Трансформаторы и электрические машины
Подождите немного. Документ загружается.
101
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
íà çàæèìàõ ãåíåðàòîðà ïðè ðàáîòå áóäåò ìåíüøå, ÷åì åãî ÝÄÑ, èç-çà
ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ â ñîïðîòèâëåíèè
a
r
è îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå
aa
rIEU
−=
, (4.7)
ãäå
a
r
ñóììà ñîïðîòèâëåíèé ÿêîðíîé öåïè, êóäà âõîäÿò ñîïðîòèâëåíèÿ
ïîñëåäîâàòåëüíî âêëþ÷åííûõ îáìîòîê ÿêîðÿ, äîáàâî÷íûõ ïîëþñîâ è
êîìïåíñàöèîííîé, à òàêæå ïåðåõîäíîãî êîíòàêòà ùåòîê è êîëëåêòîðà.
Ðèñ. 4.10
Î ñâîéñòâàõ ãåíåðàòîðîâ ïîñòîÿííîãî òîêà â ðàçëè÷íûõ óñëîâèÿõ
ðàáîòû ñóäÿò ïî õàðàêòåðèñòèêàì, èç êîòîðûõ íàèáîëüøèé ïðàêòè÷åñêèé
èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò õàðàêòåðèñòèêè õîëîñòîãî õîäà, âíåøíÿÿ è
ðåãóëèðîâî÷íàÿ. Íà ðèñ. 4.11 ïðèâåäåíû ýòè õàðàêòåðèñòèêè äëÿ ãåíå-
ðàòîðà ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì.
Õàðàêòåðèñòèêîé õîëîñòîãî õîäà (ðèñ. 4.11,à) íàçûâàåòñÿ çàâèñè-
ìîñòü ÝÄÑ ãåíåðàòîðà
0
E
ïðè õîëîñòîì õîäå (
I
= 0) è ïîñòîÿííîé
÷àñòîòå âðàùåíèÿ (
constn =
) îò òîêà âîçáóæäåíèÿ. Ïðè õîëîñòîì õîäå
ãåíåðàòîðà, êîãäà öåïü íàãðóçêè îòêëþ÷åíà, íàïðÿæåíèå
0
U
íà çàæèìàõ
îáìîòêè ÿêîðÿ ðàâíî ÝÄÑ Φ= nCE
e
0
. Òàê êàê ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ÿêîðÿ
ïðè õîëîñòîì õîäå ïîñòîÿííà, òî ÝÄÑ
E
çàâèñèò òîëüêî îò òîêà
âîçáóæäåíèÿ
B
I
. Ïðè
B
I
= 0 â îáìîòêå ÿêîðÿ íàâîäèòñÿ ÝÄÑ
OCT
E
,
êîòîðàÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïîòîêîì îñòàòî÷íîãî íàìàãíè÷èâàíèÿ ïîëþñîâ.
Áîëüøîå ïðàêòè÷åñêîå çíà÷åíèå èìååò âíåøíÿÿ õàðàêòåðèñòè-
êà, ïðåäñòàâëÿþùàÿ ñîáîé çàâèñèìîñòü íàïðÿæåíèÿ íà çàæèìàõ
ãåíåðàòîðà îò òîêà íàãðóçêè
)(
H
IfU
=
(ðèñ. 4.11,á) ïðè ïîñòîÿííîé
÷àñòîòå âðàùåíèÿ è íåèçìåííîì òîêå âîçáóæäåíèÿ. Ñîãëàñíî (4.7),
íàïðÿæåíèå U ïðè óâåëè÷åíèè
a
I
óìåíüøàåòñÿ èç-çà ïàäåíèÿ
102
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
íàïðÿæåíèÿ â ñîïðîòèâëåíèè
a
r
, è èç-çà óìåíüøåíèÿ ÝÄÑ
E
çà ñ÷åò
ðàçìàãíè÷èâàþùåãî äåéñòâèÿ ðåàêöèè ÿêîðÿ. Ïðè ïåðåõîäå îò
íîìèíàëüíîãî ðåæèìà ê ðåæèìó õîëîñòîãî õîäà èçìåíåíèå íàïðÿæåíèÿ
îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå
HOMHOM
UUUu
/)(
0
−=∆ . (4.8)
Äëÿ ãåíåðàòîðîâ ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì
u∆
= 5 -15%.
