Электрические машины постоянного тока
В современной электроэнергетике используется преимущественно переменный ток, но достаточно широко применяется и постоянный. Это объясняется теми достоинствами постоянного тока, которые сделали его незаменимым при решении многих практических задач. Так, среди электрических машин двигатели постоянного тока занимают особое положение. Они позволяют осуществлять плавное регулирование частоты вращения… Читать ещё >
Электрические машины постоянного тока (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Общие сведения об электрических машинах постоянного тока
В современной электроэнергетике используется преимущественно переменный ток, но достаточно широко применяется и постоянный. Это объясняется теми достоинствами постоянного тока, которые сделали его незаменимым при решении многих практических задач. Так, среди электрических машин двигатели постоянного тока занимают особое положение. Они позволяют осуществлять плавное регулирование частоты вращения в любых пределах, создавая при этом большой пусковой момент.
Это свойство двигателей постоянного тока делает их незаменимыми в качестве тяговых двигателей городского и железнодорожного транспорта, а также в электроприводе некоторых металлорежущих станков, прокатных станов, подъёмно-транспортных машин, экскаваторов и т. д.
Постоянный ток используется также для питания электролитических ванн, электромагнитов различного назначения, аппаратуры управления и контроля, для зарядки аккумуляторов. Эго питание осуществляется от генераторов постоянного тока, приводимых в действие, как правило, асинхронными и синхронными двигателями переменного тока. Однако генераторы часто заменяют выпрямителями на полупроводниковых диодах и тиристорах и постоянный ток в таких случаях получают из переменного.
Машины постоянного тока входят также в электрооборудование тракторов, автомобилей, судов, самолётов и ракет.
Машины постоянного тока также как и синхронные машины обладают обратимостью, т. е. они конструктивно устроены одинаково, но могут работать и как двигатели, преобразующие электрическую энергию в механическую, и как генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую. Однако по конструкции они сложнее и их стоимость выше, чем синхронных двигателей.
Двигатели постоянного тока широко применяются для автоматизированного электропривода и тиристорных преобразователей, которые позволяют питать электродвигатели постоянного тока регулируемым напряжением от сети переменного тока, В связи с этим, эти электродвигатели широко используются в различных отраслях народного хозяйства.
Генераторы постоянного тока ранее широко использовались для питания электродвигателей постоянного тока в стационарных и передвижных установках, а также как источники электрической энергии для заряда аккумуляторных батарей, питания электролизных и гальванических ванн, для электроснабжения различных электрических потребителей на автомобилях, самолётах, пассажирских вагонах, электровозах, тепловозах и др.
Недостатком машин постоянного тока является наличие щёточноколлекторного аппарата, который требует тщательного ухода в эксплуатации и снижает надёжность работы машины. Поэтому в последнее время генераторы постоянного тока в стационарных установках вытесняются полупроводниковыми преобразователями, а на транспорте — синхронными генераторами, работающими совместно с полупроводниковыми выпрямителями.
Принципиальная возможность создания электродвигателя постоянного тока была впервые показана М. Фарадеем в 1821 г. В созданном им приборе проводник, по которому пропускали постоянный ток, вращался вокруг магнита.
Двигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением был создан в России акад. Б. С. Якоби в 1834 г., который назвал его магнитной машиной. Принцип обратимости электрических машин был также впервые сформулирован русским физиком академиком Э. X. Ленцем. В дальнейшем ряд коллекторных машин постоянного тока был создан Г. Фсррарисом, В. Сименсом и др. Значительное развитие теория электрических машин постоянного тока получила в трудах Д. А. Лачинова. В 1880 г. он опубликовал труд «Электромеханическая работа», в котором рассмотрел вопросы создания вращающего момента электродвигателя, КПД электрических машин, условия питания электродвигателя от генератора и дал классификацию машин постоянного тока по способу возбуждения.
В XX столетии продолжалось развитие теории и совершенствование конструкции машин постоянного тока. Большое внимание обращалось на повышение надёжности этих машин путём устранения причин, вызывающих возникновение искрения под щётками и образования кругового огня на коллекторе.
В настоящее время в рамках Интерэлектро разработана серия электродвигателей постоянного тока типа ПИ мощностью от 0,25 до 750 кВт, которая выпускается электропромышленностью многих стран. Эти двигатели предназначены для регулируемых электроприводов и рассчитаны на питание от полупроводниковых преобразователей. Кроме того, электропромышленность выпускает ряд двигателей постоянного тока специального исполнения — для электрической тяги, экскаваторов, металлургического оборудования, шахтных подъёмников, буровых установок, морских и речных судов и других приводов мощностью от нескольких сотен до нескольких тысяч кВт.