Лекция 13. Машины постоянного тока Двигатели постоянного тока (дпт)

ДПТ состоит из статора и ротора. На рисунке представлен разрез машины. Статор состоит из стального цилиндра 1 (станина), к которому крепят­ся изнутри главные полюса 2. На них расположены обмотки возбуждения.

При подаче питания на них в межполосных пространствах создается магнитное поле, силовые линии которого замыкаются через станину и ротор. Между главными полюсами располагаются добавочные полюса 3. Их действие снижает искрение под щетками. К статору с двух сторон крепятся крышки с подшипниками 4. Ротор 5 представляет собой стальной цилиндр с продольными пазами, в которых располагают обмотку. На валу ротора закреплен коллектор. Он представляет цилиндр, набранный из медных пластин, изолированных друг от друга, к которым подпаивают концы обмотки. Эта конструкция называется якорем. Рабочая часть обмотки якоря располагается под полюсами. На крышке статора крепят щеткодержатели с угольными щетками 6, которые обеспечивают скользящий контакт с вращающейся обмоткой якоря. Двигатели постоянного тока, которые выпускает промышленность, различают по исполнению возбуждения.

На рис. А представлена схема двигателя независимого возбуждения. Обмотка возбуждения LM питается от независимого источника U_B. Если обмотка якоря М и LM питаются от одного источника, то такой двигатель называют Э.Д. параллельного возбуждения. Эти двигатели наиболее широко представлены в промустановках.

На рис. Б дана схема ЭД последовательного возбуждения. LM включе­на последовательно с якорем. ЭД смешанного возбуждения (рис. В) имеет две обмотки возбуждения LM1 и LM2.

Двигатели независимого возбуждения.

Принцип работы ДПТ основан на взаимодействии рамки с током и магнитного поля (рис. а). Стержни рамки представляют рабочую часть об­мотки якоря. Коллектор выполняет роль переключателя рамок при их вращении, сохраняя постоянное направление тока в рабочих стержнях. Обмотка якоря выполняется из меди, чтобы снизить потери при нагреве R_ЯI_Я². Для ограничения пускового тока Iп в цепь якоря включают доба­вочное сопротивление Rп.

На рис. а показана одна рамка обмотки якоря. При включении в сеть Uc по обмотке будет протекать пусковой ток I_П. I_П = Uс/(Rя + Rд).

При включенной LM взаимодействие проводника с током Iп с маг­нитным потоком Ф создает силу F и пусковой момент на валу двигателя М_п= СФIп. Проводники давят на стенки паза и проворачивают ротор. Рас­тет скорость ω. При вращении ротора проводники пересекают магнитное поле Ф и в них, в соответствии с правилом Ленца, наводится противо ЭДС, Е = СФω,

которая направлена встречно току. По мере разгона ток в якоре спа­дает, а, следовательно, и момент до величины, которая определяется на­грузкой на валу двигателя: I_Я = (Uc E)/Rц, где Rц = Rя + Rд.

М еханическая характеристика ω (М) ДПТ выводится на основании уравнения контура, ЭДС и момента: U_c = Е + I_ЯRц ; Е = СФω; М = СФIя.

Механическая характеристика: ω(М)

.

Электромеханическая характеристика: ω(I)

.

При постоянстве Ф = Фн, т.е. полном потоке, ω(М) и ω(I) совпадают. Проще анализировать электромеханическую характеристику.

Характерным является прямолинейная зависимость ω(Iя). Пус­ковой ток определяется:I_П = U/Rц; Е = 0, так как ω = 0.

In – его величина лимитируется, в общем I_П 2,5I_Н(Мп 2,5Мн).

Из выражения электромеханической характеристики скорость ХХ (I_Я = 0):

ω₀ = U/СФ.

При нагрузке имеют место потери оборотов:

Для т. А ω₁ = ω₀ − ω₁ (I₁).