Генератор постоянного тока устройство и принцип действия – 1.) Назвать основные части генератора постоянного тока и объяснить их назначение.

1. Назначение и принцип действия генератора постоянного тока.

При вращении якоря машины в направлении по часовой стрелке в проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС, направление которой может быть определено по правилу правой руки. Значение индуктируемой в проводнике ЭДС ,где В — магнитная индукция; / — активная длина проводника; v линейная скорость перемещения проводника. Полная ЭДС якоря рассматриваемой машины равна . ЭДС Eg является переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление ЭДС в проводниках меняется. Если обмотка якоря с помощью щеток замкнута через внешнюю цепь, то в обмотке возникает переменный ток, а во внешней цепи — постоянный. Это объясняется тем, что под верхней щеткой всегда находится пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным полюсом, а под нижней щеткой — пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. В результате этого полярность щеток и направление тока во внешней цепи остаются неизменными. Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток внешней цепи.

2. Назначение и принцип действия двигателя постоянного тока.

Неподвижная часть машины, называемая индуктором, состоит из полюсов и стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в машине основного магнитного потока. Индуктор простейшей машины имеет два полюса (1) и ярмо (на рис. не показано). Вращающаяся часть машины состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря (2) и коллектора (3). Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, уложенной в пазах сердечника якоря. Обмотка якоря имеет один виток, соединенный с изолированными от вала двумя медными пластинами коллектора. Обмотка якоря соединяется с внешней цепью коллектором и щетками (4).

Основной магнитный поток в машинах постоянного тока обычно создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S, и от него через Ярмо снова к северному полюсу, преодолевая дважды воздушный зазор. Сердечники полюсов выполняются из электротехнической стали.

5. Способы возбуждения машин постоянного тока. Генераторы постоянного тока могут быть независимого возбуждения и с самовозбуждением.

Генераторы независимого возбуждения делятся на генераторы с электромагнитным возбуждением, в которых обмотка возбуждения подключена к постороннему источнику постоянного тока, и на магнитоэлектрические генераторы с возбуждением от постоянных магнитов. Генераторы с самовозбуждением в зависимости от способа включения обмоток возбуждения подразделяются на генераторы параллельного возбуждения, генераторы последовательного возбуждения, генераторы смешанного возбуждения . Генераторы смешанного возбуждения имеют две обмотки возбуждения расположенные на главных полюсах: параллельную и последовательную.

11. Условия самовозбуждения ГПТ параллельного возбуждения.

Самовозбуждение генератора параллельного возбуждения происходит при соблюдении следующих условий: 1. Наличие остаточного магнитного потока полюсов; 2. Правильного подключения концов обмотки возбуждения или правильного направления вращения. Кроме того сопротивление цепи возбуждения RВ, при данной скорости вращения n, не должно превышать некоторого критического значения или скорость вращения при данном RВ должна быть выше некоторой критической величины. Для самовозбуждения достаточно, чтобы остаточный поток составлял 2-3% от номинального. Остаточный поток такой величины практически всегда имеется в уже работающей машине. Вновь изготовленную машину или машину, которая по каким-либо причинам размагнитилась, необходимо намагнитить, пропуская через обмотку возбуждения ток от постороннего источника.

Механическиая характеристика синхронного двигателя.

  При идеальном холстом ходе I1q=0 и вектор (рис. 5.1в) совпадает с осью dэл=0). Под нагрузкой ось ротора d и составляющая Ψ1 d , которая в основном определяется током возбуждения I в , отстают от оси вращающегося магнитного поля на угол Θэл. Между постоянным магнитом, которым является возбужденный ротор, и вращающимся магнитным полем возникают силы взаимодействия. При малых углах Θэл эти силы изменяются по линейному закону. Это электромагнитное взаимодействие подобно механической упругой связи между полем ротора и результирующим полем машины. Поэтому по своим динамическим свойствам синхронный двигатель подобен упругим механическим системам. Рабочий участок угловой характеристики

M=fэл) можно с достаточной точностью для многих задач инженерной практики заменить линейной зависимостью M=kΘэл, проходящей через точку номинального режима:

      (5.11)

  где

        Cэм – коэффициент жесткости упругой электромагнитной связи двигателя.

