|
Реферат: Машиностроительные материалы (Технология)
Министерство образования Российской Федерации
Тюменский государственный нефтегазовый университет
Институт нефти и газа
Кафедра материаловедения и ТКМ
Контрольная работа
на тему: "Машиностроительные материалы"
по дисциплине "Материаловедение"
Выполнил: студент
группы МОП 98-2
Коротков П.Н.
Проверил: профессор
Денисов Е.В.
г. Тюмень,
2000 г.
Содержание:
| |стр. |
|1. Чугун ВЧ50 ГОСТ 7293-85 |3 |
|1.1. Расшифровка маркировки |3 |
|1.2. Характеристика |3 |
|1.3. Применение |3 |
|2. АС40 ГОСТ 1414-54 |4 |
|2.1. Расшифровка маркировки |4 |
|2.2. Характеристика и применение |4 |
|3. Р12Ф3 ГОСТ 19265-73 |5 |
|3.1. Расшифровка маркировки |5 |
|2.2. Характеристика |5 |
|3.3. Применение |6 |
|4. МА18 ГОСТ 14957-76 |7 |
|4.1. Расшифровка маркировки |7 |
|4.2. Характеристика |7 |
|4.3. Применение |7 |
|5. Основные принятые обозначения |8 |
|6. Список использованной литературы |9 |
1. Чугун ВЧ50 ГОСТ 7293-85
1.1. Расшифровка маркировки
Высокопрочный чугун, предел прочности на растяжение 50 кгс/мм2.
1.2. Характеристика
Высокопрочными называют чугуны с шаровидным графитом, который образуется в
литой структуре в процессе кристаллизации.
Шаровидный графит, имеющий минимальную поверхность при данном объеме,
значительно меньше ослабляет металлическую основу, чем пластинчатый графит,
и не является активным концентратором напряжений.
Для получения шаровидного графита чугун модифицируют чаще путем обработки
жидкого металла магнием (0,03-0,07 %) или введением 8-10 % магниевых
лигатур с никелем или ферросилицием.
Под действием магния графит в процессе кристаллизации принимает не
пластинчатую, а шаровидную форму. Чугуны с шаровидным графитом имеют более
высокие механические свойства, не уступающие свойствам литой углеродистой
стали, сохраняя при этом хорошие литейные свойства и обрабатываемость
резанием, способность гасить вибрации, высокую износостойкость и т.д.
Чугун ВЧ 50, имеет (=2 % и 180-260 HB. Вязкость разрушения перлитных
чугунов составляет 180-250 Н(мм3/2. Температура плавления tпл(1200(С, (Т=35
кгс/мм2, теплоемкость (при 0(С) 0,129 ккал/кг(град, теплопроводность (при
20(С) 43 ккал/м(ч(град, плотность 7,4 г/см3, удельное сопротивление 0,5
Ом(мм2/м.
Для повышения механических свойств (пластичности и вязкости) и снятия
внутренних напряжений, отливки ЧШГ подвергают термической обработке
(отжигу, нормализации, закалке и отпуску).
1.3. Применение
Отливки из высокопрочного чугуна широко используют в различных отраслях
народного хозяйства; в автостроении и дизелестроении для коленчатых валов,
крышек цилиндров и других деталей; в тяжелом машиностроении - для многих
деталей прокатных станов; в кузнечно-прессовом оборудовании (например, для
шабот-молотов, траверс прессов, прокатных валков); в химической и нефтяной
промышленности - для корпусов насосов, вентилей и т.д.
Высокопрочные чугуны применяют и для изготовления деталей станков, кузнечно-
прессового оборудования, работающих в подшипниках и других узлах трения при
повышенных и высоких давлениях (до 1200 МПа).
2. АС40 ГОСТ 1414-54
2.1. Расшифровка маркировки
Сталь автоматная, легированная свинцом, содержит 0,4 % углерода, 1,0-1,5 %
свинца.
2.2. Характеристика и применение
Обрабатываемость резанием является одной из важных технологических
характеристик стали. Хорошая обрабатываемость резанием повышает
производительность труда и сокращает расход инструмента, что имеет особо
важное значение для массового производства.
Поэтому в промышленности широко применяют автоматные стали, позволяющие
проводить обработку резанием с большой скоростью, увеличить стойкость
инструмента и получить высокое качество обрабатываемой поверхности.
Сера в автоматной стали находится в виде сульфидов марганца MnS, т.е.
вытянутых вдоль прокатки включений, которые способствуют образованию
короткой и ломкой стружки. При повышенном содержании серы уменьшается
трение между стружкой и инструментом из-за смазывающего действия сульфидов
марганца.
Фосфор, повышая твердость, прочность и охрупчивая сталь, способствует
образованию ломкой стружки и получению высокого качества поверхности.
Свинец присутствует в стали в виде дисперсных частиц, улучшает
обрабатываемость резанием инструментом из быстрорежущей стали.
Автоматные стали хорошо обрабатываются, но склонны к красноломкости, т.е. к
хрупкости при горячей механической обработке. Модуль упругости Е=2(105 МПа,
модуль сдвига G=8,1(104 МПа, коэффициент Пуассона (=0,25 (при температуре
20(С). Твердость по Бринелю 170-200 HB, температура плавления 1400-1500(С.
3. Р12Ф3 ГОСТ 19265-73
3.1. Расшифровка маркировки
Быстрорежущая сталь, содержит 12 % вольфрама, 3 % ванадия.
3.2. Характеристика
В отличие от других инструментальных сталей быстрорежущие стали обладают
высокой теплостойкостью (красностойкостью), т.е. способностью сохранять
мартенситную структуру и соответственно высокую твердость, прочность и
износостойкость при повышенных температурах, возникающих в режущей кромке
при резании с большой скоростью. Эти стали сохраняют мартенситную структуру
при нагреве до 600-650(С, поэтому применение их позволяет значительно
повысить скорость резания (в 2-4 раза) и стойкость инструментов (в 10-30
раз) по сравнению со сталями, не обладающими теплостойкостью.
Основными легирующими элементами быстрорежущих сталей, обеспечивающими их
теплостойкость, являются в первую очередь вольфрам и его химический аналог
- молибден. Сильно повышает теплостойкость (до 645-650 (С) и твердость
после термической обработки (67-70 HRC) кобальт и в меньшей степени
ванадий. Ванадий, образуя очень твердый карбид VC, повышает износостойкость
инструмента, но ухудшает шлифуемость.
Для снижения твердости (250-300), улучшения обработки резанием и подготовки
структуры стали в закалке после ковки быстрорежущую сталь подвергают отжигу
при 800-830(С. Для придания стали теплостойкости инструменты подвергают
закалке и многократному отпуску. Температура закалки стали 1220(С. Во
избежание образования трещин при нагреве до температуры закалки применяют
подогрев инструмента при 800-850(С 10-15 минут или при 1050-1100(С 3-5
минут, а крупного инструмента, кроме того, еще при 550-600(С 15-20 минут.
Для получения более высокой твердости 63 HRC и теплостойкости 59 HRC при
620(С выдержку при нагреве под закалку увеличивают на 25 %. Для уменьшения
деформации инструментов применяют ступенчатую закалку в расплавленных
солях температурой 400-5000 С. Структура быстрорежущей стали после закалки
представляет собой высоколегированный мартенсит, содержащий 0,3-0,4 % С,
избыточные нерастворенные карбиды и остаточный аустенит. Обычно содержание
остаточного аустенита составляет 28-34 %. Остаточный аустенит понижает
режущие свойства стали, и поэтому его присутствие в готовом инструменте
недопустимо.
После закалки следует отпуск при 550-5700 С, вызывающий превращение
остаточного аустенита в мартенсит и дисперсионное твердение в результате
частичного распада мартенсита и выделения дисперсных карбидов. Это
сопровождается увеличением твердости (вторичная твердость). Оптимальный
режим отпуска, обеспечивающий наибольшую твердость и высокие механические
свойства: 3500С 1 час (первый отпуск) и 560-5700С по 1 часу (последующие
два отпуска). Иногда для уменьшения содержания остаточного аустенита
непосредственно после закалки инструмент простой формы из быстрорежущей
стали охлаждают до -800 С. твердость стали после закалки составляет 62-63
HRC, а после отпуска - 63-65 HRC.
