременный режим (рис. 3.55, б) – режим, при котором за время включения двигатель не успевает нагреться до установившейся температуры, а за время паузы успевает остыть до температуры окружающей среды.

Назначение, устройство, принцип работы электродвигателя постоянного тока и на каких крюках применяют

Назначение: эл.двигатели на грузоподъемных кранах предназначены для преобразования электрической энергии в механическую.

Крановые эл.двигатели подвергаются резким толчкам, торможению и динамическим нагрузкам. Кроме того, работают при разной температуре, повышенной запыленности, при вибрации и т.п. Поэтому эти двигатели должны быть прочнее, чем двигатели общего назначения, как по механическим, так и по электрическим данным.

Крановые эл.двигатели работают при повторно-кратковременном режиме.

Режим работы эл.двигателя определяют продолжительностью включения за принятый период времени – 10мин.

Основным номинальным режимом крановых эл.двигателей является режим ПВ=25% для кранов общего назначения металлургического производства (средний режим).

ПВ=45-60% — среднетяжелый режим работы.

ПВ=60-80, 100% — тяжелый и весьма тяжелый режим работы.

Устройство: корпус двигателя состоит из трех частей; двух подшипниковых крышек и основания – станина.

Изготавливаются из дорогостоящего материала, сложны по конструкции, больше чем двигатели переменного тока, поэтому двигатели постоянного тока применяют для грузоподъемных кранов с тяжелыми и весьма тяжелыми режимами работ, так как они допускают большой диапазон включения и могут работать при более высокой температуре.

Устройство: корпус двигателя состоит из трех частей; двух подшипниковых крышек с естественным охлаждением и индуктора.

Внутри корпуса имеются главный и дополнительные полюса, которые неподвижно крепятся к индуктору.

Главные полюса: собранные из пластин электротехнической стали, в пазы уложена обмотка, которая служит для возбуждения якоря.

Дополнительные полюса: собранные из стальных пластин, в которых уложена обмотка, служащая для гашения искры на коллекторе.

Коллектор: собран из медных пластин, изолированных друг от друга миканитом. Форма пластин изготовлена в виде ласточкиного хвоста, куда припаивается обмотка якоря внутренним швом.

Якорь: собран из пластин электротехнической стали сложной конструкции, куда уложена обмотка из нескольких катушек и выведена в коллектор.

При помощи коллектора ток в обмотке якоря распределяется, так что в проводниках под северным полюсом ток проходит в одном направлении, а в проводниках под южным полюсом – в обратном направлении.

Только при этом условии все проводники в обмотке якоря будут вращаться в одном направлении, как вращение якоря.

Принципы работы: работа э/двигателя п/тока основано на явлении движения проводника с током и магнитным полем.

При вращении якоря в магнитном поле и обмотке его, индуктируется электродвижущая сила, которая направлена в сторону противоположную напряжению сети. Поэтому ЭДС индуктируемую в обмотке якоря при пересечении магнитными силовыми линиями – называют обратной электродвижущей силой.

В э/двигателе п/тока обратная ЭДС тем больше, чем сильнее магнитный поток возбуждения или большее число вращений.

Схема включения э/двигателя п/тока и их работа: по способу соединения обмотки якоря с обмоткой возбуждения э/двигатели разделяют на три типа:

1. Шунтовые: обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря, так как ток в обмотке возбуждения от нагрузки не изменится, то и число оборотов нагруженного э/двигателя почти не изменяется (5-10%).

1) постоянное число оборотов при различных нагрузках;

2) не развивает большой скорости при снятии нагрузки;

3) легкое и плавное регулирование числа оборотов.

1) искрение щеток при сильно изменяющейся нагрузке;

2) постоянно вращающийся момент при изменении нагрузки;

3) опасен обрыв обмотки якоря при увеличении его сопротивления, так как уменьшается магнитный поток, следовательно, увеличивается число оборотов двигателя.

2. Сериесные: обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря. Магнитный поток изменяется одновременно с изменением тока при нагрузке, вращающийся момент двигателя возрастает не только при увеличении силы тока якоря, но и при увеличении магнитного потока.

Их включают при полной нагрузке и в короткое время развивают большой пусковой момент, который в 2,3 раза больше нормального вращающегося момента.

