Двигун постійного струму
Химия

Двигун постійного струму


Завантажити реферат: Двигун постійного струму

Обертаючи генератор постійного струму якоюсь зовнішньою силою, ми витрачаємо певну механічну потужність P хутро, а в мережі отримуємо відповідну електричну потужність Рел. Зробимо тепер з генератором постійного струму зворотний досвід. Підключимо до затискачів генератора якесь зовнішнє джерело струму, наприклад акумуляторну батарею, і пропустимо струм від цього джерела через індуктор і якір генератора, з’єднані послідовно або паралельно, як на малюнку 1. Ми побачимо, що відразу якорь генератора прийде в обертання. З’єднавши вал якоря зі верстатом, ми можемо привести в рух та верстат. Генератор тепер працюватиме як електричний двигун. Тепер перетворення енергії відбувається у зворотному напрямку: ми витрачаємо певну електричну потужність Р ел , яку ми запозичуємо від зовнішнього джерела струму, і перетворюємо її на відповідну механічну потужність Р мех

Походження сил, що створюють діючий на якір електродвигуна крутний момент, зрозуміти не важко. Коли ми пропускаємо струм через витки якоря, що у магнітному полі індуктора, то них діють сили, перпендикулярні до напрямку струму і напряму індукції магнітного поля; напрям цих сил може бути визначено за правилом лівої руки

На малюнку 2 показані сили, що діють на окремі провідники обмотки якоря в момент, коли площина цієї обмотки розташована під деяким кутом до напрямку магнітного поля. Легко бачити, що сили, що діють на провідники bc, ag і de, що лежать у площині, перпендикулярній осі обертання, завжди спрямовані паралельно цієї осі. Тому вони не створюють крутного моменту якоря, а прагнуть лише деформувати (стиснути або розтягнути) його обмотку. Сили ж, що діють на провідники ab і cd паралельні осі обертання, перпендикулярні до цієї осі і створюють крутний момент, який і приводить у обертання вал якоря і пов’язані з ним вали верстатів, осі трамваїв і т.п.

Механічний крутний момент, що діє на якір, має найбільше значення тоді, коли відповідна обмотка лежить в площині, паралельній напрямку магнітного поля. У міру повороту обмотки цей момент, що обертає, зменшується і звертається в нуль, коли обмотка стає перпендикулярно до напрямку поля. У цьому положенні сили, що діють на провідники ab і cd, лежать в одній площині (площині обмотки), так що вони не створюють моменту, що обертає, а прагнуть тільки деформувати обмотку. За подальшого повороті обмотки знак крутного моменту змінюється, тобто. він починає діяти у протилежний бік. Тому якби не було колектора, то напрям крутного моменту змінювався б після кожного півобігу якоря, і тривале обертання було б неможливе. Але колектор змінює напрямок струму в обмотках саме в ті моменти, коли обмотка стоїть перпендикулярно до ліній поля. Завдяки цьому крутний момент зберігає свій напрямок і якір обертається постійно в один бік

Таким чином, коли машина працює як генератор постійного струму, то роль колектора полягає у випрямленні змінного струму, що індукується в її обмотках, а коли машина працює як двигун, то колектор так само «випрямляє» момент, що обертає, тобто. змушує машину довго обертатися в один бік

Напрямок обертання колекторного двигуна залежить від співвідношення між напрямом магнітного поля індуктора та напрямом струму в якорі. Різні можливі тут випадки зображені на рис. 3, з якого видно, що для того, щоб змінити напрям обертання двигуна, потрібно змінити напрям струму або в якорі машини, або в її індукторі. Якщо ж одночасно змінити напрямок обох струмів, наприклад, приєднаємо той затискач машини, який раніше був з’єднаний з позитивним затискачем мережі, до негативного і навпаки, то машина буде продовжувати обертатися в колишній бік.

З цього ясно, що забезпечений колектором електродвигун постійного струму може працювати і від мережі змінного струму, тому що при кожній зміні напряму струму одночасно зміняться і напрям струму в індукторі і в якорі. Однак, такі колекторні двигуни змінного струму застосовуються порівняно рідко, переважно у вигляді двигунів малої потужності. У техніці найчастіше застосовуються трифазові електродвигуни з полем, що обертається.

Сили, які у магнітному полі на провідники якоря, якими йде струм, існують і тоді коли цей струм виникає внаслідок індукції, тобто. машина працює як генератор, і тоді, коли цей струм надсилається зовнішнім джерелом, тобто. машина працює як двигун

Коли машина працює як генератор, ці сили за правилом Ленца спрямовані так, щоб створюваний ними момент, що обертає, гальмував процес, що викликає появу індукованої е.д.с., тобто. був протилежний моменту, який приводить генератор у обертання. Таким чином, у цьому випадку зовнішні сили, що приводять генератор у обертання, повинні подолати, врівноважити ті сили, які діють на якір у магнітному полі. Відомо, що це сили довше, що більше струм у якорі, тобто. чим більша електрична потужність, що споживається в мережі, яку живить генератор. Тому зі зростанням електричної навантаження генератора, тобто. відданої ним електричної потужності P ел , зростає і механічна потужність P хутро , яку потрібно витратити, щоб підтримати його обертання з попередньою частотою. У цьому просто переконається, якщо спробувати обертати ротор генератора від руки. При роботі генератора вхолосту (без навантаження) або при дуже малому навантаженні доводиться робити дуже невелике зусилля, щоб обертати його. Але якщо ми підключимо лампочку розжарювання потужністю до генератора, скажімо, 100 Вт і спробуємо обертати ротор генератора так, що ми переконаємося, що це дуже важко. Доводиться витрачати велике зусилля, щоб долати сили, які у магнітному полі індуктора на активні провідники якоря, якими тепер проходить струм близько 1А. Отже, зі зростанням навантаження генератора, тобто. електричної потужності P ел , що віддається їм , зростає і поглинається ним механічна потужність P хутро , необхідна для підтримки колишньої частоти обертання ротора і колишньої напруги

Так само, коли машина працює як двигун, при зростанні її механічного навантаження, тобто. при збільшенні механічної потужності, що віддається нею, повинна відповідно зростати і електрична потужність, що поглинається нею з мережі, тобто. повинен збільшуватися струм через якір. У правильності цього легко переконатись, включивши в ланцюг якоря амперметр. Коли двигун працює вхолосту або робить дуже невелику роботу, струм у ланцюгу якоря дуже малий. Збільшимо тепер навантаження якоря, наприклад, гальмуючи його вал або приєднавши до двигуна який-небудь верстат. Ми зауважимо, що при цьому струм через якір, що вимірюється амперметром, автоматично посилитися до необхідного значення, при якому електрична потужність, що відбирається від мережі, дорівнює витрачається двигуном корисної механічної потужності плюс неминучі втрати на нагрівання провідників струмом, на перемагнічування заліза в якорі і на тертя в рухомих частинах з’єднаного з нею верстата

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *