1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое генераторный режим двигателя постоянного тока

Энергетические режимы работы двигателя

Электрическая машина обладает свойством обратимости, то есть может работать как генератором, так и двигателем, переход из одного режима в другой происходит без изменения схемы включения [9; 14].

Энергетический режим работы машины может быть определен, исходя из направления двух переменных: электрических ЭДС (Е) и тока (I) или механических момента (М) и скорости (ω). При одинаковом направлении скорости и момента и разных направлениях ЭДС и тока имеет место двигательный режим. При противоположном направлении скорости и момента и одинаковом направлении ЭДС и тока имеем генераторный режим.

Граничными между генераторным и двигательным режимами являются режимы холостого хода и короткого замыкания, которых одна из электрических или механических переменных равна нулю. При холостом ходе М=0 и I=0, а при коротком замыкании ω=0 и Е=0.

Рассмотрим основные режимы работы электрической машины (рис. 4.2)

1. Двигательный режим М>0, , момент и направление вращения совпадают (характеристика I);

2. Режим холостого хода М=0, , двигатель не получает энергию из сети, за исключением энергии на возбуждение I=0 (с вала двигателя энергия тоже не снимается), (т. А — на характеристике);

3. Генераторный режим при работе машины параллельно с сетью (торможение с рекуперацией энергии в сеть) М

5. Режим работы генератора последовательно с сетью (торможение противовключением) М>Мкз, за счет изменения направления скорости ЭДС также меняет свою полярность, ток в якоре совпадает по направлению с приложенным напряжением и ЭДС . Электрическая энергия, поступающая из сети и вырабатываемая самой машиной, рассеивается в виде тепла в якорной цепи. (характеристика III)

6. режим автономного генератора (рис. 4.3) (динамическое торможение), якорь двигателя отключается от сети и замыкается на тормозной резистор. Механическая энергия, накопленная в системе, выделяется в виде тепла в якорной цепи. Этот режим используется на практике как тормозной. (характеристика IV).

Рис. 4.3. Схема включения ДПТ НВ в режиме автономного генератора

Из уравнения механической характеристики очевидны основные способы регулирования частоты вращения ДПТ НВ:

— механическая характеристика

— электромеханическая характеристика

1) изменением сопротивления якорной цепи R,

Генераторный и двигательный режимы работы.

Генераторный режим. Обычно синхронные генераторы выполняют с якорем, расположенным на статоре, для удобства отвода электрической энергии. Поскольку мощность возбуждения невелика по сравнению с мощностью, снимаемой с якоря (0,3. 2%), подвод постоянного тока к обмотке возбуждения с помощью двух контактных колец не вызывает особых затруднений. Принцип действия синхронного генератора основан на явлении электромагнитной индукции; при вращении ротора магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения, сцепляется поочередно с каждой из фаз обмотки статора, индуцируя в них ЭДС. В наиболее распространенном случае применения трехфазной распределенной обмотки якоря в каждой из фаз, смещенных друг относительно друга на 120 градусов, индуцируется синусоидальная ЭДС. Соединяя фазы по стандартным схемам «треугольник» или «звезда», на выходе генератора получают трехфазное напряжение, являющееся общепринятым стандартом для магистральных электросетей.

Частота индуцируемой ЭДС [Гц] связана с частотой вращения ротора [об/мин] соотношением:

, где — число пар полюсов ротора.

Часто синхронные генераторы используют вместо коллекторных машин для генерации постоянного тока, подключая их обмотки якоря к трехфазным выпрямителям.

Двигательный режим работы характеризуется преобразованием в электродвигателе электрической энергии питающей сети в механическую энергию вращения якоря, которую используют для привода механизма. Момент, развиваемый электродвигателем и направленный в сторону вращения якоря или статора, принято рассматривать положительным.

Принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля якоря и магнитного поля полюсов индуктора. Обычно якорь расположен на статоре, а индуктор — на роторе. В мощных двигателях в качестве полюсов используются электромагниты (ток на ротор подаётся через скользящий контакт щетка — кольцо), в маломощных — постоянные магниты. Существует обращённая конструкция двигателей, в которой якорь расположен на роторе, а индуктор — на статоре (в устаревших двигателях, а также в современных криогенных синхронных машинах, в которых в обмотках возбуждения используются сверхпроводники.)

