تتكون ماكينة التكييف من . طرق تنظيم سرعة دوران PV DPT. EMF والعزم الكهرومغناطيسي لمولد التيار المستمر

الآلات الكهربائية العاصمة.

تصميم الآلات الكهربائية

التيار المباشر. عكس الآلات

حسب الغرض منها، تنقسم الآلات الكهربائية التي تعمل بالتيار المستمر إلى مولدات ومحركات.

تنتج المولدات الطاقة الكهربائية التي تدخل إلى الشبكة؛ تقوم المحركات بإنشاء عزم دوران ميكانيكي على العمود، والذي يستخدم لقيادة الآليات المختلفة و المركبات.

الآلات الكهربائية قابلة للعكس. وهذا يعني أن نفس الآلة يمكن أن تعمل كمولد وكمحرك. لذلك، يمكننا التحدث عن تصميم آلات التيار المستمر دون النظر بشكل منفصل في تصميم المولد أو المحرك.

لا ينبغي أن تتعارض خاصية الانعكاس مع الغرض المحدد للآلة، والتي عادة ما يتم تصميمها واستخدامها كمحرك أو كمولد. الآلات المصممة للعمل في وضعي المولد والمحرك أقل شيوعًا. هذه هي ما يسمى بمولدات البداية، والتي يتم تثبيتها على بعض الأجسام المتحركة.

يختلف المولد والمحرك في التصميم و ميزات التصميم. ولذلك فإن استخدام المحرك كمولد أو المولد كمحرك يؤدي إلى تدهوره خصائص الأداءالآلات، ولا سيما إلى انخفاض الكفاءة.

في أي آلة تعمل بالتيار المستمر، يتم التمييز بوضوح بين الأجزاء المتحركة والثابتة. يسمى الجزء المتحرك (الدائري) من الآلةالدوار , بلا حراك -الجزء الثابت .

الجزء من الآلة الذي يتم فيه إحداث قوة دافعة كهربائية يسمى عادة عضو الإنتاج، وجزء الآلة الذي يتم فيه إنشاء مجال الإثارة المغناطيسي هو مغو. عادةً، في آلة التيار المستمر، يعمل الجزء الثابت كمحث ويعمل العضو الدوار كعضو في المحرك.

يُطلق على الجزء الثابت لآلة التيار المستمر أيضًا اسمسرير.يتكون الإطار من مادة موصلة مغناطيسيًا (عادةً ما تكون من الفولاذ المصبوب)؛ إنه يؤدي وظيفتين، أولاً، دائرة مغناطيسية يمر من خلالها تدفق الإثارة المغناطيسية للآلة، وثانيًا، الجزء الهيكلي الرئيسي الذي توجد فيه جميع الأجزاء الأخرى. يتم تثبيت الأعمدة على الإطار من الداخل. يتكون عمود الآلة من قلب وقطعة عمود وملف. عندما يمر التيار المباشر عبر الملفات، يتم إحداث تدفق الإثارة المغناطيسية في القطبين. بالإضافة إلى الأعمدة الرئيسية، في الآلات عالية الطاقة (أكثر من 1 كيلوواط)، يتم تركيب أعمدة إضافية أصغر، مصممة لتحسين تشغيل الآلة. يتم توصيل ملفات القطب الإضافية على التوالي مع ملف عضو الإنتاج.

يدور قلب عضو الإنتاج والمبدل على نفس العمود. يرتكز عمود المحرك الفولاذي على محامل مثبتة في الدروع الجانبية للماكينة. في المقابل، يتم تثبيت الدروع الجانبية على الجزء الثابت.

لتقليل التيارات الدوامية وفقدان الحرارة المرتبط بها، يتكون قلب عضو الإنتاج من صفائح رقيقة من الفولاذ الكهربائي، معزولة عن بعضها البعض بطبقة من الورنيش. يتم حفر قنوات التهوية في جسم عضو الإنتاج، والتي يمر من خلالها هواء التبريد. يتم وضع موصلات لف عضو الإنتاج المتصلة بألواح التجميع في أخاديد قلب عضو الإنتاج.يتكون المجمع من ألواح نحاسية منفصلة. جوانات الميكانيت. يتم معالجة سطح الألواح النحاسية خصيصًا لزيادة مقاومتها للتآكل.

