Содержание
Тема № 5. Противо эдс двигателя.
Чтобы машина
работала двигателем необходимо подать
ток на обмотку якорь и на обмотки
возбуждения,
тогда якорь начнёт ↻
вращаться (правило
левой руки).
При вращении якоря,
его обмотка пересекает силовые линии
магнитного поля обмоток возбуждения.
По этому в ней, по закону электромагнитной
индукции (см. правило
правой руки)
возникает ЭДС индукции.
Направление этой
электродвижущей силы будет противоположно
приложенному на двигатель напряжению
и поэтому она называется – «ПРОТИВО-ЭДС»
двигателя.
где,
E
– противо-ЭДС
n
– Скорость
вращения вала двигателя
Ф
– Магнитный
поток
с
— постоянный коэффициент (конструкции
двигателя)
Вывод:
«ПРОТИВО-ЭДС»
появляется и нарастает при увеличении
скорости вращения якоря двигателя.
«ПРОТИВО-ЭДС»
уменьшает ток якоря двигателя.
Реостатный пуск двигателя.
При пуске двигателя
в начальный момент скорость вращения
равна нулю, значит и «противо
ЭДС» равна нулю.
Поэтому сила тока при пуске двигателя
будет равна частному от деления
приложенного напряжения на величину
внутреннего сопротивления якоря
двигателя. Поскольку внутреннее
сопротивление якоря крайне мало, то
величина пускового тока будет большой.
Для
предотвращения токовых перегрузок, в
цепь обмотки якоря последовательно
включают дополнительное сопротивление,
или так назывпаемый пусковой реостат,
что даёт возможность уменьшить величину
пускового тока.
Скорость вращения двигателя.
Из
формулы
можно
вывести скорость вращения вала двигателя.
Из
формулы вытекает, что скорость вращения
вала двигателя можно изменять тремя
способами:
Изменением напряжения
на двигатель.
Изменением
сопротивления в цепи якоря двигателя.Изменением
величины магнитного потока.
На вагоне установлено
четыре тяговых
электродвигателя смешанного возбуждения.
Они соединены в две группы, причем,
двигатели в группе соединены
последовательно, а группы между собой
– параллельно.
Соединение тяговых
двигателей остается неизменным, поэтому
напряжение на двигателях постоянно
(275В).
Скорость вращения
якорей двигателей, а значит и скорость
движения вагона можно изменять только
2-мя способами:
Способом реостатного
регулирования т.е. изменением сопротивления
в цепи якоря.
При пуске электродвигателей полностью
вводиться пусковой реостат, а затем
постепенно (ступенями) осуществляется
его выведение, что приводит к увеличению
силы протекающего тока в цепи якорей.
Реостат
– электрический аппарат, сопротивление
которого можно изменять за счёт выведения
его частей, т.е. уменьшения длинны
проводника. Реостаты служат для
регулирования тока в цепи.Изменением
величины магнитного потока. В
двигателях смешанного возбуждения
магнитное поле создается шунтовыми и
сериесными обмотками.
Для получения наименьшей скорости при
пуске
– включаются
обе обмотки возбуждения. Для увеличения
скорости вращения двигателя
– необходимо ослабить магнитное поле.
Ослабление магнитного поля двигателя
осуществляется путем отключения
шунтовых обмоток возбуждения двигателя,
а затем подключением в цепь последовательных
обмоток возбуждения двигателей реостатов
ослабления поля.
При этом
ток в цепи якоря разделяется на две
цепи: часть поступает на реостат
ослабления поля и только часть попадает
в последовательную обмотку возбуждения,
тока в обмотке возбуждения станет
меньше чем в якоре. Эти действия
приводит к процессу ослаблением
магнитного поля и за счёт этого скорость
вагона в итоге увеличивается в два
раза.
Эти действияУравнение обратной ЭДС двигателя постоянного тока Калькулятор
✖Количество полюсов определяется как количество полюсов в электрической машине для генерации потока.ⓘ Количество полюсов [n] | +10% -10% | ||
✖Магнитный поток (Φ) — это количество силовых линий магнитного поля, проходящих через магнитный сердечник электрического двигателя постоянного тока.ⓘ Магнитный поток [Φ] | Гаусс сантиметр²килолинЛинияКвант магнитного потокамаксвеллМегалайнМикровеберМилливеберТесла сантиметр²Тесла метр²блок полюсВольт-секундВебер | +10% -10% | |
✖Количество проводников — это переменная, которую мы используем для получения правильного количества проводников, размещенных в роторе двигателя постоянного тока. | +10% -10% | ||
✖Скорость двигателя — это скорость ротора (двигателя).ⓘ Скорость двигателя [N] | Степень / деньСтепень / часСтепень / минСтепень / месяцГрадус в секундуСтепень / неделяСтепень в годрадиан / деньрадиан / часРадиан в минутурадиан / месяцРадиан в секундурадиан / неделюрадиан / годРеволюция в деньоборотов в часоборотов в минутуоборотов в секунду | +10% -10% | |
✖Количество параллельных путей в машине постоянного тока относится к числу независимых путей для тока, протекающего в обмотке якоря.ⓘ Количество параллельных путей [n||] | +10% -10% |
ⓘ Количество проводников [Z]|
|
|
|
👎
Формула
сбросить
👍
Уравнение обратной ЭДС двигателя постоянного тока Решение
ШАГ 0: Сводка предварительного расчета
ШАГ 1.
