Коллекторные двигатели переменного тока

Потери в обмотке якоря и в щеточных контактах зависят от тока в якоре, т. е. являются переменными — меняются при изменениях нагрузки.

3.  Механические потери Рмех, представляющие собой потери энергии на трение в подшипниках, трение вращающихся частей о воздух и щеток о коллектор. Эти потери зависят от скорости вра­щения якоря машины. Поэтому механические потери также являются постоянными, не зависящими от нагрузки.

К. п. д. машины в процентах

где  Р2 — полезная мощность,

Р1- потребляемая машиной мощность.

При работе машины генератором полезная мощность ее равна:

где U — напряжение на зажимах генератора,

 I— ток в нагрузке, потребляемая мощность

и к. п. д.

При работе машины двигателем потребляемая мощность

где U — напряжение питающей сети,

 I— ток в, потребляемый двигателем из сети;

полезная мощность

и к. п. д.

§ 118. КОЛЛЕКТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Коллекторные двигатели переменного тока, характеристики которых подобны характеристикам двигателей постоянного тока имеют хорошие регулировочные и пусковые свойства. Недостатком; их является сравнительно высокая стоимость и ограниченная мощность (до 50—70 кет), что объясняется трудными условиями коммутации.

Однофазные коллекторные двигатели малой мощности находят применение в установках связи, автоматики и для бытовых целей.

Принципиально любой двигатель постоянного тока может ра­ботать от сети переменного тока, так как развиваемый двигателями вращающий момент, зависящий от произведения тока в якоре магнитного потока полюсов, не меняет направления при одновре­менном изменении направления тока в якоре и магнитного потока полюсов.

Для создания достаточно большого вращающего момента необ­ходима одновременность изменения направления тока в якоре Л магнитного потока полюсов, т. е. совпадение по фазе тока в якоре и потока полюсов.

В двигателе параллельного возбуждения такого совпадения по фазе обеспечить нельзя, так как магнитный поток,  создаваемый обмоткой возбуждения, отстает от приложенного напряжения примерно на четверть периода.

В двигателе последовательного  возбуждения  ток в якоре яв­ляется одновременно и током возбуждения. Пренебрегая углом сдвига фаз между током возбуждения и магнитным потоком, можно считать совпадающими по фазе ток в якоре и магнитный поток, т. е. их изменения одновременными.

В конструктивном отношении коллекторные двигатели перемен­ного тока имеют существенное отличие от машин постоянного тока. Магнитопровод  статора  коллекторного  двигателя  набирается  из листовой стали для уменьшения потерь на вихревые токи. Поток реакции создает э. д. с. самоиндукции, которая в сильной степени снижает коэффициент мощности. Для устранения действия реакции якоря на статоре коллекторного двигателя помещается компенса­ционная обмотка, магнитный поток которой на­правлен встречно потоку реакции якоря. Компен­сационная обмотка может быть соединена последовательно с якорем, может иметь с якорем трансформаторную связь и может быть на стато­ре помещена одна обмотка, являющаяся одновре­менно и обмоткой возбуждения, и компенсацион­ной.

Иногда применяют двигатели с трансформа­торной связью статора и ротора, называемые индукционными или репульсионными коллектор­ными двигателями. Они имеют неявнополюсный статор, набранный из листовой электротехниче­ской стали. Такие двигатели применяют главным образом в бытовых установках для непосред­ственного присоединения к сети.

Помимо обмоток возбуждения и компенсационной, на статоре коллекторного двигателя помещается обмотка дополнительных по­люсов, предназначенная для улучшения коммутаций.

При малых мощностях коллекторные двигатели делают универ­сальными, т. е. предназначенными для работы как от сети пере­менного тока, так и от сети постоянного тока.

Универсальные двигатели обычно выполняют без компенсацион­ной обмотки (рис. 155). При работе от сети постоянного тока двигатель — приключается зажимами «0» и « = », а при работе от сети переменного тока — зажимами «0» и «~». Таким образом, при ра­боте на переменном токе число витков обмотки возбуждения зна­чительно меньше, чем при работе на постоянном токе, так что коэффициент мощности оказывается сравнительно высоким, не­смотря на отсутствие компенсационной обмотки.

Характеристики универсального коллекторного двигателя при работе от сети переменного тока аналогичны характеристикам дви­гателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Контрольные вопросы

1.  Объясните принцип действия и устройство генератора постоянного тока.

2.  От чего зависит э. д. с. машины постоянного тока?

3.  Для чего устанавливают дополнительные полюсы?

4.  Как протекает процесс самовозбуждения генератора?

5.  Изобразите и поясните внешние характеристики генераторов.

6.  Как осуществить реверсирование двигателя постоянного тока?

7.  От чего зависит вращающий момент и скорость вращения двигателя постоянного тока?

8.  Изобразите и поясните характеристики двигателей постоянного тока.

9.  Каким  образом  регулируют  скорость  вращения  двигателей  постоянного тока?

ГЛАВА  XI

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ

И ЗАЩИТЫ

Для включения и выключения электрических машин, приборов : и сетей, а также для управления работой различных электротехни­ческих установок и защиты их отдельных элементов при нарушении нормальных режимов работы используют вспомогательную элек­трическую аппаратуру, выключатели низкого и высокого напряже­ния, рубильники, переключатели, минимальные и максимальные ав­томаты, реостаты, контакторы, контроллеры, реле и магнитные пу­скатели.

Аппаратура управления, регулирования и защиты делится по способу управления на ручную и дистанционную, а также по на­пряжению сети, в которую они включаются.

Электрическая аппаратура является одним из важных звеньев современного производства. При ее помощи осуществляются все процессы управления электрическим оборудованием.

§ 119. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ И РУБИЛЬНИКИ

Поворотный выключатель (рис. 156) служит для включения и выключения при­емников электрической энергии напряже­нием до 220 в.

Простейшим  выключателем  низкого напряжения,  рассчитанным  на  малую мощность, является кнопочный выключатель (рис. 157). Он состоит из подвижной и неподвижной частей.

Подвижная часть (вверху) имеет две кнопки 1, трехплечий рычаг 3, закреплен­ный на оси 2, и замыкатель 4 с латунной контактной пластиной 5. В корпусе замы­кателя помещаются спиральная пружи­на 6 и стальной шарик 7.

Неподвижная часть (внизу) состоит из Двух контактов с контактными пружинами 8, к которым присоединяются при помощи винтов 10 провода 9 от электрической сети.

При нажиме кнопки 1, расположенной слева,  опускается  трехплечий  рычаг  3.1 Его правое плечо вместе со второй кноп­кой  поднимается  вверх.  Одновременно среднее  третье  плечо  рычага  действует через шарик 7 и спиральную пружину в на замыкатель 4, перемещая его вправо. Последний своей пластиной 5 соединяет контактные пружины 8 неподвижной части выключателя и таким образом замы­кает цепь проводов 9.

При нажиме кнопки, расположенной справа, замыкатель перемещается влево и размыкает цепь.

Для включения, выключения и пере­ключения электрических цепей постоян­ного напряжения до 220 в и переменного напряжения до 380 в широко использу­ются пакетные выключатели и переклю­чатели. Пакетные выключатели и пере­ключатели делятся на однополюсные, двухполюсные и трехполюсные, изготов­ляются для цепей постоянного тока до 400 а и переменного тока до 250 а, в зависимости от величины предельного тока имеют различные размеры.