توصيل كهربائييتم تنفيذ لف المحرك الدوار مع أطراف ثابتة للآلة باستخدام pيابواسطة قوة الفرش التي تنزلق على طول المبدل.

يتم إدخال الفرش في أقفاص حاملة خاصة للفرشاة ويتم ضغطها على جهاز العاكس بواسطة نوابض حلزونية أو ورقية. يتم ربط حاملات الفرشاة بمسار يمكن تدويره مع الفرش بالنسبة للجزء الثابت بزاوية معينة في اتجاه أو آخر.يستخدم الجرافيت كأساس لصنع الفرش. للحصول على الخصائص المطلوبة (توصيل كهربائي معين، زيادة مقاومة التآكل)، تتم إضافة المساحيق المعدنية (النحاس والرصاص) إلى الفرشاة.

في الشكل.5 .1. يظهر مظهر آلة DC من السلسلة P، المنتجة محليًاصناعة. تم تصميم الآلات في هذه السلسلة لقوى مختلفة تتراوح من 0.3 إلى 200 كيلو واط. تم تصميم محركات السلسلة P لـ 110 أو 220 فولت، والمولدات - 115 أو 230 فولت.

أرز.5 .1. مظهرآلات العاصمة

أرز. 9.2. المقطع العرضي لآلة التيار المستمر:

1 - قلب المحرك مع الموصلات المتعرجة. 2 - ملف لف المجال.3 - رمح. 4 - القطب الرئيسي. 5 - عمود إضافي؛ 6 - الجزء الثابت

يظهر مقطع عرضي لجهاز DC بشكل تخطيطي في الشكل.5 .2، حيث يمكنك رؤية الجزء الثابت، الذي يخلق تدفق الإثارة المغناطيسية، والدوار، في الأخاديد التي توجد بها موصلات لف عضو الإنتاج. هناك فجوة هوائية بين قطعة القطب وعضو الإنتاج، مما يمنع الاحتكاك بين الجزء المتحرك والجزء الثابت (الشكل 1).5 .3، أ). يتغير الحث المغناطيسي في فجوة الهواء على طول الدائرة وفقا لقانون يسمى شبه المنحرف (الشكل 1).5 .3, ب).

يظهر تصميم آلة التيار المستمر في الشكل.5 .4.

عادةً ما يتم تبريد آلات التيار المستمر بالهواء القسري بواسطة مروحة مثبتة على عمود المحرك. تم تطوير أنظمة تبريد الهيدروجين والماء للآلات القوية.

أرز.5 .3. التمثيل التخطيطي للفجوة الهوائية1 بين قطعة القطب 2 وعضو الإنتاج 3 (أ) والحث المغناطيسي في فجوة الهواء (ب)

لحماية الماكينة من الغبار والرطوبة، يتم تغطية النوافذ الهيكلية التي توفر الوصول إلى المبدل والفرش بأغطية قابلة للإزالة أشرطة الصلبأو لوحات.

أرز.5 .4. تصميم آلة العاصمة:

1 - جامع. 2 - فرش. 3 - قلب المحرك. 4 - قلب القطب الرئيسي. 5 - لفائف القطب. 6 - الجزء الثابت. 7 - درع تحمل. 8 - مروحة. 9 - لف حديد التسليح

محرك العاصمة. إذا قمت بتوصيل جهاز DC إلى الشبكة الكهربائية، سوف يتدفق التيار من خلال لف حديد التسليح. وفقًا لقانون أمبير، تعمل القوى الميكانيكية على موصلات ملف المحرك الموجود في مجال الإثارة المغناطيسية. تخلق هذه القوى عزمًا يبدأ تحت تأثيره في تفكيك عضو الإنتاج.

يتم استخدام عمود المحرك الدوار لقيادة آليات مختلفة: مركبات الرفع والنقل، والأدوات الآلية، آلات الخياطةإلخ.

بناءً على قانون حفظ الطاقة، يمكننا أن نفترض أنه كلما زاد الحمل الميكانيكي على عموده، زادت الطاقة التي يستهلكها المحرك من الشبكة. ومع ذلك، لفهم جوهر العمل محرك كهربائيمن المهم مراقبة كيفية تأثير التغيرات في الحمل الميكانيكي على الطاقة الكهربائية التي يستهلكها المحرك.

