‘≥зика > ≈лектричн≥ машини пост≥йного струму

≈лектричн≥ машини пост≥йного струму

1. ѕ–»«Ќј„≈ЌЌя, ѕ–»Ќ÷»ѕ ƒ≤ѓ ≤  Ћј—»‘≤ ј÷≤я ≈Ћ≈ “–»„Ќ»’ ћјЎ»Ќ

≈лектричн≥ машини призначен≥ дл¤ перетворенн¤ енерг≥њ. ћехан≥чну енерг≥ю на електричну перетворюють за допомогою електричних генератор≥в. ≈лектричну ж енерг≥ю на механ≥чнуЧ за допомогою електричних двигун≥в. ћашини дл¤ перетворенн¤ зм≥нного струму на пост≥йний ≥ навпаки, а також частоти або к≥лькост≥ фаз зм≥нного струму називають електромашинними перетворювачами.

ѕринцип д≥њ, будова ≥ робота р≥зних електричних машин ірунтуютьс¤ на використанн≥ де¤ких ф≥зичних ¤вищ. Ќайваж≠лив≥ш≥ з них Ч електромагн≥тна ≥ндукц≥¤ ≥ взаЇмод≥¤ магн≥тних (електромагн≥тних) пол≥в. ÷≥ ¤вища ви вивчали на уроках ф≥зики у 8-му клас≥. «гадайте такий досл≥д: пров≥д, з'Їднаний з чутли≠вим вим≥рювальним приладом (гальванометром), перем≥щують м≥ж полюсами п≥дковопод≥бного магн≥ту, при цьому стр≥лка гальванометра в≥дхил¤Їтьс¤. ƒосл≥д показуЇ, що в пров≥днику п≥д час руху його в магн≥тному пол≥ виникаЇ електроруш≥йна сила (≈–—). њњ називають ≈–— електромагн≥тноњ ≥ндукц≥њ, або просто ≈–— ≥ндукц≥њ, а напр¤м ц≥Їњ ≈–— визначають, ¤к в≥домо з курсу ф≥зики, користуючись правилом правоњ руки: долоню правоњ руки розм≥щують так, щоб л≥н≥њ магн≥тноњ ≥ндукц≥њ входили в нењ, а в≥д≥гнутий п≥д пр¤мим кутом великий палець зб≥гавс¤ з напр¤мом руху пров≥дника, тод≥ вит¤гнут≥ чотири пальц≥ руки показують напр¤м ≈–— ≥ндукц≥њ.

≈–— ≥ндукц≥њ виникаЇ й тод≥, коли пров≥дник нерухомий, але м≥ститьс¤ в зм≥нному магн≥тному пол≥.

ќтже, ¤вище електромагн≥тноњ ≥ндукц≥њ пол¤гаЇ в тому, що в пров≥дному контур≥, ¤кий м≥ститьс¤ в зм≥нному магн≥тному пол≥ або перетинаЇ л≥н≥њ магн≥тноњ ≥ндукц≥њ пост≥йного магн≥тно≠го пол¤, виникаЇ електроруш≥йна сила ≥ндукц≥њ.

«гадаЇмо ≥нший досл≥д: по проводу, розм≥щеному м≥ж полю≠сами п≥дковопод≥бного магн≥ту, пропускають електричний струм Ч пров≥д перем≥щуЇтьс¤ перпендикул¤рно до л≥н≥й маг≠н≥тноњ ≥ндукц≥њ. ƒосл≥д показуЇ, що на пров≥д з≥ струмом у маг≠н≥тному пол≥ д≥Ї сила, напр¤м ¤коњ визначають, користуючись правилом л≥воњ руки: долоню л≥воњ руки розм≥щують так, щоб л≥н≥њ магн≥тноњ ≥ндукц≥њ входили в нењ, а чотири вит¤г≠нут≥ пальц≥ зб≥галис¤ з напр¤мом струму в пров≥днику, тод≥ в≥д≥гнутий п≥д пр¤мим кутом великий палець показуЇ напр¤м сили, що д≥Ї на пров≥дник. —ила д≥¤тиме на пров≥д з≥ струмом ≥ тод≥, коли в досл≥д≥ пост≥йний п≥дковопод≥бний магн≥т зам≥ни≠ти електромагн≥том. ѕроводу можна надати форми рамки; ¤кщо рамку розм≥стити в магн≥тному пол≥ ≥ пропустити по н≥й струм, то вона повернетьс¤ навколо своЇњ ос≥.

