Работа тягового электрического двигателя
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
й силы (у двигателя) начинает перемещаться в магнитном поле в нём индуцируется ЭДС. Это явление называется электромагнитной индукцией. Индуктирование ЭДС в проводнике происходит независимо от того, включён ли он в какую-либо цепь или нет. Значение индуктируемой ЭДС определяется законом электромагнитной индукции Фарадея. Он формулируется следующим образом - индуктируемая ЭДС пропорциональна индукции магнитного поля В, длине проводника l и скорости его перемещения и скорости его перемещения v в направлении, перпендикулярном силовым линиям поля.
e=B l v
Если проводник движется под углом ? к направлению поля, то
e=B l v sin ?
При вращении витка в магнитном поле (рис.2) с постоянной скоростью v в нём будет индуктироваться переменная ЭДС. Максимум ЭДС будет соответствовать положению (а). ЭДС будет равна нулю в положении (б), когда проводник перемещается вдоль силовых линий, т.е. как бы скользит по ним.
а)б)
Рис.2. Рамка в магнитном поле.
Направление ЭДС определяется правилом правой руки. По этому правилу видно, что при изменении направления движения проводника будет изменяться и направление индуктируемой ЭДС.
Из закона сохранения энергии следует, что когда проводник перемещается под действием электромагнитной силы, то это соответствует отдаче проводником механической энергии. Это возможно только в том случае, если к проводнику будет подводиться электрическая энергия. Индуктируемая при этом в проводнике ЭДС должна быть направлена против приложенного напряжения и, следовательно, против тока, который протекает под действием напряжения. Таким образом, индуктируемая в проводнике ЭДС (при двигательном режиме), направлена против тока и препятствует его прохождению по проводнику.
Зависимость между напряжением и током определяется законом Ома для участка цепи, содержащего резисторы и источник ЭДС. Для этого случая он формулируется так - алгебралическая сумма ЭДС, действующих на рассматриваемом участке цепи, равна сумме падений напряжений на резисторах.
+U - e=I R
Зависимость между напряжением и током определяется законом Ома для участка цепи, содержащего резисторы и источник ЭДС. Для этого случая он формулируется так - алгебралическая сумма ЭДС, действующих на рассматриваемом участке цепи, равна сумме падений напряжений на резисторах.
+U - e=I R
Законы Ампера, Фарадея и Ома рассматривались применительно к отдельному проводнику, находящемуся в магнитном поле. При реализации рассмотренных законов для практических целей, т.е. при разработке конструкции электрической машины поступают следующим образом:
Для получения достаточно большого магнитного поля создают магнитную цепь, т.е. совокупность тел, служащих для сосредоточения магнитного поля в определённой части пространства. Магнитная цепь является одним из основных элементов устройств всякой электрической машины. Заметим, что наличие магнитной цепи является необходимым, но не достаточным условием наличия магнитного поля, которое характеризуется индукцией В (числом силовых линий на единицу площади) и магнитным потоком Ф (общим числом силовых линий под наконечником полюса). Обязательным условием появления магнитного поля является прохождение тока по специальным катушкам (катушкам возбуждения), находящимся на сердечнике полюса. Магнитная цепь может быть разветвлённой. На рис.3 показана магнитная цепь четырёхполюсного ТЭД, т.е. такого двигателя, у которого два северных полюса, два южных и четыре одинаковых катушки возбуждения. В данном случае у четырёхполюсной машины число пар полюсов р равно двум: р=2.
Рис.3 Магнитная цепь электродвигателя.
Магнитный поток ФП, возбуждаемый, скажем катушкой W1, проходит сердечник полюса, и воздушный зазор входит в зубы якоря и здесь разветвляется на две равные части ФП/2. Каждая из этих составляющих потока показана на рис.3 одной (средней)
Силовой линией. Равномерное деление потока обеспечивается за счёт строгой симметрии геометрических размеров участков для каждой силовой линии.
Далее каждая составляющая потока проходит по ярму якоря, через зубы якоря, находящиеся под полюсом S1 (или S2), и через воздушный зазор попадает в сердечник полюса S1 (S2), на котором расположена катушка W1 (W4), и через станину попадают в начало рассматриваемого пути. Магнитная цепь всегда замкнута - это важнейшее свойство магнитных силовых линий. Таким образом, в поведении магнитного потока участвуют одновременно катушки возбуждения двух соседних полюсов разной полярности.
Для установления зависимости (характеристики намагничивания) между магнитным потоком полюса ФП и током, протекающем по катушке возбуждения IВ, нужно выполнить сложный расчёт. Обращаем внимание на недопустимость предположения о том, что между потоком и током существует прямопропорциональная зависимость.
Реализовать большой вращающий момент, как это следует из формул, можно, только имея проводник большой длины, который должен иметь возможность вращаться в магнитном поле. Конструктивно эту задачу решают следующим образом:
Из отдельных листов электротехнической стали, имеющих зубчатую форму, собирают сердечник, который помещают между полюсами с минимальными воздушными зазорами (около 5 мм), Сердечник насажен на вал, закреплённый в подшипниках. На сердечнике должен быть размещён проводник. Т.к. длина сердечника по габаритным соображениям ограничивается 400-4