دعونا معرفة ذلك. يدور ملف المحرك للمحرك في مجال الإثارة المغناطيسية. في ظل هذه الظروف، وفقا للقانون الحث الكهرومغناطيسييحدث EMF في لف حديد التسليح. تطبيق القاعدة اليد اليمنىفمن السهل إثبات أنه موجه نحو جهد الشبكة المطبق. ولهذا السبب تم تسميته بـ back-EMF. إن EMF الخلفي هو العامل الذي ينظم استهلاك الطاقة الكهربائية من الشبكة.

وفقًا لقانون الحث الكهرومغناطيسي، يتناسب EMF الخلفي بشكل مباشر مع معدل تغير التدفق المغناطيسي الذي يمر عبر لفات عضو الإنتاج. ونتيجة لذلك، مع انخفاض تردد دوران عضو الإنتاج، يتناقص أيضًا المجال الكهرومغناطيسي الخلفي.

إذا لم يكن هناك حمل ميكانيكي على عمود المحرك (المحرك في وضع الخمول)، يتم إعاقة عزم دوران المحرك فقط من خلال لحظات الاحتكاك وتصل سرعة دوران عضو الإنتاج إلى قيمتها القصوى. في هذه الحالة، يعوض EMF الخلفي بشكل كامل تقريبًا جهد الشبكة ويمر الحد الأدنى من التيار عبر ملف عضو الإنتاج. على التوالى الطاقة الكهربائية، المستهلكة من الشبكة، هو الحد الأدنى.

التحكم في سرعة المحرك

العاصمة الإثارة المستقلة والمتوازية

دعونا ننظر مرة أخرى إلى المعادلة الأساسية للمحرك الكهربائي. لا يختلف التعبير الخاص بالمجال الكهرومغناطيسي للمحرك عن التعبير الخاص بالمجال الكهرومغناطيسي للمولد. وهذا أمر مفهوم: في كلتا الحالتين، تتقاطع الموصلات المتعرجة خطوط الكهرباءالمجال المغنطيسي. حقيقة أن عضو المولد يتم فكه بواسطة القوى الميكانيكية، وأن عضو المحرك يتم فكه بواسطة القوى الكهرومغناطيسية، لا يهم من وجهة نظر قانون الحث الكهرومغناطيسي.

من الناحية العملية، من المهم فهم شروط وطرق تنظيم سرعة المحرك. الصيغة المشتقة تسمح لنا بحل هذه المشكلة. بادئ ذي بدء، نلاحظ أنه من أجل تقليل فقدان الطاقة، فإنهم يسعون جاهدين لجعل مقاومة ملف حديد التسليح صغيرة قدر الإمكان (في الآلات الحقيقية تكون أجزاء من المئات أو الألف من الأوم).

وبالتالي، هناك طريقتان لتغيير سرعة المحرك بسلاسة على نطاق واسع: 1) تغيير الجهد U الذي يتم توفيره لعضو المحرك؛ 2) التغير في تدفق الإثارة المغناطيسية Ф (تيار الإثارة Iв).

الطريقة الثانية لتنظيم سرعة المحرك هي الأفضل، لأنها مرتبطة بفقدان أقل للطاقة: تيار الإثارة أقل بعشرات المرات من تيار المحرك، والخسائر في مقاومة متغيرة التحكم تتناسب مع مربع التيار. ومع ذلك، إذا كان من الضروري تغيير سرعة المحرك ضمن نطاق واسع جدًا، يتم استخدام كلا الطريقتين في وقت واحد.

القدرة على تنظيم سرعة الدوران بسلاسة واقتصادية على نطاق واسع الميزة الأكثر أهميةمحركات التيار المستمر.

في كثير من الحالات، يصبح من الضروري تغيير اتجاه دوران المحرك الكهربائي. ويسمى تغيير اتجاه الدوران بالعكس.

لعكس محرك التيار المستمر، يجب تغيير اتجاه التدفق المغناطيسي للمجال أو تيار عضو الإنتاج. عندما يتغير اتجاه تدفق الإثارة وتيار عضو الإنتاج في وقت واحد بسبب التغير في قطبية جهد مصدر الطاقة، فإن اتجاه دوران عضو المحرك لا يتغير.

يتم عكس المحرك باستخدام مفاتيح في دائرة عضو الإنتاج أو في دائرة الإثارة.

يوضح التعبير الخاص بسرعة المحرك أنه مع انخفاض التدفق المغناطيسي للإثارة، يزداد التردد بلا حدود. من وجهة النظر هذه، يعد حدوث انقطاع في دائرة الإثارة الحركية أمرًا خطيرًا، حيث ينخفض ​​\u200b\u200bالتدفق المغناطيسي بشكل حاد إلى تدفق المغنطة المتبقي، ويذهب المحرك إلى "التجول". من المحتمل بشكل خاص أن يكون وضع "التجاوز" في المحرك غير المحمل. يعد وضع "التباعد" حالة طوارئ: تعمل قوى الطرد المركزي على تشويه ملف عضو الإنتاج، ويصبح عضو الإنتاج محشورًا، وفي بعض الحالات يتم تدميره.

آلة العاصمة (الشكل 1، أ) يتكون من جزأين رئيسيين:

1) جزء ثابت، يهدف أساسًا إلى إنشاء تدفق مغناطيسي؛

2) الجزء الدوار والذي يسمى حديد التسليح والذي تتم فيه عملية تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية (مولد كهربائي) أو العكس - الطاقة الكهربائيةإلى ميكانيكي (محرك كهربائي). يتم فصل الأجزاء الثابتة والدوارة عن بعضها البعض بفجوة.

الجزء الثابت لآلة التيار المستمر يتكون من القطبين الرئيسيين 3(الشكل 2)، مصممة لإنشاء التدفق المغناطيسي الرئيسي؛ أعمدة إضافية 4تم تركيبه بين الجهاز الرئيسي والموظفين لتحقيق عملية خالية من الشرر فرش 6على المجمع (الشكل 1، ب); السرير 1.

مِرسَاة 7 هو جسم أسطواني يدور في الفراغ بين القطبين، ويتكون من قلب المحرك والعتاد; وضعت عليه اللفات; جامعو جهاز الفرشاة. في حاملات الفرشاة 5نكون فرش 6، مما يوفر اتصالًا منزلقًا مع المبدل أثناء الدوران. على رمح 2يتم الضغط على المروحة وحلقة الموازنة على المحرك.

الشكل 1– تصميم ماكينة التيار المستمر أوجامع ب.

جامعيتم تجميعها من صفائح نحاسية معزولة عن بعضها البعض وعن السكن 3. يتم وضع أصفاد الميكانيت المضغوطة على فلنجات الضغط 4. يتم عزل فلنجات الضغط عن بعضها البعض باستخدام حشوات الميكانيت 2، والتي يتم تشديدها بجوز حلقي 6. لف المحرك المقاطع ملحومة بالديوك 7. يتعرض العاكس للمعالجة الحرارية بطريقة تتشكل هيكل متجانسة‎القضاء على النبضات والاهتزازات.

الشكل 2- القطب الرئيسي.

القطب الرئيسييتكون من نواة (5) مجمعة على مسامير مصنوعة من صفائح الفولاذ الكهربائي سماكة 1 مم. على الجانب المواجه لعضو الإنتاج، يحتوي القلب على قطعة قطب 6، والتي تعمل على تسهيل توصيل التدفق المغناطيسي عبر فجوة الهواء. يتم وضع ملف لف المجال 1 على قلب القطب، والذي يمر من خلاله تيار مباشر. يتم لف الملف على الإطار 2. ويتم تثبيت الأعمدة على الإطار 4 باستخدام مسامير خاصة 3.

تصنيف اللفات حديد التسليح لآلات التيار المستمر

بغض النظر عن نوع المرساة (الحلقة أو الأسطوانة) الموجودة لدينا الأنواع التاليةاللفات حديد التسليح من آلات العاصمة:
أ) حلقة بسيطة؛ ب) موجة بسيطة. ج) حلقة معقدة.
د) موجة معقدة.

تشكل الملفات البسيطة دائمًا نظامًا واحدًا فقط من الموصلات المغلقة على نفسها، في حين أن الملفات المعقدة يمكن أن تشكل نظامًا واحدًا أو أكثر من هذه الأنظمة. في الحالة الأولى، سوف نسمي اللف المعقد مرة واحدة مغلقة، في الثانية - متعددة مغلقة.