Преобразование входов в базовый блок
Количество полюсов: 4 —> Конверсия не требуется
Магнитный поток: 0.12 Вебер —> 0.12 Вебер Конверсия не требуется
Количество проводников: 1200 —> Конверсия не требуется
Скорость двигателя: 14350 оборотов в минуту —> 1502.72848589059 Радиан в секунду (Проверьте преобразование здесь)
Количество параллельных путей: 6 —> Конверсия не требуется
ШАГ 2: Оцените формулу
ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода
2404.36557742494 вольт —> Конверсия не требуется
<
25 Характеристики двигателя постоянного тока Калькуляторы
Заданное напряжение Общий КПД двигателя постоянного тока
Идти
Напряжение питания = ((Электрический ток-Шунтирующий ток возбуждения)^2*Сопротивление якоря+Механические потери+Основные потери)/(Электрический ток*(1-Общая эффективность))
Сопротивление якоря с учетом общего КПД двигателя постоянного тока
Идти
Сопротивление якоря = (Напряжение питания*Электрический ток*(1-Общая эффективность)-Механические потери-Основные потери)/((Ток якоря-Шунтирующий ток возбуждения)^2)
Потери в меди в якоре с учетом общего КПД двигателя постоянного тока
Идти
Потери в меди в якоре = Входная мощность*(1-Общая эффективность)-Механическая мощность-Основные потери-Потери меди в полевых условиях
Общий КПД двигателя постоянного тока при входной мощности
Идти
Общая эффективность = (Входная мощность-(Потери в меди в якоре+Потери меди в полевых условиях+Потеря мощности))/Входная мощность
Уравнение обратной ЭДС двигателя постоянного тока
Идти
Обратная ЭДС = (Количество полюсов*Магнитный поток*Количество проводников*Скорость двигателя)/(60*Количество параллельных путей)
Скорость двигателя постоянного тока
Идти
Скорость двигателя = (60*Количество параллельных путей*Обратная ЭДС)/(Количество проводников*Количество полюсов*Поток на полюс)
Постоянная конструкции машины двигателя постоянного тока
Идти
Постоянный = (Напряжение питания-Ток якоря*Сопротивление якоря)/(Магнитный поток*Скорость двигателя)
Скорость двигателя постоянного тока с заданным потоком
Идти
Скорость двигателя = (Напряжение питания-Ток якоря*Сопротивление якоря)/(Постоянный*Магнитный поток)
Магнитный поток двигателя постоянного тока
Идти
Магнитный поток = (Напряжение питания-Ток якоря*Сопротивление якоря)/(Постоянный*Скорость двигателя)
Напряжение при заданном электрическом КПД двигателя постоянного тока
Идти
Напряжение питания = (Угловая скорость*Крутящий момент якоря)/(Ток якоря*Электрическая эффективность)
Ток якоря с учетом электрического КПД двигателя постоянного тока
Идти
Ток якоря = (Угловая скорость*Крутящий момент якоря)/(Напряжение питания*Электрическая эффективность)
Электрическая эффективность двигателя постоянного тока
Идти
Электрическая эффективность = (Крутящий момент якоря*Угловая скорость)/(Напряжение питания*Ток якоря)
Крутящий момент якоря с учетом электрического КПД двигателя постоянного тока
Идти
Крутящий момент якоря = (Ток якоря*Напряжение питания*Электрическая эффективность)/Угловая скорость
Угловая скорость с учетом электрического КПД двигателя постоянного тока
Идти
Угловая скорость = (Электрическая эффективность*Напряжение питания*Ток якоря)/Крутящий момент якоря
Мощность двигателя постоянного тока с использованием уравнения мощности
Идти
Входная мощность = Обратная ЭДС*Ток якоря+Ток якоря^2*Сопротивление якоря
Преобразованная мощность с учетом электрического КПД двигателя постоянного тока
Идти
Преобразованная мощность = Электрическая эффективность*Входная мощность
Входная мощность с учетом электрического КПД двигателя постоянного тока
Идти
Входная мощность = Преобразованная мощность/Электрическая эффективность
Выходная мощность с учетом механического КПД двигателя постоянного тока
Идти
Выходная мощность = Преобразованная мощность/Механическая эффективность
Крутящий момент якоря с учетом механического КПД двигателя постоянного тока
Идти
Крутящий момент якоря = Механическая эффективность*крутящий момент