Режущие свойства и твердость инструмента, не подвергающегося переточке по
всем граням можно повысить низкотемпературным азотированием при 550-5600С.
продолжительность процесса 10-30 мин. Твердость слоя 1000-1100 HV и толщина
его 0,03-0,05 мм.
3.3. Применение
Сталь Р12Ф3 применяется в фасонных резцах и резцовых головках на автоматах,
в плашках круглых для нарезания твердых металлов, в развертках машинных.
Сталь Р12Ф3 с высоким содержанием ванадия нашла применение в чистовых
инструментах для обработки вязкой аустенитной стали и материалов,
обладающих абразивными свойствами. Эту сталь можно применять для резания
металлов с HB 250-280.
4. МА18 ГОСТ 14957-76
4.1. Расшифровка маркировки
Деформируемый магниевый сплав номер 18.
4.2. Характеристика
Магниевые сплавы обладают малой плотностью (1,76 г/см3. tпл(650(C, (В=200
МПа, (=11,5 %, 30-40 НВ. Теплоемкость 0,233 ккал/кг(град (при 0(C).
Магниевые сплавы, имеющие гексагональную решетку, при низких температурах
малопластичны, так как сдвиг происходит только по плоскостям базиса. При
нагреве до 200-300(C появляются дополнительные плоскости скольжения, и
пластичность возрастает, поэтому обработку давлением ведут при повышенных
температурах. Чем меньше скорость деформации, тем выше технологическая
пластичность магниевых сплавов. Прессование в зависимости от состава сплава
ведут при 300-480(C, а прокатку в интервале температур от 340-440 (начало)
до 225-250(C (конец). Штамповку проводят в интервале температур 480-280(C в
закрытых штампах под прессами. Вследствие текстуры деформации полуфабрикаты
(листы, прутки, профили и др.) из магниевых сплавов обнаруживают сильную
анизотропию механических свойств. Холодная прокатка требует частых
промежуточных рекристаллизационных отжигов.
4.3. Применение
Так как на воздухе магний легко воспламеняется, то его применяют в
пиротехнике и химической промышленности. А благодаря малой плотности,
высокой удельной прочности, хорошему поглощению вибрации сплавы магния
нашли широкое применение в авиационной и ракетной технике.
5. Основные принятые обозначения
|Обозначения |Термины |Размерность |
|(в |Предел прочности при растяжении |кгс/мм2 |
|(т |Предел текучести |кгс/мм2 |
|HB |Твердость по Бринелю |кгс/мм2 |
|HRC |Твердость по Роквеллу |кгс/мм2 |
|HV |Твердость по Виккерсу |кгс/мм2 |
6. Список использованной литературы
1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т. 1. М.:
Машиностроение, 1982 - 736 с.
2. Ачеркан Н.С. Справочник металлиста: В 3-х т. Т. 2. М.: Машиностроение,
1965 - 678 с.
3. Журавлев В.Н., Николаев О.И. Машиностроительные стали: Справочник, М.:
Машиностроение, 1992 - 480 с.
4. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение, М.: Машиностроение, 1990.
– 528 с.
Реферат на тему: Машины постоянного тока параллельного возбуждения
Министерство образования РФ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет Автоматики и электромеханики
Кафедра Электрические машины и аппараты
МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ
Реферат по дисциплине «Электрические машины»
Исполнитель
студент группы 7А91 _____________________Вакер В.С.
(подпись, дата)
Руководитель
доцент, к.т.н. _____________________Игнатович В.М..
(подпись)
_____________________
(дата)
Томск-2002
Введение.
Электрические машины постоянного тока широко применяются в различных
отраслях промышленности.
Значительное распространение электродвигателей постоянного тока
объясняется их ценными качествами: высокими пусковым, тормозным и
перегрузочным моментами, сравнительно высоким быстродействием, что важно
при реверсировании и торможении, возможностью широкого и плавного
регулирования частоты вращения.
Электродвигатели постоянного тока используют для регулируемых приводов,
например, для приводов различных станков и механизмов. Мощности этих
электродвигателей достигают сотен киловатт. В связи с автоматизацией
управления производственными процессами и механизмами расширяется область
применения маломощных двигателей постоянного тока общего применения
мощностью от единиц до сотен ватт.