وضع المولد.

لنفترض أن مرساة الآلة (الشكل 3، أ) يتم تدويره في اتجاه عقارب الساعة. بعد ذلك يتم تحفيز المجال الكهرومغناطيسي في موصلات ملف عضو الإنتاج، والذي يمكن تحديد اتجاهه بواسطة قاعدة اليد اليمنى كما هو موضح في الشكل 3، أ. وبما أنه من المفترض أن يكون تدفق الأقطاب ثابتًا، فإن القوة الدافعة الكهربية هذه تتولد فقط بسبب دوران عضو الإنتاج وتسمى القوة الدافعة الكهربية التناوبية.

حجم المجال الكهرومغناطيسي المستحث في موصل ملف عضو الإنتاج.

, (1)

الشكل 3- أبسط العمل

آلات العاصمة في الوضع

مولد ( أ) والمحرك ( ب)

أين هو حجم الحث المغناطيسي في فجوة الهواء بين القطب وعضو الإنتاج في موقع الموصل؛ - الطول النشط للموصل بين القطب وعضو الإنتاج في موقع الموصل، أي. الطول الذي يقع عليه في المجال المغناطيسي؛ – السرعة الخطية لحركة الموصل .

بسبب التماثل، يتم تحفيز نفس المجال الكهرومغناطيسي في كلا الموصلين، والذي يضاف على طول محيط المنعطف، وبالتالي إجمالي المجال الكهرومغناطيسي لعضو المحرك في الآلة المعنية

. (2)

إن القوة الدافعة الكهربية متغيرة لأن موصلات ملف عضو الإنتاج تمر بالتناوب تحت القطبين الشمالي والجنوبي، ونتيجة لذلك يتغير اتجاه القوة الدافعة الكهربية في الموصلات.

تردد المجالات الكهرومغناطيسية في آلة ذات قطبين يساوي سرعة دوران عضو الإنتاج، معبرًا عنها بعدد الدورات في الثانية:

وفي حالة عامةعندما يكون لدى الآلة أزواج من الأقطاب ذات قطبية متناوبة،

في المولد، يكون العاكس عبارة عن مقوم ميكانيكي يحول التيار المتردد لملف عضو الإنتاج إلى تيار مباشر في الدائرة الخارجية.

سيكون جهد التيار المستمر عند أطراف عضو الإنتاج للمولد أقل بمقدار انخفاض الجهد في مقاومة لف عضو الإنتاج:

موصلات ملف المحرك مع التيار موجودة في مجال مغناطيسي، وبالتالي ستعمل عليها القوى الكهرومغناطيسية:

يتم تحديد اتجاهه بواسطة قاعدة اليد اليسرى.

تولد هذه القوى عزمًا ميكانيكيًا، وهو ما يسمى عزم الدوران الكهرومغناطيسي، كما هو موضح في الشكل 3 أ، متساوي

, (7)

أين هو قطر المرساة. كما يتبين من الشكل 3 أ، في وضع المولد، تعمل هذه اللحظة عكس اتجاه دوران عضو الإنتاج ويتم الكبح.

وضع المحرك.

يعتبر أبسط آلةيمكن أن يعمل أيضًا كمحرك إذا تم توفير تيار مباشر إلى ملف عضو الإنتاج مصدر خارجي. في هذه الحالة، ستعمل القوى الكهرومغناطيسية على موصلات ملف عضو الإنتاج وسينشأ عزم كهرومغناطيسي. أما الكميات و بالنسبة للمولد فتتحدد بالمعادلتين (3.6) و (3.7). مع قيمة كافية، سيتم تدوير المحرك للآلة وتطوير الطاقة الميكانيكية. اللحظة تسير وتتصرف في اتجاه الدوران.

إذا أردنا أنه بنفس قطبية الأقطاب يكون اتجاه دوران المولد (الشكل 3، أ) والمحرك (الشكل 3، ب) كانت هي نفسها، فإن اتجاه العمل، وبالتالي يجب عكس اتجاه التيار في المحرك مقارنة بالمولد (الشكل 3، ب).

في وضع المحرك، يقوم المبدل بتحويل التيار المباشر المستهلك من الدائرة الخارجية إلى تيار متردد في ملف عضو الإنتاج وبالتالي يعمل كعاكس للتيار الميكانيكي.

