Тема 6 Электрические машины постоянного тока

Устройство машины постоянного тока. Основными частями ма­шины постоянного тока являются: неподвижная часть — статор, вращающийся ротор-якорь и два подшипниковых щита. Ста­тор состоит из станины, сердечников главных полюсов и обмотки воз­буждения машины.

Ротор машины, называе­мый в машинах постоянного тока якорем, состоит из сердечника и обмотки якоря, концы которой прикрепляют к пла­стинам коллектора, изолиро­ванным друг от друга и вала якоря. На внешнюю поверхность коллектора накладывают щетки, которые при помощи траверсы прикреплены к неподвижной части машины. Вал якоря вра­щается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах.

Рисунок 9.1- Устройство машины постоянного тока

1 — коллектор; 2 — щетки; 3 — сердечник якоря; 4 — сердечник главного полюса; 5— полюсная катушка; 6— статор; 7— под­шипниковый щит; 8 — вентилятор; 9 — об­мотка якоря

 

По способу питания обмотки возбуждения машины посто­янного тока подразделяются: на машины с независимым возбуж­дением (рис.65а), на машины с параллельным возбуж­дением (шунтовые) (рис.65б), машины с последовательным возбуждением (сериесные) (рис.65в) и машины со смешанным возбуждением (компаундные) (рис. 65г). Машины с параллельным и смешанным возбужде­нием применяют в качестве как генераторов, так и двигателей, с последовательным возбуждением — только в качестве двигателей.

Рис.65

Принцип действия двигателей постоянного тока. Обмотка возбуждения и обмотка якоря подключаются к сети постоянного тока. Ток в обмотке возбуждения создает магнитное поле с магнитным потоком Ф. Ток в обмотке якоря взаимодействует с магнитным полем, в результате чего образуется вращающий момент. Якорь вращается с частотой n об/мин. В соответствии с законом электромагнитной индукции в обмотке якоря создается ЭДС, которая называется противо – ЭДС, т.к. направлена противоположно току якоря.

КПД двигателя определяется по формуле η = P₂/ P₁

Где P₁ = UI -элек­трическая мощность, забираемая из сети,

P₂ = Mn/9,55 — механическая мощность на валу двигателя.

Основными каталожными данными ДПТ являются: номинальная мощность Рном, номинальная частота вращения n_ном, номинальные напряжение U_ном и ток I_ном, номинальный к. п. д. η_ном.

В момент пуска противо-ЭДС Е равна нулю, так как якорь еще не начал вращаться и   п = 0. Поэтому пусковой ток I_п = U/R_Я будет недопустимо большим — в 10... 40 раз больше номинального тока якоря I_ном из-за малого значения сопротивления R_Я (обычно доли ома).Поэтому при пуске двигателя в цепь якоря вводят добавочные сопротивления R_Д в виде пускового реостата,

Частоту вращения двигателя постоянного тока мож­но регулировать одним из трех способов: напряжением U на зажимах якоря; током в обмотке возбуждения двигателя; введением добавочного сопротивления R_д в якорную цепь.

Для изменения направления вращения (реверсирования) дви­гателя необходимо изме­нить направление тока в обмотке якоря либо направление магнитного потока Ф (направление тока в обмотке возбуждения).

Механическая характеристика ДПТ с параллельным возбуждением – жесткая, с последовательным – мягкая (см. рис. 66)

 

Рис. 66

Механические характеристики ДПТ с последовательным возбуждением называются мягкими. По своим характеристикам эти электродвигатели больше всего подходят для привода подъемно-транспортных устройств. Их ши­роко применяют в электрической тяге (трамваи, троллейбусы, электрические железные дороги).

У ДПТ с последовательным возбуждением на холостом ходу и при работе с малой нагрузкой частота вращения якоря резко возрастает и двигатель может пойти в разнос.