Применение электрических машин

Аннотация

 

Настоящая работа посвящена изучению машин постоянного тока. В работе рассмотрены области применения электрических машин, их технические характеристики и размеры. На примере двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТНВ) разработали систему электропривода с управлением по скорости.

Курсовая работа состоит из введения, 4 глав, заключения. Работа изложена на страницах напечатанного текста. Содержит 3 таблицы, 9 иллюстраций. Список использованных источников включает 5 наименований.

 

Задание и исходные данные

 

В курсовой работе требуется:

1. Рассчитать и вычертить эскиз магнитной цепи (МЦ) машины постоянного тока (МПТ) для одной пары полюсов.

2. Выполнить проверочный расчет магнитной цепи при холостом ходе, построить кривую намагничивания Ф_d(F_f), определить коэффициент насыщения магнитной цепи.

3. Рассчитать и вычертить схему–развертку обмотки якоря и схему ее параллельных ветвей, для чего необходимо:

– определить параметры обмотки – число секций, число витков в секции, шаги Y ₁, Y, Y ₂;

– составить таблицу обмотки;

– вычертить схему–развертку обмотки, нанести на нее контуры главных и дополнительных полюсов.

– вычертить схему параллельных ветвей обмотки якоря, указав номера секций.

4. На примере двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТНВ) разработать систему электропривода с управлением по скорости.

5. Выбрать П или ПИ закон регулирования.

6. Составить структурную схему замкнутого управляемого электропривода на базе ДПТНВ.

 

Исходные данные:

Таблица 1

Диаметр якоря Da, мм

Активная длина якоря lа, мм

Число пар полюсов р

Расчетный коэффициент полюсной дуги а d

Отношение t 1 /bz3

Воздушный зазор d, мм

Высота паза hz,мм

Высота главного полюса hm , мм

Коэффициент магнитного рассеяния s

Тип обмотки

Число пазов якоря Z

Напряжение питания U,В

Угловая скорость n,об/мин

0,68

2,6

4,7

1,25

петл

Режим работы: двигательный.

Содержание

Введение……………………………………………………………………..

1 Применение электрических машин ……………………………………..

2 Расчет магнитной цепи машины постоянного тока…………………….

2.1 Расчет размеров зубцовой зоны……………………………………….

2.2 Расчет размеров воздушного зазора под главным полюсом………..

2.3 Расчет размеров сердечника главного полюса………………………

2.4 Расчет размеров спинки якоря………………………………………..

2.5 Расчет размеров ярма………………………………………………….

3 Якорные обмотки машин постоянного тока…………………………..

4 Электропривод постоянного тока………………………………………

Введение

Электрические машины — это электромеханические преобразователи, в которых осуществляется преобразование электрической энергии в механическую или механической в электрическую. Основное отличие электрических машин от других преобразователей в том, что они обратимы, т. е. одна и та же машина может работать в режиме двигателя, преобразуя электрическую энергию в механическую, и в режиме генератора, преобразуя механическую энергию в электрическую.

В зависимости от рода потребляемого или отдаваемого в сеть тока электрические машины подразделяются на машины переменного и постоянного тока. Машины переменного тока делятся на синхронные, асинхронные и коллекторные.

Большинство машин постоянного тока — это коллекторные машины. Они выпускаются мощностью от долей ватта до нескольких тысяч киловатт. Обмотки возбуждения машин постоянного тока располагаются на главных полюсах, закрепленных на станине. Выводы секций обмотки ротора (якоря) впаяны в пластины коллектора. Коллектор, вращающийся на одном валу с якорем, и неподвижный щеточный аппарат служат для преобразования постоянного тока сети в переменный ток якоря (в двигателях) или переменного многофазного тока якоря в постоянный ток сети (в генераторах постоянного тока).

Конструкция машин постоянного тока более сложная, стоимость выше и эксплуатация более дорогая, чем асинхронных, поэтому двигатели постоянного тока применяются в приводах, требующих широкого и плавного регулирования частоты вращения, или в автономных установках при питании двигателей от аккумуляторных батарей.