تدور موصلات ملف عضو المحرك أيضًا في المجال المغناطيسي، وبالتالي يتم تحفيز المجال المغناطيسي أيضًا في ملف عضو المحرك، ويتم تحديد حجمه بالمساواة (3.2). اتجاه هذا المجال الكهرومغناطيسي في المحرك (الشكل 3، ب) هو نفسه الموجود في المولد (الشكل 3، أ). وهكذا، في المحرك، يتم توجيه القوة الدافعة الكهربية لعضو الإنتاج عكس التيار والجهد المطبق على أطراف عضو الإنتاج. لذلك، يُسمى أيضًا EMF لعضو المحرك القوة الدافعة الكهربائية المضادة.

تتم موازنة الجهد المطبق على عضو المحرك بواسطة القوة الدافعة الكهربية وانخفاض الجهد في ملف عضو الإنتاج:

مبدأ الرجوع:

ويترتب على ما سبق أن كل آلة DC يمكن أن تعمل في وضع المولد وفي وضع المحرك. هذه الخاصية متأصلة في جميع أنواع الآلات الكهربائية الدوارة وتسمى عكسية.

لنقل آلة التيار المستمر من وضع المولد إلى وضع المحرك والعكس، مع عدم تغيير قطبية الأعمدة والفرش واتجاه الدوران دون تغيير، لا يلزم سوى تغيير اتجاه التيار في ملف عضو الإنتاج.

لذلك، يمكن إجراء مثل هذا الانتقال بكل بساطة وفي شروط معينةحتى تلقائيا.

تحويل الطاقة.

يوضح الشكل 4 اتجاهات عمل الكميات الميكانيكية والكهربائية في عضو مولد مولد ومحرك DC.

الشكل 4- اتجاهات تيار EMF واللحظات في المولد ( أ) والمحرك ( ب) العاصمة.

وفقًا لقانون نيوتن الأول، عند تطبيقه على جسم دوار، فإن عزمي القيادة والكبح المؤثرين على هذا الجسم يوازن بعضهما البعض. لذلك، في المولد في ظل ظروف التشغيل المستقرة، فإن عزم الدوران الكهرومغناطيسي

, (9)

أين هو عزم الدوران على عمود المولد الذي تم تطويره بواسطة المحرك الرئيسي، هو لحظة قوى الاحتكاك في المحامل، في الهواء وعلى مبدل الآلة، هو عزم دوران الكبح الناتج عن الخسائر بسبب التباطؤ والتيارات الدوامة في قلب عضو الإنتاج .

تنتج خسائر الطاقة هذه عن دوران قلب عضو الإنتاج في المجال المغناطيسي الثابت للقطبين. القوى الكهرومغناطيسية الناشئة في هذه الحالة لها تأثير كبح على عضو الإنتاج وفي هذا الصدد تظهر نفسها كقوى احتكاك.

في المحرك في حالة مستقرة

, (10)

أين يتم تطوير عزم الكبح على عمود المحرك بواسطة آلة العمل (أداة الآلة، المضخة، إلخ).

في المولد هي لحظة القيادة، وفي المحرك هي لحظة الكبح، وفي كلتا الحالتين تكون معاكسة في الاتجاه.

تسمى القوة التي طورها عزم الدوران الكهرومغناطيسي الطاقة الكهرومغناطيسيةويساوي

يمثل السرعة الزاويةتناوب.

في ملف عضو الإنتاج، تحت تأثير المجالات الكهرومغناطيسية والتيار، تتطور الطاقة الكهربائية الداخلية لعضو الإنتاج

حسب التساويات (4.5) و (4.6) أي. إن الطاقة الكهربائية الداخلية للعضو الدوار تساوي الطاقة الكهرومغناطيسية التي يطورها العزم الكهرومغناطيسي، والتي تعكس عملية تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية في المولد والعملية العكسية في المحرك.

للمولد

(15)

وبالنسبة للمحرك

. (16)

تمثل الأجزاء اليسرى من هذه التعبيرات الطاقة الكهربائية عند أطراف عضو الإنتاج، والمصطلحات الأولى للأجزاء اليمنى هي القوة الكهرومغناطيسية لعضو الإنتاج، والمصطلحات الأخيرة هي فقدان الطاقة الكهربائية في عضو الإنتاج.

