13.3. Типы двигателей постоянного тока

По способу соединения обмотки возбуждения и обмотки якоря ДПТ подразделяются на следующие типы:

– ДПТ с независимым возбуждением (рис. 98, а);

– ДПТ с последовательным возбуждением (рис. 98, б);

– ДПТ с параллельным возбуждением (рис. 98, в);

– ДПТ со смешанным возбуждением (рис. 98, г).

У ДПТ с независимым возбуждением обмотка возбуждения и обмотка якоря питаются от разных источников. Обмотка возбуждения обозначается: Н1 – Н2 (рис. 98, а).

Двигатели большой мощности обычно выполняют с независимым возбуждением.

У ДПТ последовательным возбуждением обмотка возбуждения, подсоединенная последовательно к обмотке якоря, называется сериесной (C1 – C2, рис. 98, б).

У двигателей с последовательным возбуждением вращающий момент при нагрузке возрастает больше, чем у двигателей с параллельным возбуждением, при этом частота вращения двигателя уменьшается. Это свойство определяет широкое применение ДПТ в машиностроительных электровозах, городском транспорте.

Однако пуск двигателя с последовательным возбуждением без нагрузки недопустим, так как частота вращения двигателя может превысить допустимую, а это может привести к аварии – двигатель идет «вразнос».

У ДПТ с параллельным возбуждением обмотка возбуждения, соединенная параллельно с обмоткой якоря, называется шунтовой (Ш1 – Ш2, рис. 98, в).

Двигатели с параллельным возбуждением обеспечивают устойчивую частоту вращения при различных нагрузках и возможность плавного регулирования этой частоты вращения. Поэтому ДПТ с параллельным возбуждением применяются для электропривода, требующего постоянства частоты вращения при различных нагрузках и плавного широкого регулирования ее.

У ДПТ со смешанным возбуждением на полюсе имеются две обмотки возбуждения, одна из которых подсоединяется последовательно к обмотке якоря, а другая – параллельно (рис. 98, г).

Двигатели со смешанным возбуждением устраняют некоторые недостатки, например, такому двигателю не угрожает «разнос» по причине наличия параллельной обмотки возбуждения, которая обеспечивает перевод двигателя электропоезда в режим торможения с отдачей энергии в сеть при его движении по инерции (под уклон).

ДПТ со смешанным возбуждением имеют наибольший пусковой момент и применяются там, где требуются значительные пусковые моменты или возможны кратковременные перегрузки и большие ускорения – например, для пуска компрессоров.

В зависимости от требований параллельная и последовательная обмотки возбуждения могут быть включены «согласно» или «встречно». При «согласном» включении магнитные потоки обмоток направлены одинаково и складываются, при «встречном» – вычитаются.

13.4. Пуск и реверсирование двигателей постоянного тока

Пуск двигателей постоянного тока длится от долей секунд до нескольких десятков секунд. Пусковые качества характеризуются кратностью пускового тока () и пускового момента ().

Пусковой момент

,

где пусковой ток .

Если не принять мер, то пуск ДПТ может сопровождаться недопустимым скачком тока якоря и резким толчком на валу.

Такой скачок вызовет искрообразование под щетками, которое может привести к быстрому разрушению коллектора и ухудшает коммутацию машины.

Для предотвращения этого явления пуск ДПТ осуществляется с помощью пускового реостата R_п ( рис. 99), который можно рассчитать, исходя из условия

.

Скачок пускового тока в этом случае длится недолго, так как при вращении якоря появляющаяся противоЭДС уменьшает ток якоря.

После осуществления пуска пусковой реостат (R_п) должен быть полностью выведен вручную или автоматически (R_п = 0).

Двигатели постоянного тока малой мощности можно пускать и без пускового реоcтaтa, так как они обладают достаточно большим сопротивлением якоря. По сравнению с другими двигателями ДПТ имеют самые лучшие пусковые качества. Они могут развивать пусковой момент M_п = (24)M_ном при пусковом токе I_п = (22,5) I_ном.

Это обеспечивает быстрый разгон механизмов, приводимых двигателями постоянного тока.

Пусковой реостат, разделенный на секции, выполняется из провода или ленты с высоким удельным сопротивлением. Провода присоединяются к медным кнопочным или плоским контактам в местах перехода от одной секции обмотки якоря к другой. По контактам перемещается медная щетка поворотного рычага реостата.

Пуск производится при последовательном уменьшении сопротивления реостата путем перевода рычага реостата с одного неподвижного контакта на другой и выключения секций.

На рис. 99 показана схема пуска ДПТ с параллельным возбуждением.

В начальный момент пуска пусковой реостат должен быть введен (R_п = max), а реостат в цепи возбуждения выведен (R_р = 0).

Это необходимо для создания наибольшего магнитного потока при пуске. Пусковые реостаты рассчитаны на 46 пусков, поэтому необходимо следить, чтобы в конце пуска пусковой реостат R_п был полностью выведен.

Реверсирование ДПТ осуществляется путем изменения направления вращающего момента. Это достигается или посредством изменения направления тока якоря, или направления потока полюсов, т. е. тока возбуждения I_в. Обычно реверс ДПТ осуществляется путем переключения концов обмоток якоря.