Материал: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник

ние регулировочной характеристики при токе возбуждения, большем тока якоря, показано отрезком Ъс на рис. 8-22. С увеличением тока возбуждения скорость вращения якоря уменьшается, однако это уменьшение ограничивается насыщением магнитной цепи двигателя.

Регулирование скорости вращения изменением напряжения на зажимах двигателя. При этом способе регулирования в цепь якоря включают реостат RVa или понижают напряжение на зажимах дви­ гателя другим способом. Процесс изменения скорости вращения про­ исходит почти так же, как в двигателе параллельного возбуждения

Рис. 8-23. Включение двух двигателей: а — параллельпое,- б — последовательное

(рис. 8-14), но в переходном режиме необходимо учитывать изменение э. д. с. Регулировочная характеристика п = / (U) совпадает с пока­ занной на рис. 8-15.

К. п. д. при этом способе регулирования скорости вращения может быть увеличен в транспортных установках, когда на каждой оси моторного вагона устанавливается ведущий двигатель.

Понижение напряжения на зажимах двигателя достигается по­ следовательным включением их в сеть (рис. 8-23). При наличии двух двигателей можно получить две ступени скорости, промежуточные ступени получаются при включении в цепь якоря добавочного со­ противления.

8-6. Двигатель смешанного возбуждения

Двигатель смешанного возбуждения имеет две обмотки возбужде­ ния, одна из них включена параллельно обмотке якоря, а вторая последовательно. Соотношение между намагничивающими силами обмоток может быть различным, но обычно одна из обмоток создает большую намагничивающую силу и эта обмотка называется основ­ ной, вторая обмотка называется вспомогательной. Обмотки возбуж­ дения могут быть включены согласно или встречно, и соответственно магнитный поток создается суммой или разностью намагничивающих сил обмоток. Если обмотки включены согласно, то характеристики

143

тики двигателя смешанного возбуждения приближаются к характеристикам двигателя параллельного или последовательного возбуждения, смотря по тому, какая из обмоток возбуждения играет главную роль.

Гла в а девятая

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА ОБЩЕГО И СПЕЦИАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

9-1. Машины постоянного тока единой серии П

Для удовлетворения потребностей народного хозяйства разработаны и изготовляются машины единой серии П. Главная часть этой серии охватывает генераторы и двигатели номинальной мощности 0,3—200 кет (при скорости вращения 1500 об/мин в режиме двигателя).

Машины всей серии имеют 11 различных диаметров якоря п столько же диаметров станины. Каждому диаметру соответствует две длины машины.

Основное исполнение машин серии П брызгозащпщенное с горизонтальным пли вертикальным расположением вала и различными вариантами установки и

крепления.

Охлаждение машины осуществляется вытяжной самовентиляцией с осевым направлением воздушного потока. Центробежный вентилятор расположен на валу со стороны противоположной коллектору.

Коробка зажимов у машин меньших восьми диаметров расположена на боковой части станины, а у машин больших диаметров — на торце щита со стороны коллектора.

В коробке выводов могут быть размещены фильтры для ограничения радио­ помех.

Приводной конец вала выполнен цилиндрическим со стороны противополож­ ной коллектору.

144

На рис. 1-5 представлены две проекции машины шестого диаметра первой длины П-61.

Возбуждение всех генераторов серин П смешанное, обеспечивающее почти постоянное напряженно в пределах изменения нагрузки от нулевой до номи­ нальной. Напряжение генераторов 115 и 230 в. Скорость вращения 2850 и 1450 об/мин. Генераторы допускают понижение напряжения до 0,75 номи­ нального.

Для зарядки аккумуляторных батарей и для других целей в единой серии предусмотрено выполнение генераторов параллельного возбуждения с номи­ нальным напряжением 135 и 270 в и регулированием напряжения в пределах

110—160 и 280—320 в.

При регулировании напряжения от номинального до максимального мощ­ ность генератора должна сохраняться постоянной, равной номинальной. При уменьшении напряжения от номинального до минимального ток генератора должен оставаться номинальным, а мощность снижается пропорционально на­ пряжению.

Все двигатели единой серии изготовляются с параллельной и последова­ тельной (стабилизирующей) обмотками возбуждения (§ 8-3).