وفقًا لهذه التعبيرات، يتم تحويل الطاقة الميكانيكية التي يتم تطويرها على عمود المولد بواسطة المحرك الرئيسي، مطروحًا منها الخسائر الميكانيكية والمغناطيسية، إلى طاقة كهربائية في ملف عضو الإنتاج، ويتم توفير الطاقة الكهربائية مطروحًا منها الخسائر في هذا الملف إلى الدائرة الخارجية. في المحرك، يتم إنفاق الطاقة الكهربائية الموردة إلى عضو الإنتاج من دائرة خارجية جزئيًا على الضياعات في ملف عضو الإنتاج، ويتم تحويل الباقي إلى طاقة مجال كهرومغناطيسي والأخيرة إلى طاقة ميكانيكية، والتي، مطروحًا منها خسائر الاحتكاك والخسائر في يتم نقل فولاذ المحرك إلى آلة العمل.

خسائر.

أحكام عامة.عندما تعمل الآلة الكهربائية، فإن جزءًا من الطاقة التي تستهلكها يهدر ويتبدد على شكل حرارة. تسمى قوة الطاقة المفقودة خسائر الطاقةأو مجرد خسائر

خسائر في الآلات الكهربائيةوتنقسم إلى الأساسية والإضافية. تنشأ الخسائر الرئيسية نتيجة الكهرومغناطيسية الرئيسية و العمليات الميكانيكية، والخسائر الإضافية ناجمة عن ظواهر ثانوية مختلفة. في الآلات الكهربائية الدوارة، يتم تقسيم الخسائر الرئيسية إلى 1) الخسائر الميكانيكية، 2) الخسائر المغناطيسية (الخسائر الفولاذية) و 3) الخسائر الكهربائية.

تشمل الخسائر الكهربائية الخسائر في اللفات، والتي تسمى أيضًا خسائر النحاس، على الرغم من أن اللفات ليست مصنوعة دائمًا من النحاس، وفقدان مقاومة متغيرة التحكم، وفقدان في مقاومة التلامس لملامسات الفرشاة.

الخسائر الميكانيكيةتتكون من 1) خسائر في المحامل، 2) خسائر بسبب احتكاك الفرش على مبدل التيار أو حلقات الانزلاق، و3) خسائر التهوية، والتي تشمل الخسائر الناجمة عن احتكاك أجزاء الماكينة بالهواء والخسائر الأخرى المرتبطة بتهوية الآلة.

تعتمد الخسائر في المحامل على نوع المحامل (المتدحرجة أو المنزلقة)، وحالة أسطح الاحتكاك، ونوع التشحيم، وما إلى ذلك.

يمكن حساب خسائر احتكاك الفرشاة باستخدام الصيغة

, (17)

أين هو معامل احتكاك الفرش على المبدل أو حلقات الانزلاق ( ); - ضغط محدد (لكل وحدة مساحة) على الفرشاة؛ - سطح التلامس لجميع الفرش؛ - السرعة المحيطية للمبدل أو حلقات الانزلاق.

تعتمد خسائر التهوية على تصميم الآلة ونوع التهوية. في الأجهزة ذاتية التهوية المزودة بمروحة طرد مركزي مدمجة، يتم حساب خسائر التهوية تقريبًا باستخدام الصيغة:

أين هي كمية الهواء التي يتم دفعها عبر الآلة؟
- السرعة المحيطية لأجنحة التهوية على طول قطرها الخارجي، .

الخسائر الميكانيكية العامة

كما يلي مما سبق، تعتمد الخسائر في أي آلة معينة فقط على سرعة الدوران ولا تعتمد على الحمل. في آلات التيار المستمر بقدرة تتراوح من 10 إلى 500 كيلووات، تبلغ الخسائر حوالي 2 - 0.5٪ من القدرة المقدرة للآلة.

الخسائر المغناطيسيةتشمل الخسائر الناجمة عن التباطؤ والتيارات الدوامة الناجمة عن انعكاس مغنطة النوى الفولاذية النشطة. لحساب هذه الخسائر، يتم تقسيم النواة إلى أجزاء، في كل منها يكون الحث المغناطيسي ثابتًا. على سبيل المثال، في آلات التيار المستمر، يتم حساب الخسائر في قلب عضو الإنتاج وفي أسنان عضو الإنتاج بشكل منفصل.