ќбертанн¤ рамки зумовлене тим, що на њњ сторони д≥ють сили в протилежних напр¤мах. ј так≥ сили, ¤к в≥домо з ф≥зики, створюють обертаючий момент. –озгл¤нуте ¤вище лежить в основ≥ будови ≥ роботи електричних двигун≥в, багатьох елект≠ричних прилад≥в, апарат≥в. ” кожному з розгл¤нутих вище випадк≥в ≥ аналог≥чних до них (наприклад, коли струм про≠ходить по двох паралельних проводах) виникненн¤ сили можна по¤снити взаЇмод≥Їю магн≥тних (електромагн≥тних) пол≥в: магн≥тного пол¤ пост≥йного п≥дковопод≥бного магн≥ту й магн≥т≠ного пол¤, створюваного струмом, ¤кий проходить по пров≥дни≠ку; магн≥тного пол¤ пост≥йного п≥дковопод≥бного магн≥ту (або електромагн≥ту) ≥ магн≥тного пол¤, створюваного струмом, що проходить по рамц≥; магн≥тних пол≥в, створюваних струмами, котр≥ проход¤ть по кожному з паралельно розм≥щених про≠вод≥в.

«а видом струму розр≥зн¤ють машини зм≥нного струму ≥ машини пост≥йного струму.

≈лектричн≥ машини зм≥нного струму под≥л¤ють, кр≥м того, на дв≥ групи Ч синхронн≥ й асинхронн≥. ўоб зрозум≥ти ознаки ц≥Їњ класиф≥кац≥њ, розгл¤немо будову електричних машин. ≈лектрична машина маЇ нерухому частину Ч статор ≥ ру≠хому Ч ротор (¤к≥р), нерухомо з'Їднаний з валом машини.  ожна ≥з цих частин може виконувати будь-¤ку з двох функц≥й: створювати або магн≥тне поле, або ≈–— ≥ндукц≥њ. “ерм≥н Ђроторї звичайно вживають тод≥, коли говор¤ть про машини зм≥нного струму, а терм≥н Ђ¤к≥рї Ч стосовно машин пост≥йного струму.  ≥льк≥сть оберт≥в ротора (вала машини) за одиницю часу називають частотою обертанн¤ електричноњ машини.

ћагн≥тне поле, що його створюЇ статор, у б≥льшост≥ електрич≠них машин зм≥нюЇтьс¤ пер≥одично; часто воно Ї обертовим магн≥тним полем. якщо частота обертанн¤ магн≥тного пол¤ ≥ частота обертанн¤ вала електричноњ машини однаков≥, так≥ машини називають синхронними. ¬ асинхронних машинах частота обертанн¤ ротора менша за частоту обертанн¤ магн≥тного пол¤.

≈лектричн≥ машини експлуатують у р≥зних умовах. ј тому залежно в≥д форми виконанн¤ розр≥зн¤ють в≥дкрит≥ й захищен≥ електричн≥ машини, причому захищен≥ можуть бути бризко-захищеними, водозахищеними, пилозахищеними, вибухоза-хищеними та ≥н.

ѕ≥д час роботи електричн≥ машини нагр≥ваютьс¤. ÷е шк≥дли≠во дл¤ ≥зол¤ц≥њ та ≥нших частин. “ому б≥льш≥сть електричних машин мають вентил¤ц≥йн≥ пристроњ.

2. Ѕудова машин пост≥йного струму

ќдна й та сама машина пост≥йного струму в принцип≥ може працювати ≥ ¤к генератор, ≥ ¤к двигун. (÷¤ властив≥сть машини пост≥йного струму, що називаЇтьс¤ оборотн≥стю, даЇ змогу не розгл¤дати окремо будову генератора чи двигуна.) ѕроте кожну електричну машину завод випускаЇ з певним призначен≠н¤м Ч працювати т≥льки ¤к генератор або т≥льки ¤к двигун. ƒуже р≥дко використовують машини пост≥йного струму, при≠значен≥ дл¤ роботи ¤к генератором, так ≥ двигуном.

√енератори пост≥йного струму застосовують тод≥, коли по≠тр≥бно мати самост≥йне джерело струму, наприклад дл¤ жив≠ленн¤ де¤ких вид≥в електромагн≥т≥в, електромагн≥тних муфт, електродвигун≥в, електрол≥зних ванн, зварювальних установок тощо.

≈лектродвигуни пост≥йного струму застосовують тод≥, коли потр≥бно плавно регулювати швидк≥сть, наприклад у тролей≠бусах, електровозах, де¤ких типах п≥дйомних кран≥в, у при≠стро¤х автоматики.

—татор машини пост≥йного струму складаЇтьс¤ з≥ станини (рис. 62) ≥ осерд¤. —танину виготовл¤ють з маловуглецевоњ стал≥, ¤ка маЇ значну магн≥тну проникн≥сть. “ому станина Ї також ≥ магн≥топроводом. ќдночасно це основна деталь, що об'ЇднуЇ ≥нш≥ детал≥ й складальн≥ одиниц≥ машини в Їдине ц≥ле. “ак, до станини ≥з середини прикр≥плюють болтами полюси, котр≥ складаютьс¤ з осерд¤, полюсного наконечника ≥ котушки.

–ис. 62. Ѕудова машини пост≥йного струму:

1 Ч задн≥й п≥дшипниковий щит; 2 Ч затискач≥; 3 Ч станина; 4 Ч головний полюс; 5 Ч обмотка головного полюса; 6 Ч вентил¤тор; 7 Ч обмотка ¤кор¤; 8 Ч осерд¤ ¤кор¤; 9 Ч колектор; 10 Ч вал; 11 Ч траверса ≥з щитковим меха≠н≥змом; 12 Ч передн≥й п≥дшипниковий щит

–ис. 63. як≥р машини пост≥йного струму:

а Ч ¤к≥р без обмотки; б Ч сталевий лист осерд¤ ¤кор¤; 1 Ч натискн≥ шайби; 2 Ч зубець; « Ч паз; 4 Ч вентил¤ц≥йний отв≥р

–озр≥зн¤ють основн≥ й додатков≥ полюси. ќсновн≥ полюси збуджують магн≥тне поле; тому обмотки њх котушок називають обмотками збудженн¤. ƒодатков≥ полюси встановлюють у ма≠шинах п≥двищеноњ потужност≥ (понад 1 к¬т) дл¤ пол≥пшенн¤ роботи ма≠шини; обмотку додаткових полюс≥в з'Їднують посл≥довно з обмоткою ротора (¤кор¤).

–отор (¤к≥р) (рис. 63) машини по≠ст≥йного струму складаЇтьс¤ з осер≠д¤ й обмотки. ќсерд¤ ¤кор¤ наби≠рають з тонких лист≥в електротехн≥ч≠ноњ стал≥, ≥зольованих один в≥д одного лаковим покритт¤м, що зменшуЇ втра≠ти на вихров≥ струми. ” пази осерд¤ вкладають обмотку ¤кор¤. ¬ осерд≥ ¤кор¤ робл¤ть вентил¤ц≥йн≥ канали. ўоб струм в≥д обмотки ¤кор¤ в зовн≥шнЇ коло (у генератор≥) або ≥з зо≠вн≥шнього кола до обмотки ¤кор¤ (у двигун≥) проходив в одному й тому самому напр¤м≥, у машин≥ пост≥йного струму встановлюють колектор (рис. 64). Ќабирають його з м≥дних пластин, ≥зольованих одна в≥д одноњ м≥кан≥товими прокладками.  ожну пластину колектора з'Їднують з одним або к≥лькома витками обмотки ¤кор¤. ќсерд¤ ¤кор¤ ≥ колектор закр≥плюють на одному валу (див. рис. 62). ќтже, колектор Ч це пристр≥й, ¤кий кон≠структивно об'Їднаний з ¤корем (ротором) електричноњ машини ≥ Ї механ≥чним перетворювачем частоти. ѕо ≥зольованих один в≥д одного ≥ приЇднаних до витк≥в обмотки ¤кор¤ пластинах, що становл¤ть колектор, ковзають струмозн≥мн≥ щ≥тки (рис. 65). „ерез ц≥ щ≥тки й колектор обмотка ¤кор¤ приЇднуЇтьс¤ до зовн≥шнього електричного кола. ў≥тки вставл¤ють в обойми щ≥ткотримача ≥ притискують до колектора пружинами.

–ис. 64. Ѕудова колектора:

1 Ч корпус; 2 Ч болт; « Ч натискне к≥льце; 4 Ч м≥кан≥това прокладка; 5 Ч Ђп≥в≠никї; 6 Ч Ђласт≥вчин хв≥стї; 7 Ч колекторна пластина 130

–ис. 65. ў≥тковий механ≥зм машини пост≥йного струму:

а Ч траверса; б Ч щ≥ткотримач; 1 Ч щ≥тковий палець; 2 Ч ≥зол¤ц≥¤ к≥льц¤ в≥д траверси; « Ч стопорний болт; 4 Ч м≥дний пров≥д; 5 Ч натискн≥ пластини; 6 Ч м≥сце розм≥щенн¤ пружини; 7 Ч обойма; 8 Ч щ≥тка

ѕ≥д час роботи машини щ≥тки ков≠зають по колектору. ў≥ткотримач≥ кр≥пл¤ть до траверси.

3. “ипи ≥ характеристики машин пост≥йного струму

ћашини пост≥йного струму розр≥з≠н¤ють за способом збудженн¤.

” машинах з незалежним збуджен≠н¤м обмотка збудженн¤ живитьс¤ в≥д поб≥чного джерела струму (рис. 66, а). якщо обмотка збудженн¤ д≥стаЇ жив≠ленн¤ в≥д затискач≥в ¤кор¤ ≥ з'Їднана з ними паралельно, таку машину називають машиною з пара≠лельним збудженн¤м (рис. 66, б). “аку саму машину, але з посл≥довним з'Їднанн¤м обмотки збудженн¤ ≥з затиска≠чами ¤кор¤ називають машиною з посл≥довним збудженн¤м (рис. 66, в). ” машинах з≥ зм≥шаним збудженн¤м Ї дв≥ обмотки збудженн¤, одна з ¤ких з'Їднана ≥з затискачами ¤кор¤ посл≥≠довно, а друга Ч паралельно (рис. 66, г).

1	2

Ќазва: ≈лектричн≥ машини пост≥йного струму
ƒата публ≥кац≥њ: 2005-03-24 (2237 прочитано)