Двигатель постоянного тока.
Машины постоянного тока, работающие в режиме двигателя, дороже двигателей переменного тока и требуют больших затрат на обслуживание, однако они позволяют плавно и экономично регулировать частоту вращения в широких пределах, вследствие чего получили распространение на рельсовом и безрельсовом электрифицированном транспорте, в подъёмных кранах, на прокатных станах, в устройствах автоматики и т.п.
Основные характеристики П. т. э. — зависимость частоты вращения n от вращающего момента (момента на валу) М, называемая механической характеристикой, и зависимость вращающего момента от тока якоря (ротора) Iя. Вид характеристик (рис. 2) определяется системой возбуждения двигателя (рис. 1); возбуждение может быть независимым, параллельным или смешанным. При независимом и параллельном возбуждении частота вращения меняется незначительно, зависимость n = f (M) имеет слабо выраженный падающий характер (т. н. "жёсткая" характеристика). Для того чтобы частота вращения при изменении момента вращения менялась в широких пределах, применяют последовательное возбуждение; при этом зависимость n = f (M) имеет явно выраженный падающий характер ("мягкая" характеристика). Иногда у П. т. э. с независимым возбуждением частота вращения по разным причинам может увеличиваться с возрастанием момента на валу, что приводит к неустойчивой работе двигателя. Для поддержания устойчивого режима работы, обеспечиваемого падающим характером кривой n = f (M). часто применяют смешанное возбуждение, при котором основной магнитный поток создаётся параллельной обмоткой возбуждения, а последовательная обмотка является стабилизирующей. При смешанном возбуждении механическая характеристика имеет промежуточный характер.
При подключении П. т. э. к источнику питания ток в обмотке якоря (пусковой ток) в 15—20 раз превышает номинальное значение (в начальный момент эдс якоря равна 0 и ток ограничивается лишь сопротивлением цепи якоря). Для того чтобы уменьшить пусковой ток, в цепь якоря включают т. н. пусковое сопротивление, которое по мере нарастания частоты вращения постепенно уменьшают; по окончании пуска его замыкают накоротко.
П. т. э. с параллельным возбуждением имеют пределы регулирования частоты вращения примерно 1: 3. У них удобнее и дешевле всего регулировать частоту вращения реостатом в цепи возбуждения. Регулирование может производиться как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения частоты вращения, причём при всех частотах вращения кпд сохраняется достаточно высоким.
У
П. т. э. с последовательным возбуждением
частота вращения регулируется в сторону
уменьшения реостатом в цепи якоря, в
сторону увеличения — включением
параллельно обмотке возбуждения
шунтирующего сопротивления. Потери в
реостате, введённом в цепь якоря,
существенно снижают кпд. При шунтировании
обмоток возбуждения кпд изменяется
незначительно.
2.5 Тахогенератор.
Он служит для измерения частоты вращения по значению выходного напряжения, а также для получения электрических сигналов, пропорциональных частоте вращения вала. Тахогенератор постоянного тока представляет собой генератор малой мощности с электромагнитным независимым возбуждением или с возбуждением постоянными магнитами.
Ввиду того, что при постоянном токе возбуждения магнитный поток практически не зависит от нагрузки, выходная ЭДС тахогенератора прямо пропорциональна частоте вращения.
Как любая машина постоянного тока он состоит из двух основных частей: якоря и статора. Статор это неподвижная часть машины, состоящая из станины и главных полюсов. Станина служит для крепления полюсов и подшипников и является частью магнитопровода. Главные полюса предназначены для создания в машине магнитного поля возбуждения и состоят из сердечника и полюсной катушки. Со стороны обращенной к якорю сердечник полюса имеет полюсный наконечник, который обеспечивает необходимое распределение магнитной индукции в зазоре машины. Сердечник главных полюсов делают шихтованными из листовой конструкционной стали толщиной 1-2 мм или из тонкой листовой электротехнической стали.
Якорь машины состоит из вала, сердечника и коллектора. Сердечник якоря имеет шихтованную конструкцию, набирается из штампованных пластин электротехнической стали покрытых изоляционным лаком, собирают в пакет и запекается, после чего запрессовывается на вал. На поверхности сердечника якоря имеются продольные пазы, в которые укладывают обмотку якоря. Обмотку выполняют медным проводом, круглого или прямоугольного сечения. Пазы якоря, после заполнения их проводами обмотки обычно закрывают клиньями из текстолита или гитенакса. Коллектор один из самых сложных узлов машины. Он состоит из пластин трапециидального сечения (медных), собранных таким образом, что коллектор приобретает цилиндрическую форму. По коллектору скользят щетки, которые делают медно- графитовыми. Коллектор и щетки изменяют направление токов в проводниках обмотки якоря при переходе из зоны магнитного полюса одной полярности в зону полюса другой полярности.