pdf.php@id=6159.pdf

нального значения. Так как одновременно при этом значительно

Регулирование скорости изменением напряжения. Этим способом можно регулировать п вниз от номинального значения с сохране­ нием высокого к. п. д. Рассматриваемый способ регулирования широко применяется в транспортных установках, где на каждой ведущей оси устанавливается отдельный двигатель и регулирова­ ние осуществляется путем переключения двигателей с параллель­ ного включения в сеть на последовательное (рис. 10-14). На рис. 10-13 кривая 6 представляет собой характеристику п = / (Л1) для этого случая при 0 — 0,5 1)а.

§ 10-6. Двигатели смешанного возбуждения

При встречном включении последовательной обмотки возбужде­ ния двигателя смешанного возбуждения поток Фа с увеличением

Так как работа при этом обычно неустойчива, то двигатели с встреч­ ным включением последовательной обмотки возбуждения не при­ меняются.

При согласном включении последовательной обмотки возбужде­ ния поток Фа с увеличением нагрузки возрастает. Поэтому такой двигатель смешанного возбуждения имеет более мягкую механи­ ческую характеристику по сравнению с двигателем параллельного

возбуждения, но более жесткую по сравнению с двигателем последо­ вательного возбуждения (рис. 10-15). В зависимости от назначения двигателя доля последовательной обмотки в создании полной н. с. возбуждения может меняться в широких пределах.

Скорость вращения двигателей смешанного возбуждения обычно регулируется так же, как и в двигателях параллельного возбужде­ ния, хотя в принципе можно использовать также способы, применяемые в двигателях

последовательного возбуждения. Двигатели смешанного возбуждения

применяются в условиях, когда требуется большой пусковой момент, быстрое уско­ рение при пуске и допустимы значительные изменения скорости вращения при измене­

так как при этом легче, чем в случае применения двигателей последовательного возбуждения, осуществляется торможение под­ вижных составов с возвращением энергии в контактную сеть по­ стоянного тока путем перевода машины в генераторный режим работы.

§ 10-7. Нормальные машины постоянного тока, изготовляемыеэлектромашиностроительными заводами СССР

Народное хозяйство СССР предъявляет большой спрос на гене-* раторы и двигатели постоянного тока нормальной конструкции, рассмотренные в предыдущей и настоящей главах. Больше всего требуется машин малой мощности (до 20—30 кет). Такие машины изготовляются по способу массового или поточного производства. Более мощные машины выпускаются крупносерийно или мелко­ серийно. Самые крупные машины, мощностью в тысячи киловатт, изготовляются обычно способом индивидуального производства, т. е. каждая машина с определенными техническими данными выпускается в небольшом количестве.

Машины массового и серийного производства проектируются

ввиде серий, охватывающих определенный диапазон мощностей, скоростей вращения и напряжений. Машины данной серии харак­ теризуются общностью конструктивных решений, технологии про­ изводства, применяемых материалов и т. д. В пределах серии стре­ мятся к возможно более широкой унификации узлов и деталей машин. Это позволяет повысить производительность труда и уде­ шевить производство машин. Кроме основного исполнения машин,

вданной серии могут предусматриваться также определенные модификации: по степени защиты от воздействия внешней среды

(см. § 8-5), по способу крепления машин (на лапах, фланцевые) и т. д. Отдельным заводам обычно поручают изготовление машин определенных участков серии. Время от времени, по мере совер­ шенствования способов производства, появления материалов повы­ шенного качества, возникновения новых потребностей народного хозяйства, производится усовершенствование или модернизация данной серии машин либо разрабатывается новая серия машин с повышенными технико-экономическими показателями, заменяю­ щая старую.

В настоящее время электромашиностроительные заводы СССР

изготовляют машины постоянного тока ряда серий. Основной из них является единая серия нормальных машин постоянного тока, имеющая обозначение П и заменившая рЯд более узких старых

При других скоростях вращения номинальные мощности машин соответственно изменяются. Эта часть серии разбита на 11 габаритов (размеров). Машины каждого габарита имеют определенный диа­ метр якоря Па„ а именно:

Каждый габарит включает в себя машины с двумя различными длинами сердечника якоря. Это позволяет использовать техноло­ гическую оснастку данного габарита (штампы якоря и полюсов и пр.) и различные детали (щиты, подшипниковые узлы и пр.) для изготовления машин разной мощности при одинаковой скорости вращения. Тип П81, например, обозначает машину серии П, 8-го габарита, с более коротким якорем, а П82 — с более длинным якорем.

Основное исполнение машины серии П Одиннадцати габаритов — брызгозащищенное. Предусмотрена также модификация с закрытым исполнением. Все машины изготовляются без компенсационной обмотки, двигатели имеют легкую последовательную стабилизи­ рующую обмотку возбуждения, генераторы имеют смешанное воз­ буждение. Напряжение двигателей 110 или 220 в (верхний, более мощный участок серии, — только 220 в) Напряжение генераторов 115 или 230 в (верхний участок — только 230 в). Предусмотрено также изготовление генераторов для зарядки аккумуляторных батарей с {/„ = 135 в и (/„ = 270 а, с регулированием напряжения в пределах 110—160 в и 220—320 в. Генераторы выпускаются с но­ минальными скоростями вращения 1450 и 2850 об/мин, а двигатели основного исполнения — с номинальными скоростями вращения (при полном возбуждении) 600, 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин. Коллекторы машин 1—6-го габаритов выполняются на пластмассе.

Поскольку в каждрм габарите имеются машины с двумя длинами сердечника якоря и машины одного габарита и одной длины изго­ товляются на ряд скоростей вращения, количество разновидностей машин получается достаточно большим.

Таблица /0-/

Все машины с данным условным обозначением (ка'йример, ГО2) имеют одинаковые размеры и изготовляются из одинаковых деталей (за исключением обмоток). В табл. 10-1 д ля иллюстраций показа­

с меньшей скоростью ла> имеют меньшую мощность Ра и несколько! меньший к. п. д , а двигатели с большей скоростью Пд—• наоборот

Мощность и к. п. д. генераторов с пя = 1450 об/мин примерно такие же, как у двигателей с пя = 1500 об/мин.

Серия П (1 — 11-й габариты) имеет также модификацию двига­ телей с широкими диапазонами регулирования скорости вращения путем ослабления поля: 1 : 2,25; 1 : 3; 1 : 4; 1 : 6 и 1 : 8. Номиналь­ ные (наименьшие для данного двигателя) скорости вращения при этом находятся в пределах 200—1500 об/мин. Максимальные ско­ рости вращения составляют 3000—3450 об/мин.

Для двигателей с диапазонами регулирования скорости враще­ ния 1 : 6 и 1 : 8 предусмотрено раздельное питание катушек обмотки возбуждения с целью независимого регулирования потоков отдель­ ных полюсов (см. § 10-3).

Серия машин постоянного тока П включает в себя и более'мощ­ ные машины. Этот участок серии охватывает габариты от 12-го до 17-го; в каждом габарите также имеются две длины якоря. Двига­ тели этого участка изготовляются на 1/„ = 220, 330, 440 и 660 в,

могут быть использованы для привода вентиляторов, насосов, мел­ ких и средних прокатных станов и т. д. Изготовляются также гене­ раторы каждого типоразмера.

Кроме серйи П, имеется ряд других серий машин постоянного тока более специализированного назначения (металлургические, крановые, тяговые и пр.). В эксплуатации находится также много машин старых серий, изготовление которых прекращено. В част­ ности, до введения в производство серии П в течение многих лет выпускались машины серии ПН.

В настоящее время машины постоянного тока строятся обычно с напряжением на коллекторе не более (7Н= 1500 в (тяговые двига­ тели магистральных электровозов Постоянного тока.) Однако чащевсего машины постоянного тока выпускаются на напряжения до 750—900 в, так как с увеличением напряжения условия работы коллектора и щеток усложняются и машина удорожается.

Более мощные машины изготовляются также с большим номи­ нальным напряжением, чтобы ограничить по Возможности величину тока якоря. В некоторых случаях крупные машины выпускаются с двумя якорями на одном валу.

Выводы обмоток машины постоянного тока, согласно ГОСТ 183—66, обозначаются следующим образом: Я1—Я2—якорь, К1— К2—компенсационная обмотка, Д 1—Д2—обмотка добавочных полю­

дения.

Более подробные данные о сериях электрических машин при­ водятся в специальных каталогах,

Глава одиннадцатая

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

§ 11-1. Специальные типы генераторов и преобразователей постоянного тока

Во многих случаях к машинам постоянного тока предъявляются такие тре­ бования, которым машины нормальной конструкции не удовлетворяют. Это при­ вело к созданию ряда специальных типов машин постоянного тока. В данной главе кратко рассматриваются некоторые типы подобных машин, которые получили распространение на практике или имеют перспективы такого распростра­ нения.

Генератор с тремя обмотками возбуждения. В ряде случаев требуется, чтобы внешняя характеристика генератора имела вид, изображенный на рис. 11-1, а. При характеристике этого вида в широком диапазоне изменения напряжения Ч ток 1 изменяется мало и близок к току короткого замыкания / к. Такая круто па­

Генераторы с тремя обмотками возбуждения в Настоящее время применяются в мощных экскаваторах с электрическим приводом, на тепловозах для питания тяговых двигателей, а также в ряде других случаев.

Генераторы с расщепленными полюсами также имеют круто падающую внеш­ нюю характеристику. На рис. 11-2 изображен сварочный двухполюсный генера­ тор, в котором каждый из полюсов Л^и5 расщеплен на две части: с сердечниками нормального и уменьшенного сечения. Машина имеет две обмотки возбуждения, одна из которых расположена на широких сердечниках, а другая — на узких. Узкие сердечники насыщены сильно, а широкие — слабо.

Якорь генератора (рис. 11-2) можно разбить на четыре сектора. Секторы аг и бе создают н. с. реакции якоря, которая направлена по оси широких сердечников полюсов и размагничивает их (см. рис. 11-2, где штриховые линии изображают маг­ нитные линии потока реакции якоря). Поскольку эти сердечники слабо насыщены,

то их поток с увеличением 1а значительно уменьшается, а при больших значениях 1а даже изменяет направление. Секторы абигв создают н. с. реакции (Скоря, кото­ рая направлена по осн узких сердечников и намагничивает нх. Однако вследствие сильного насыщения этих сердечников поток в них остается практически постоян­ ным В результате суммарный поток сердечников полюсов N — N и сердечников полюсов 5 — 5 с увеличением /„ быстро уменьшается, вместе с тем резко падает также напряжение машины II, снимаемое с главных щеток а йв .

Напряжение между главной щеткой в и вспомогательной, или «третьей», щеткой б остается практически постоянным, так как индуктируется потоком узКЬх полюсных сердечников, и используется для питания обмоток возбуждения.

накоротко, а щетки 2—2 соединяются с выводными зажимами.

Поток возбуждения полюсов Фв индуктирует э. д. с. Е\ в цепи короткозам­ кнутых щеток 1—1, но не индуктирует э. д. с. в цепИ щеток 2—2. Ток

/ 1 -* 1/Ли

создает поперечный поток реакции якоря Фх, замыкающийся через широкие нако­ нечники полюсов. Этот поток индуктирует в цепй щеток 2—2 э. д. с. /?2, которая вызывает в цепи нагрузки ток /а. Одновременно ток /2 создает н. с. реакции якоря Г2, направленную по продольной оси полюсов и уменьшающую поток возбужде­ ния. Такое действие Р% и обусловливает получение II ^ сопз! при изменении п. На якоре (рис. 11-4) ро внешнем кольце показаны направления тока / х, а во внут­ реннем — направления тока /2. В проводниках одних секторов якоря существуют токи + /2, а в проводниках других секторов — токи 1г — /2.

Зависимости /х, /2 и П2 от л изображены на рис. 11-5. Генератор возбуждается от аккумуляторной батареи и с п = Одо л = ях работает на холостом ходу (/*= 0),

погрешность, вызванная трением в одной паре подшипников н силами, кото­ рые соответствуют части потерь на вентиляцию. Эту погрешность можно учесть отдельно.

Рис. 11-6. Электроиашинный динамометр

/ — якерь; 2 — полюсы, 3 — ярмо индуктора; 4 — н«д- шниннковыв щиты, 5 — подшипники «индуктор — якорь»; 4 — подшипники «индуктор — подшипниковые стояки»:

7 — подшипниковые стояки

В СССР строятся злехтромашинные динамометры постоянного тока серии МПБ мощностью до 800 кет. Электромашинные динамометры можно также изго­

ной ротор 1 вращается в магнитном поле, которое создается неподвижными кольцевыми катушками обмотки возбуждения 2.

Рабочий поток Ф в центральной, активной части машины имеет по всей окруж­ ности одинаковую полярность, откуда и происходит название машины. Обмоткой ротора является само массивное тело ротора. Э. д. с. Е = В к, индуктируемая

в центральной, активной части ротора при его вращении в магнитном поле, также имеет по всей окружности одинаковое направление. Ток с ротора снимается

спомощью неподвижных щеток 3.

Вуниполярных генераторах возникают трудности отвода тока. При больших токах площадь щеточного контакта и число щеток очень великн. Щеточный ап­ парат получается громоздким, и в щеточном контакте возникают большие механи­ ческие и электрические потери мощности.

Впоследнее время в связи с развитием специальных областей техники интерес

куниполярным генераторам вновь возрос. При этом отвод тока с ротора-начали осуществлять с помощью жидких металлов (ртуть, натрий, сплав натрия и калия).

В связи с этим говорят о «жидкометаллических» щетках. В настоящее время построены униполярные генераторы мощностью до 1000 /сет.

§ 11-2. Исполнительные двигатели и тахогенераторы

Общие положения. Исполнительными двигателями называются двигатели, которые применяются в системах автоматического управления и регулирования различных автоматизированных установок и предназначены для преобразования электрического сигналу (напряжение управления), получаемого от какого-либо измерительного органа, в механическое перемещение (вращение) вала с целью воздействия на соответствующий регулирующий или управляющий аппарат. Если напряжение и мощность сигнала малы для управления исполнительным двигателем, то применяются промежуточные усилители мощности (магнитные, электронные, полупроводниковые).

Номинальная мощность исполнительных двигателей обычно мала — от долей ватта до 500—600 вт. К этим двигателям предъявляются большие требова­ ния по точности работы и быстродействию. Обычно требуется, чтобы зависимости момента М и скорости вращения п от напряжения сигнала (управления) 11„были по возможности линейными.

Существует ряд разновидностей исполнительных двигателей постоянного и переменного тока. Ниже кратко рассматриваются исполнительные двигатели постоянного тока.

Исполнительные двигатели нормальной конструкции по своему устройству аналогичны нормальным машинам постоянного тока. При якорном управлении

вление.

Магнитоэлектрические машины. В связи с разработкой сплавов алии (А1—№ ), алнико (А1 — № — Со), а также ряда других сплавов, обладающих высокими магнитными свойствами, стало возможным изготовление машин без обмотки возбуждения, с постоянными магнитами на индукторе. В частности, с постоян­ ными магнитами изготовляются исполнительные двигатели с якорным управле­ нием мощностью до 50—100 вт.

С постоянными магнитами можно строить также генераторы и двигатели общего назначения мощностью до 5—10 к е т . Однако вследствие дороговизны указанных сплавов такие машины не получили до сих пор большого распростра­ нения.

Исполнительные двигатели спелым немагнитным якорем (рис. 11-8) вследствие малой инерции якоря обладают большим быстродействием. Полый якорь в виде стаканчика изготовляется из пластмассы, и на нем размещается и укрепляется якорная обмотка обычного типа, соединенная с коллектором. Внутренний не­