Íà ïðàêòèêå î÷åíü âàæíî ïðè èçìåíåíèè íàãðóçêè ïîääåðæèâàòü
íàïðÿæåíèå ãåíåðàòîðà ïîñòîÿííûì, ÷òî äîñòèãàåòñÿ ïóòåì ðåãóëèðî-
âàíèÿ òîêà âîçáóæäåíèÿ. Êàêèì îáðàçîì ðåãóëèðîâàòü òîê âîçáóæäåíèÿ,
ïîêàçûâàåò ðåãóëèðîâî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà (ðèñ. 4.11,â), ïðåäñòàâ-
ëÿþùàÿ ñîáîé çàâèñèìîñòü òîêà âîçáóæäåíèÿ
B
I
îò òîêà íàãðóçêè
H
I
Ðèñ. 4.11
103
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
ïðè íåèçìåííîì íàïðÿæåíèè U íà çàæèìàõ ãåíåðàòîðà è íåèçìåííîé
÷àñòîòå âðàùåíèÿ
n
.
Èòàê, ãåíåðàòîðû ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì ïîçâîëÿþò ðåãóëè-
ðîâàòü íàïðÿæåíèå â øèðîêèõ ïðåäåëàõ ïóòåì èçìåíåíèÿ òîêà âîçáóæäå-
íèÿ, íà÷èíàÿ îò íóëÿ è çàêàí÷èâàÿ ìàêñèìàëüíûì çíà÷åíèåì. Èçìåíåíèå
íàïðÿæåíèÿ â íèõ ñ ðîñòîì íàãðóçêè ñðàâíèòåëüíî íåáîëüøîå.
Íåäîñòàòêîì ãåíåðàòîðîâ ýòîãî òèïà ÿâëÿåòñÿ íåîáõîäèìîñòü ïèòàíèÿ
îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ îò âíåøíèõ èñòî÷íèêîâ ïîñòîÿííîãî òîêà.
4.2.3. Ãåíåðàòîðû ñ ñàìîâîçáóæäåíèåì
 ãåíåðàòîðàõ ñ ñàìîâîçáóæäåíèåì îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ ïèòàåòñÿ
îò îáìîòêè ÿêîðÿ. Ó ãåíåðàòîðîâ ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì âîçáóæäåíèåì
íàïðÿæåíèå ñèëüíî èçìåíÿåòñÿ ïðè èçìåíåíèè íàãðóçêè, ïîýòîìó îíè
ïðàêòè÷åñêè íå èñïîëüçóþòñÿ.
Íà ðèñ. 4.12 ïîêàçàí ãåíåðàòîð ïàðàëëåëüíîãî âîçáóæäåíèÿ, â
êîòîðîì îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ Πñîåäèíåíà ÷åðåç ðåãóëèðîâî÷íûé
ðåîñòàò ïàðàëëåëüíî ñ îáìîòêîé ÿêîðÿ. Ïðîöåññ ñàìîâîçáóæäåíèÿ
ãåíåðàòîðà ïðîèñõîäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì: åñëè âðàùàòü ÿêîðü ãåíå-
ðàòîðà, òî â ïåðâîíà÷àëüíûé ìîìåíò âñëåäñòâèå îñòàòî÷íîãî íàìàãíè-
÷èâàíèÿ
OCT
Φ â îáìîòêå ÿêîðÿ íàâîäèòñÿ íåáîëüøàÿ ÝÄÑ
OCTeOCT
nCE
Φ=
. Ïîòîê
OCT
Φ ñîñòàâëÿåò 1-3 % îò íîìèíàëüíîãî ïîòîêà
ìàøèíû. ÝÄÑ
OCT
E
ñîçäàåò â îáìîòêå âîçáóæäåíèÿ ãåíåðàòîðà
íåáîëüøîé òîê
B
I
, è êàê ñëåäñòâèå, íåêîòîðóþ ÌÄÑ, êîòîðàÿ ïî
îòíîøåíèþ ê ïîòîêó
OCT
Φ ìîæåò áûòü íàïðàâëåíà ñîãëàñíî èëè
âñòðå÷íî, ò.å. ïîäìàãíè÷èâàòü èëè ðàçìàãíè÷èâàòü ìàøèíó. Åñëè
îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ âêëþ÷åíà ñ îáìîòêîé ÿêîðÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òî
åå ÌÄÑ íàïðàâëåíà ñîãëàñíî ñ ïîòîêîì
OCT
Φ , òî âîçíèêøèé ïîä
äåéñòâèåì îñòàòî÷íîé ÝÄÑ íåáîëüøîé òîê âîçáóæäåíèÿ óâåëè÷èâàåò
ìàãíèòíûé ïîòîê ìàøèíû, êîòîðûé, â ñâîþ î÷åðåäü, óâåëè÷èâàåò ÝÄÑ.
Âîçðîñøàÿ ÝÄÑ âûçûâàåò äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå òîêà è ò. ä. Ïðåäåë
âîçðàñòàíèÿ ïîòîêà è òîêà âîçáóæäåíèÿ íàñòóïàåò ïðè íàñûùåíèè
ìàãíèòíîé öåïè ìàøèíû.
Ðàññìîòðèì ïðîöåññ èçìåíåíèÿ òîêà â êîíòóðå îáìîòêà âîçáóæ-
äåíèÿ îáìîòêà ÿêîðÿ ïðè õîëîñòîì õîäå ãåíåðàòîðà. Äëÿ òàêîãî
êîíòóðà â ðåæèìå õîëîñòîãî õîäà ñïðàâåäëèâî óðàâíåíèå
,)(
dt
di
Lrrie
B
BPBBÂ
++=
(4.9)
ãäå
e
ìãíîâåííîå çíà÷åíèå ÝÄÑ â îáìîòêå ÿêîðÿ;
B
i
ìãíîâåííîå
104
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Ðèñ. 4.12 Ðèñ. 4.13
çíà÷åíèå òîêà âîçáóæäåíèÿ;
B
L
ñóììàðíàÿ èíäóêòèâíîñòü îáìîòêè
âîçáóæäåíèÿ è ÿêîðÿ;
L
B
B
e
dt
di
L
=
ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè. Â (4.9)
ñîïðîòèâëåíèå îáìîòêè ÿêîðÿ
a
r
íå âõîäèò, òàê êàê îíî î÷åíü ìàëî ïî
ñðàâíåíèþ ññîïðîòèâëåíèåì îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ.
ÝÄÑ ñàìîèíäóêöèè
L
e
áóäåò âîçíèêàòü äî òåõ ïîð, ïîêà â ïðîöåññå
ñàìîâîçáóæäåíèÿ ìåíÿåòñÿ òîê
B
i
. Ñëåäîâàòåëüíî, êàê òîëüêî òîê âîç-
áóæäåíèÿ äîñòèãíåò óñòàíîâèâøåãîñÿ çíà÷åíèÿ
B
I
, â òîò æå ìîìåíò
L
e
ñòàíåò ðàâíîé íóëþ, ÷òî, ñîãëàñíî (4.9), ïðîèçîéäåò ïðè óñëîâèè
)(
PBBÂ
rriE
+=
. Åñëè ñ÷èòàòü, ÷òî òîê
B
I
èçìåíÿåòñÿ ïðîïîðöèîíàëüíî
íàïðÿæåíèþ U íà çàæèìàõ ìàøèíû, òî óêàçàííîìó óñëîâèþ íà ãðàôèêå
ðèñ. 4.13 áóäåò ñîîòâåòñòâîâàòü òî÷êà ïåðåñå÷åíèÿ õàðàêòåðèñòèêè
õîëîñòîãî õîäà
)(
0
B
IfE
=
(êðèâàÿ E
ÎÑÒ
DCA) è ïðÿìîé (ïðÿìàÿ
0Â)
)(
PBBÂ
rrIU
+=
òî÷êà Ñ.
Ïðè óâåëè÷åíèè ñîïðîòèâëåíèÿ öåïè âîçáóæäåíèÿ óìåíüøàþòñÿ
òîê
B
I
è íàïðÿæåíèå U íà çàæèìàõ ãåíåðàòîðà, ïîýòîìó òî÷êà ïåðå-
ñå÷åíèÿ õàðàêòåðèñòèêè õîëîñòîãî õîäà ñ ïðÿìîé
)(
PBBÂ
rrI
+
ñìåùàåòñÿ â òî÷êó D. Ïðè íåêîòîðîì äîñòàòî÷íî áîëüøîì çíà÷åíèè
ñîïðîòèâëåíèÿ öåïè âîçáóæäåíèÿ, íàçûâàåìîì êðèòè÷åñêèì,
ñàìîâîçáóæäåíèå íåâîçìîæíî, òàê êàê äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå
ñîïðîòèâëåíèÿ
PB
r
ïðèâåäåò ê ðåçêîìó ñíèæåíèþ íàïðÿæåíèÿ
(ïðàêòè÷åñêè äî çíà÷åíèÿ
OCT
E
).
105
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Èòàê, äëÿ ñàìîâîçáóæäåíèÿ ãåíåðàòîðà íåîáõîäèìî âûïîëíèòü òðè
óñëîâèÿ:
1) äî íà÷àëà ïðîöåññà âîçáóæäåíèÿ ãåíåðàòîð äîëæåí èìåòü ïîòîê
îñòàòî÷íîãî íàìàãíè÷èâàíèÿ;
2) ïðè ïðîõîæäåíèè òîêà
B
I
ïî îáìîòêå âîçáóæäåíèÿ åå ÌÄÑ
B
F
äîëæíà áûòü íàïðàâëåíà ñîãëàñíî ñ ÌÄÑ
OCT
F
;
3) ñîïðîòèâëåíèå öåïè âîçáóæäåíèÿ äîëæíî áûòü ìåíüøå
êðèòè÷åñêîãî.