Скорость вращения двигателей 3000, 1500, 1000 и 750 об/мин, для мощ­ ности начиная с 19 кет — 600 об/мин. Почти все двигатели допускают увеличение скорости вращепия в два раза путем уменьшения тока возбуждения, кроме двигателей на 3000 об/мин, для которых наибольшая скорость вращения не должна превосходить 3450 об/мин. Напряжение для двигателей ПО п 220 в.

Предусмотрено также выполнение двигателей с номинальной скоростью вращения 2200 об/мин при диаметрах якоря с первого по восьмой, а также для напряжений 440 в начиная с четвертого диаметра.

При специальном выполнении параллельной обмотки возбуждения пли при включении реостата в цепь возбуждения скорость вращения повышается с 1500 до 1700—1800 об/мин у двигателей с первого по восьмой диаметр и с 1000 до 1150—1250 об/мин у двигателей с диаметром 9-10. Такие двигатели предназна­ чены для плавного регулирования скорости вращения до 100 об/мин умень­ шением напряжения на зажимах якорной цепи.

В единой серии предусмотрено также выполнение двигателей с различными пределами (1 : 21/4, 1 : 3 и 1 : 4) увеличения скорости вращения выше номиналь­ ной путем уменьшения тока возбуждения. Начиная с четвертого диаметра выпол­ няются двигатели с пределами регулирования скоростей вращения 1 : 6 и 1 : 8, для этих двигателей используется схема раздельного включения катушек об­ мотки возбуждения. Номинальные скорости вращения паходятся в пределах 220—1500 об/мин, максимальная скорость вращения 3000—3400 об/мин.

Для первой группы двигателей охлаждение осуществляется самовецтиляцпей, для второй группы — независимой вентиляцией.

Кроме основного брызгозащищениого исполнения машин серии П, преду­ смотрено закрытое исполнение машин первых шести диаметров с естественным воздушным охлаждением станины (обозначение ПБ), закрытое исполнение пер­ вых четырех диаметров с усиленным охлаждением наружной поверхности станины воздушным потоком от вентилятора, расположенным на выступающем конце вала (обозначение ПО) и двигателей больших диаметров — с охлаждением внутреннего воздуха в -радиаторе, установленным сверху машины (обозначе­ ние ПР).

Единая серия П машин постоянного тока диаметров 12—17 является про­ должением единой серии П диаметров 1 — 11 в область больших мощностей. Этот отрезок серии охватывает машины от 55 кет при 300 об/мин до 1400 кет

при 1000 об/мин.

Каждому диаметру, обычно, соответствуют три длины машины. Двигатели с уменьшенным моментом инерции якоря имеют значительно больше (до девяти) размеров длины машины при одном и том же диаметре ее.

Машины выполняются каплсзащшцешшми, бры'згозащшценныміі и закры­ тыми.

Для охлаждепия машин применяется как самовентпляцпя, так и независи­ мая вентиляция. Независимая вентиляция может быть выполнена разомкнутой и замкнутой (при закрытом исполнении машины).

145

Возбуждение генераторов и двигателей независимое с напряжением НО и 220 в. Машины для напряжения 230 и 460 в (220 и 440 в) выполняются также с самовозбуждением.

Генераторы выпускаются как с компенсационной обмоткой, так и без нее. Генераторы с компенсационной обмоткой, предназначенные для работы на сеть постоянного тока или на двигатели с регулированием скорости вращения изменением тока возбуждения, снабжаются последовательной обмоткой возбу­

ждения.

Генераторы с самовозбуждением допускают уменьшение напряжения до 0,85 номинального.

Генераторы с компенсационной обмоткой и двигатели допускают при работе часто повторяемые перегрузки.

Все двигатели серии П выполняются с компенсационной обмоткой. Регули­ рование скорости вращения двигателей возможно в пределах 1 : 4—1 : 5 путем уменьшения тока возбуждения. Такие двигатели снабжаются последовательной обмоткой возбуждения, усиливающей магнитный поток основной обмотки воз­ буждения для увеличения наклона характеристики скорости вращения.

Кроме изготовляемых в настоящее время машин серии П, в эксплуатации находится большое количество машин постоянного тока прежних выпусков серин ПН, мощностью 0,25—200 кет в режиме генератора и 0,37—130 кет — в режиме двигателя, серии МП и других.

9-2. Генераторы для дуговой сварки

Сварочпые генераторы относятся к машинам пониженного напряжения. Они должны удовлетворять следующим основным требованиям: 1) выдержи­ вать режим короткого замыкания, который имеет место при работе сварщика

поставленных условий достигается тем, что внешняя характеристика свароч­ ного генератора имеет сильно падающий характер. Для получения указанной характеристики используются сварочные генераторы различных типов.

