В
Рис. 1.64 - Крива намагнічування ферито-барієвого магніту
Для підвищення індукції в повітряному зазорі і зубцях машини застосовують різні концентратори магнітного потоку. Принцип пристрою концентратора полягає в тому, що площа поперечного перерізу магніту береться більше площі повітряного зазору (рис. 1.65, а). При цьому індукція в повітряному зазорі визначається рівністю
, (1.76)
де S м - площа перерізу повітряного зазору для постійного магніту; S Пѓ -площа перетину повітряного зазору, через яке замикається магнітний потік машини.
Виконуючи машину з відношенням S м / S Пѓ ≈ 2 Г· 3, отримують бажану індукцію в повітряному зазорі.
В
Рис. 1.65 - Принцип пристрою концентратора магнітного потоку (а) і конструктивна схема генератора з постійними магнітами (Б): 1-статор, 2 - ротор, 3 - постійні магніти
Особливо вигідно застосування машин з концентраторами магнітного потоку при високих частотах обертання і підвищеній частоті струму. На рис. 1.65, б зображена конструктивна схема дві-надцатіполюсного генератора потужністю 20 кВт на частоту 300 Гц при частоті обертання 3000 об/хв.
Недолік такого генератора полягає в тому, що неможливо регулювати його вихідна напруга. Однак зміна напруги під навантаженням не дуже велике, тому що ставлення короткого замикання вельми значно: k о.к.з ≈ 3,5.
Можна очікувати, що потужні синхронні машини з постійними магнітами в найближчі роки знайдуть широке застосування в комбінації з напівпровідниковими перетворювачами не тільки в якості генераторів, а й двигунів.
В В
2. Машини постійного струму
В
2.1 Принцип дії машини постійного струму
Машина постійного струму (рис. 2.1) має обмотку збудження, розташовану на явно виражених полюсах статора. За обмотці збудження проходить постійний струм I в , який створює магнітне поле збудження Ф в . На роторі розміщена двошаровий обмотка, в якій при обертанні ротора индуктируется е. д.с. Таким чином, ротор машини постійного струму є якорем, а конструкція машини схожа з конструкцією зверненої синхронної машини.
При заданому напрямку обертання якоря напрямок е. д. з, индуктируемой в провідниках, залежить тільки від того, під яким полюсом знаходиться провідник. Тому у всіх провідниках, розташованих під одним полюсом, напрямок е.р.с. однакове і зберігається таким незалежно від частоти обертання.
Іншими словами, картина, що зображає напрямок е.р.с. на рис. 2.1, нерухома у часі: в провідниках, розташованих вище горизонтальній осі симетрії, яка розділяє полюси (геометрична нейтраль), е.р.с. завжди спрямована в один бік; в провідниках, що лежать нижче геометричної нейтрали, е.р.с. спрямована в протилежний бік.
В
Рис. 2.1 - Електромагнітна схема машини постійного струму: 1-обмотка збудження, 2 - головні полюси, 3 - якір, 4-обмотка якоря, 5-щітки, 6 - корпус (станина)
При обертанні якоря провідники обмотки переміщаються від одного полюса до іншого; е.д.с, індукована в них, змінює знак, тобто в кожному провіднику наводиться змінна е.р.с. Однак кількість провідників, перебувають під кожним полюсом, залишається незмінним. При цьому сумарна е.д.с, індукована в провідниках, які знаходяться під одним полюсом, також незмінна по напрямку і приблизно постійна по величині. Ця е.р.с. знімається з обмотки якоря за допомогою ковзного контакту, включеного між обмоткою і зовнішньої ланцюгом.
На рис. 2.2 показана еквівалентна електрична схема обмотки якоря двополюсної машини постійного струму. Обмотка якоря виконується замкнутої, симетричною. При відсутності зовнішнього навантаження струм по обмотці НЕ проходить, так як е.р.с. Е, індуковані в різних частинах обмотки, взаємно компенсуються.
В
Рис. 2.2 - Еквівалентна електрична схема обмотки якоря двополюсної машини постійного струму
Якщо розташувати щітки, які здійснюють ковзний контакт з обмоткою якоря, на геометричній нейтралі, то за відсутності зовнішньої навантаження до щіток буде докладено напруга U, рівне е. д. с. Е, индуктированной в кожній з половин обмотки. Ця напруга практично незмінно, хоча і має деяку змінну складову, обумовлену зміною положення провідників у просторі. При великій кількості провідників пульсації напруги досить незначні. p> Якщо до щіток підключити опір навантаження r н то через обмотку якоря проходитиме постійний струм I а , напрямок якого визначається напрямком е.р.с. Є. В обмотці якоря струм I а розгалужується і проходить в даному випадку за двома паралельних гілках (струми i a ) .