Приведенный крутящий момент Механический КПД двигателя постоянного тока
Идти
крутящий момент = Крутящий момент якоря/Механическая эффективность
Механический КПД двигателя постоянного тока
Идти
Механическая эффективность = Крутящий момент якоря/крутящий момент
Общая эффективность двигателя постоянного тока
Идти
Общая эффективность = Механическая мощность/Входная мощность
Выходная мощность с учетом общего КПД двигателя постоянного тока
Идти
Выходная мощность = Входная мощность*Общая эффективность
Входная мощность с учетом общего КПД двигателя постоянного тока
Идти
Входная мощность = Выходная мощность/Общая эффективность
Максимальная мощность противо-ЭДС двигателя постоянного тока
Идти
Обратная ЭДС = Напряжение питания/2
Уравнение обратной ЭДС двигателя постоянного тока формула
Обратная ЭДС = (Количество полюсов*Магнитный поток*Количество проводников*Скорость двигателя)/(60*Количество параллельных путей)
Eb = (n*Φ*Z*N)/(60*n||)
Как противо-ЭДС влияет на напряжение питания?
Поскольку противоЭДС зависит от тока, их значение также уменьшается.
Величина противоЭДС почти равна напряжению питания. Если к двигателю приложена внезапная нагрузка, двигатель замедляется. С уменьшением скорости двигателя величина их противо-ЭДС также падает.
Share
Copied!
23.3: Противо-ЭДС в электродвигателе
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 19543
- Howard Martin пересмотрено Аланом Нг
- University of Wisconsin-Madison
Между электродвигателями и генераторами много общего, и на самом деле их можно рассматривать как одно и то же устройство. В электродвигателе ток проходит через катушку в магнитном поле, так что на катушку действует крутящий момент, и она начинает вращаться.
В генераторе крутящий момент вращает катушку, вызывая тем самым ток.
Рассмотрим электродвигатель. Когда мы подаем ток на двигатель, катушка начинает вращаться. Но вращающаяся катушка в магнитном поле приводит к индуцированному току. Согласно закону Ленца, индуцированный ток в катушке двигателя должен быть в направлении, противоположном току, который мы подводим, иначе двигатель начнет вращаться бесконечно быстро. Мы называем этот эффект «противоэдс», так как двигатель фактически действует как батарея, противодействующая току, как показано на рисунке \(\PageIndex{1}\) 9.0032
Рисунок \(\PageIndex{1}\): простая схема, показывающая, как двигатель с сопротивлением \(R_{двигатель}\) будет генерировать «противоэдс», эквивалентную батарее, которая создает напряжение в направлении чтобы противодействовать току фактической батареи, питающей двигатель, \(∆V\).
Если подключить электродвигатель к источнику напряжения, то изначально двигатель находится в состоянии покоя, поэтому обратной ЭДС не будет и ток через цепь будет очень большим (двигатели имеют малое сопротивление, так что электрическая энергия преобразуется в работу, а не нагревает двигатель).
По мере того, как двигатель начинает вращаться быстрее, противо-ЭДС двигателя растет, уменьшая ток в цепи. Если на двигатель нет нагрузки (т. е. двигатель может свободно вращаться без трения), то скорость вращения двигателя будет увеличиваться до тех пор, пока противо-ЭДС точно не совпадет с напряжением, подаваемым на двигатель. Затем двигатель будет вращаться с постоянной скоростью при (почти) отсутствии тока в цепи (если двигатель замедляется, ЭДС уменьшается, а ток увеличивается, чтобы ускорить двигатель). Если на двигатель есть нагрузка (потому что он заставляет что-то вращаться), то двигатель будет вращаться со скоростью ниже той, которая привела бы к нулевому току, поскольку часть этого тока теперь используется двигателем для создания крутящий момент.
Вы можете заметить, что свет в вашем доме ненадолго гаснет, когда включается холодильник. Это связано с тем, что в вашем холодильнике используется электродвигатель, который изначально потребляет большой ток при включении, достаточно большой, чтобы вызвать падение напряжения в цепи вашего дома, чтобы наблюдать затемнение света.