Ðàññìîòðèì îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ãåíåðàòîðà ñ ïàðàëëåëüíûì
âîçáóæäåíèåì. Õàðàêòåðèñòèêè õîëîñòîãî õîäà è ðåãóëèðîâî÷íàÿ äëÿ
ãåíåðàòîðà ñ ïàðàëëåëüíûì âîçáóæäåíèåì èìåþò òàêîé æå âèä, êàê è
äëÿ ãåíåðàòîðà ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì (ñì. ðèñ. 4.11,à,â).
Âíåøíÿÿ õàðàêòåðèñòèêà ãåíåðàòîðà ñ ïàðàëëåëüíûì âîçáóæäåíèåì
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé çàâèñèìîñòü
)(
B
IfU
=
ïðè
constn =
è
constr
H
=
(ðèñ. 4.14, êðèâàÿ 1). Îíà çíà÷èòåëüíî îòëè÷àåòñÿ îò âíåøíåé
õàðàêòåðèñòèêè ãåíåðàòîðà ñíåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì (ðèñ. 4.14,
êðèâàÿ 2). Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ñ ðîñòîì íàãðóçêè óìåíüøàåòñÿ
íàïðÿæåíèå ãåíåðàòîðà èç-çà óâåëè÷èâàþùåãîñÿ ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ
â ÿêîðå è ðàçìàãíè÷èâàþùåãî äåéñòâèÿ ðåàêöèè ÿêîðÿ. Êðîìå òîãî, ñ
ðîñòîì íàãðóçêè è óìåíüøåíèåì íàïðÿæåíèÿ óìåíüøàåòñÿ òîê â îáìîòêå
âîçáóæäåíèÿ
)/(
PBBB
rrUI
+=
, ÷òî ïðèâîäèò ê äîïîëíèòåëüíîìó
ñíèæåíèþ íàïðÿæåíèÿ, òàê êàê
aa
rIEU
−=
; Φ= nCE
e
;
)(
B
If
=Φ
.
 ãåíåðàòîðàõ ñ ïàðàëëåëüíûì âîçáóæäåíèåì ïðè ïåðåõîäå îò ðå-
æèìà íîìèíàëüíîé íàãðóçêè ê ðåæèìó õîëîñòîãî õîäà íàïðÿæåíèå ìîæåò
èçìåíÿòüñÿ íà 10-20 %. Ýòîò ãåíåðàòîð ìîæíî íàãðóæàòü äî íåêîòîðîãî
ìàêñèìàëüíîãî òîêà
KP
I
, íàçûâàåìîãî êðèòè÷åñêèì (òî÷êà à íà ðèñ.
4.14), òàê êàê ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè íàãðóçêè òîê
B
I
âìåñòî óâåëè-
÷åíèÿ íà÷íåò óìåíüøàòüñÿ. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî íàïðÿæåíèå íà çàæè-
ìàõ ãåíåðàòîðà U â ýòîì ñëó÷àå ïàäàåò áûñòðåå, ÷åì óìåíüøàåòñÿ
H
r
.
Íà ðèñ. 4.15 ïðèâåäåíà ñõåìà ãåíåðàòîðà ñî ñìåøàííûì
âîçáóæäåíèåì. Ãåíåðàòîð íàðÿäó ñ îñíîâíîé ïàðàëëåëüíîé (øóíòîâîé)
îáìîòêîé ØÎÂ èìååò âñïîìîãàòåëüíóþ ïîñëåäîâàòåëüíóþ (ñåðèåñíóþ)
îáìîòêó ÑΠâîçáóæäåíèÿ, ïðè ñîãëàñíîì âêëþ÷åíèè êîòîðûõ
íàïðÿæåíèå ãåíåðàòîðà, êàê ýòî âèäíî èç âíåøíåé õàðàêòåðèñòèêè (ðèñ.
