Динамо-машины  Нагревание и охлаждение 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 [ 87 ] 88 89 90 91 92

\ Рис. 5-64. Механическая характеристика дви-: гателя с последовательным возбуждением.

вследствие большой скорости вращения. Механическая характеристика двигателя с последовательным возбуждением п=]{М) при (7 = const представлена на рис. 5-64.

Благодаря своим свойствам двигатель особенно пригоден для электрической тяги, для электроприводов к кранам и подъемникам. В этих случаях требуется, чтобы при больших нагрузках скорость резко уменьшалась, а вращающий момент (сила тяги) значительно увеличивался.

Скорость вращения последовательного двигателя можно регулировать путем изменения напряжения \) на зажимах якоря или путем изменения магнитного потока. На рис. 5-65 показаны схемй: а) для регулирования путем изменения 1} при помощи реостата и б) для регулирования путем изменения потока. Так как обычно требуется понижение скорости вращения, то чаще применядот первый способ, который так же Неэкономичен, как соответствующий способ регулирования скорости вращения двигателя с параллельным возбуждением.

Для электрической тяги (например, для трамвая) при.меняются два одинаковых двигателя, установленных на одном и том же вагоне. В этом случае

Рис. 5-65. Схемы для регулирования скорости вращения двигателя с последовательным возбуждением.

18 П С. Сергеев

Рис. 5-66. Двигатель со смешанным возбуждением.

можно получить необходимое число ступеней скорости вращения (7- 10) путем комбинирования последовательного и параллельного соединения двигателей вместе с регулировочными сопротивлениями.

д) Двигатель со смешанным возбуждением. Схема двигателя со смешанным возбуждением представлена на рис. 5-66. Обычно последовательная обмотка включается согласно с параллельной таким образом, чтобы ее н. с. складывалась с н. с. параллельной обмотки, В этом случае скорость вращения двигателя при увеличении нагрузки будет более резко падать, чем у двигателя с параллельным возбуждением и менее резко, чем у двигателя с последовательным возбуждением.

Двигатели с параллельным возбуждением, имеющие возрастающую скоростную характеристику (пунктирная кривая на рис. 5-58), не могут работать устойчиво, поэтому они снабжаются последовательной обмоткой с небольшим числом витков, действующей согласно с параллельной обмот-ксй.

Число ее витков рассчитывается таким образом, чтобы получилась падающая скоростная характеристика, при которой работа двигателя становится устойчивой. Такая последовательная обмотка называется стабили-зирулощей.

5-11. Параллельная работа генераторов

К параллельной работе генераторов постоянного тока приходится обра-и1аться, например, при необходимости увеличения мощности станции, вырабатывающей постоянный ток.

Рассмотрим параллельную работу генераторов с параллельным возбуждением, как наиболее часто встречающихся.

Встречается название - laquo;компаундный двигатель raquo;.

На рис. 5-67 представлена соответствующая схема. Пусть генератор А приключен к общим щинам и несет некоторую нагрузку; требуется включить на параллельную работу с ним второй генератор А. Для этого нужно установить напряжение на его зажимах равным напряжению на общих шинах, что достигается регулированием тока возбуждения (в редких случаях регулированием скорости вращения). Перед тем как включить однополюсный-рубильник Р, необходимо проверить соответствие полярностей шин и зажимов приключаемого генератора, что делается при помощи вольтметра Vi. Только в том случае, когда вольтметр Vi покажет нуль, можно включить однополюсный рубильник Р. После этого генератор А будет включен на параллельную работу с генератором Л-Однако он не отдает и не потребляет тока, так как его э. д. с. и напряжение на шинах взаимно уравновешены.

Для того чтобы перевести часть нагрузки с генератора Г, на генератор А, сохраняя при этом напряжение U на шинах постоянным, нужно изменить токи возбуждения обоих генераторов: у генератора Гi ток возбуждения нужно уменьшить, а у генератора А - увеличить. При этом согласно уравнению

изменятся токи и мощности, отдаваемые генераторами в сеть. Первичные двигатели сохраняют постоянную или почти постоянную скорость вращения, что достигается путем применения

Рис. 5-67. Параллельная работа генераторов с параллельным возбуждением.

специальных регуляторов скорости, действующих обычно автоматически.

При увеличении нагрузки генератора возрастает тормозящий момент, оказываемый им первичному двигателю, вследствие чего агрегат, состоящий из генератора и первичного двигателя, замедлит вращение. Но при этом подействует регулятор скорости, что вызовет приток рабочего .вещества (воды, пара, горючего), посту-; пающего в первичный двигатель, и последний снова будет вращаться coqko- , ростью, равной (или почти равной) начальной скорости. Двшатель будет развивать мощность в соответствии с мощностью, отдаваемой генератором в сеть.

. При уменьшении нагрузки генератора соответственно уменьшится мощность, развиваемая первичным двигателем. I

Из предыдущего уравнения для тока якоря мы видим, что уменьшение Еа будет вызывать уменьшение /е. Если сделать Ea = U, то ток 1а будет равен нулю. Если дальше уменьшить Еа, то ток в якоре изменит свое направление. Машина перейдет на работу двигателем, причем создаваемый ею электромагнитный момент будет теперь направлен в обратную сторону по отношению к тому же моменту при работе . машины генератором. Следовательно, направление вращения машины не изменится.

В обычных условиях переход машины от работы генератором к работе двигателем недопустим, так как это может вредно отразиться на работе первичного двигателя. Поэтому параллельно работающие генераторы снабжаются автоматическим аппаратом, отключающим генератор при изменении направления тока.

Общая нагрузка при параллельной работе генераторов будет распределяться пропорционально их номинальным мощностям только в том случае, если их внешние характеристики, построенные с учетом изменения скорости вращения первичных двигателей в зависимости от относительного зна чения тока /н, будут одинаковы.

При параллельной работе генера торов со смешанным возбуждением имеющих согласное включение обмо ток возбуждения, схема должна быть

iife-riAiiffei-iirK

k gt;

k gt;l 1

Рис. 5-68. Параллельная работа генераторов со смешанным возбуждением.

выполнена, как показано на рис. 5-68. Здесь необходим уравнительный провод а-Ь, так как при его отсутствии работа будет неустойчивой: будет наблюдаться случайное перераспределение нагрузки между генераторами. Действительно, начальная часть внешней характеристики а на рис. 5-55 показывает, что случайное увеличение э. д. с. одного из генераторов (например, вследствие возрастания скорости вращения) и, следовательно, увеличение его тока приводят к еще большему увеличению э. д. с. и тока до тех пор, пока скорость вращения первичного двигателя из-за перегрузки, а поэтому и э. д. с. генератора не снизятся настолько, что процесс нарастания тока прекратится. Ток другого генератора будет уменьшаться, и машина может даже перейти на работу двигателем.

5-12. Специальные машины постоянного тока

Здесь рассматриваются специальные машины постоянного тока, имеющие наиболее важное значение в теоретическом и практическом отношениях. Що схемам соединения их обмоток, а иногда и по конструкции они отличаются от нормальных машин. Большинство же машин постоянного тока, используемых для специальных целей, от нормальных машии не отличаются.

а) Униполярные машины. Идея униполярной машины должна быть понятна из рассмотрения аис. 5-69. Можно себе представить, что изображенный здесь диск со-

стоит из очень большого числа проводников в виде секторов S. Каждый из них при вращении все время будет находиться в поле одной и той же полярности; следовательно, наведенная в ием э. д. с. все время будет направлена в одну сторону. При выбрааяых налравлеииях поля и вращения она всегда направлена от центра к периферии диска.

При вращении диска на смеиу одним проводникам будут приходить в соприкосновение со щетками другие проводники и мы будем получать постоянный ток.

По типу этой дисковой униполярной машииы проф. Б. И. Угримовым (1906 г.) был спроектирован и построен униполярный генератор на 10 ООО а, 10 в прн 10 000 об/мин. Однако такой генератор работал неудовлетворительно, так как не удалось преодолеть затруднения, связанные с выполнением надежных контактов щеток с диском на его периферии, где скорость доходила до 170 м/сек. К его недостаткам надо также отнести необходимость применении специальных подшипников (например, гребенчатых), которые могли бы удовлетворительно работать при больших осевых усилиях. Последние обусловлены односторонним магнитным притяжением из-за неизбежного различия зазоров между полюсами и вращающимся диском.

Кроме указанной униполярной машины дискового типа, в СССР были построены униполярные машииы цилиндрического типа. Одна из инх системы инж. Б. В. Костина (1939 г.) показана иа рис. 5-70. Здесь также большие затруднения создавались при выполнении надежных щеточных контактов. К тому же машина требовала большой затраты материалов и в этом отношении ие имела дреимущества по сравнению с коллекторными машинами.

После надлежащих усовершенствований, главным образом в отношении щеточных контактов и их охлаждения, униполярные машины цилиндрического типа могут иайтв себе применение там, где требуется постоянный ток в десятки тысяч а.мпер при низких напряжениях-порядка 6-10 в.

1ис. 5-69. К пояснению идеи униполярной машины дискового типа.

Рис. 5-70. Униполярная машина цилиндрического типа системы ииж. Б. В. Костина. / - чугунный или стальной статор, н.чеющнй форму цилиндра; 2-полюсы машины; 5-кольцевые выступы по бокам статора; 4-катушки обмотки возбуждения; 5 и кольцевые выступы на роторе; 7-цялиндрнче-ечме части ротора, на котогые накладываются щетки 8.