   Продифференцировав выражение (5.11), получим:

      (5.12)

  Аналогия между электромагнитными взаимодействиями в синхронном двигателе и механической пружине поясняет повышенную склонность синхронного двигателя к колебаниям. Для снижения этой склонности реальные синхронные двигатели снабжаются демпферной или пусковой короткозамкнутой обмоткой, которая создает асинхронный момент.  Результирующий момент в асинхронной машине можно приближенно считать равным сумме синхронного Мсин и асинхронного Мас моментов:

      (5.13)

  где

;.  Уравнение механической характеристики с учетом пренебрежения влиянием электромагнитной инерции на асинхронный момент будет иметь вид:

      (5.14)

  (Из выражения (5.12) имеем

;

  Подставив в выражение (5.13), окончательно получим (5.14).)

  Структурная схема электромеханического преобразователя, соответствующая этому уравнению (рис. 5.3a):

Рис. 5.3. Передаточная функция динамической жесткости синхронного двигателя (а) и его ЛАЧХ (б).

При р=0 получаем уравнение статической механической характеристики ω=ω0=const. В статическом режиме изменения нагрузки на валу двигателя не приводят к изменениям скорости, т.к. модуль статической жесткости равен бесконечности. При значениях нагрузки, превышающих MmaxMном, двигатель выпадает из синхронизма. Статическая механическая характеристика синхронного двигателя имеет вид прямой 1 (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Механические характеристики синхронного двигателя.

  В динамических режимах механическая характеристика синхронного двигателя не является абсолютно жесткой. В режиме установившихся колебаний динамическая механическая характеристика имеет вид эллипса (кривая 2, рис. 5.4).

Передаточная функция динамической жесткости определяется выражением:

      (5.15)

  Следовательно АЧХ и ФЧХ динамической жесткости определяются выражениями:

;      (5.16)

      (5.17)

  Используя выражения (5.16) и (5.17) на рис. 5.3б, построены АЧХ и ФЧХ динамической жесткости асинхронного двигателя. Динамические механические характеристики, соответствующие даже сравнительно медленным изменениям момента двигателя, могут существенно отличаться от статических.  Важным достоинством синхронного двигателя является возможность регулирования реактивной мощности посредством изменения величины тока возбуждения

Iв. При относительно небольшом токе возбуждения ток статора I1 отстает от приложенного напряжения на угол φ1 и из сети потребляется реактивная мощность. Увеличивая ток возбуждения можно добиться φ1=0, что соответствует потреблению из сети только активной мощности. Дальнейшее увеличение тока возбуждения Iв приводит к отдаче реактивной мощности в сеть (рис.5.1в). Увеличение тока возбуждения, а значит и ЭДС Е приводит к увеличению момента машины, а при неизменном моменте — к уменьшению угла Θ
эл
. Как следует из выражения для угловой характеристики синхронной машины, увеличение тока возбуждения приводит к увеличению перегрузочной способности синхронного двигателя. Поэтому форсирование возбуждения при бросках нагрузки позволяет повысить устойчивость работы двигателя в этих режимах.

  1. U— образные характеристики синхронного двигателя (регулирование реактивного тока и реактивной мощности).

Анализируя приведенные выше характеристики, видим, что минимальное значение тока якоря имеет место при некотором определенном значении тока возбуждения, соответствующем работе с cosφ = 1. При любом изменении (увеличении или уменьшении) тока возбуждения ток якоря Ia возрастает вследствие увеличения реактивной составляющей. На рис. 5.17 проведена пунктирная линия, в точках пересечения которой с U-образными характеристиками cosφ равен единице. Слева и справа от этой линии cosφ меньше единицы. Слева ток якоря содержит отстающую составляющую по отношению сети, справа — опережающую. Обычно двигатели работают с перевозбуждением, т. е. с. опережающим током при cosφ = 0,9. U-образная характеристика имеет место также у синхронных генераторов, работающих параллельно с сетью. В некоторых случаях ненагруженную синхронную машину включают на работу в режиме перевозбуждения для того, чтобы она отдавала в сеть реактивную мощность. Действие перевозбужденной синхронной машины на сеть эквивалентно присоединению к питающей сети емкости. При этом оказывается возможным компенсировать в системе сдвиг фаз между током и напряжением, создаваемый асинхронными двигателями. Синхронную машину для работы вхолостую в режиме перевозбуждения, называют компенсатором.

Рис. 5.17. Векторная диаграмма ненагруженного синхронного двигателя при питании от сети бесконечной мощности: а — э. д. с. E0 равна напряжению U сети; б — э. д. с. E0 больше напряжения U; в — э. д. с. E0 меньше напряжения U

Рис. 5.18. U-образные характеристики

ПРИНЦИП РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

ПРИНЦИП РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генератор – это электрическая машина предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую.

Принцип работы генератора постоянного тока

При вращении якоря создается магнитный поток, который возбуждает электрический ток в катушках, после чего этот ток (постоянный!!) идет на потребление.

Постоянный возможен при электромагнитной индукции

Генератор постоянного тока- нужно снимать электрическими специальными щетками

Генератор постоянного тока- статер выполнен виде обмоточного возбуждения

Генератор запускается про скорости движения вагона-40 км в час..

При скорости 40км в час запускается генератор постоянного тока, напряжение генератора больше.

Преимущество. Сразу вырабатывает ток. Не нужен выпрямитель. Обмотка возбуждения на полюсах. Акк.батарея заряжается стабильное напряжение в сети, обеспечивается с помощью релегенератора напряжения (_освещение)

 

ПРИНЦИП РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Генератор – это электрическая машина предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую.

Принцип работы генератора переменного тока

В связи с тем, что ротор и статор имеет определенные «выступы», и в процессе вращения «выступы» чередуются со «впадинами», создается переменный!!! ток

8кВт- применяется в современных вагонах

Генераторы 2Г008ДцГ

Генератор переменнтого тока- это источник со смещенным возбуждением 2-х обмоточный и 3-х фазный генератор индуктивного типа
Индуктивный генератор (безконтактный) снимается со статера

Внктри крутится ротер.

Разница интервалов между ротером и статерем возникает магнитный поток..

Особенности переменного тока:

  1. не имеет обмотки на ротере
  2. не имеет щеток
  3. обмотки закладываются в позыв статора
  4. обмотка возбуждения виде 2-х кольцевых катушек расположенных в 2-х подшипниковых щетках
  5. ротер выполнен из равномерных расположенных рубцов
  6. три обмотки возбуждения:

-параллельные регулируется напряженение генератора в сети

— последовательные компенсируют реакции обмотки статера

— специальные- для облегчения автоматического регулирования напряжения генератора при малых нагрузках, при высоких скоростях вагонов..

Генератор работает в диапозоне от 650 до 2600 оборотов в минуту

В современных вагонах от 1000 до 4000 оборотов в минуту

 

 

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генератор – это электрическая машина предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую
Генератор постоянного тока состоит:

Из неподвижной части статора , внутри которого закреплены полюсы (4шт) на концах установлены катушки обмотки возбуждения , они соединяться последовательно друг с другом и подключаются к РНГ (ре напряжение генератора). Внутри статора вращается якорь состоящий из вала, на который напрессован сердечник якоря , имеющий 25 пазов. В позы якоря уложена рабочая обмотка генератора , концы рабочей обмотки выведены на коллекторные пластины , с пластин коллекторных напряжение снимается с помощью графитовых щеток. Щетки расположены на поворотной траверсе , при изменения направления вращения валов генератора , щетки поворачиваются на 90 % , сохраняя тем самым неизменным полярности генераторов .ЭДС в рабочей обмотке возбуждения проводится за счет изменения магнитного потока.

Генератор запускается при скорости движения 40км в час
Реленапряжение сети освещения..

