Электродвигатель имеет четыре полюса, на каждом из которых размещены обмотки последовательного возбуждения и управляющая обмотка возбуждения.
Наличие обмотки последовательного возбуждения обеспечивает:
- надежный запуск преобразователя в любых условиях;
- повышение степени устойчивости работы преобразователя;
- уменьшение регулируемой мощности возбуждения.
Управляющая обмотка возбуждения служит для поддержания постоянства оборотов, следовательно, и частоты переменного тока, что достигается автоматическим изменением тока в ней в зависимости от нагрузки. Катушки возбуждения соединяются между собой последовательно таким образом, чтобы обтекающий их ток создавал чередование северных и южных полюсов.
Благодаря наличию двух обмоток (сериесной управляющей) общий действующий магнитный поток двигателя также состоит из двух составляющих: магнитного потока сериесной обмотки ФС и магнитного потока управляющей обмотки ФУО. В связи с этим частота вращения двигателя постоянного тока может быть выражена уравнением
где, U - напряжение питания двигателя;
IЯ - сила тока якоря; Се - постоянная величина, зависящая от конструкции двигателя;
р -число пар полюсов;
N - общее число проводников обмотки якоря;
а - число пар параллельных ветвей якоря. Из приведенного уравнения следует, что наиболее экономично (с точки зрения затраты энергии) производить регулирование частоты вращения изменением магнитного потока управляющей обмотки.
Изменение магнитного потока ФУО осуществляется автоматически КСУ-500Ц в зависимости от нагрузки двигателя.
При увеличении потока ФУО частота вращения падает, при уменьшении - возрастает, что однозначно связано с частотой синхронного генератора.
Синхронный генератор
Синхронной называется такая машина, частота вращения которой находится в строго постоянном соотношении с частотой тока, т.е.
где, р - число полюсов;
n - частота вращения двигателя, об/мин. Синхронный генератор преобразователя ПТ-500Ц выполнен магнитоэлектрическим, т.е. с возбуждением от постоянного магнита. Такая конструкция дает следующие преимущества:
a) высокую надежность в работе;
б) высокий КПД и меньший нагрев генератора благодаря отсутствию потерь на возбуждение и потерь ее скользящем контакте;
в) независимость магнитного потока в воздушном зазоре от частоты вращения и температуры генератора;
г) отсутствие искровых контактов, вызывающих радиопомехи. Основной принцип работы синхронной машины тот же, что и машины постоянного тока, но в отличие от нее в синхронной машине не требуется производить выпрямление наводимой в обмотке якоря переменной ЭДС в постоянную.
Та часть синхронной машины, в обмотке которой наводится ЭДС, называется якорем, т.е. в данном генераторе статор служит якорем, а вращающаяся часть (ротор) - полюсной системой.
При вращении "звездочки" постоянного магнита в расточке статора и проводниках обмотки его индуктируется трехфазная синусоидальная ЭДС, т.е.
где, f - частота, Гц;
w - число витков в фазе;
ВО - индукция постоянного магнита;
Кр - коэффициент распределения обмотки;
Ку - коэффициент укорочения шага обмотки;
S - сечение полюсов магнита, см2.
В случае работы генератора на холостом ходу ЭДС является и напряжением в зажимах.
При включении нагрузки в фазах обмотки якоря возникают токи, которые создают намагничивающую силу (н.с), вращающуюся в ту же сторону и c той же скоростью, что и "н.с" постоянного магнита.
Следовательно, магнитное поле якоря неподвижно относительно поля полюсов ротора и вступает с ним в постоянное взаимодействие, которое и лежит в основе работы синхронной машины.