 

Работа любой электрической машины основана на законах электромагнитной индукции. В проводнике, движущемся в магнитном поле, возникает электродвижущая сила. Используя это физическое явление, можно построить генератор электрической энергии. Если поместить в магнитное поле проводник с током, то он испытывает механическое воздействие, что используют для построения электрического двигателя. Таким образом, электрическая машина должна иметь магнитную систему для создания магнитного поля и совокупность проводников, по которым протекает электрический ток. Можно построить машины, в которых магнитное поле неподвижно, а вращаются проводники. Можно использовать и обратный принцип построения- с неподвижными проводниками и вращающимся полем. Наконец, могут вращаться и магнитное поле, и проводники. В машинах постоянного тока обычно имеется неподвижная часть, создающая магнитное поле, и вращающийся якорь с системой проводников.
Магнитное поле, как правило, создается электромагнитным путем - посредством обмотки возбуждения, находящейся на полюсах магнитной системы.

 

Применение электрических машин

 

Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в системах автоматического управления и регулирования, и в быту.

В настоящее время преимущественное распространение имеют сети переменного тока, поэтому в промышленности находят применение главным образом машины переменного тока. Вместе с тем широко используются и машины постоянного тока, несмотря на то, что стоимость их выше, чем машин переменного тока. Это объясняется тем, что они обладают лучшими эксплуатационными характеристиками в отношении регулирования частоты вращения, пуска, реверса и допускают более высокие перегрузки по сравнению с машинами переменного тока.

Широкое применение машин постоянного тока требует большого разнообразия их номинальных данных (мощности, частоты вращения, напряжения) и различных конструктивных исполнений соответственно условиям их установки и эксплуатации.

В настоящее время машины постоянного тока изготовляются на мощности от долей ватт до 12 МВт. Номинальное напряжение их не превышает 1500 В и только иногда для крупных машин доходит до 3000 В. Частота вращения машин колеблется в широких пределах — от нескольких оборотов до нескольких тысяч оборотов в минуту. Наиболее широкое применение нашли машины постоянного тока с механическим коммутатором — коллектором. Коллектор осложняет условия работы машины, но опыт эксплуатации в самых тяжелых условиях работы показал, что правильно спроектированная и качественно изготовленная машина постоянного тока является не менее надежной, чем более простые по конструкции машины переменного тока.

Электродвигатели широко применяют на транспорте в качестве тяговых двигателей, приводящих во вращение колесные пары электровозов, электропоездов, троллейбусов и др. К электрическим вспомогательным машинам относятся электродвигатели компрессоров, вентиляторов, насосов; генераторы служебного тока, в частности тока управления; делители напряжения; возбудители и тахогенераторы на тепловозах.

Обычно вспомогательные машины, механизмы, а в ряде случаев аппараты приводятся во вращение электродвигателями, органически входящими в общую структуру агрегата, например, в исполнении некоторых типов компрессоров, вентиляторов, насосов. Естественно, что в зависимости от способа сопряжения двигателей с механизмами или электрическими генераторами в ряде случаев они должны иметь специальное конструктивное исполнение. Магнитные системы двигателей постоянного и переменного тока выполняются с повышенным воздушным зазором и ненасыщенными для облегчения пуска механизмов.

За последнее время значительно возросло применение электрических машин малой мощности – микромашин мощностью от долей до нескольких сотен ватт. Такие электрические машины используют в устройствах автоматики и вычислительной техники. так называемых микромашин, широко применяемых во многих устройствах автоматики, телемеха­ники, связи, промышленной электроники, счетно-решающей и изме­рительной техники. В новых бурно развивающихся отраслях техники электрические микромашины выполняют весьма важные функции, обеспечивая быстродействующий привод различных исполнительных механизмов, преобразование рода тока, величины напряжения, часто­ты, числа фаз и других электрических параметров, усиление электри­ческих сигналов малой мощности, преобразование угловых перемеще­ний в электрические сигналы, согласование вращения нескольких осей и др. Кроме того, электрические микромашины являются важ­ными элементами различных электробытовых приборов (холодиль­ников, стиральных машин, пылесосов, полотеров, швейных машин, магнитофонов, электробритв и пр.), выпускаемых отечественной про­мышленностью в больших количествах для удовлетворения повсе­дневных нужд людей.

Особый класс электрических машин составляют двигатели для бытовых электрических устройств - пылесосов, холодиль­ников, вентиляторов и др. Мощность этих двигателей невелика (от единиц до сотен ватт), конструкция проста и надежна, и изготовляют их в больших количествах.

В условиях научно-технической революции большое значение приобретают работы, связанные с повышением качества выпускаемых электрических машин. Решение этой задачи является важным средством развития международного экономического сотрудничества. Соответствующие научные учреждения и промышленные предприятия нашей страны ведут работы по созданию новых видов электрических машин, удовлетворяющих современным требованиям к качеству и технико-экономическим показателям выпускаемой продук­ции.