Постоянных магнитов»
Выполнил Аникин К.Е.
Группа ПС1-62
Проверил Сысоев М.
Цель работы – ознакомиться с принципом действия электродвигателя-тахогенератора постоянного тока, его конструкцией и снять основные выходные параметры и характеристики.
Назначение ДТГ – исследуемый электродвигатель-тахогенератор предназначен для использования в гиростабилизированной платформе для компенсации возмущающих моментов по осям платформы. Тахогенератор ДТГ предназначен для обратной связи по частоте вращения (повороту) оси платформы.
Краткие сведения по принципу действия
коллекторной машины постоянного тока.
Простейшая модель машины постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов изображена на рис.1.
Она состоит из:
-системы возбуждения (индуктора) – постоянных магнитов с полюсами N,S,между которыми существует неподвижное в пространстве и неизменное во времени магнитное поле;
-обмотки якоря (ротора), содержащей в простейшем случае всего один виток;
-коллектора, который состоит из двух полуколец, к каждому из которых припаяны концы обмотки секции якоря;
-двух электрощеток, на которые подается питание от источника постоянного тока с постоянным напряжением U.
На рис.2,3 изображены поперечные сечения модели машины при двух различных пространственных положениях обмотки якоря относительно полюсов возбуждения.
Силовые линии магнитного поля возбуждения показаны на рис. 2 пунктиром.
На активные части проводников с током в магнитном поле действуют электромагнитные силы Fэ , создающие крутящий момент, который приводит ротор во вращение. Направление действия силы определяется по правилу левой руки.
Как следует из рис. 3, крутящий момент машины (двигателя) обращается в нуль, когда плоскость обмотки (секции) якоря совмещается с линией нейтрали машины (проходит через центр вращения ротора и перпендикулярна магнитным силовым линиям возбуждения).
Чтобы обеспечить режим непрерывного вращения, необходимо изменять направление тока в обмотке в указанный момент углового положения. Этим занимается коллектор.
Недостаток: электромагнитный момент имеет пульсирующий характер, при некоторых пространственных положениях ротора он равен нулю.
Устранение недостатка: электродвигатели изготавливают с многосекционной обмоткой якоря.
При коммутации (переключении секций обмотки якоря при движении щёток по коллектору) изменяется электрическое сопротивление обмотки из-за замыкания (затем размыкания) её секций, находящихся на линии нейтрали.
Изменение сопротивления вызывает колебания (пульсации) тока якорной цепи, а следовательно и вращающего момента т.к. вращающий момент пропорционален току в обмотке якоря и магнитному потоку возбуждения:
М=См·Iя·Ф
Iя – ток в обмотке якоря;
Ф – магнитный поток возбуждения;
См – конструктивный коэф-т, постоянный для данного электродвигателя.
В секциях якоря, пересекающих поток возбуждения, наводится ЭДС Ея, имеющая полярность, обратную полярности напряжения питания электродвигателя. Она пропорциональна частоте вращения якоря n и магнитному потоку Ф:
Ея=Ся·n·Ф
Частота вращения устанавливается в тот момент, когда ЭДС, наведенная в обмотке якоря, и падение напряжения в цепи якоря становятся равной приложенному напряжению питания:
U=Ея+Iя·Rя
Rя=rя+rщ+R – сопротивление цепи якоря, равное сумме сопротивлений обмотки якоря, щеточных контактов и других элементов, включенных последовательно с якорем.
Недостатки коллекторной электрической машины:
-искрение под щетками
-механическое скольжение щеток по коллектору ведет к загрязнению электрической машины из-за появления щеточный пыли, вызывает акустический шум, сокращается срок службы.
Для устранения радиопомех устанавливают подавляющие фильтры.
Для уменьшения мех. Износа щеток ведется подбор пары материалов щеток и пластин коллектора.
Конструктивное исполнение исследуемого
электродвигателя-тахогенератора.
ДТГ состоит из двух электрических машин:
-коллекторного двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов;
-встроенного в осевое отверстие электродвигателя коллекторного тахогенератора постоянного тока с возбуждением от постоянны магнитов.
Конструкция ДТГ:
1. якорь электродвигателя
2. щеточно-коллекторный узел электродвигателя
3. индуктор электродвигателя
4. шарикоподшипник
5. якорь тахогенератора
6. щеточно-коллекторный узел тахогенератора
7. индуктор тахогенератора
8. экран электродвигателя
9. экран тахогенератора