Генераторы постоянного тока общего применения в настоящее время
используются реже, чем электродвигатели, поскольку значительное
распространение получают ионные и полупроводниковые преобразователи.
Электродвигатели и генераторы постоянного тока составляют значительную
часть электрооборудования летательных аппаратов, Генераторы постоянного
тока применяют в качестве источников питания; максимальная мощность их
достигает 30 КВт. Электродвигатели летательных аппаратов используют для
привода различных механизмов; мощность их имеет значительный диапазон – от
долей до десятков киловатт. На самолетах, например, устанавливается более
200 различных электродвигателей постоянного тока. Двигатели постоянного
тока широко используются в электрической тяге, в приводе подъемных
устройств, для привода металлорежущих станков. Мощные двигатели постоянного
тока применяются для привода прокатных станов и на судах для вращения
гребных винтов. Постоянный ток для питания двигателей получается с помощью
генераторов постоянного тока или выпрямительных установок, преобразующих
переменный ток в постоянный.
Генераторы постоянного тока являются источником питания для
промышленных установок, потребляющих постоянный ток низкого напряжения
(электролизные и гальванические установки). Питание обмоток возбуждения
мощных синхронных генераторов осуществляется во многих случаях от
генераторов постоянного тока (возбудителей).
В зависимости от схемы питания обмотки возбуждения машины постоянного
тока разделяются на несколько типов ( с независимым, параллельным,
последовательным и смешанным возбуждением).
Ежегодный выпуск машин постоянного тока в РФ значительно меньше выпуска
машин переменного тока, что обусловлено дороговизной двигателей постоянного
тока.
Основные элементы конструкции МПТ
В машинах постоянного тока насажанный на вал роторный сердечник вместе
с заложенной в его пазах якорной обмоткой обычно называется якорем. Якорь
машины постоянного тока вращается в магнитном поле, создаваемом обмотками
возбуждения 1, надетыми на неподвижные полюсы 2 (рис 1). По проводникам 6
нагруженной якорной обмотки проходит ток. В результате взаимодействия полей
обмоток возбуждения и якорной создается электромагнитный момент,
возникновение которого можно также объяснить взаимодействием тока якорной
обмотки с магнитным потоком машины.
Из технологических соображений сердечник полюсов обычно набирается на
шпильках из листов электротехнической стали толщиной 0,5—1 мм (рис. 2).
Одна сторона полюса прикрепляется к станине, часто при помощи болтов,
другая — располагается
[pic]
Рис. 1. Устройство машины постоянного тока:
1 — обмотка возбуждения; 2 — полюсы; 3 — ярмо; 4 — полюсный
наконечник; 5 — якорь; 6 — проводники якорной обмотки; 7 — зубец
якорного сердечника; 8 — воздушный зазор машины
Рис. 2. Полюс машины постоянного тока:
2 — полюсный сердечник; 2 — воздушный зазор; 3 — полюсный наконечник; 4 —
обмотка возбуждения 5 — болт для крепления полюса; 6 — ярмо
вблизи якоря. Зазор между полюсом и якорным сердечником является рабочим
воздушным зазором машины. Со стороны, обращенной к якорю, полюс
заканчивается так называемым полюсным наконечником, форма и размер которого
выбираются таким образом, чтобы способствовать лучшему распределению потока
в воздушном зазоре. На полюсе размещается катушка обмотки возбуждения.
Иногда в малых машинах полюсы не имеют обмотки возбуждения и выполняются из
постоянных магнитов. Часть станины, по которой проходит постоянный
магнитный поток, называется ярмом.
Основная часть потока Ф (см. рис. 1), создаваемого обмоткой
возбуждения, идет через сердечник 2 северного полюса N, воздушный зазор 8,
зубцы 7 и спинку якоря 5, после чего поток проходит аналогичный путь в
обратной последовательности к южному соседнему полюсу S и через ярмо 3
возвращается к северному полюсу N. Поток Ф проходит замкнутый путь, который
показан на рис. 1 линиями магнитной индукции. Полярность полюсов чередуется
(северный, южный, северный и т. д.).
