ДЖЕРЕЛО ПОСТІЙНОГО СТРУМУ ВУЧЕБНОЙ ЛАБОРАТОРИИ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН
Федеральне державне освітня установа вищої освіти «Оренбурзький державний університет», Оренбург
Постійний струм в лабораторії необхідний для випробування двигунів постійного струму з різними способами збудження. Двигуни постійного струму здатні створювати великий пусковий момент при щодо малому споживаної від джерела струмі, плавно і в широкому діапазоні з високою економічністю змінювати частоту обертання. Вони по теперішній час використовуються в тролейбусах, трамваях, електровозах, тепловозах і метро, в автомобільному транспорті, в прокатних станах і в побутовій техніці у вигляді універсальних колекторних двигунів. Останні, через їх здатності обертатися з частою до 30000 оборотів в хвилину мають малу масу при великої потужності використовуються в пилососах, електродриль, кавомолках і т. Д.
Постійний струм в таких лабораторіях отримують від генератора постійного струму обертається двигуном змінного трифазного струму, зазвичай, асинхронного. Причому струм і напруга, створювані генератором не є постійними в строгому розумінні значення слова «постійний», оскільки мають пульсації, причиною виникнення яких є кінцеве число пластин в колекторі генератора.
Недоліки такого способу отримання постійного струму очевидні. Це неминучі шум і вібрація, низькі коефіцієнт корисної дії і надійність, дуже великі маса і габарити.
Використання напівпровідникового випрямляча повністю усуває недоліки електромашинного джерела. Однак для успішного застосування такого випрямляча необхідно правильно вибрати його електричну схему.
З представлених в [1,2] схем інтерес можуть уявити три, а саме однофазная бруківка з чотирьох діодів, трифазна мостова з шести діодів і трифазна з зрівняльним реактором з дванадцяти діодів.
Очевидно, що однофазна мостова схема найпростіша. Але вона створює найбільші пульсації випрямленої напруги. Так, з рис.1 випливає, що створюване нею напруга змінюється від нуля до амплітудного. Якщо підключити до такого випрямителю вольтметр, то він покаже середнє значення кривої напруги 1 рис.1. Якщо ж підключити і двигун постійного струму, то показання вольтметра збільшиться до амплітудного, т. Е. Більш ніж в 1,5 рази, крива 2 рис.1. Збільшення показання вольтметра виникає через наявність електрорушійної сили, близькою за величиною до підведений напрузі, що виникає в обертовому двигуні. Інакше, при провалі кривої напруги випрямляча, двигун, обертаючись по інерції, переходить в режим генератора, створюючи електрорушійну силу.
Малюнок 1 - Тимчасова діаграма випрямленої напруги
Трифазні схеми випрямлення створюють набагато менші пульсації випрямленої напруги, які можна порівняти з пульсаціями напруги генераторів постійного струму. До того ж трифазні випрямлячі на відміну від однофазного представляють собою симетричну навантаження для трифазної мережі. Оскільки обидва названі трифазні випрямлячі задовольняють вимогам навчальної лабораторії, то перевагу слід віддати простіший.
При виконанні однієї з лабораторних робіт в лабораторії необхідно переводити електричну машину постійного струму з режиму двигуна в режим генератора, коли електрорушійна сила, що виникає в машині, перевищує напруга джерела живлення. У цьому випадку електричний струм протікає в напрямку електрорушійної сили і зустрічно напрузі джерела. Таке можливо, якщо джерелом є генератор постійного струму. Але якщо джерелом є випрямляч, то, як видно з рис. 2 такий струм не потече.
Малюнок 2 - Схема живлення двигуна постійного струму від трифазного випрямляча
Виходом із ситуації є резистор Rн, підключений до виходу випрямляча. Для економії електричної енергії резистор необхідно підключати до випрямителю лише на час виконання згаданої лабораторної роботи.
Для пуску двигуна постійного струму і для зміни його частоти обертання використовують дротові реостати в ланцюзі якоря і в ланцюзі обмотки збудження. При переміщенні движків реостатов неминуче короткочасні обриви ланцюгів. Оскільки обмотка якоря і обмотка збудження є значні індуктивності, то при розриві таких ланцюгів виникають перенапруги, що супроводжуються іскрінням і виникненням електричної дуги в місці розриву. Розрив ланцюга якоря або ланцюга збудження ускладнюють пуск і зміна частоти обертання двигуна. При обриві ланцюга збудження можливе збільшення частоти обертання до небезпечного значення, коли може початися руйнування двигуна. Перенапруги можуть вивести з ладу напівпровідникові діоди випрямляча.
Для запобігання описаних несприятливих явищ реостати в ланцюзі якоря і обмотки збудження необхідно включати не так, як показано на рис.3, а так, як показано на рис. 4.
Малюнок 3 - Неправильна схема включення реостата
Малюнок 4 - Правильна схема включення реостата
При правильному включенні реостата і при обриві під движком ток починає протікати по всій довжині реостата, лише незначно зменшуючись за величиною. Для зменшення поштовхів крутного моменту доцільно налаштовувати реостат на його можливе найменший опір.
Справжні рекомендації можуть бути використані в лекційному курсі, при підготовці методичних вказівок і при проведенні лабораторних робіт у навчальній лабораторії електричних машин.
1. Чиженко, перетворювальної техніки [Текст]. навч. посібник для вузів /. - М. Вища. шк. 1974. - 432 с. рис
2. Основи промислової електроніки [Текст]. навч. для неелектротехн. спец. вузів / під ред. - 2-е вид. перераб. і доп. - М. Вища. шк. 1978. - 336 с. мул. - Бібліогр. с. 328