3. Типовой пример расчета

Электрическая машина постоянного тока состоит из индуктора, якоря и коллектора. Индуктор, предназначенный для создания магнитного поля полюсов, расположен на неподвижной ее части – статоре.

При подаче на зажимы электрической машины постоянного тока постоянного напряжения U в обмотках возбуждения и обмотках якоря возникает ток. В результате взаимодействия тока якоря с магнитным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения, в магнитопроводе статора возникает электромагнитный момент , под действием которого якорь электродвигателя приходит во вращение.

Кпд электродвигателя определяется отношением полезной мощности на валу P₂ к мощности P₁, потребляемой из сети:

, где .

При пуске электродвигателей постоянного тока путем прямого включения в питающую сеть возникают значительные пусковые токи, которые могут привести к выходу из строя вследствие выделения значительного количества теплоты в обмотке якоря и последующего нарушения ее изоляции. Поэтому пуск двигателей производится с помощью специальных пусковых приспособлений, в частности пусковых реостатов.

Сопротивление пускового реостата, ограничивающего пусковой ток двигателя до значения , определяется из уравнения электрического равновесия для якорной цепи электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением:

,

где , тогда при ; ; , откуда .

Выражения для механических характеристик представляют собой уравнения прямых линий. Для построения этих характеристик достаточно знать координаты двух точек, например, для режима холостого хода , для номинального режима . Естественная 1 и искусственная 2 механические характеристики для заданных параметров двигателя приводятся на рис. 1.

Рис. 1. Механические характеристики двигателя: 1 – естественная; 2 – искусственная

В режиме идеального холостого хода электродвигателя

; (точка А).

Координаты механической характеристики электродвигателя при номинальном режиме работы

 

.

Частота вращения двигателя при различных значениях добавочного сопротивления в цепи якоря и заданном статическом моменте сопротивления определяется из формул:

– для естественной характеристики (точка B)

;

– для искусственной характеристики (точка С)

.

Машинные постоянные электродвигателя , так как , а отношение , где , – постоянные, зависящие от конструктивных данных машины; Ф – результирующий магнитный поток.

4. Контрольные вопросы

1. Изобразите схематически устройство машин постоянного тока.

2. Объясните принцип работы машины постоянного тока в качестве двигателя.

3. Напишите формулу момента в двигателе постоянного тока.

4. Пуск в ход двигателя постоянного тока.

5. Устройство двигателей постоянного тока с независимым, параллельным, последовательным, смешанным возбуждением.

6. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока

7. Рабочие характеристики двигателей постоянного тока с независимым, параллельным, последовательным, смешанным возбуждением.

8. Механические характеристики двигателей постоянного тока с независимым, параллельным, последовательным, смешанным возбуждением.

9. Потери в машинах постоянного тока.

10. Область применения двигателей постоянного тока.