Вы также можете заметить, что если вы заткнете входное или выходное отверстие фена, фен быстро выключится. В этом случае, перекрывая поток воздуха, вы предотвращаете вращение мотора в фене; это приводит к большому току через его катушку, поскольку обратной ЭДС нет. У большинства фенов есть автоматический выключатель, который обнаруживает этот большой ток и размыкает цепь, чтобы предотвратить перегрев и плавление катушки в двигателе. В общем, не следует препятствовать вращению электродвигателя, так как это приведет к протеканию через двигатель большого тока, который может расплавить его внутренние компоненты.
Эта страница под названием 23.3: Обратная ЭДС в электродвигателе распространяется в соответствии с лицензией CC BY-SA и была создана, изменена и/или курирована Говардом Мартином и пересмотрена Аланом Нг.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или страница
- Автор
- Райан Мартин и др.
- Лицензия
- CC BY-SA
- Показать оглавление
- нет
- Теги
Обратная ЭДС и ее значение в двигателе постоянного тока
Двигатель постоянного тока
Содержание
Что такое обратная ЭДС?
Когда якорь двигателя постоянного тока вращается под действием движущего момента, проводники якоря движутся через магнитное поле и, следовательно, в них индуцируется ЭДС, как в генераторе.
ЭДС индукции действует в направлении, противоположном приложенному напряжению V (закон Ленца), и известна как Противо-ЭДС или Противо-ЭДС (Eb).
Уравнение для определения обратной ЭДС в двигателе постоянного тока приведено ниже,
Противоэдс Eb(= PΦZN/60 A) всегда меньше приложенного напряжения V, хотя эта разница невелика, когда двигатель работает в нормальных условиях.
Уравнения напряжения и мощности двигателя постоянного тока
Принцип работы двигателя постоянного тока
Как возникает обратная ЭДС в двигателе постоянного тока
В этом разделе мы поймем, как возникает обратная ЭДС в двигателе постоянного тока. Для лучшего понимания, пожалуйста, прочитайте Работа двигателя постоянного тока, прежде чем продолжить.
Рассмотрим двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, как показано на рисунке ниже.
Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением
Когда постоянное напряжение V подается на клеммы двигателя, магниты возбуждения возбуждаются, и на проводники якоря подается ток.
Таким образом, вращающий момент действует на якорь, который начинает вращаться. При вращении якоря индуцируется противоЭДС Eb, которая противодействует приложенному напряжению V.
Приложенное напряжение V должно нагнетать ток через якорь против задняя ЭДС Эб.
Электрическая работа, совершаемая при преодолении и протекании тока против Eb, преобразуется в механическую энергию, развиваемую в якоре.
Отсюда следует, что преобразование энергии в двигателе постоянного тока возможно только за счет производства противо-ЭДС Eb.
Суммарное напряжение в цепи якоря = V – Eb
Если Ra – сопротивление цепи якоря, то Ia = (V – Eb)/Ra
Поскольку V и Ra обычно фиксированы, значение Eb будет определять ток тянет мотор.
Если скорость двигателя высокая, то противо-э.д.с. Eb (= P φ ZN/60 A) велико, поэтому двигатель будет потреблять меньший ток якоря и наоборот.
Значение противо-ЭДС
Обратная ЭДС очень важна для работы двигателя постоянного тока.
Наличие противо-ЭДС делает постоянный ток двигатель саморегулирующаяся машина т. е. он заставляет двигатель потреблять столько тока якоря, сколько достаточно для развития крутящего момента, требуемого нагрузкой.
Ток якоря (Ia),
Когда двигатель работает без нагрузки , для преодоления потерь на трение и сопротивления воздуха требуется небольшой крутящий момент.
Поэтому ток якоря Ia мал, а противо-ЭДС почти равна приложенному напряжению.
Если двигатель внезапно нагружается , первым эффектом является замедление якоря. Поэтому скорость, с которой проводники якоря движутся через поле, уменьшается, а значит, и обратная ЭДС Эб падает.
Уменьшенная противоэдс позволяет большему току протекать через якорь, а больший ток означает увеличение крутящего момента.
Таким образом, крутящий момент увеличивается по мере замедления двигателя. Двигатель перестанет замедляться, когда тока якоря будет достаточно для создания повышенного крутящего момента, требуемого нагрузкой.
Если нагрузка на двигатель уменьшается , крутящий момент моментально превышает требуемый, поэтому якорь ускоряется.
По мере увеличения скорости якоря противо-ЭДС Eb также увеличивается, вызывая уменьшение тока якоря Ia. Двигатель перестанет ускоряться, когда тока якоря будет достаточно для создания уменьшенного крутящего момента, необходимого для нагрузки.