تشمل الخسائر المغناطيسية أيضًا خسائر إضافية تعتمد على حجم التدفق الرئيسي للآلة (تدفق الأعمدة) وتنتج عن هيكل التروس للنوى. وتسمى هذه الخسائر أيضًا بخسائر عدم التحميل الإضافية، لأنها موجودة في آلة متحمسة بالفعل تسكع. تشمل هذه الخسائر في آلات التيار المستمر، أولاً وقبل كل شيء، الخسائر السطحية في قطع القطب الناتجة عن تسنن عضو الإنتاج.

إذا كانت هناك أيضًا أخاديد في قطع عمود آلة التيار المستمر (إذا كان هناك ملف تعويض)، فإن نبضات التدفق المغناطيسي تحدث في أسنان وأعمدة عضو الإنتاج نتيجة لحركتها المتبادلة. يبلغ التدفق في الأسنان الحد الأقصى عندما يكون سن عضو الإنتاج مقابل سن القطب، ويكون الحد الأدنى عندما يقع الأخدود مقابل السن. تواتر هذه النبضات مرتفع أيضًا. في هذه الحالة، يحدث فقدان النبض في الأسنان وفقدان السطح أيضًا على السطح الخارجي لعضو الإنتاج.

. (21)

تشتمل الخسائر الكهربائية أيضًا على خسائر في مقاومات التحكم وخسائر في مقاومة الانتقال لملامسات الفرشاة. يتم حساب مقدار الخسارة في مقاومة التلامس لملامسات الفرشاة للفرش ذات القطبية نفسها بواسطة الصيغة

أين هو انخفاض الجهد لكل اتصال الفرشاة.

خسائر إضافية. تشمل هذه المجموعة الخسائر الناجمة عن الظواهر الثانوية المختلفة عند تحميل الجهاز.

في آلات التيار المستمر، ينشأ جزء واحد من الخسائر قيد النظر بسبب تشويه منحنى المجال المغناطيسي في فجوة الهواء تحت الحمل تحت تأثير التفاعل العرضي لعضو الإنتاج. ونتيجة لذلك، يتم توزيع التدفق المغناطيسي بشكل غير متساو على الأسنان والمقطع العرضي لظهر عضو الإنتاج: من إحدى حواف قطعة القطب، يتناقص الحث في الأسنان وظهر عضو الإنتاج، ومن الحافة الأخرى يزداد. يؤدي هذا التوزيع غير المتساوي للتدفق إلى زيادة في الخسائر المغناطيسية، تمامًا كما يؤدي التوزيع غير المتساوي للتيار في الموصل إلى زيادة الخسائر الكهربائية. وبسبب هذا التوزيع غير المتكافئ للتدفق، تزداد أيضًا الخسائر السطحية في قطع القطب. في ظل وجود ملف تعويض، فإن الجزء المعتبر من الخسائر الإضافية غائب عمليا.

يرتبط جزء آخر من الخسائر الإضافية في أجهزة التيار المستمر بالتخفيف. عندما يتغير تدفق التسرب للمقاطع المبدلة مع مرور الوقت، يتم حث التيارات الدوامية في الموصلات المتعرجة. يؤدي تيار التحويل الإضافي أيضًا إلى خسائر إضافية.

ومن الناحية العملية، يتم تقدير الخسائر الإضافية على أساس البيانات التجريبية في شكل نسبة مئوية معينة من القدرة المقدرة. وفقًا لـ GOST 11828 - 66، يتم أخذ هذه الخسائر لآلات التيار المستمر عند الحمل المقدر: في حالة عدم وجود ملف تعويض يساوي 1.0٪ وفي وجود ملف تعويض يساوي 0.5٪ من طاقة الخرج للمولد والقوة الموصلة للمحرك. بالنسبة للأحمال الأخرى، يتم إعادة حساب هذه الخسائر بشكل متناسب مع مربع تيار الحمل.

يتم تغطية جميع أنواع الخسائر الإضافية التي لا تتعلق مباشرة بالعمليات الكهربائية في دوائر لف الماكينة القوة الميكانيكيةعلى رمح الآلة.

إجمالي الخسائر أو مجموعهايمثل مجموع جميع الخسائر.