Читать еще:  Хлопок при запуске двигателя шевроле

Для разгона обычно используется асинхронный режим, при котором обмотки индуктора замыкаются через реостат или накоротко, как в асинхронной машине, для такого режима запуска в машинах на роторе делается короткозамкнутая обмотка, которая также выполняет роль успокоительной обмотки, устраняющей «раскачивание» ротора при синхронизации. После выхода на скорость близкую к номинальной (>95%) индуктор запитывают постоянным током.

Также используется частотный пуск, когда частоту тока якоря постепенно увеличивают от 0 до номинальной величины. Или наоборот, когда частоту индуктора понижают от номинальной до 0, т.е. до постоянного тока.

Частота вращения ротора [об/мин] остаётся неизменной, жёстко связанной с частотой сети [Гц] соотношением: , где — число пар полюсов ротора.

Синхронные двигатели при изменении возбуждения меняют импеданс с емкостного на индуктивный. Перевозбуждённые СД на холостом ходу применяют в качестве компенсаторов реактивной мощности. Синхронные двигатели в промышленности обычно применяют при единичных мощностях свыше 300 кВт, при меньших мощностях обычно применяется более простой (и надежный) асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Устройство для компаундирования и перевода на генераторный режим электродвигателя постоянного тока Советский патент 1938 года по МПК H02P5/12

Описание патента на изобретение SU53351A1

При питании двигателя постоянного тока от ртутного выпрямителя приходится компенсировать падения -напряжения, зависящие от нагрузки: падения от индуктивного и активного сопротивления трансформатора, падение от сопротивления якоря машины. Кроме этого приходится компенсировать отклонения напряжения сети переменного тока от нормального значения. Для этих компенсаций могут быть применены схемы, где отдельно компенсируются падения напряжения, зависящие от тока и колебания напряжения сети переменного тока. В итоге должна быть достигнута независимость числа оборотов двигателя от нагрузки и от колебаний напряжения сети переменного тока.

Предметом настоящего авторского свидетельства является устройство, осуществляющее указанную цель с помощью одной общей схемы.

Сущность изобретения уясняется при помощи чертежа, где на фиг. 1 и 2 изображены электрические схемы трех вариантов предлагаемого устройства.

На фиг. 1 чертех а имеются следующие обозначения: 7- сеть переменного тока, 2 — питающий трансформатор, 3 — управляемый выпрямитель, 4 — регулируемый двигатель постоянного тока, 5 -его обмотка возбуждения, б — вспомогательная машина постоянного тока, которая сидит на валу главного двигателя; ее обмотка возбулсдения приключена параллельно к обмотке возбуждения 5 главного двигателя.

Напряжение на зажимах машины 6 будет пропорционально скорости двигателя 4. От якоря машины б питается обмотка возбуждения 9 машины 7, приводимой во вращение о асинхронного двигателя 10. Мащина 7 имеет еще вторую обмотку возбуждения 8, питаемую от сети постоянного тока через реостат /7. Ток в обмотке возбуждения 8 регулируется поворотом рычага управления /2. От якоря мащины 7 питается подмагничивающая обмотка 14 пикового сеточного трансформатора 13. Обмотки возбуждения 5 и 9 дают потоки противоположного направления и при их. равенстве по величине на якоре машины нет напряжения. Если же они не равны по величине, то на якоре получается напряжение, пропорциональное разности потоков двух обмоток .и по направлению соответствуюп ее преобладающему потоку.

Если с помощью рычага управления 12 мы будем регулировать через фазорегуляторы выпрямленное напряжение выпрямителя 3 и одновременно ток возбуждения обмотки 5 так, чтобы машина 7 от этой обмотки давала напряжение, изменяющееся по тому же закону, что и выпрямленное напряжение, то двигатель 4 будет менять свою скорость соответственно выпрямленному напряжению.

При этом машина 6 будет посылать в обмотку 9 такой ток, что ампервитки обмоток 8 и 9 будут взаимно уничтожать друг друга и мащина 7 не будет иметь напряжения. Если же машина 4 не будет иметь скорости, соответствующей положению рычага управления /2, вследствие падения напряжения от тока нагрузки или изменения напряжения сети переменного тока, то на машине 7 нарушится равновесие ампервитков возбуждения, на щетках появится напряжение и в обмотку J4 пикового трансформатора потечет ток такого направления, что положительный пик сместится так, что выпрямленное напряжение изменится настолько и в таком направлении, что число оборотов двигателя 4 станет соответствовать положению рычага /2.

