Для ГПТ независимого возбуждения.

DUном – величина изменения номинального напряжения.

Причины изменения:

1. Падение напряжения.
2. Реакция якоря.

Требуется источник питания.

 

Для ГПТ параллельного возбуждения.

Опасным током является ток внезапный, имеющий большое значение.

Причины:

1. Реакция якоря.
2. Падение напряжения
3. Уменьшение токов.

 

 

Для ГПТ смешанного возбуждения.

 

Имеет преимущество перед всеми ГПТ.

1 – обычный ГПТ (падает, но более круто).

2 – для получения такой характеристики необходимо подмотать число витков последовательно обмотке возбуждения (увеличатся магнитные потоки, следовательно и напряжение).

3 – встречное включение (параллельно и последовательно – включены встречно, магнитные потоки противодействуют друг другу).

 

 

Тема 6. Коллекторные двигатели

Общие сведения и классификация двигателей постоянного тока (ДПТ)

Как и любые другие виды машин, машины постоянного тока (МПТ) обратимы, также они могут работать в режиме двигателя.

Конструкция ДПТ как и конструкция ГПТ, но число витков у ГПТ больше.

Классификция (аналогично ГПТ)

1. Магнитоэлектрические ДПТ.
2. Двигатели с электромагнитным возбудителем.

1. Двигатели с последовательным возбуждением.

2. Двигатели с независимым возбуждением.

3. Двигатели с параллельным возбуждением.

4. Двигатели смешанного возбуждения.

Схемы и уравнения токов ДПТ

Если вместо нагрузки в схемах генератора подать напряжение, то получим схему двигателя соответствующего возбуждения.

1. Схема независимого возбуждения.

1. Схема параллельного возбуждения.

1. Схема последовательного возбуждения.

1. Схема смешанного возбуждения.

Принцип действия ДПТ

Принцип дейсвтия основан на соблюдении двух условий:

1. Подать напряжение на обмотку возбуждения при этом возникнет ток возбуждения, что влияет на создание основного магнитного потока Фо.
2. Подать напряжение на обмотку якоря, при этом возникает ток в цепи якоря.

Линия щеток – линия тока раздела.

Ток якоря зависит от количества обмоток.

За счет взаимодействия магнитного потока машины с током в цепи якоря на каждый проводник с током начинает действовать электромагнитная сила (определяем по правилу левой руки). Сумма этих сил образует электромагнитный момент Мэм. Мэм=См∙Фо∙Iа.

И если он достаточен для тяги нагрузки, то двигатель будет работать, вращаясь с некторой частотой n. В результате мы преобразовали электрическую энергию поля в механическое движение вала с частотой n – режим двигателя.

Для реверса необходимо поменять направление тока в цепи якоря или в обмотке возбуждения.

Имеем частоту n, следовательно Еа=Се∙Фо∙n. Когда двигатель во вращении, значит наводится противо-ЭДС со знаком минус «–».

(аналогично формуле ГПТ).

Необходима формула ЭДС (выведем ее по второму закону Кирхгофа):

U-Еа=Iа∙Rа

U=Еа+Iа∙Rа для ДПТ U>Еа

Ra=r_а+r_д+r_к+r_с

Уравнение моментов ДПТ

ДПТ возникает со следующим моментами:

1. Электромагнитный момент (Мэм) – возникает за счет тока якоря (Iа) и магнитного потока (Фо). Положительный момент, способствует вращению машины.
2. Мо – момент холостого хода, возникает за счет силы трения. Отрицательный, но незначительный, за счет сторонних воздействий.
3. М₂ – полезный момент. Идет на преодоление нагрузки для выполнения полезного действия. Отрицательный – торозной двигатель.
4. Динамический момент (Мд) – возникает в результате динамики инерционности машины.

, где J – момент инерции, w - угловая частота.

Изменение скорости во времени

Мэм=Мо+М₂+Мд

Мо+М₂=Мст – статический (нагрузочный) момент.

Мэм=Мст+Мд

Мэм=Мст.

Пуск ДПТ

Для пуска ДПТ необходимо подать напряжение на обмотку якоря и обмотку возбуждения.

Однако, если не предпринять никаких мер пусковой ток достигает больших значений Iп=(10-20)Iном. Это может привести к следующим последствиям:

1. Сильное искрение по коллектору и дуговой огоно по коллектору, следовательно, возгорание.
2. Пусковой момент (Мп) прямопропорционален пусковому току (Iп), в результате пусковой момент очень большой, что приведет к разрушению частей машины. Двигатель много тянет, что приведет к перепаду напряжения в сети. Если включить посторонние электроприемники, то на них это будет плохо отражаться. Такой способ пуска применяется в машинах до 1кВт. Пусковой ток будет равен Iп=(3-5)Iном. Такие ДПТ обладают незначительной инерционностью.

Рассмотрим причины возникновения большого пускового тока:

, следовательно , , n=0, следовательно Еа=0. Значит

Т.к. Rа уменьшается и напряжение увеличивается, то пусковой ток будет большим.

Частота будет рости, следовательно Еа будет рости, а значит ток якоря будет уменьшаться.

При анализе формулы можно сделать следующие утверждения:

1. Уменьшить напряжение необходимым источником питания (применяется).
2. Практически можно раскрутить машину.
3. Увеличить сопротивление якоря или ввести в цепь добавочное пусковое сопротивление Rп.

Применяют пусковой реостат с Rп – это набор сопротивлений, соединенных между собой последовательно. Берут в зависимости от тока, чтобы пусковой ток был равен Iп=(2-2,5)Iном. Этот способ не экономичен.