Способы возбуждения машин постоянного тока
Обмотка возбуждения и обмотка якоря в машинах постоянного тока (МПТ) могут быть включены различными способами: независимо одна от другой, параллельно и последовательно. В зависимости от способа соединения этих обмоток различают четыре схемы возбуждения машин постоянного тока (рис. 2.5.1).
В режиме двигателя обмотки возбуждения МПТ во всех схемах питаются от источника (или источников) постоянного напряжения. В режиме генератора есть два варианта возбуждения:
- 1) машины независимого возбуждения (рис. 2.5.1, а), в которых обмотка возбуждения подключается к постороннему источнику;
- 2) машины с самовозбуждением (внешний источник отсутствует) подразделяются:
- а) на машины параллельного возбуждения (рис. 2.5.1, б), в которых обмотка возбуждения подсоединяется к щеткам параллельно обмотке якоря (катушки машин с независимым и параллельным возбуждением выполняются относительно тонким проводом с большим количеством витков, поэтому ток возбуждения относительно мал и для номинального режима составляет 1—5% номинального тока якоря машины),
- б) машины последовательного возбуждения (рис. 2.5.1, в), в которых обмотка возбуждения включается последовательно с обмоткой якоря (при этом ток возбуждения равен току якоря и, следовательно, обмотка возбуждения выполняется толстым проводом с малым количеством витков),
- в) машины смешанного возбуждения, в которых на каждом полюсе имеется две обмотки, одна из которых включается параллельно (OBt), вторая последовательно (ОВ.>) с обмоткой якоря (рис. 2.5.1, г)у (обмотки ОВ< и ОВ2могут быть включены согласно (МДС обмоток направлены одинаково) или встречно (МДС направлены противоположно)).
Рис. 25.1. Схемы возбуждения машин постоянного тока:
а — независимая; б — параллельная; в — последовательная; г — смешанная
Способы возбуждения машин постоянного тока оказывают сильное влияние на электрические свойства генераторов и механические свойства двигателей.
Задание 2.5.1. При каком способе возбуждения машины постоянного тока с увеличением тока якоря и постоянном токе возбуждения магнитный поток уменьшается?
Способы возбуждения машин постоянного тока
Для работы электрической машины постоянного тока необходимо наличие постоянного магнитного поля, которое создаётся обмоткой возбуждения (ОВ), питаемой постоянным током, или постоянными магнитами. Свойства машин постоянного тока в значительной степени определяются способом включения ОВ, т. е. способом возбуждения (рис. 7). По способам возбуждения машины постоянного тока классифицируют следующим образом:
— машины независимого возбуждения, в которых ОВ питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря,
— машины параллельного возбуждения (шунтовые), в которых ОВ и обмотка якоря соединены параллельно,
— машины последовательного возбуждения (сериесные), в которых ОВ и обмотка якоря соединены последовательно,
— машины смешанного возбуждения (компаундные), в которых имеется две ОВ – параллельная ОВ1 и последовательнаяОВ2,
-машины с возбуждением постоянными магнитами.
Рис. 7. Способы возбуждения машин постоянного тока:
а) – независимое; б) – параллельное; в) – последовательное;
г – смешанное; д) – от постоянных магнитов.
Все указанные машины (кроме последних) относятся к машинам с электромагнитным возбуждением.
к машинам с электромагнитным возбуждением.
Начала и концы обмоток машин постоянного тока обозначают следующим образом:
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.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Способы возбуждения генераторов постоянного тока
Возбуждением генератора называют создание рабочего магнитного потока, благодаря которому во вращающемся якоре создается ЭДС. Генераторы постоянного тока в зависимости от способа подключения обмоток возбуждения различают: независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.
Генератор независимого возбуждения имеет обмотку возбуждения ОВ, подключаемую к постороннему источнику тока через регулировочный реостат (Рис.6-10, а). Напряжение на зажимах такого генератора (кривая I на Рис.6-11) с увеличением тока нагрузки несколько уменьшается в результате падения напряжения на внутреннем сопротивлении якоря, причем напряжения получаются всегда устойчивыми. Это свойство оказывается весьма ценным в электрохимии (питание электролитических ванн).
Генератор параллельного возбуждения является генератором с самовозбуждением: обмотку возбуждения ОВ подключают через регулировочный реостат к зажимам того же генератора (Рис.6-10, б). Такое включение приводит к тому, что при увеличении тока нагрузки I, напряжение на зажимах генератора U» уменьшается из-за падения напряжения на обмотке якоря. Это, в свою очередь, вызывает уменьшение тока возбуждения и ЭДС в якоре. Поэтому напряжение на зажимах генератора UB уменьшается несколько быстрее (кривая 2 на Рис.6-11), чем у генератора независимого возбуждения.
Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к настолько сильному уменьшению тока возбуждения, что при коротком замыкании цепи нагрузки напряжение падает до нуля (небольшой ток короткого замыкания обусловлен лишь остаточной индукцией в машине). Поэтому считают, что генератор параллельного возбуждения не боится короткого замыкания.
Генератор последовательного возбуждения имеет обмотку возбуждения ОВ, включаемую последовательно с якорем (Рис.6-10, в). При отсутствии нагрузки (=0) в якоре все же возбуждается небольшая ЭДС за счет остаточной индукции в машине (кривая 3 на Рис.6-11). С ростом нагрузки напряжение на зажимах генератора сначала растет, а после достижения магнитного насыщения магнитной системы машины оно начинает быстро уменьшаться из-за падения напряжения на сопротивлении якоря и из-за размагничивающего действия реакции якоря.
Из-за большого непостоянства напряжения с изменением нагрузки генераторы с последовательным возбуждением в настоящее время не применяют.
Генератор смешанного возбуждения имеет две обмотки: 0ВУ — включаемую параллельно якорю, ОВ2 (дополнительную) — последовательно (Рис.6-10, г). Обмотки включают так, чтобы они создавали магнитные потоки одного направления, а число витков в обмотках выбирают таким, чтобы падение напряжения на внутреннем сопротивлении генератора и ЭДС реакции якоря были бы скомпенсированы ЭДС от потока параллельной обмотки.