Их применяют в троллейбусах, трамваях, то есть где не требуется постоянного числа оборотов.

Преимущества: большой пусковой момент, возможность к перегрузке, но экономичней чем шунтовые двигатели.

Недостаток: без нагрузки работает в разнос, трудно регулировать число оборотов.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Двигатели постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения

общая электротехника

Выдержка
Похожие работы
Помощь в написании

Читать еще: Асинхронные однофазные двигатели технические характеристики

Двигатели постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

В двигателе последовательного возбуждения обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря (рис. 7.33, а), поэтому магнитный поток Ф пропорционален току I (если пренебречь насыщением магнитопровода), и в формуле М = с_м /Ф следует положить Ф = И, где k — постоянный коэффициент.

Вращающий момент двигателя последовательного возбуждения пропорционален квадрату силы тока.

Выразим магнитный поток через вращающий момент:

и подставим в приближенное выражение скорости вращения двигателя:

Отсюда очевидно, что для двигателя последовательного возбуждения опасен режим холостого хода, так как при уменьшении момента на валу до нуля скорость вращения неограниченно увеличивается (рис. 7.33, б), двигатель идет «вразнос». Это обстоятельство требует такого сочленения двигателя последовательного возбуждения с рабочей машиной, при котором режим холостого хода был бы исключен. В частности, нельзя применять ременную передачу, так как при ослаблении или обрыве ремня может возникнуть аварийный режим.

Скорость вращения двигателя последовательного возбуждения можно регулировать либо изменением подводимого напряжения U (рис. 7.34, а), либо изменением магнитного потока возбуждения Ф за счет шунтирования обмотки возбуждения (рис. 7.34, б). Второй способ более экономичен (22, «https://westud.ru»).

Двигатель последовательного возбуждения имеет существенные преимущества благодаря квадратичной зависимости вращающего момента от тока. Так, например, он развивает большой пусковой момент, что очень важно для электропривода на транспорте (благодаря этому электропоезд способен быстро набирать скорость после остановки). Однако резко выраженная зависимость скорости вращения от нагрузки и опасность «разноса» ограничивают область применения этих двигателей.

Указанных недостатков лишены двигатели смешанного возбуждения (рис. 7.35).

Характеристики этих двигателей являются промежуточными между характеристиками двигателей параллельного и последовательного возбуждения.

При согласном включении последовательной и параллельной обмоток возбуждения двигатель смешанного возбуждения имеет больший пусковой момент по сравнению с шунтовым двигателем. При встречном включении обмоток возбуждения двигатель приобретает жесткую механическую характеристику. С увеличением нагрузки магнитный поток сериесной обмотки увеличивается и, вычитаясь из потока шунтовой обмотки, уменьшает общий поток возбуждения. При этом скорость вращения двигателя не только не уменьшается, а может даже увеличиваться (рис. 7.36). И в том и в другом случае наличие магнитного потока шунтовой обмотки исключает режим «разноса» двигателя при снятии нагрузки.

Регулирование скорости вращения двигателя смешанного возбуждения осуществляют регулировочным реостатом в цепи шунговой обмотки.

Двигатели смешанного возбуждения применяются в качестве тяговых и крановых двигателей, а также для привода прокатных станов, компрессоров, насосов.

Карточка № 7.17 (212).

Двигатели постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения.

Как изменится вращающий момент двигателя последовательного возбуждения, если его ток увеличился в 3 раза (насыщением магнитопровода пренебречь)?

Увеличится в 3 раза.

Увеличится в 9 раз.

Во сколько раз пусковой момент двигателя последовательного возбуждения больше номинального момента, если пусковой ток превышает номинальный в 5 раз (насыщением магнитопровода пренебречь)?

Что произойдет, если двигатель последовательного возбуждения подключить к сети при отключснной механической нагрузке на валу?

Двигатель не запустится.

Обмотка якоря перегреется.

Двигатель пойдет «вразнос».

Как изменится скорость вращения двигателя при увеличении сопротивления R?

Продолжение карт. № 7.17

Какая кривая является рабочей характеристикой двигателя смешанного возбуждения:

а) с согласным;
б) со встречным включением обмоток возбуждения?

Шунтовой трехфазный коллекторный двигатель

Номер патента: 11386

Текст

М 11386 Класс 21 сР, 39 ППТЙНТ ЙЙ ИЗОБРЙТЙНИ: ОПИСАНИЕ шунтового трехфазного коллекторного двигателя, К патенту К. И. Шенфера, заявленному 7 декабря 1927 годаО выдаче патента опубликовано 30 сентября 1929 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 30 сентября 1929 гола.Для регулировки скорости шунтовы мно-гофазных коллекторвых двигателей обь 1 чно , применяется трансформатор с изменяемымкоэффициентом трансформации, который поз-, волявт изменять величину яапряжения на кол. лекторе двигателя; иногда в качестве такого трансформатора используется часть самой об-мотки статора двигателя, Однако, эти системы обладают тем общим недостатком, что позволяют регулировать напряжение на коллекторе двигателя скачками и, кроме того,они отличаются некоторой сложностью.Предлагаемое изобретение касается иун-тового коллекторного трехфазного двигателя с двумя комплектами щеток на одна полюс, из которых один комплект щеток неподвижен н установлен так, что обмотка статора компенсврует обмотку ротора, а другой комплект щеток может перемещаться относительно первого, и имеет целью устранить вышеупомянутые недостатки, имеющие место ири регулировании скорости шунтовых мной офазных коллекторных дввгателей,На предлагаемой схеме соединения коллекторного двигателя, изображенной па чертеже, обозначают: 5 — трехфазиая статорная обмотка, компенсирующая магнитное поле, создаваемое ротором, Р — обмотка ротора, а в а в а в .неподвижные щетки (щетки рабочие), а — а — а в подвижн(щетки возбуждения), г — г — г — регулируемые сопр- тивления,Действие двигателя заключается в следующем. Если присоединить клеммы двигателя к сети трехфазного тока, удалив предварительно с коллектора щетки а — а — а, то по обмоткам двигателя потечет ток короткого замыкания, так как магнитное поле, создаваемое обмоткой ротора, при этом, будет целиком скомпепспровано трехфазной статорной обмоткой 5. Если, однако, на коллекторе расположить, кроме рабочих щеток а — а — а, еще группу вспомогательных щеток а — а — а (эти щетки на фиг, 1 для ясности заштрихованы), то в этом случае в двигателе появится вращающееся магнитное поле, прп чем это поле будет создаваться обмоткой ротора, Таким образом, роторная обмотка Р будет обтекатьса двумя токами: рабочим током 1 и током возбуждения 1,. Ток 1 подводимый в обмотке ротора через посредство щеток а — а — а будет главным образом намагничивающим током; он будет создавать вращающийся магнитный поток , Взаимодействяе этого поток 1 с рабочнм током двигателя 1 послужит причиной появления вращающего момента двигателя,М= Сопз 1 Ф 1 сов,где- угол сдвига фаз между Ф и 1.При предлагаемой схеме мы имеем воз-можность производить изменение но жела-, П Р е д и е т и а т е в т а,нию или величины потока Ф или величинысдвига фаз а. Для изменения величины по- ) гатель с двумя комп. ектамв щ к на одинтока Ф необходимо перемещать оба ползунка полюс, нз которых один комплект щеток ве(сопротивления г и обмотки 5 статора); для ,подвижен и установлен так, что обмоткаизменения фазы потока Ф необходимо ере-статора компенсирует обмотку ротора, а друмещать в ту или другую стоРонУ щеткигой комплект щеток может перемещаться отаР — а/ — а/ ва коллекторе,носительно первого, характеризующийся тем,ИЗМЕНЯЯ фаЗУ ПО О Ф Г Р Р Учто неподвижные щетки а — а — а соединеныаз потока Ф Гхарактервзуемую (углом , которыи образует ежду с ковцамп обмоток 5 статора, а подвижныето ы Ф и 1), мы можем также влнять на, щетки а — а — а соединены через регуливелнчнну коз ициевта мощности двигателя,добиваяс рп раз Ру» Усекционврованной обмотки статора,добиваясь и п разны нагрузках получения,

Читать еще: 60сс двигатель что такое

Заявка

МПК / Метки

Код ссылки

Устройство для регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с фазным ротором

