Машины постоянного тока

Машины постоянного тока.
Основное достоинство двигателей постоянного тока заключается в
возможности плавного регулирования частоты вращения и получения и
получения больших пусковых моментов. Поэтому двигатели постоянного
тока широко используются для привода электрического транспорта и
различного технологического оборудования.
Общим недостатком электрических машин постоянного тока является
их конструктивная сложность, связанная главным образом со щеточно коллекторным аппаратом. Кроме того, в коллекторно-щеточном аппарате
возникает искрение, что снижает надёжность машины и ограничивает
область их применения.
Устройство машины постоянного тока.
Машина постоянного тока в основном состоит из неподвижной части,
служащей для возбуждения главного машинного поля, и вращающейся части,
в которой индуктируется Э.Д.С.. Токи от этой Э.Д.С. взаимодействуют с
главным магнитным полем, создают тормозной момент в генераторном
режиме и вращающий момент в двигательном.
Неподвижная часть состоит из станины, на которой укрепляются
главные полюсы для возбуждения главного магнитного потока и
дополнительные для улучшения коммутации в машине.
Рисунок
Станина замыкает магнитную цепь главного потока Ф.
Якорь является вращающейся частью машины, в его позах размещается
обмотка, соединённая проводниками с укреплённым на валу якоря
коллектора. Пластины коллектора изолируются друг от друга и от корпуса
машины. К коллектору прижимаются неподвижные угольные или медные
щетки установленные в щеткодержателе.
Рис.
Назначение коллектора. Коммутация.
При вращении якоря необходимо переключать обмотку якоря с тем,
чтобы магнитное поле якоря оставалось неизменным по отношению к
магнитным полюсам машины. Данный процесс носит название коммутации.
Классификация машин постоянного тока по способу возбуждения
главного магнитного поля.
Рабочие характеристики машин постоянного тока зависят от способа
включения цепи возбуждения по отношению к цепи якоря:
1) Машины параллельного возбуждения
У этих машин цепь обмотки возбуждения
соединяется параллельно с цепью якоря. В этом случае
ток возбуждения Iв во много раз меньше тока якоря
(0,05-0,01), а напряжение U между выводами цепей
якоря и возбуждения одно и тоже. Следовательно, сопротивление обмотки
возбуждения (r в =
U
) должно быть относительно велико. Поэтому обмотку
Iв
возбуждения изготавливают из тонкого провода и с большим числом витков.
Благодаря этому она обладает значительным сопротивлением. Характерная
особенность – постоянство главного магнитного потока, и его небольшая
зависимость от условий нагрузки машины.
2) Машины последовательного возбуждения.
 пос.
В этих машинах ток якоря I я равен току обмотки
возбуждения, поэтому обмотка выполняется проводом
большого сечения. Значение тока I я в обмотке
последовательного возбуждения велико, благодаря чему
для получения необходимой М.Д.С. (Iя  пос.) достаточно,
чтобы эта обмотка имела малое число витков  пос.
Следовательно, сопротивление обмотки последовательного возбуждения
r в относительно мало. Для этих машин характерны изменение в широких
пределах главного магнитного потока при изменениях нагрузки машины
вследствие изменений тока якоря, который одновременно является и током
возбуждения.
3) Машины независимого возбуждения.
В этих машинах обмотка возбуждения подключается к
независимому источнику электроэнергии, благодаря
чему ток в ней не зависит от напряжения на выводах
якоря. Характерным для этих машин является
независимость главного магнитного потока от
нагрузки машины.
4) Машины смешанного возбуждения.
 пос.
 пар.
В этих машинах на каждом полюсном
сердечнике расположены две обмотки.
Обмотка, подключаемая параллельно
якорю, является основной. Создаваемая ею
М.Д.С. возбуждает главное магнитное
поле.
Последовательная обмотка лишь
дополнительно воздействует на это
магнитное поле(хотя может быть и
наоборот).
Зависимость вращающего момента на валу электродвигателя
постоянного тока от силы тока в обмотке якоря.
С независимым и
параллельным
возбуждением
С последовательным
возбуждением
Со смешанным
возбуждением
Механическая характеристика электродвигателя постоянного тока.
С независимым и
параллельным
возбуждением
С последовательным
возбуждением
Со смешанным
возбуждением
Регулирование частоты вращения двигателей.
В двигателях параллельного возбуждения регулирование
частоты вращения производится изменением тока
возбуждения, для чего служит реостат Rш в цепи
возбуждения при малой нагрузке и холостом ходе сильное
уменьшение тока возбуждения или обрыв цепи возбуждения
может вызвать возрастание скорости двигателя до значений,
опасных
для механической
целостности
двигателя (т.к.
Регулирование
скорости двигателя
последовательного
разное).
возбуждения может быть осуществлено либо путём
шунтирования обмотки возбуждения либо путём
изменения напряжения на его зажимах.
Двигатель последовательного возбуждения может
выдерживать сильные перегрузки, умеренно увеличивая при этом
потребление тока. При уменьшении нагрузки на валу он медленно изменяет
потребление тока, зато быстро повышает скорость и при нагрузках меньше
25% от номинальной, скорость становиться опасной для механической
целостности двигателя (т.е. двигатель идёт в «разнос»).