Читать еще:  Что такое техническое обслуживание система управления двигателем

В какую бы сторону ни отклонялась скорость двигателя 4 от заданной рычагом /2 и по какой бы причине это ни происходило, описанная схема будет возвращать скорость к заданному значению. Таким образом, получается постоянство числа оборотов независимо от изменения нагрузки и колебаний напряжения сети.

Обмотка 9 возбуждения машины 7 может питаться пе от якоря машины 6, а от зажимов 75 и J6 якоря главной машины 4, как это показано на фиг. 1 пунктиром.

Как нетрудно :видеть из принципа действия, данная система может служить и для перевода в генераторный режим выпрямительной установки с двигателем постоянного тока.

Известно, 4fo для перевода двигателя постоянного тока, питаемого от управляемого выпрямителя, в генераторный режим, нужно переменить полярность либо силовой цепи, либо цепи возбуждения, причем это надо осуществлять автоматически в зависимости от требований привода.

До сих пор это осуществлялось с помощью минимальных реле тока, но система с минимальным реле тока имеет тот недостаток, что при определенном минимуме тока (независимо от того, чем вызван этот минимум) начинаются переключения вперед — назад, которые продолжаются до тех пор, пока ток нагрузки не превзойдет определенного минимума. Для привода это крайне нежелательно.

В предлагаемом устройстве, если вместо обмотки J4 включить реле, воздействующее на переключатель, то получим перевод системы на генераторный режим, в зависимости от соотнои:е.ния заданной и действительной скоростей двигателя, причем без всяких лишних и вредных переключений.

Один из вариантов включения релепереключателя приведен на фиг. 2.

В цепи якоря двигателя 4 имеется переключатель 77с электромагнитами >8 и 19. Эти электромагниты питаются от сети переменного тока через блокконтакты реле- переключения 20 и переключатель 27. Последний служит для того, чтобы заранее задать направление .вращения двигателя. Реле 20 поляризовано с помощью обмотки, питаемой постоянным током. Две обмотки реле 20 питаются от машины 7. До тех пор, пока выпрямленное напряжение на зажимах двигателя меньше или равно заданному рычагом 72 напряжению, реле 20 находится в правом (моторном) положении. Двигатель может при этом вращаться как вперед, так и назад в зависимости от того, какой из электромагнитов 18 или /9 сработает.

Если же во время работы на зал имах 75, 76 двигателя напряжение станет больше, чем заданное рычагом 72, то напряжение на якоре машины 7 переменит свое направление, следовательно, ток в реле 20 тоже переменит направление. Так как реле 20

поляризованное, то, вследствие перемены направления тока, якорь будет притянут в левое (генераторное) положение. Этим самым переключатель переключит главную цепь и двигатель станет работать генератором.

Здесь дана схема для переключения цепи якоря двигателя. Очевидно, что аналогичная схема может быть применена и для схемы с переключением полярности в цепи возбуждения.

1. Устройство для компаундирования электродвигателя постоянного тока, питаемого от управляемого ртутного выпрямителя, отличающееся тем, что, с целью поддержания постоянства числа оборотов двигателя, применена динамомашина постоянного тока 7, вращающаяся с постоянной скоростью, питающая подмагничивающую обмотку 14 пикового сеточного трансформатора и имеюп1ая две диференциально-включенные обмотки возбуждения, из коих одна питается от машины постоянного тока 6, сидящей на валу регулируемого двигателя, а другая — от сети постоянного тока через регулируемый реостат // (фиг. 1).

2.Видоизменение устройства по п. 1, отличающееся тем, что одна из обмоток мащины постоянного тока 7 присоединена не к вспомогательной машине 6, а к якорю регулируемого двигателя 4.

3.Видоизменение устройства по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью перевода двигателя 4 из моторного на генераторный режим вместо пикового трансформатора, применено поляризованное реле, питаемое о г машины 7 и служащее для автоматического переключения полярности главной силовой цепи или цепи возбуждения регулируемого электродвигателя 4.

Читать еще:  Давление масло в двигателе ниже нормы

Генератор и двигатель — чем они отличаются

Все электрические машины функционируют в соответствии с законом электромагнитной индукции, а также с законом взаимодействия проводника с током и магнитного поля.

Электрические машины по типу питания подразделяются на машины постоянного и переменного тока. Постоянный ток создается за счет источников бесперебойного питания. Для машин постоянного тока характерно свойство обратимости. Это означает, что они способны работать как в двигательном, так и в генераторном режиме. Данное обстоятельство можно объяснить с точки зрения аналогичных явлений в работе обеих машин. Более детально конструктивные особенности двигателя и генератора рассмотрим далее.

Двигатель

Двигатель предназначен для преобразования электрической энергии в механическую. В промышленном производстве двигатели применяются в качестве приводов на станках и прочих механизмах, являющихся частью технологических процессов. Также двигатели используются в бытовых приборах, к примеру, в стиральной машине.

Электродвигатель постоянного тока

При нахождении в магнитном поле проводника в виде замкнутой рамки, силы, которые приложены к рамке, приведут данный проводник к вращению. В таком случае, речь будет идти о простейшем двигателе.

Как было указано ранее, работа двигателя постоянного тока осуществляется от источников бесперебойного питания, к примеру, от аккумуляторной батареи, блока питания. У двигателя имеется обмотка возбуждения. В зависимости от ее подключения, различают двигатели с независимым и самовозбуждением, которое, в свою очередь, может быть последовательным, параллельным и смешанным.

Подключение двигателя переменного тока производится от электрической сети. Исходя из принципа работы, двигатели подразделяются на синхронные и асинхронные.

Главным отличием синхронного двигателя является наличие обмотки на вращающемся роторе, а также имеющийся щеточный механизм, служащий для подведения тока на обмотки. Вращение ротора осуществляется синхронно вращению магнитного поля статора. Отсюда двигатель имеет такое название.

В асинхронном двигателе важным условием является то, что вращение ротора должно быть медленнее вращения магнитного поля. При несоблюдении данного требования наведение электродвижущей силы и возникновение электротока в роторе оказывается невозможным.

Асинхронные двигатели применяются чаще, однако у них имеется один значительный недостаток – без изменения частоты тока невозможно регулирование скорости вращения вала. Данное условие не позволяет достичь вращения с постоянной частотой. Также значительным недостатком является ограничение по максимальной скорости вращения (3000 об./мин.).

Генератор

Проводник, перемещаясь между двумя магнитными полюсами, способствует возникновению электродвижущей силы. Когда проводник замыкают, то при воздействии электродвижущей силы в нем возникает ток. На данном явлении основывается действие электрического генератора.

Генератор переменного тока

Генератор способен вырабатывать электрическую энергию из тепловой или химической энергии. Однако наиболее широкое распространение получили генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую.

Основные составные элементы генератора постоянного тока:

  • Якорь, выступающий в качестве ротора.
  • Статор, на котором располагается катушка возбуждения.
  • Корпус.
  • Магнитные полюса.
  • Коллекторный узел и щетки.

Генераторы постоянного тока используются не так часто. Основные сферы их применения: электрический транспорт, сварочные инверторы, а также ветроустановки.

Генератор постоянного тока

Генератор переменного тока имеет схожую конструкцию с генератором постоянного тока, но отличается строением коллекторного узла и обмотками на роторе.

Схема генератора переменного тока

Так же как и в случае с двигателями, генераторы могут быть синхронными и асинхронными. Разница между данными генераторами заключается в строении ротора. У синхронного генератора катушки индуктивности расположены на роторе, а у асинхронного генератора для расположения обмотки на валу имеются специальные пазы.

Чем отличается генератор от двигателя?

Подводя итог, важно отметить, что функционирование двигателей и генераторов основано на общем принципе электромагнитной индукции. Конструкция данных электрических машин аналогична, однако имеется различие в конфигурации ротора.

Главным же отличием является функциональное назначение генератора и двигателя: двигатель вырабатывает механическую энергию, потребляя электрическую, а генератор наоборот вырабатывает электрическую энергию, потребляя механическую, либо другой вид энергии.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector