Ancorare reacție, comutare, putere, eficiență
Reacția ancorei. Când mașina electrică funcționează în regim de mers în gol (I = 0) etc cu. este generată de înfășurarea excitației poliilor principali (Figura 2.9, a), iar câmpul magnetic este distribuit simetric în jurul axei polilor. Sub sarcină în jurul conductoarele armăturii bobinaj formează un câmp magnetic (fig. 2.9, b), a cărei axă este orientată de-a lungul axei periilor situate pe un GN neutru geometric. Influența p. Înfășurarea armăturii pe câmpul magnetic al mașinii se numește răspunsul armăturii. Numărul de linii magnetice care traversează suprafața ancorei nu este același peste tot: densitatea cea mai mare este sub mijlocul polului, cel mai mic - de-a lungul unui neutru geometric. În bobine situate de-a lungul celui foarte neutru, etc cu. nu sunt inducibile.
Atunci când armatura se rotește sub sarcină, fluxul magnetic rezultat va fi distribuit, așa cum se arată în Fig. 2.9, c. Sub partea stângă a polului nordic, va fi slăbit de un curent de ancorare având o direcție opusă fluxului creat de poli. Sub partea dreaptă a polului nord, liniile de curgere ale fluxului de ancorare au aceeași direcție cu fluxul principal, astfel încât în această parte crește densitatea fluxului magnetic. Un fenomen similar se va observa la polul sudic. Ca rezultat al reacției ancorei, fluxul magnetic principal este distorsionat și, ca atare, se rotește un unghi mic în direcția de rotație a armăturii. Linia FN, care trece prin punctele de pe suprafața ancorei cu inducție-
B = 0, este un punct de vedere fizic neutru. Deplasarea neutrului va determina periile să se deplaseze în același unghi, deoarece trebuie să scurteze acele curbe în care e. etc cu. nu sunt inducibile.
Astfel, dacă mașina funcționează ca generator, atunci când se încarcă peria, este necesară deplasarea în direcția de rotație a ancorelor. Pe măsură ce crește sarcina, unghiul de forfecare crește. Dacă mașina electrică funcționează ca un motor electric, atunci reacția armăturii acționează și ea, astfel încât periile ei trebuie să fie deplasate în direcția opusă rotației armăturii.
Practic, deplasarea periilor în timpul funcționării mașinii electrice prezintă mari dificultăți în funcționare, iar pentru mașinile de tracțiune, în general, este imposibil, deoarece acestea acționează într-o gamă largă de schimbări de sarcină și viteză. Atunci când periile sunt deplasate de la un neutru geometric, cu excepția pd transversal. (Figura 2.10), apare o pană longitudinală. a ancorei 1 Distorsiunea fluxului magnetic principal sub acțiunea unui p transversal. ancorele pot duce la o creștere accentuată a tensiunii între plăcile colectoare adiacente. Pentru motoarele de tracțiune, tensiunea maximă dintre două plăci colectoare, uh, 11ax, poate depăși de 3 ori valoarea medie a lui ixr. Conform datelor experimentale, pentru funcționarea normală a motoarelor de tracțiune, tensiunea Ixr nu trebuie să depășească 20 V; atunci când motoarele funcționează în modul de frânare electrică -14 V; pentru generatoarele de tracțiune - 14 - 16 V. Dacă raze X depășesc aceste valori, arc poate să apară pe colector. Limitarea IKtA se datorează posibilității unui foc circular asupra colectorului, adică o închidere puternică a arcului electric între periile de polaritate diferite. În mașinile de tracțiune cu lanț de împământare al armăturii, este posibilă și transferarea arcului în corp.
Pentru mașinile de tracțiune cu grosimea izolației între plăcile de colectare de 0,8-1,2 mm, ik nu trebuie să fie mai mare de 35-40 V
în modul de cea mai mică excitație, este suficientă o tensiune suficientă pentru a menține arcul 25-28 V. Pentru mașinile auxiliare "kgpah este egal cu 60-70 V.
Comutare. Procesul de schimbare a direcției actuale în secțiunea de înfășurare a armăturii, legat de tranziția sa de la o ramificație paralelă la alta, se numește comutare, iar secțiunea este comutată.
Timpul 7 "k, în timpul căruia secțiunea este scurtcircuitată de o perie și comutată, se numește perioada de comutare. De obicei, Gk este 0.001-0.0003 s.
Luați în considerare procesul de comutare în secțiunea unei bucle simple de înfășurare la diferite poziții de perie în raport cu plăcile colectoare. Pentru simplitate, presupunem că lățimea plăcii colectorului și a periei sunt aceleași. În Fig. 2.11, a arată poziția secțiunii la începutul comutării. Perie se suprapune peste placa colectorului 1, iar 1N curent armătură, cu o perie, este distribuit pe ambele părți ale secțiunilor au trecut în mod egal. Atunci când armătura se rotește, plăcile colectoare sunt deplasate în raport cu pensula și la un moment dat pensula se suprapune în mod uniform ambele plăci colectoare 1 și 2. Apoi, prin curent nu va curge secțiunea Switched și în ramuri paralele este egal cu 1 „/ 2.
În consecință, în timpul îmbinării ambelor plăci colectoare, curentul din secțiune scade de la 1n / 2 la zero. Schimbarea curentului provoacă ejectarea. etc cu. e3 autoinducție (precum și, în cazul în care mai multe secțiuni implicate în procesul de comutare reciprocă), precum și procesul are loc rapid, apoi a apelat la o schimbare secțiune apare destul de mare e. etc cu. auto-inductanță și inter-
Fig. 2.11. Curent de comutare: a - # 9632; - schimbarea curentului de comutație în secțiunea comutată; b - curent suplimentar de comutare în ținta comutată a inducției ancorei inelului. Acest lucru e. etc cu. numit ep reactiv. iar curentul indus este curentul de comutare.
Forța electromotive de auto-inducție și de inducție reciprocă acționează întotdeauna pentru a menține un curent staționar în circuit. Atunci când armătura se rotește în secțiunea comutată, un e este indus. etc cu. câmpul extern ek, disponibil în zona de comutare (o parte a suprafeței ancorei ocupate de laturile secțiunilor comutate). Forța electromotoare de rotație ek din câmpul extern se numește navetă. Poate avea semne diferite, în funcție de ce polaritate - nord sau sud - este secțiunea comutată.
În general, în circuitul de comutare există ambele e. etc cu. ef și ek. Sub acțiunea sumei acestor e. etc cu. în circuitul de legătură al circuitului de comutare apare un curent suplimentar de comutare r (fig.2.11, b).
Ca rampa la placa de perie 1 curentul crește 1d iar curentul scade 1-2, prin urmare, curentul este îndreptat împotriva 1d curent (eP împiedică schimbările care au loc în lanț), și în conformitate cu un curent de 12, prin urmare, scapă la sfârșitul densității curentului periei va fi mai mare decât pe viitor; acest lucru poate provoca aprinderea periilor. Periajul plăcii de colectare poate fi considerat ca deschiderea circuitului; în cazul în care furnizarea de energie electromagnetică în circuitul este suficient de mare, adică. f. e mare, iar densitatea de curent la marginea evadările periei, atunci circuitul deschis este disipată sub formă de deschidere scânteie. La finalul procesului de comutație (vezi. Fig. 2.11, a) peria departe cu placa colectorului 1 și placa 2 suprascrie numai, prin curentul din secțiunea comutată va schimba direcția în comparație cu originalul.
Cauzele Arcuindu-se încălzirea suprafeței colectorului și deteriorarea, perturbarea unității periei, astfel încât aparatul nu funcționează în mod fiabil. Pentru a se asigura că gradul de scânteiere nu depășește valoarea admisibilă, este necesar să se compenseze e. etc cu. ep, dar din moment ce reactiv și comutare e. etc cu. în timpul perioadei de schimbare a comutației, funcționează apoi cu valoarea medie a puterii reactive. etc cu. ersr. Conform datelor experimentale pentru vrsr motoarelor de tracțiune nu trebuie să depășească 4 ° C Pentru mai grele de funcționare a motorului de serviciu la slăbirea maximă de excitație ersr nu trebuie să fie mai mult de 8-9 V. Pentru tracțiune nu trebuie să depășească 8 generatoare erSr B.
Scăderea apelor poate fi realizată practic prin reducerea numărului de ture în secțiunea de înfășurare a armăturii și prin reducerea coeficientului de conductivitate magnetică totală specifică. În vehiculele de tracțiune a locomotivelor diesel, se utilizează numai secțiuni cu o singură direcție. Pentru a reduce conductivitatea magnetică specifică, se utilizează pași de înfășurare scurtă sau o înfășurare în trepte. Două metode principale sunt utilizate pentru a îmbunătăți procesul de comutare: sunt utilizați poliți suplimentari și sunt selectate perii cu rezistență electrică crescută (electrografică), reducând astfel curentul suplimentar de comutare.
Stâlpi suplimentari. Stâlpii suplimentari sunt aranjați de-a lungul neutrului, adică între poli principali. Acestea sunt destinate să creeze un câmp magnetic care induce în bobinele comutate e. etc, îndreptate împotriva reactiv e. etc cu. Pentru a face câmpul magnetic să acționeze numai în zona de comutare, lățimea polilor este micșorată.
Bobinele astfel poli suplimentari sunt întotdeauna incluse în serie cu înfășurarea armăturii să aibă loc în mod automat potențarea de poli suplimentare cu creșterea presiunii externe care duce la amplificare reacțiilor și reactive pentru armături e. etc cu. în secțiunile comutate.
În generatoare, polaritatea polilor adiționali trebuie să fie de așa natură încât să treacă un alt pol suplimentar. Când mașina funcționează în modul motor, polul suplimentar eponim trebuie amplasat în spatele polului principal. Numărul de poli suplimentari nu trebuie să fie egal cu numărul de poli principali; este uneori mai mică de 2p. În mașinile care transportă o sarcină critică, este întotdeauna 2p.
Suprafața secțiunii transversale a miezurilor polilor adiționali este aleasă astfel încât inducerea câmpului magnetic este relativ mică -0,6-0,7 T. Acest lucru este necesar pentru a crește sarcina maximă la care este saturat circuitul magnetic al polilor adiționali. În același scop, de obicei, diferența de aer sub polii suplimentari este mult mai mare decât în cazul celor principali.
Cu un flux relativ mic de polii suplimentari, pd. se dovedește a fi semnificativă, deoarece o mare parte din ea merge pentru a compensa pd transversal. reacția ancorei.
Cătușe pol suplimentar Înfășurarea încearcă să plaseze mai aproape de armătură și montate distanțiere nemagnetice (NP), pentru a împărți spațiul de aer între miez pol și armătura în două părți (Fig. 2.12) între coloana vertebrală a mașinii și pol extensie miez. Aceasta face posibilă reducerea dispersiei fluxului magnetic și a efectului asupra comutării curenților turbionari indus în miezul și miezul polului principal cu modificări bruște ale curentului de armatură.
Curenții turbionari întârzie modificarea fluxului magnetic al polilor adiționali.
Cu modificări bruște ale sarcinii, modificarea fluxului de poli suplimentari poate să rămână în urma modificării curentului I, datorită efectului curenților turbionari. În acest caz, comutarea este supărată. Pentru a preveni acest lucru, miezurile de poli suplimentare în mașinile care lucrează cu o sarcină ascuțită sunt fabricate din foi separate de oțel.
Dacă există mașini electrice în poli, periile trebuie montate pe o poziție neutră geometrică. În realitate, în mașinile de tracțiune, periile sunt plasate sub mijlocul poliilor principali. Acest lucru se datorează faptului că înfășurările armături au un anumit pas de-a lungul fantelor, adică. E., Ele sunt curbate, astfel încât la plăcile colectoare, care peria de contact se aliniază conductoarelor dispuse pe linia neutră (pentru stâlpi suplimentari).
Compensare de lichidare. Stâlpii suplimentari compensează reacția ancorei numai în zona de comutare. Cele mai eficiente metode de combatere a efectului nociv al reacției armătură transversală - cu distorsiunii câmpului de bază și creșterea tensiunii dintre plăcile colectoare - utilizarea compensării înfășurării. Canelurile pieselor polare ale principalilor poli pus tije (conductori), astfel încât au fost opuse direcțiile curenților în ele, și înfășurarea în cadrul fiecărui pas pol armăturii.
Bobina de compensare este conectată în serie cu înfășurarea armăturii, compensând astfel răspunsul armăturii transversale la toate încărcăturile. Înfășurarea compensatoare complică proiectarea, crește consumul de cupru și costul mașinii, agravează îndepărtarea căldurii de la bornele polului. Prin urmare, este utilizat în mașini puternice și de mare viteză supuse unor supraîncărcări mari.
Efectul dăunător al p. Ancora poate fi slăbită prin creșterea distanței de aer de-a lungul marginilor vârfului polului polului principal prin înclinarea vârfului sau realizarea unei contururi excentrice a suprafeței sale. Această metodă este utilizată pe scară largă în proiectarea motoarelor de tracțiune.
Curenți turbionari. Când se rotește în câmpul magnetic al miezului armăturii, aceasta induce e. etc., și curenții care, prin închiderea în grosimea miezului, pot atinge valori ridicate și pot cauza încălzirea excesivă a miezului. Pentru a reduce curenții turbionari, miezurile mașinilor electrice sunt recrutați din foi de oțel electric, izolate unul de celălalt prin umectarea lacului. Acest lucru împiedică propagarea curenților turbionari și reduce secțiunea transversală a miezului.
Puterea și eficiența mașinilor electrice. Consumul de energie al mașinilor DC este determinat de produsul curentului pe tensiune:
H = (2.16) și pentru mașinile cu curent alternativ monofazat
unde 1 și I1 sunt valorile efective ale nz și tensiunii; eco, factor de putere, pentru mașinile cu curent alternativ trifazat
unde și și unghiul de fază și tensiunea de fază (unghiul de deplasare a fazelor între curentul de fază și tensiunea de fază.
Puterea unei mașini trifazate poate fi de asemenea exprimată în termeni de curent liniar de 1. și o tensiune de linie de ²λ \
Transformarea unui tip de energie în altul, adică energia electrică într-o energie mecanică (electrică) sau una mecanică într-una electrică (un generator), este însoțită de o serie de pierderi. Pierderi principale:
pierderile electrice care apar atunci când curentul curge prin înfășurările polilor și armăturii și pierderile în rezistența de contact a contactelor periei. Aceste pierderi sunt proporționale cu pătratul curentului: \ / \, = 1 ';
pierdere în oțel (magnetic) AL. care rezultă din inversarea magnetizării miezului armăturii (histereză) și inducerea curenților turbionari, sunt proporționale cu inducția B și frecvența de rotație:
pierderile mecanice datorate frecării arborelui armăturii în lagăre, frecarea mătușilor din jurul colectorului și rezistența aerului la rotirea armăturii sunt proporționale cu viteza de rotație:
Toate tipurile de pierderi determină încălzirea mașinii. Raportul dintre puterea utilă (puterea pe arborele motorului sau la bornele generatorului) la consumat (energie electrică consumată de motor sau puterea mecanică, consumată la rotirea generatorului armătură) se numește mașinile coeficienți poleznogodeystviya n. K n. D. Tyagovy.h generatoare diesel este 0,94 - 0,96 și a motoarelor de tracțiune - 0,90 0,94.
Pentru motorul electric, puterea netă, kW, unde c / 7A este tensiunea aplicată motorului, B; 1max, consumat de motor, A.
Generator de putere util
Fig. 2.13. Modificarea eficienței în funcție de sarcină
Puterea totală a generatorului se găsește din formula
Pr este completă = Pr / T) r sau Pi "", "= Pr-4-Rp, (2.21) unde dP = dPe. + ДР1.т-г-ЛРмех - pierderile de bază ale capacității.
Natura schimbării eficienței în timpul schimbării sarcinii este prezentată în Fig. 2.13. La inactivitate, puterea utilă este zero, prin urmare, este egal cu zero. La sarcini scăzute, pierderile magnetice și mecanice, rămânând aproximativ constante, au o valoare relativ mare în comparație cu puterea utilă, de aceea eficiența este mică. Pe măsură ce sarcina crește, puterea utilă crește, iar pierderile magnetice și mecanice se modifică nesemnificativ și, deși pierderile electrice cresc, dar afectează relativ puțin; ca rezultat, creșterea eficienței. Valoarea maximă a k. Și. d. este în scădere, deoarece creșterea pierderilor electrice proporționale cu pătratul curentului, depășește câștigul net de putere (proporțională cu prima putere a curentului) la modul nominal sau în apropierea cu creșterea în continuare a sarcinii. n. d ..
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: