Принцип действия генератора

6.4.  Принцип действия генератора

Пусть якорь машины вращается в магнитном поле с помощью какого-либо приводного двигателя (рис. 11, а). Как указывалось, в проводниках вращающегося якоря возникают э. д. с, направление которых можно определить по правилу правой руки

Если к зажимам якоря подключить приемник, то э. д. с. якоря вызовет в цепи ток. Но с появлением тока в проводниках якоря, находящихся в магнитном поле, возникают электромагнитные силы. Определим их направление на рис. 11. Токи в проводниках якоря направлены также, как и вызвавшие их э. д. с. По правилу левой руки найдем, что электромагнитные силы создают момент, противодействующий вращению якоря. Если скорость якоря Ω постоянна, то вращающий момент приводного двигателя равен противодействующему электромагнитному моменту генератора: M_вр=M_пр=M. Таким образом, для производства электрической энергии необходимо затрачивать механическую энергию. В соответствии со схемой замещения цепи якоря генератора (рис. 11, б) запишем уравнение ее электрического состояния:

E = U + R_яI_я

Умножив это выражение на I_я, получим уравнение баланса мощности цепи якоря:

EI_я = UI_я + R_яI²_я

Мощность приемника Р=UI_я и мощность, электрических потерь в обмотке якоря ΔP_эя = R_яI²_я составляет электромагнитную мощность EI_я = P_эм, развиваемую генератором, травную механической мощности приводного двигателя:

EI_я = P_эм = MΩ = P_мех.

6.5.  Принцип действия двигателя

 

Если подать на зажимы неподвижного якоря машины постоянного тока напряжение от какого-нибудь источника, то оно вызовет ток в цепи якоря (рис. 12). Пусть направление токов в якоре будет таким, как на рис. 12, а. Определив направление электромагнитных сил, найдем, что они создают вращающий момент. Машина работает в качестве электродвигателя. Если скорость ротора Ω постоянна, то вращающий момент равен противодействующему моменту сопротивления механизма на валу: М_вр=М_пр=М. Во вращающемся в магнитном поле якоре наводится э. д. с. Определив направление э. д. с. в проводниках якоря на рис. 12, а, найдем, что оно противоположно направлению тока. Ток направлен против э. д. с. Поэтому часто э. д. с. якоря двигателя называют противо-э. д. с. Составив схему замещения цепи якоря двигателя (рис. 12, б), найдем, что приложенное к зажимам якоря двигателя напряжение равно сумме противо-э. д. с. и падения напряжения на внутреннем сопротивлении якоря:

 U = E + R_яI_я

 

Отсюда ток якоря двигателя

I_я = (U - E)/ R_я

Уравнение баланса мощности цепи якоря двигателя имеет вид

U I_я = E I_я + R_яI²_я

 

Оно показывает, что электрическая мощность Р_э = U I_я, подводимая к двигателю от внешнего источника, превращается в электромагнитную мощность P_эм = EI_я и мощность потерь в обмотке якоря. Электромагнитная мощность, как и в генераторе, равна механической мощности, развиваемой двигателем:

EI_я = P_эм = MΩ.

7.  Обозначение элементов и изображение схемы автоматизированного пуска двигателя

Электрические машины, аппараты и устройства управления ими на схемах изображаются условными обозначениями (ГОСТ 2.756-76). В таблице 3 приведены обозначения релейно-контакторных элементов управления электроприводами, которые используются на схеме пуска двигателей параллельного возбуждения в функции скорости.

Таблица 3. Обозначение релейно-контактных элементов управления электроприводом

Наименование	Обозначение по ГОСТ 2.756 – 76
Обмотка контактора, магнитного пускателя или реле
Кнопки с замыкающим и размыкающим контактами
Контакт замыкающий с выдержкой времени при замыкании
Контакт размыкающий с выдержкой времени при замыкании

 
8.  Автоматизация пуска двигателя в функции времени

Схема реостатного пуска двигателя постоянного тока в функции времени приведена на рисунок 13. Выдержка времени для выведения ступеней пускового реостата обеспечивается реле времени 1РВ и 2РВ.

Нажатие кнопки «Пуск» вызывает подключение контактором Л Цепи якоря к сети и отключение реле 1РВ, которое размыкает свой контакт 1РВ, отключая катушки контакторов ускорения 1У и 2У. Возникает пусковой ток, ограниченный сопротивлением реостата R₁+R₂. Падение напряжения на резисторе R₁ от пускового тока приводит к срабатыванию реле времени 2РВ, размыкающего свой контакт 2РВ.

С определенной выдержкой времени замыкается контакт 1РВ, включающий контактор ускорения 1У, который замыкает ступень Реостата вместе с реле 2РВ. При отпадании якоря 2РВ его контакт 2РВ с выдержкой времени замыкается, включая контактор ускорения 2У. Контакт 2У замыкает ступень реостата R₂ — двигатель выходит на естественную механическую характеристику.

9.  Электрические реле

Реле – устройство, в котором при достижении определенного значения входной величины выходная величина изменяется скачком – выходные контакторы либо замыкаются – в управляемой цепи появляется ток (напряжение), либо размыкается. Реле применяют в цепях управления с током менее 1А. Входной величиной реле могут быть механические, тепловые, электрически и другие внешние воздействия.

Широкое распространение получили электрические реле (электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные). Которые реагируют изменение тока (напряжения) в обмотке управления (намагничивающей обмотке).

Электронные реле выполняют множество функций, связанных с контролем режимов работы важных элементов электрической цепи – генераторов, трансформаторов, линий передач, различных приёмников.

При нарушении нормального режима того или иного элемента соответствующее реле приводит в действие аппаратуру, которая либо восстанавливает нормальный режим работы, либо отключает повреждённый участок. Такие реле – реле защиты – могут «наблюдать» за током в цепи (токовая защита), напряжением на отдельных участках (защита по напряжению), изменением мощности (реле мощности), изменением частоты тока и т.д. В зависимости от значения или направления входной величины, приводящей к срабатыванию реле, различают реле: максимальные, минимальные, направленного действия, дифференциальные и др.

Тепловое реле состоит из биметаллической пластины, которая находится в тепловом поле нагревателя, включенного последовательно с контролируемым объектом (приёмником), и контактов. Если контролируемый ток больше допустимого, то через некоторое время биметаллическая пластина под действием избыточной теплоты нагревателя изогнётся, так как её нижний слой расширяется (удлиняется) больше, чем верхний. Пластина освобождает защёлку, которая под действием пружины поворачивается, и контакты размыкаются.

Важным параметром реле является чувствительность, т.е. мощность Ру в цепи управления, при которой срабатывает реле. У высокочувствительных реле 10 мВт, реле нормальной чувствительности срабатывают при Ру =1…5 Вт, реле низкой чувствительности – при Ру =10…20 Вт.

10. Заключение

В данной курсовой работе по назначению привода определяется тип двигателя. Выбранный двигатель работает в длительном режиме с переменной нагрузкой согласно нагрузочной диаграмме. Выбор двигателя осуществляется по средней мощности нагрузки без проверки его по нагреву, которая равна 23.6 кВт, напряжение на якоре – 440В, КПД – 83%, чистота вращения – 1400 об/мин.

11. Литература

1. Электротехника. Зайдель Х. Э., Коген-Далин В. В., Крымов В.В. и др.; Под ред. Герасимова В. Г. – 3-е изд., перераб. и доп.-М.: Высш. шк., 1985.- 480 с., ил.

2. Справочник по электрическим машинам. Под. ред. Копылова