На рис. 3, а представлено распределение магнитной индукции в воздушном
зазоре двухполюсной машины в функции геометрического угла ?. Начало
координат и выбрано посередине между полюсами. В этой точке значение
индукции равно нулю. По мере приближения к полюсному наконечнику индукция
возрастает, сначала медленно (до точки а) у края полюсного наконечника, а
затем резко. Под серединой полюсного наконечника в точке b индукция имеет
наибольшее значение. Кривая распределения индукции располагается
симметрично относительно оси полюса и в точке с, находящейся посередине
между полюсами, проходит через нуль, затем индукция меняет знак. Кривая cde
является зеркальным отображением относительно оси абсцисс кривой oabc.
Области, в которых индукция имеет положительное и отрицательное значение,
чередуются. В общем случае машина может иметь р пар полюсов. Тогда при
полном обходе всего воздушного зазора разместится пространственных
периодов изменения индукции, так как каждый период соответствует длине
поверхности сердечника якоря, расположенной под двумя полюсами. Например, в
четырехполюсной машине (р=2) имеются два пространственных периода (рис. 4).
В теории электрических машин, кроме угла ?г, измеряемого в геометрических
градусах, пользуются также понятием угла ?э, измеряемого в электрических
градусах. Принимают, что каждому пространственному периоду изменения кривой
распределения индукции соответствует электрический угол ?э=360 эл. град или
2? эл. рад. Поэтому
?э=??г (1)
например, на рис. 3 видно, что при числе пар полюсов р==2 имеем ?э=2ссг.
При вращении ротора в проводниках якорной обмотки индуктируется э. д. с.
Согласно закону электромагнитной индукции э.д.с.. проводника
Рис. 3. Кривые изменения магнитной индукции в пространстве и э.д.с.
проводника якорной обмотки во времени:
а — пространственное распределение индукции под полюсом; б — изменение
э.д.с.. проводника во времени; в — выпрямленное при помощи
коллектора напряжение на щетках
e=B?l?, (2)
где Ва — нормальная составляющая индукции в точке, определяемой углом а, в
которой в данный момент времени находится проводник, тл;
I — активная длина проводника, т. е. длина, в которой индуктируется э.
д. с., м;
v — скорость перемещения проводника относительно потока, м/сек.
[pic]
Рис. 4. Распределение потока в четырехполюсной машине:
а — чередование полюсов; б — распределение индукции в воздушном зазоре
При работе машины длина l активного проводника сохраняется неизменной.
Поэтому в случае равномерного вращения (v=const) имеем
e?B?. (3)
Из выражения (3) следует, что при равномерном вращении якорной обмотки
изменение э.д.с е проводника во времени (см. рис. 3, б) в соответствующем
масштабе повторяет кривую распределения индукции в воздушном зазоре В?,
(см. рис. 3, а). Анализируя кривую изменения э.д.с. во времени, видим, что
в проводниках якорной обмотки индуктируется переменная э.д.с.
В двухполюсной машине за один оборот вращения в проводниках якорной
обмотки индуктируется э.д.с., частота которой f=n/60 гц, где n— скорость
вращения потока относительно проводника, вычисляемая в оборотах в минуту.
Если машина имеет р пар полюсов, то за один оборот ротора под проводником
пройдет р пространственных волн магнитного поля. Они наведут э.д.с.,
частота которой в р раз больше, т. е.
[pic] (4)
Выражение (4) определяет частоту э.д.с. многополюсной машины. Оно
показывает, что частота э.д.с. пропорциональна числу полюсов машины и
скорости ее вращения.
В системе единиц СИ скорость вращения w имеет размерность электрический
радиан в секунду. Подставляя в (4) значение w, выраженное через
механическую скорость вращения
[pic]
имеем
[pic] (5)
В машинах постоянного тока для выпрямления э.д.с. применяется
коллектор, представляющий собой механический преобразователь, выпрямляющий
переменный ток якорной обмотки в постоянный ток, проходящий через щетки во
внешнюю цепь. Коллектор состоит из соединенных с витками обмотки якоря
изолированных между собой пластин, которые, вращаясь вместе с обмоткой
якоря, поочередно соприкасаются с неподвижными щетками, соединенными с
внешней цепью. Одна из щеток всегда является положительной, другая —
отрицательной.
