Направление действия определяют по рисунку в каждом конкретном случае.
В рамках этих соотношений, пользуясь правилами левой и правой руки, можно решать целый ряд практических задач электромеханики, двадцать из которых представлены в приложении к этому материалу для самостоятельного решения и летучего контроля. В рисунках задач летучего контроля γ означает относительное значение веса груза.
ЗАДАЧИ ПО ЛИНЕЙНЫМ МАШИНАМ
| |||||
 | |||||
| |||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 | |||||
 | |||||
 |
 |
ОТВЕТЫ
НА ЗАДАЧИ ПО ЛИНЕЙНЫМ МАШИНАМ
 |
 |
Приложение 2. Линейные машины с изменяющимся магнитным потоком
 | |||
|
Машина параллельного возбуждения (рис. 7), отличается тем, что обмотка возбуждения присоединяется непосредственно к источнику напряжения.
Рис. 7. Линейная машина с параллельным возбуждением
Пользуясь правилом относительных величин: все, что пропорционально, то равно, — преобразуем фундаментальные отношения электромеханики для машины с параллельным возбуждением следующим образом:
u=e=фv
Fe=Fм=фi
ф=u (магнитный поток пропорционален напряжению).
Получим
u=e=uv, отсюда после сокращения на u имеем 1=v. Иначе: скорость движения проводника не зависит от напряжения и всегда номинальная.
Fe=Fм=ui, отсюда видим, что при увеличении напряжения ток якоря будет уменьшаться, а при уменьшении напряжения будет увеличиваться. На практике ни в коем случае нельзя уменьшать напряжение машины параллельного возбуждения ниже допустимого по формуляру, так как это влечет за собой перегрев обмотки якоря машины.
Машина с последовательным возбуждением (рис. 8) отличается тем, что обмотка возбуждения включена последовательно с проводником, то есть магнитный поток пропорционален току проводника машины.
Рассмотрение характеристик этой машины важно потому, что все стартеры дизелей или бензиновых двигателей представляют собой машины с последовательным возбуждением.
Рис. 8. Линейная машина с последовательным возбуждением
Пользуясь правилом относительных величин: все, что пропорционально, то равно, — преобразуем фундаментальные отношения электромеханики для машины с последовательным возбуждением следующим образом:
u=e=фv
Fe=Fм=фi
ф=i (магнитный поток пропорционален току).
Получим u=e=iv.
Fe=Fм=ii=i2.
Отсюда получаем, что машину с последовательным возбуждением ни в коем случае нельзя включать на холостом ходу, так как при Fe=Fм=0=ii=i2=0, i=0, а скорость v=u/0=¥, то есть машина пойдет в разнос.
Вопросы для самоконтроля
А. Машина с параллельным возбуждением. Механическая сила номинальная.
1. Что будет с током и скоростью движения проводника машины, если в цепь проводника машины ввести активное сопротивление (0,5 о.е.)?
2. Что будет, если активное сопротивление (0,5 о.е.) ввести не в цепь проводника, а в цепь машины в целом, сразу после источника напряжения?
3. Что будет с током и скоростью движения, если ввести активное сопротивление в цепь катушки возбуждения, уменьшив ток возбуждения в два раза?
4. Что будет с током и скоростью движения, если уменьшить ток возбуждения в два раза и ввести активное сопротивление 0,5 о.е. в цепь проводника машины?
Б. Машина с последовательным возбуждением. Механическая сила — номинальная.
5. Что будет с током и скоростью движения проводника машины, если в цепь проводника машины ввести активное сопротивление (0,5 о.е.)?
6. Что будет, если активное сопротивление (0,5 о.е.) ввести не в цепь проводника, а в цепь машины в целом, сразу после источника напряжения?
7. Что будет с током и скоростью движения, если уменьшить механическую силу в два раза?
8. Что надо сделать, чтобы при уменьшенном в два раза напряжении источника напряжения сохранить номинальную скорость движения проводника?
Приложеие 3. Переменное синусоидальное напряжение
Железо статора (шихтованное)
Магнитные силовые линии
Ласточкин хвост
Вращение ротора с круговой частотой w
Башмак ротора
Вал ротора
Пазовая зона
Ярмо
Расточка статора
ЭДС = Uсети
+
+
+
·
·
·
Обмотка ротора, в которую дается постоянный ток возбуждения
Рис. П3.1. Однофазный генератор
На рис. П3.1 схематично показан однофазный генератор с основными частями. Ротор генератора сделан с таким профилем башмаков, чтобы магнитный поток был синусоидально распределен по расточке статора (на рис. П3.1 видны скосы башмаков ротора).
Когда ротор вращается с круговой частотой w= 2p¦=2p50=p100=314 радиан в секунду (напомним, что радиан — это угол, длина дуги которого равна радиусу; в окружности 2p радиан), то в статоре образуется синусоидальная электродвижущая сила (ЭДС) частотой 50 Гц. Эта ЭДС в сети, на которую работает генератор, вызывает синусоидальное напряжение сети (см. раздел «ЭДС и напряжение», рассмотренный выше).
Удобно символом синусоидальной ЭДС считать так называемый вращающийся вектор. Под вращающимся вектором понимают вектор, который вращается с круговой частотой w. Его длина равна амплитуде синусоиды или ее действующей величине (определение действующей величины следует ниже). Вектор направлен от начала координат. Мгновенное значение синусоидальной величины соответствует проекции вращающегося вектора на вертикальную ось. Вращающиеся векторы обычно обозначают точкой около символа. Например, U●, I●, Ф● и так далее.
Синусоидальное напряжение характеризуется амплитудой и действующим значением. Действующее значение равно корню квадратному из среднеквадратического значения площади половины синусоиды:
Физически действующее значение напряжения (тока) равно тому постоянному напряжению (току), которое в цепи активного сопротивления выделяет такое же тепло, как и переменное напряжение (ток). Это и определяет удобство введенных значений. Значение переменного и постоянного токов совпадают. Переменные синусоидальные ток или напряжения, эквивалентные по тепловому действию постоянному току или напряжению, покажут на приборах (амперметрах или вольтметрах) одно и то же значение.
Вращающиеся векторы удобны, чтобы каждый раз не рисовать множество синусоид, которые характеризуют различные значения токов, напряжений, магнитных потоков и т.д. Выше были рассмотрены синусоиды для емкостной, индуктивной и активной среды. Для них можно построить следующие векторные диаграммы.
Емкостная среда
Ось вращения векторов
Активная среда
I●
Индуктивная среда
I●
Ф●
I●
Q●
E●
E●
E●
U●
U●
U●
Рис. П.3.2. Представление синусоид в форме векторов
Очень удобно производить дифференцирование и интегрирование синусоидальной величины. Известно, что dASin wt/dt=wACoswt. Получаем снова синусоидально изменяющуюся величину, но сдвинутую по фазе в левую сторону (против вращения часовой стрелки) на 90° или угол p/2. Амплитуда этой новой синусоиды увеличилась на величину круговой частоты w (в 314 раз). В математике сдвиг векторов на угол a обозначают оператором eja. Таким образом, дифференцирование вектора означает его поворот на 90° влево и увеличение на круговую частоту w. И нтегрирование будет означать поворот вектора в правую сторону и уменьшение на круговую частоту w.