Принципиальная схема сварочного генератора с третьей щеткой показана на рис. 9-1. Номинальные данные генератора: UH= 35 в, п = 1450 об/мин, I = 260 а при продолжительной работе. Якорь генератора выполняется обычным образом. Индуктор состоит из четырех главных полюсов и двух добавочных. Главные полюсы — Slt песколько смещенные относительно вертикали и имеющие вырезы для увеличения нх магнитного насыщения, называются про­ дольными. Полюсы N 2 — S2, расположенные по горизонтали, называются попе­ речными. Обмотки возбуждения продольных и поперечных полюсов включаются

146

параллельно между положительной щеткой и дополнительной щеткой Д таким образом, чтобы расположенные рядом главные полюсы — продольный и попе­ речный — имели одинаковую полярность. Следовательно, машина является двухполюсной, в которой каждый полюс расщеплен на две части.

Регулирование тока возбуждения производится только в цепи обмотки возбуждения поперечных полюсов посредством реостата R p. При нагрузке возникает реакция якоря, которая может быть разложена по осям главных полюсов на составляющие: Fal, намагничивающую продольные полюсы, и Fa2, размагничивающую поперечные полюсы. Намагничивающее действие Fai мало сказывается на продольных полюсах, так как они из-за имеющихся в них вырезов сильно насыщены. Поэтому напряжение на обмотке возбуждения, обу­ словленное преимущественно продольными полюсами, мало изменяется с изме­ нением нагрузки. При увеличении тока / 2 обмотки якоря составляющая Fа2 сильно размагничивает поперечные полюсы. Этим достигается необходимая для

9-3. Самолетные и автомобильные генераторы

Эта группа электрических машин во многом отличается от промышленных, что объясняется различными условиями применения тех и других. Автомобиль­ ные и самолетные генераторы выполняются, как правило, параллельного воз­ буждения.

Напряжение автомобильных генераторов 6 и 12,5 в, самолетных — 27,5 и 28,5 в. Мощность автомобильных генераторов от 100 вт до 1 кет, самолетных — от 1 до 30 кет.

Наиболее распространен привод генераторов от основных двигателей само­ летов и автомобилей, имеющих переменную скорость вращения. Отношение наибольшей скорости вращения к наименьшей достигает 3 для самолетных гене­ раторов и 8 для автомобильных. Для поддержания постоянства напряжения в этих условиях генераторы снабжаются регуляторами напряжения.

Работа генераторов происходит при значительных вибрациях мест креп­ ления, поэтому для обеспечения надежного скользящего контакта приходится увеличивать давление на щетки в 3—4 раза но сравнению со стационарными машинами. Это приводит к увеличенному износу коллектора и щеток. Самолет­ ные генераторы, кроме того, работают в условиях больших изменений плот­ ности, влажности и температуры воздуха. С увеличением высоты полета коли­ чество водяных паров в единице объема воздуха уменьшается, поэтому ухуд­ шаются условия образования пленки окислов на коллекторе, и начиная с высоты 6 км пленка при обычных щетках не образуется. Это приводит к резкому увели­ чению коэффициента трения и износа щеток и коллектора и к уменьшению паде­ ния напряжения иод щетками. Токи короткого замыкания в секции значительно возрастают и это вызывает сильное искрение, вплоть до кругового огня. Ухуд­ шение коммутации вследствие разрушения пленки в свою очередь ведет к увели­ чению температуры коллектора и к дальнейшему нарушению скользящего контакта. Для сохранения пленки окислов на коллекторе применяются щетки марки МГС, пропитанные специальным составом.

Важным требованием к самолетным и автомобильным генераторам является возможно малый вес и размеры. Это достигается за счет более высокой рабочей температуры отдельных частей, применения интенсивного охлаждения и материалов лучшего качества. Более интенсивное использование активных материалов приводит к ограничению времени работы без ремонта до 500 ч само­ летных и до 3000 ч автомобильных генераторов.

А. Особенности конструкции. Станина автомобильных генераторов выпол­ няется из листовой стали. Из полосы вырубается заготовка, свертывается в цилиндр и сваривается. К станине 1 крепятся два главных полюса (рис. 9-3).

петлевая, выполняется проводом марки ПЭЛБО. Коллектор 7 цилиндрический

147