4.16, êðèâàÿ 1), áóäåò ïîääåðæèâàòüñÿ ïî÷òè ïîñòîÿííûì íåçàâèñèìî
îò èçìåíåíèÿ íàãðóçêè. Ó ãåíåðàòîðîâ ýòîãî òèïà íàïðÿæåíèå èçìåíÿåòñÿ
â ïðåäåëàõ 2-3%. Ïîñëåäîâàòåëüíóþ îáìîòêó ýòèõ ãåíåðàòîðîâ
âûïîëíÿþò òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ âî âíóòðåííåì
ñîïðîòèâëåíèè ãåíåðàòîðà è óìåíüøåíèå ÝÄÑ îò ñíèæåíèÿ òîêà âîç-
áóæäåíèÿ ïàðàëëåëüíîé îáìîòêè êîìïåíñèðîâàëèñü ïðèðàùåíèåì ÝÄÑ
106
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
îò ïîòîêà ïîñëåäîâàòåëüíîé îáìîòêè. Òàê, åñëè â ãåíåðàòîðå ñ
ïàðàëëåëüíûì âîçáóæäåíèåì íàïðÿæåíèå ïðè óâåëè÷åíèè íàãðóçêè
ïàäàåò è äëÿ ïîääåðæàíèÿ åãî ïîñòîÿííûì íåîáõîäèìî óâåëè÷èâàòü
òîê âîçáóæäåíèÿ, òî â ãåíåðàòîðå ñî ñìåøàííûì âîçáóæäåíèåì
ïîñëåäîâàòåëüíàÿ îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ ïðè óâåëè÷åíèè íàãðóçêè
àâòîìàòè÷åñêè óâåëè÷èâàåò ìàãíèòíûé ïîòîê ñîîòâåòñòâåííî òîêó
íàãðóçêè, ïðîõîäÿùåìó ÷åðåç íåå.
Ðèñ. 4.16
Ðèñ. 4.14 Ðèñ. 4.15
107
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Åñëè ïîñëåäîâàòåëüíóþ îáìîòêó âîçáóæäåíèÿ âêëþ÷èòü òàêèì
îáðàçîì, ÷òîáû åå ÌÄÑ áûëà ïðîòèâîïîëîæíà ïî íàïðàâëåíèþ ÌÄÑ
ïàðàëëåëüíîé îáìîòêè, òî âíåøíÿÿ õàðàêòåðèñòèêà ãåíåðàòîðà îêàæåòñÿ
ðåçêî ïàäàþùåé (ðèñ. 4.16, êðèâàÿ 2). Ãåíåðàòîð ñ òàêîé õàðàêòåðèñòèêîé
ïðèìåíÿþò, êîãäà âàæíî ïîääåðæèâàòü ïîñòîÿíñòâî òîêà ïðè êîëåáàíèÿõ
íàïðÿæåíèÿ.
4.3. Äâèãàòåëè ïîñòîÿííîãî òîêà
4.3.1. Îñíîâíûå óðàâíåíèÿ äâèãàòåëÿ ïîñòîÿííîãî òîêà
Ðàíåå áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ïðè ðàáîòå ìàøèíû â ãåíåðàòîðíîì
ðåæèìå ÝÄÑ
E
ÿêîðÿ áóäåò áîëüøå, ÷åì íàïðÿæåíèå íà åãî çàæèìàõ,
íà çíà÷åíèå ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ â öåïè ÿêîðÿ (4.7).  ýòîì ñëó÷àå òîê
òå÷åò îò ïîëîæèòåëüíîãî çàæèìà ãåíåðàòîðà âî âíåøíþþ ñåòü, è ýëåêòðî-
ìàãíèòíûé ìîìåíò ìàøèíû
M
ÿâëÿåòñÿ òîðìîçÿùèì (ðèñ. 4.17,à).
Ìàøèíà ïîñòîÿííîãî òîêà, ïîäêëþ÷åííàÿ ê ñåòè ïîñòîÿííîãî òîêà,
ìîæåò ðàáîòàòü êàê â ãåíåðàòîðíîì, òàê è â äâèãàòåëüíîì ðåæèìå. Åñëè
ó ãåíåðàòîðà ñ ïàðàëëåëüíûì èëè íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì, ïîäêëþ-
÷åííîãî ê ýòîé ñåòè, óìåíüøèòü òîê âîçáóæäåíèÿ ñ òàêèì ðàñ÷åòîì,
÷òîáû ÝÄÑ ÿêîðÿ
E
ñòàëà ìåíüøå íàïðÿæåíèÿ ñåòè, òî òîê â öåïè ÿêîðÿ
èç-çà ïðåîáëàäàíèÿ íàïðÿæåíèÿ ñåòè íàä ÝÄÑ èçìåíèò íàïðàâëåíèå,
ò.å. ïîéäåò îò ñåòè ê ìàøèíå. Ïðè ýòîì ýëåêòðîìàãíèòíûé ìîìåíò òàêæå
èçìåíèò íàïðàâëåíèå è áóäåò íàïðàâëåí â ñòîðîíó âðàùåíèÿ ìàøèíû,
ò.å. ñòàíåò âðàùàþùèì (ðèñ. 4.17, á).
Ðèñ. 4.17
108
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Òàêèì îáðàçîì, ìàøèíà ïîñòîÿííîãî òîêà ìîæåò áûòü ïåðåâåäåíà
èç ãåíåðàòîðíîãî ðåæèìà â äâèãàòåëüíûé, ïðè êîòîðîì ÿêîðü ìàøèíû
íà÷èíàåò ïîòðåáëÿòü èç ñåòè òîê, ñîçäàâàåìûé ðàçíîñòüþ íàïðÿæåíèÿ
ñåòè è ÝÄÑ ÿêîðÿ:
./)(
aa
rEUI
−=
(4.10)
 äâèãàòåëüíîì ðåæèìå èíäóöèðóåìàÿ â îáìîòêå ÿêîðÿ ÝÄÑ
íàïðàâëåíà ïðîòèâ ïðîòåêàþùåãî ïî íåé òîêà, ïîýòîìó åå ïðèíÿòî
íàçûâàòü ïðîòèâî-ÝÄÑ. Çíà÷åíèå ïðîòèâî-ÝÄÑ, òàê æå êàê è äëÿ
ãåíåðàòîðà, îïðåäåëÿåòñÿ ñîãëàñíî (4.3). Íàïðÿæåíèå, ïðèëîæåííîå ê
çàæèìàì ÿêîðÿ äâèãàòåëÿ ñîãëàñíî (4.10), äîëæíî óðàâíîâåøèâàòü
ïðîòèâî-ÝÄÑ è êîìïåíñèðîâàòü ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âíóòðåííåì
ñîïðîòèâëåíèè öåïè ÿêîðÿ:
.
aa
rIEU
+=
(4.11)
Óìíîæèâ ëåâóþ è ïðàâóþ ÷àñòè óðàâíåíèÿ (4.11) íà òîê
a
I
, ïîëó÷èì
óðàâíåíèå áàëàíñà ìîùíîñòåé öåïè ÿêîðÿ äâèãàòåëÿ:
aa
EIUI
+= ,
2
aa
rI
(4.12)
ãäå
a
UI
ìîùíîñòü, ïîòðåáëÿåìàÿ ÿêîðåì äâèãàòåëÿ èç ñåòè;
aa
rI
2
ìîùíîñòü ïîòåðü â îáìîòêå ÿêîðÿ;
a
EI
ýëåêòðîìàãíèòíàÿ ìîùíîñòü, ïðåîáðàçóåìàÿ â ìåõàíè÷åñêóþ
ìîùíîñòü âðàùåíèÿ âàëà äâèãàòåëÿ.
Âðàùàþùèé ìîìåíò äâèãàòåëÿ îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå (4.5), êàê
è äëÿ ãåíåðàòîðà. Ìîìåíò â äâèãàòåëüíîì ðåæèìå èìååò ïðîòèâî-
ïîëîæíîå íàïðàâëåíèå ïî ñðàâíåíèþ ñ ãåíåðàòîðíûì ðåæèìîì.
Ïóòåì ïîäñòàíîâêè â âûðàæåíèå (4.3) çíà÷åíèÿ
E
èç ðàâåíñòâà
(4.11) ìîæíî ïîëó÷èòü ôîðìóëó äëÿ îïðåäåëåíèÿ ÷àñòîòû âðàùåíèÿ
äâèãàòåëÿ:
()( )()
.ÔCrIuÔCEn
eaae
−== (4.13)
Ðåãóëèðîâàíèå ÷àñòîòû âðàùåíèÿ. Ïîëó÷åííîå âûðàæåíèå
(4.13) ïîêàçûâàåò, ÷òî ÷àñòîòó âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ ïîñòîÿííîãî òîêà
ìîæíî ðåãóëèðîâàòü:
· èçìåíåíèåì ìàãíèòíîãî ïîòîêà
Φ
, èçìåíÿÿ ñîîòâåòñòâåííî òîê
âîçáóæäåíèÿ;
· èçìåíåíèåì ïèòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ
U
;
· âêëþ÷åíèåì äîáàâî÷íîãî ñîïðîòèâëåíèÿ â öåïü îáìîòêè ÿêîðÿ.
109
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Èçìåíåíèå íàïðàâëåíèÿ âðàùåíèÿ. Åñëè òðåáóåòñÿ èçìåíèòü
íàïðàâëåíèå âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ, òî äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî èçìåíèòü
íàïðàâëåíèå ýëåêòðîìàãíèòíîãî ìîìåíòà Ì, äåéñòâóþùåãî íà ÿêîðü.
Ñîãëàñíî (4.5), ýòî ìîæíî îñóùåñòâèòü èçìåíåíèåì íàïðàâëåíèÿ òîêà
â îáìîòêå ÿêîðÿ
a
I
èëè ïóòåì èçìåíåíèÿ íàïðàâëåíèÿ ìàãíèòíîãî
ïîòîêà
Φ
(òîêà âîçáóæäåíèÿ). Íà ïðàêòèêå ýòî ïðîèçâîäÿò ïóòåì
ïåðåêëþ÷åíèÿ ïðîâîäîâ, ïîäâîäÿùèõ òîê ê îáìîòêå ÿêîðÿ èëè ê îáìîòêå
âîçáóæäåíèÿ.