Генератор постоянного тока- нужно снимать специальными электрическими щетками

Преимущества:

-Постоянный ток

-не нужен выпрямитель

— обмотка возбуждения на полюсах

Недостатки:

— потеря мощности на скользящем контакторе между щетками и коллектором.

— сложен в тех.обслуживании и ремонт генераторов

-низкая удельная мощность максимум мощность в 5 киловат.

Генератор- первичный источник, заряд батареи . отличаются по мощности мин – 5 киловат и максимум – 32.

 

 

 

Особенности конструкции вагонных ламп накаливания

Накаливания – повышенная виброустойчивость , специальный цоколь (софитный или штифтовый)

штыревой цоколь – это главная особенность вагонных ламп. Лампа накаливания не более 40 ватт. 50 и 110 вольт.

 

Технико-экономические показатели люминесцентных ламп

1.Сложность конструкций- сложная

2. Сложность ПРА –сложная

3. Цветность- естественный

4. Светоотдача- 35-37 люм на Вт

5. Срок службы- 5000ч

6. Ощущение- неблагоприятные

7. Пожароопасность- нет

8. Вредность – да

9. Боязнь перенапряжения- нет

10. Напряжение- 220V переменный

11. Род тока – переменный однофазный

12. Частота – от 400 до 5000Гц

13. Мощность – 20, 40 Вт

 

Кислотные АБ.

Состоят:

1. деревянные ящики — корпус.

2. эбонитовый бак.

3. карболитовые крышки.

4. положительные пластины — двуокись свинца Pb02 — темно коричневого цвета.

5. отрицательные пластины — губчатый свинец светло-серого цвета.

6. резьбовая пробка, в ней вентиляционные каналы.

7. соединительные шины (для последовательного соединения банок АБ).

8. Положительная и отрицательные клемы.

9. 25% раствор электролита чистой серной кислоты H2S04 дистилорованная вода.

Пример: 26 ВНЦ-400. 26 элементов на 52 В 56 элементов на 112 В.\

В – вагонная Н – никело Ц – цинковая 400 — емкость в А/ч.

Нельзя допускать глубокий разряд, происходит сульфатация пластин (до 47 В, 102 В).

Щелочные АБ

1. положительные пластины;

2. отрицательные пластины;

3. стальной неразборный бак;

4. плюсовая и минусовая клейма;

5. заливное отверстие;

6. резьбовая пробка, в ней вентиляционные каналы;

7. резиновый изолирующий чехол;

8. эбонитовые палочки между «+» и «-» пластинами

9. раствор электролита 10% едкого калия с дистиллированной водой.

Пример: 40 ВЖН 300.

40 — количество банок (52 В)В – вагонные Ж – железно Н – никелевые 300 — емкость АБ в А/ч.

Щелочные АБ дешевле кислотных, обладают большей механической прочностью не выходят из строя в результате действия низких температур, имеют большой срок службы, не требуют такого тщательного как кислотные, вследствие этого щелочные батареи получают все большее распространение. Однако основные недостатки щелочных батарей является низкое КПД (отдача по энергии) и значительное их внутреннее сопротивление, большое количество банок 26 против 40.

Что собой представляет аккумуляторная батарея вагона:

Аккумуляторные батареи размещаются под вагоном в специальных ящиках, оборудованных вентиляцией для удаления взрывоопасной смеси, образующейся при заряде батареи.

Электролит: водный раствор КОН

Причинами взрыва АБ могут быть:неисправность вентиляции аккумуляторной батареи, наличие огня, не плотность контактов соединительных клемм, наличие «глухих» (короткозамкнутых) аккумуляторов

СКНБП (П- позисторная)

Наличие на электрощите дополнительная лампочка питания и вместо легкоплавкого сплава установлен полупроводниковый терморезистор…

В случаи неисправности электрической цепи срабатывает прерывистый сигнал.

В этом случае проводник не срывает стоп-кран, а вызывает ПЭМ или НЛП

При срабатывании постоянного сигнала СКНБП в независимости от местности срываем стоп-кран.Термодатчик в плавки и вставки расплавляется при t 83-93С

В случаи неисправности СКНБ ИЛИ СКНБП на стоянках более 5 минут проводник обязан проверить нагрев буксового узла

 

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ

ПРИНЦИП РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генератор – это электрическая машина предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую.

