Электродвигатель постоянного тока

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 июля 2013; проверки требуют 2 правки.

Перейти к: навигация, поиск

Рис. 1 Устройство простейшего коллекторного двигателя постоянного тока с двухполюсным статором и с двухполюсным ротором

Электродвигатель постоянного тока (ДПТ) — электрическая машина машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.

Содержание

• 1 История

• 2 Описание коллекторного ДПТ

  • 2.1 Статор (индуктор)

  • 2.2 Ротор (якорь)

    • 2.2.1 Коллектор

• 3 Принцип работы

  • 3.1 Две рамки с током в однородном магнитном поле полюсов статора

  • 3.2 Рамка с током, в неоднородном магнитном поле полюсов статора

  • 3.3 Две рамки с током, в неоднородном магнитном поле полюсов статора

  • 3.4 Взаимодействие магнитных полей

• 4 Классификация

• 5 Разновидности

  • 5.1 Коллекторные, с щёточноколлекторным переключателем тока

  • 5.2 Бесколлекторные, с электронным переключателем тока

  • 5.3 Другие виды электродвигателей постоянного тока

• 6 Управление

  • 6.1 Механическая характеристика

  • 6.2 Регулировочная характеристика

• 7 Применение

• 8 Достоинства и недостатки

• 9 См. также

• 10 Ссылки

История

• 1834 г. Якоби, Борис Семёнович построил электродвигатель, основанный на принципе притяжения и отталкивания между электромагнитами

• 1839 г. Якоби, Борис Семёнович построил лодку с электродвигателем постоянного тока.

Описание коллекторного дпт

По некоторым мнениям этот двигатель можно еще назвать синхронной машиной постоянного тока с самосинхронизацией. Простейший двигатель (рис. 1), являющийся машиной постоянного тока, состоит из постоянного магнита на индукторе (статоре), одного электромагнита с явно выраженными полюсами на якоре (двухзубцового якоря с явно выраженными полюсами и с одной обмоткой), щёточноколлекторного узла с двумя пластинами (ламелями) и двумя щётками.

Простейший двигатель имеет два положения ротора (две «мёртвые точки»), из которых невозможен самозапуск, и неравномерный крутящий момент. В первом приближении магнитное поле полюсов статора равномерное (однородное) и равно:

,

где  — число витков обмотки ротора,

 — индукция магнитного поля полюсов статора,

 — ток в обмотке ротора [А],

 — длина рабочей части витка обмотки [м],

 — расстояние от оси ротора до рабочей части витка обмотки ротора (радиус) [м],

 — синус угла между направлением северный-южный полюс статора и аналогичным направлением в роторе [рад],

 — угловая скорость [рад/сек],

 — время [сек].

Из-за наличия угловой ширины щёток и углового зазора между пластинами (ламелями) коллектора в двигателе этой конструкции имеются динамически постоянно короткозамкнутые щётками части обмотки ротора. Число короткозамкнутых частей обмотки ротора равно числу щёток. Эти короткозамкнутые части обмотки ротора не участвуют в создании общего крутящего момента.

Суммарная короткозамкнутая часть ротора в двигателях с одним коллектором равна:

,

где  — число щёток,

 — угловая ширина одной щётки [радиан].

Без учёта короткозамкнутых щётками частей крутящего момента средний крутящий момент рамок (витков) с током за один оборот равен площади под интегральной кривой крутящего момента, делённой на длину периода (1 оборот = ):

.

Рис. 2 Коллекторный двухполюсный двигатель постоянного тока с тремя зубцами на роторе

Двигатель, показанный на рис. 2, состоит из одного электромагнита на статоре (двухполюсного статора) с явно выраженными полюсами и с одной обмоткой, ротора с тремя зубцами и, соответственно, с тремя обмотками (обмотки ротора при такой конструкции могут быть включены звездой (в столь маломощной машине условия коммутации допускают такое соединение) или треугольником), щёточноколлекторного узла с тремя пластинами (ламелями) и с двумя щётками. Самозапуск возможен из любого положения ротора. Имеет меньшую неравномерность крутящего момента, чем двигатель с двухзубцовым ротором (рис. 1).

ДПТ являются обратимыми электрическими машинами, то есть в определённых условиях способны работать как генераторы постоянного тока.

Сокращение ДПТ (двигатель постоянного тока) является неудачным, так как название «двигатель переменного тока» имеет то же сокращение — ДПТ. Но так как двигатели переменного тока разделяются на асинхронные (АД) и синхронные (СД), сокращение ДПТ относят к двигателям постоянного тока.