Ñâîéñòâî ñàìîðåãóëèðîâàíèÿ. Äëÿ òîãî ÷òîáû äâèãàòåëü
âðàùàëñÿ ñ ïîñòîÿííîé ÷àñòîòîé
n
, ðàçâèâàåìûé èì âðàùàþùèé
ìîìåíò Ì äîëæåí áûòü ðàâíûì ñîçäàâàåìîìó íàãðóçêîé òîðìîçíîìó
ìîìåíòó Ì
T
:
.
aMT
ÔICMM
==
(4.14)
Åñëè ðàâåíñòâî (4.14) íàðóøàåòñÿ, òî ÷àñòîòà âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ
óâåëè÷èâàåòñÿ èëè óìåíüøàåòñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà ñíîâà âðàùàþùèé
ìîìåíò äâèãàòåëÿ íå áóäåò óðàâíîâåøåí òîðìîçíûì ìîìåíòîì. Òàêèì
îáðàçîì, äâèãàòåëè ïîñòîÿííîãî òîêà îáëàäàþò ñâîéñòâîì ñàìîðåãó-
ëèðîâàíèÿ ñïîñîáíîñòüþ ïðè èçìåíåíèè íàãðóçêè àâòîìàòè÷åñêè
óñòàíàâëèâàòü íîâîå çíà÷åíèå ÷àñòîòû âðàùåíèÿ, ïðè êîòîðîé äâèãàòåëü
ðàáîòàåò óñòîé÷èâî. Ðîëü ðåãóëÿòîðà èãðàåò ïðîòèâî-ÝÄÑ, íàâîäèìàÿ â
îáìîòêå ÿêîðÿ.
4.3.2. Ïóñê äâèãàòåëåé ïîñòîÿííîãî òîêà
 ìîìåíò âêëþ÷åíèÿ äâèãàòåëÿ â ñåòü åãî ÷àñòîòà âðàùåíèÿ
n
ðàâíà
íóëþ, ïðîòèâî-ÝÄÑ Φ= nCE
e
òàêæå ðàâíà íóëþ, à ïóñêîâîé òîê
aÏ
rUI
/=
îãðàíè÷èâàåòñÿ òîëüêî ñîïðîòèâëåíèåì îáìîòêè ÿêîðÿ,
êîòîðîå ó äâèãàòåëåé ñðåäíåé è áîëüøîé ìîùíîñòåé ñîñòàâëÿåò äåñÿòûå
ñîòûå äîëè îì. Ïîýòîìó ïðè ïðÿìîì ïóñêå ïóòåì íåïîñðåäñòâåííîãî
âêëþ÷åíèÿ äâèãàòåëÿ â ñåòü ïóñêîâîé òîê áûë áû íåäîïóñòèìî áîëüøèì.
Âñëåäñòâèå ýòîãî ïðè ïóñêå äâèãàòåëåé ïîñòîÿííîãî òîêà â öåïü ÿêîðÿ
÷àñòî âêëþ÷àþò äîáàâî÷íûé ïóñêîâîé ðåîñòàò ñ òàêèì ñîïðîòèâëåíèåì
Ï
r
, ÷òîáû ïóñêîâîé òîê íå ïðåâûøàë äîïóñòèìîãî çíà÷åíèÿ. Ïðÿìîé
ïóñê ïðèìåíÿþò â îñíîâíîì äëÿ äâèãàòåëåé ìîùíîñòüþ äî íåñêîëüêèõ
ñîòåí âàòò. Â ìàøèíàõ áîëüøîé è ñðåäíåé ìîùíîñòåé äîïóñòèìûé
ïóñêîâîé òîê
ÍÎÌÏ
II
)8,14,1( −=
,
à â ìàøèíàõ ìàëîé ìîùíîñòè
110
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
ÍÎ
Ì
Ï
II
)5,22( −=
.
Ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ ÷àñòîòû âðàùåíèÿ äâèãàòåëÿ â îáìîòêå ÿêîðÿ
âîçðàñòàåò ïðîòèâî-ÝÄÑ, òîê óìåíüøàåòñÿ, âñëåäñòâèå ÷åãî ñîïðîòèâ-
ëåíèå ïóñêîâîãî ðåîñòàòà íåîáõîäèìî ïîñòåïåííî óìåíüøàòü. Ïðè
äîñòèæåíèè äâèãàòåëåì íîìèíàëüíîé ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ïóñêîâîé
ðåîñòàò ïîëíîñòüþ âûâîäèòñÿ.