Принцип работы генератора постоянного тока

При вращении якоря создается магнитный поток, который возбуждает электрический ток в катушках, после чего этот ток (постоянный!!) идет на потребление.

Постоянный возможен при электромагнитной индукции

Генератор постоянного тока- нужно снимать электрическими специальными щетками

Генератор постоянного тока- статер выполнен виде обмоточного возбуждения

Генератор запускается про скорости движения вагона-40 км в час..

При скорости 40км в час запускается генератор постоянного тока, напряжение генератора больше.

Преимущество. Сразу вырабатывает ток. Не нужен выпрямитель. Обмотка возбуждения на полюсах. Акк.батарея заряжается стабильное напряжение в сети, обеспечивается с помощью релегенератора напряжения (_освещение)

 



1.) Назвать основные части генератора постоянного тока и объяснить их назначение.

Генераторы и двигатели постоянного тока устроены одинаково.

Основные части машины: неподвижный статор, вращающийся якорь и щеточно-коллекторный узел. Статор (рис. 1, а) состоит из станины, главных и дополнительных полюсов с обмотками. Станина1представляет собой полый стальной цилиндр, на внутренней поверхности которого укрепляются главные2и дополнительные полюса3. На главных полюсах2размещается обмотка возбуждения4, которая питается постоянным током и служит для создания основного магнитного поля, постоянного во времени и неподвижного в пространстве. Дополнительные полюса3со своей обмоткой5предназначены для уменьшения искрения на коллекторе.

Рис. 3.1. Устройство генератора постоянного тока

2.) Объяснить принцип работы генератора постоянного тока.

При работе генератора используются явления электромагнитной индукции и механического действия магнитного поля на проводник с током. Генератору необходимо сообщить механическую энергию, для чего якорь приводится во вращение первичным двигателем. Кроме того, необходимо создать магнитное поле. Для этого по обмотке возбуждения пропускают постоянный ток. При вращении якоря в магнитном поле в его обмотке наводится ЭДС, пропорциональная величине магнитного потока и частоте вращения якоря.

,

где – конструктивный коэффициент ЭДС.

Если к щеткам генератора подключить нагрузку, то под действием ЭДС в цепи якоря появится ток . Ток якоря взаимодействует с магнитным полем, возникают электромагнитные силы и момент, направленный противоположно вращению якоря. Поэтому он является тормозным и преодолевается первичным двигателем.Величина момента пропорциональна магнитному потоку и току якоря.

3.) Как происходит самовозбуждение генератора? в каких случаях самовозбуждение невозможно?

По способу возбуждения генераторы постоянного тока делятся на три группы: генераторы независимого возбуждения, генераторы с самовозбуждением, генераторы с постоянными магнитами.

У генератора с независимым возбуждением обмотка возбуждения не имеет электрического соединения с обмоткой якоря и питается от постороннего источника постоянного тока (рис. 2).

У генератора с самовозбуждением обмотка возбуждения питается от якоря, и генератор не нуждается в постороннем источнике питания. По способу соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря генераторы с самовозбуждением делятся на три типа: параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

При параллельном возбуждении обмотка возбуждения соединяется параллельно с обмоткой якоря. Самовозбуждение обычно осуществляется при холостом ходе генератора.

4.) Что такое реакция якоря, как она влияет на работу генератора, как ее компенсировать?

Реакция якоря — воздействие магнитного поля, создаваемого током якоря электрической машины, на её главные полюса.

Наиболее эффективным средством уменьшения влияния реакции якоря является компенсационная обмотка. Она укладывается в специальные пазы главных полюсов и включается последовательно в цепь якоря. Магнитное поле компенсационной обмотки направлено встречно и, как следует из ее названия, компенсирует магнитное поле якоря. Ток компенсационной обмотки равен току якоря, поэтому компенсация происходит при всех режимах от холостого хода до полной нагрузки

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о