[pic]
Рис. 5. Выпрямление э.д.с. при помощи коллектора:
1— медные пластины; 2 — виток обмотки якоря; 3 — щетки; 4 — внешняя
электрическая цепь
Простейший коллектор имеет две изолированные между собой медные
пластины, выполненные в форме полуколец (рис. 5), к которым присоединены
концы витка якорной обмотки. Пластины коллектора соприкасаются с
неподвижными контактными щетками, связанными с внешней электрической цепью.
При работе машины пластины коллектора вращаются вместе с витками якорной
обмотки. Щетки устанавливаются таким образом, чтобы в то же время, когда
э.д.с. витка меняет знак на обратный, коллекторная пластина перемещалась от
щетки одной полярности к щетке другой полярности. В результате этого на
щетках возникает пульсирующее напряжение, постоянное по направлению (см.
сплошную кривую 1 на рис. 3, в).
[pic]
Рис. 6. Устройство коллектора:
1 — корпус; 2 — стяжной болт, 3 — нажимное кольцо; 4 — изоляционная
прокладка; 5 — «петушок» — часть коллекторной пластины, к которой
припаивается конец секции обмотки; 6 — «ласточкин хвост» — часть
коллекторной пластины, служащая для ее крепления; 7 — коллекторная пластина
Якорная обмотка состоит из большого числа секций, представляющих собой
один или несколько последовательно соединенных витков. Конец каждой секции
присоединяется к одной из изолированных коллекторных пластин, образующих
коллектор (рис. 6). По мере увеличения числа секций уменьшается пульсация
напряжения на щетках (рис. 7). При двадцати коллекторных пластинах разница
между максимальной и минимальной величиной напряжения, отнесенная к
среднему значению, не превышает 0,65%.
Коллектор является сложным и дорогим устройством, требующим тщательного
ухода. Его повреждения нередко служат причиной серьезных аварий.
Предпринимались многочисленные попытки создать бесколлекторную машину
постоянного тока, однако построить ее принципиально невозможно, так как в
многовитковой якорной обмотке, активные стороны которой последовательно
проходят под полюсами разной полярности, в любом случае наводится
переменная э.д.с., для выпрямления которой необходимо особое устройство.
[pic]
Рис. 7. Пульсация напряжения на щетках генератора постоянного тока:
а — при двух витках на полюс; б — при большом количестве витков
Поэтому машинами постоянного тока называются электрические машины, у
которых преобразование энергии происходит вследствие вращения якорной
обмотки относительно неподвижного потока полюсов, а выпрямление тока в
постоянный осуществляется коллектором (или иным выпрямителем, вращающимся
вместе с якорем).
Вначале создавались машины постоянного тока. В дальнейшем они в
значительной степени были вытеснены машинами переменного тока. Благодаря
возможности плавного и экономичного регулирования скорости вращения
двигатели постоянного тока сохраняют свое доминирующее значение на
транспорте, для привода металлургических станов, в крановых и подъемно-
транспортных механизмах. В системах автоматики машины постоянного тока
широко используются в качестве исполнительных двигателей, двигателей для
привода лентопротяжных самозаписывающих механизмов, в качестве
тахогенераторов и электромашинных усилителей. Генераторы постоянного тока
применяются главным образом для питания радиостанций, двигателей
постоянного тока, зарядки аккумуляторных батарей, сварки и
электрохимических низковольтных установок.
Принцип действия двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.
Естественные скоростная и механическая характеристики.
Рассмотрим более подробно характеристики двигателя параллельного
возбуждения, которые определяют его рабочие свойства.
Скоростная и механическая характеристики двигателя определяются
равенствами (6) и (7) при U = const и iB = const. При отсутствии
дополнительного сопротивления в цепи якоря эти характеристики называются
естественными.
[pic] (6)
[pic] (7)
Если щетки находятся на геометрической нейтрали, при увеличении Ia
поток Ф? несколько уменьшится вследствие действия поперечной реакции якоря.
В результате этого скорость n, согласно выражению (6), будет стремиться
возрасти. С другой стороны, падение напряжения RaIa вызывает уменьшение
скорости. Таким образом, возможны три вида скоростной характеристики,
изображенные на рис 8; 1 — при преобладании влияния RaIa; 2 — при взаимной
компенсации влияния RaIa и уменьшения; 3 — при преобладании влияния
уменьшения Ф?.
Ввиду того что изменение Ф? относительно мало, механические
характеристики n=f(M) двигателя параллельного возбуждения, определяемые
равенством (7), при U= const и iB== const совпадают по виду с
характеристиками n= f(Ia) (рис. 8). По этой же причине эти характеристики
практически прямолинейны.
Характеристики вида 3 (рис. 8) неприемлемы по условиям устойчивости
работы. Поэтому двигатели параллельного возбуждения изготовляются со слегка
падающими характеристиками вида 1 (рис. 8). В современных высоко
использованных машинах ввиду довольно сильного насыщения зубцов, якоря
влияние поперечной реакции якоря может быть настолько большим, что получить
характеристику вида 1 (рис. 8) невозможно. Тогда для получения такой
характеристики на полюсах помещают слабую последовательную обмотку
возбуждения согласного включения, н. с. которой составляет до 10% от н. с.
параллельной обмотки возбуждения. При этом уменьшение Ф? под воздействием
поперечной реакции якоря частично или полностью компенсируется. Такую
последовательную обмотку возбуждения называют стабилизирующей, а двигатель
с такой обмоткой по-прежнему называется двигателем -параллельного
возбуждения.
Изменение скорости вращения ?n (рис. 8) при переходе от холостого хода
(Ia =Ia0) к номинальной нагрузке (Ia=Iaн) у двигателя параллельного
возбуждения при работе на естественной характеристике мало и составляет
2—8% от nн. Такие слабо падающие характеристики называются жесткими.
Двигатели параллельного возбуждения с жесткими характеристиками применяются
в установках, в которых требуется, чтобы скорость вращения при изменении
нагрузки сохранялась приблизительно постоянной (металлорежущие станки и
пр.).
Рис. 8. Виды естественных скоростных и механических характеристик
двигателя параллельного возбуждения
Регулирование скорости посредствам ослабленного магнитного потока
производится обычно с помощью реостата в цепи возбуждения Rp в (см. рис.
11). При отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря (Rpa= 0) и U =
const характеристики n =f(Ia) и n=f(M), определяемые равенствами (6) и (7),
для разных значений Rр.в. ,IB или Ф? имеют вид, показанный на рис. 9. Все
характеристики n =f(Ia) сходятся на оси абсцисс (n = 0) в общей точке при
весьма большом токе Ia, который равен
[pic]
Однако механические характеристики пересекают ось абсцисс в разных
точках.
Нижняя характеристика на рис. 9 соответствует номинальному потоку.
Значения n при установившемся режиме работы соответствуют точкам
пересечения рассматриваемых характеристик с кривой Мст=f(п) для рабочей
машины, соединенной с двигателем (штриховая линия на рис. 9).
Точка холостого хода двигателя (М = М0, Ia = Ia0) лежит несколько
правее оси ординат на рис. 9. С увеличением скорости вращения n вследствие
увеличения механических потерь М0 и I00 также увеличиваются. Если в этом
режиме с помощью приложенного извне момента вращения начать увеличивать
скорость вращения n, то Еа=ceФ?т будет увеличиваться, а Iа и М будут,
согласно равенствам
[pic] и [pic]
уменьшаться. При Iа = 0 и М. =0 механические и магнитные потери двигателя
покрываются за счет подводимой к валу механической мощности, а при
дальнейшем увеличении скорости Iа и М изменят знак и двигатель перейдет в
генераторный режим работы (участки характеристик на рис. 9 левее оси
ординат).
Двигатели общего применения допускают по условиям коммутации регулирование
скорости ослаблением поля в пределах 1 : 2. Изготовляются также двигатели с
регулированием скорости таким способом в пределах до 1 : 5 или даже 1 : 8,
но в этом случае для ограничения максимального напряжения между
коллекторными пластинами необходимо увеличить воздушный зазор, регулировать
поток по отдельным группам полюсов или применить компенсационную обмотку.
Стоимость двигателя при этом увеличивается.
[pic]
Рис. 9. Механические и скоростные характеристики двигателя параллельного
возбуждения при разных потоках возбуждения
Регулирование скорости сопротивлением в цепи якоря, искусственные
механическая и скоростная характеристики. Если последовательно в цепь якоря
включить добавочное сопротивление Rpa (рис. 10, а), то вместо выражений (6)
-и (7) получим
[pic] (8)
[pic] (9)
Сопротивление Rpa может быть регулируемым и должно быть рассчитано на
длительную работу. Цепь возбуждения должна быть включена на напряжение
сети.
[pic]
Рис. 10. Схема регулирования скорости вращения двигателя параллельного
возбуждения с помощью сопротивления в цепи якоря (а) и соответствующие
механические и скоростные характеристики (б)
Характеристики n=f(M) и n=f(Ia) для различных значений Rpa = const при
U = const и iB = const изображены на рис. 10, б (Rpa1 < Rpa2< Rpa3)-
Верхняя характеристика (Rpa = 0) является естественной. Каждая из
характеристик пересекает ось абсцисс (n= 0) в точке с
[pic] и [pic]
Продолжения этих характеристик под осью абсцисс на рис. 10
соответствуют торможению двигателя противовключением. В этом случае n< 0,
э.д.с. Еа имеет противоположный знак и складывается с напряжением сети U,
вследствие чего
[pic]
а момент двигателя М действует против направления вращения и является
поэтому тормозящим.
Если в режиме холостого хода (Ia = Ia0) с помощью приложенного извне
момента вращения начать увеличивать скорость вращения, то сначала
достигается режим Ia=0, а затем Ia изменит направление и машина перейдет в
режим генератора (участки характеристик на рис. 10, б слева от оси
ординат).
Как видно из рис. 10, б, при включении Rpa характеристики становятся
менее жесткими, а при больших величинах Rpa — круто падающими, или мягкими.
Если кривая момента сопротивления Mст=f(n) имеет вид, изображенный на рис.
10, б штриховой линией, то значения n при установившемся режиме работы для
каждого значения Rра определяются точками пересечения соответствующих
кривых. Чем больше Rpa, тем меньше n и ниже к. п. д.
Рабочие характеристики представляют собой зависимости потребляемой мощности
Р1 потребляемого тока I, скорости n, момента М и к. п. д. ?] от полезной
мощности Р2, при U = const и неизменных положениях регулирующих реостатов.
Рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения малой мощности
при отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря представлены на рис.
11.
Одновременно с увеличением мощности на валу Р2 растет и момент на валу М.
Поскольку с увеличением Р2 и М скорость n несколько уменьшается, то М =
Р2/п растет несколько быстрее Р2. Увеличение Р2 и М, естественно,
сопровождается увеличением тока двигателя I. Пропорционально I растет также
потребляемая из сети мощность Р1. При холостом ходе (Р2 = 0) к. п. д. ?= 0,
затем с увеличением Р2 сначала ?| быстро растет, но при больших нагрузках в
связи с большим ростом потерь в цепи якоря ? снова начинает уменьшаться.
Рис. 11. Рабочие характеристики
двигателя параллельного возбуждения
РН = 10 квт, UН = 220 в, пН = 950 об/мин
Заключение.
При написание реферата я узнал, что достоинство двигателя постоянного тока
параллельного возбуждения заключается:
. большой диапазон скоростей;
. удобно и экономично регулировать величины тока возбуждения;
Недостаток:
. сложность конструкции;
. наличии скользящего контакта в коллекторе;
. необходим источник постоянного тока;
Я так же узнал, что чаще всего неисправность в машинах постоянного тока
связана с коллектором.
Литература
Кулик Ю.А. Электрические машины. М.,«Высшая школа», 1971
Вольдек А.И. Электрические машины. Л., «Энергия», 1974
Содержание.
1. Введение 2
2. Основные элементы конструкции МПТ 3
3. Принцип действия двигателя постоянного тока параллельного возбуждения
8
4. Заключение 12
5. Литература 13
6. Содержание 14
| |