Ñëåäóåò èìåòü â âèäó, ÷òî ÷ðåçìåðíîå óìåíüøåíèå ïóñêîâîãî òîêà
ìîæåò ïðèâåñòè ê òîìó, ÷òî äâèãàòåëü âîîáùå íå ñìîæåò ñòðîíóòüñÿ ñ
ìåñòà, òàê êàê ïóñêîâîé ìîìåíò íå ñìîæåò ïðåîäîëåòü ìîìåíòà
ñîïðîòèâëåíèÿ íà âàëó äâèãàòåëÿ. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áîëüøîãî ïóñêîâîãî
ìîìåíòà ïðè îãðàíè÷åííîì ïóñêîâîì òîêå íåîáõîäèìî ñîçäàòü
âîçìîæíî áîëüøèé ìàãíèòíûé ïîòîê, ÷òî äîñòèãàåòñÿ çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ
òîêà âîçáóæäåíèÿ ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîãî ðåîñòàòà, âêëþ÷àåìîãî â
öåïü âîçáóæäåíèÿ äâèãàòåëÿ.
4.3.3. Êëàññèôèêàöèÿ äâèãàòåëåé ïîñòîÿííîãî òîêà
Äâèãàòåëè ïîñòîÿííîãî òîêà îòëè÷àþòñÿ äðóã îò äðóãà ñïîñîáîì
ïèòàíèÿ îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ. Äâèãàòåëè ïîñòîÿííîãî òîêà, êàê è
ãåíåðàòîðû, ìîãóò èìåòü íåçàâèñèìîå, ïàðàëëåëüíîå, ïîñëåäîâàòåëüíîå
è ñìåøàííîå âîçáóæäåíèå.
Äâèãàòåëè ïîñòîÿííîãî òîêà ñ ïàðàëëåëüíûì âîçáóæäåíèåì
äâèãàòåëè ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì, ïèòàíèå îáìîòêè âîçáóæ-
äåíèÿ êîòîðûõ îñóùåñòâëÿåòñÿ îò òîãî æå èñòî÷íèêà, ÷òî è ïèòàíèå ÿêîðÿ.
Äâèãàòåëè ïîñòîÿííîãî òîêà ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì
âîçáóæäåíèåì äâèãàòåëè, îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ êîòîðûõ âêëþ÷åíà
ïîñëåäîâàòåëüíî ñ îáìîòêîé ÿêîðÿ.
Äâèãàòåëè ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì ïðèìåíÿþò òîãäà, êîãäà
íàïðÿæåíèå íà çàæèìàõ ÿêîðÿ èçìåíÿåòñÿ â ïðîöåññå ðàáîòû èëè êîãäà
íàïðÿæåíèå ÿêîðÿ îòëè÷àåòñÿ ïî çíà÷åíèþ îò íàïðÿæåíèÿ âîçáóæäåíèÿ.
Äâèãàòåëè ïîñëåäîâàòåëüíîãî âîçáóæäåíèÿ ïîëó÷èëè øèðîêîå
ïðèìåíåíèå, òàê êàê îáëàäàþò ðÿäîì öåííûõ ñâîéñòâ. Äâèãàòåëè ñî
ñìåøàííûì âîçáóæäåíèåì ïî ñâîèì ñâîéñòâàì ÿâëÿþòñÿ ïðîìåæóòî÷-
íûìè ìåæäó äâèãàòåëÿìè ïîñëåäîâàòåëüíîãî è ïàðàëëåëüíîãî
âîçáóæäåíèÿ.
Äâèãàòåëè ñ ïàðàëëåëüíûì âîçáóæäåíèåì ïîëó÷èëè íàèáîëüøåå
ðàñïðîñòðàíåíèå. Íà ðèñ. 4.18 ïðèâåäåíà ñõåìà äâèãàòåëÿ ñ
ïàðàëëåëüíûì âîçáóæäåíèåì. Òàê êàê îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ ïèòàåòñÿ
íåçàâèñèìî îò îáìîòêè ÿêîðÿ íåïîñðåäñòâåííî îò ñåòè, òî òîê âîçáóæ-
äåíèÿ äâèãàòåëÿ ïàðàëëåëüíîãî âîçáóæäåíèÿ íå çàâèñèò îò òîêà ÿêîðÿ.
Åñëè ñîïðîòèâëåíèå ðåãóëèðîâî÷íîãî ðåîñòàòà íå ìåíÿåòñÿ, òî òîê
âîçáóæäåíèÿ ïðè íàïðÿæåíèè ñåòè U = const îñòàåòñÿ ïîñòîÿííûì.