Номер патента: 718877

. резисторам 7, 8 и силовым обмоткам 9, 10 магнитного усилителя включены вентили 11, 12, катоды которых соединены с анодами тиристоров 5 и 6 и с обкладками конденсатора 13. Устройство содержит обмотки управления 14 магнитного усилителя и управляемый мультивибратор 15, выходы которого соединены с управляющими электродами тиристоров 5 и 6,Работает устройство следующим образом.Мультивибратор 15 работает в автоколебательном режиме с заданйой частотой и постоянной скважностью. При поступлении от мультивибратора 15 на управляющий электрод тиристора 5 импульса последний отпирается. Через обмотку 9 магнитного усилителя и резистор 7, вентиль 11 и открытый тиристор 5 в течении одного полу- периода коммутации протекает выпрямленный ток.

Электрический двигатель с винтообразным статором

Номер патента: 896721

. паэ б, в котором уложена обмотка 3 возбуждения, Длина участка магнитопровода, на котором размещена обмотка 3 возбуждения, равна 12 К+1)Г, где К=0,1,2,3 С — полюсное деление двигателя, а длина участков для рабочей обмотки кратна 2 С 0 Рабочие обмотки выполняются в соот-ЗО эить вес рабочей обмотки по сравнению с использованием раздельных рабочих обмоток на 25-30.Ферромагнитный ротор 4 имеет винтообразные выступы 5 длиной, равнойи расположенные на расстоянии 7:Двигатель может иметь два винто- образных магнитопровода статора (фиг.4). Общая длина каждого магнитопр)вода статора в этом случае не превьпйает длины одного витка винтовой . — линии. На каждом из магнитопроводов статора имеется своя обмотка возбуждения находящаяся в.

Способ изготовления статоров электрических машин переменного тока

Номер патента: 370697

. впазы статора, причем пазы статора выполняютполузакрытыми, и пазы оправки и статорарасположены в радиальных плоскостях.15Предлагаемый способ отличается от известного тем, что пазы статора и оправки выполняют открытыми, расположенными в параллельных для каждой пары полюсов плоскостях,а проводники обмотки предварительно формуют в катушечную группу с калиброваннымипазовыми частями и с мягкими лобовыми частями.Такое выполнение уменьшает усилия, необходимые для перебрасывания обмотки с оправки в статор, и повышает производительность труда.Заранее отформованные катушечные группы с калиброванными и точно соответствующими по размерам пазовыми частями и мяг кими лобовыми частями вставляют в полупазы цилиндрической немагнитной, но электро-.

Устройство для сборки магнитопровода со статором-ротором

Номер патента: 1640791

. механизм 53 подачи шпоночной проволоки 54 к торцу корпуса 9.Устройство работает следующим образом.Первоначально корпуса статора 9 с помощью цеховых средств комплектом из четырех штук укладываются на гравитационный лоток 12 на первую и вторую позиции под упоры-отсекатели 13 и 14 с последующей передачей с позиций перед упором 13 на позицию перед упором 14 по мере ее освобождения.Приводом 21 наклонный подъемник 20 подводят на уровень лотка 12. Отсекатель 14 пропускает два корпуса 9 на подъемник 20. Корпуса скатываются до упора в стенку стеллажа 15. При обратном ходе подъемника 20 два корпуса 9 разделителем 22 распределяются на опорные нризмы 8. Выдвигаются прижимы 23 и фиксируют корпуса 9 на призмах 8.Приводится в движение каретка 25, на.

Стержневая обмотка статора электрической машины переменного тока

Номер патента: 116215

. образован указанный канал, и переход проводников из одного ряда в другой (с целью транспозиции) осуществлен над и под этим каналом.На чертеже изображен общий вид стержня предлагаемой обмотки.Между двумя рядами элементарных проводников 1 обмотки статора располагаются металлические распорки 2, которые образуют канал 3 для прохождения охлаждающего газа или жидкости. Для обеспечения транспозиции проводников переход их из одного ряда в другой осуществляется над и под охлаждающим каналом,Впуск жидкости или газа в такой канал производится в торец стержня, в зоне одной лобовой части, а выпуск — из торца стержня в зоне другой лобовой части,В целях предохранения распорок от перемещения в процессе сборки стержня и во время эксплуатации.

0 0 голоса

Рейтинг статьи