Экзаменационная программа 2020 (5 семестр) Электротехника и электроника Электрические машины постоянного тока (мпт)
Область применения мпт, их преимущества и недостатки.
Область применения:
маломощная бытовая техника;
автотранспорт (большая мощность).
Преимущества:
имеют большой диапазон мощностей (1 мкВт…десятки кВт);
обладают лучшими пусковыми характеристиками по сравнению с двигателями переменного тока;
позволяют регулировать частоту вращения в широких пределах (> 3000 об/мин);
позволяют работать от однофазной цепи переменного тока (ДПТ параллельного возбуждения еще называют универсальным коллекторными двигателями).
Недостатки:
из всех типов машин – наименее надежные (большое количество конструктивных элементов);
конструктивно сложные и, следовательно, имеют сложную технологию изготовления, и поэтому дорогие;
искрение в щетках (а также их быстрый износ) ограничивает применение МПТ в агрессивных и взрывоопасных средах;
для питания ДПТ требуется дополнительное оборудование – ГПТ или выпрямители.
Все недостатки МПТ обусловлены наличием щеточно-коллекторного узла, который ограничивает применение МПТ.
Устройство и принцип действия мпт.
М
1 – станина
2 – главные полюсы
3 – обмотка возбуждения
4 – полюсные наконечники
5 – ротор (якорь)
6 – вал
7 – обмотка ротора (якоря)
8 – коллектор
9 – силовые линии магнитного поля
ПТ состоит из неподвижной части – статора и вращающейся части – якоря. Они отделены друг от друга небольшим воздушным зазором.
Статор состоит из станины, представляющей собой полый цилиндр. К внутренней поверхности станины крепятся главные полюсы. Станина и полюсы выполняются из ферромагнита. На главных полюсах располагаются катушки обмотки возбуждения 3, которые питаются либо от постороннего источника постоянного тока, либо от зажимов якорной обмотки. Постоянный ток в обмотке возбуждения создает постоянное магнитное поле. Главные полюсы имеют полюсные наконечники для более равномерного распределения магнитной индукции в воздушном зазоре.
Якорь представляет собой цилиндр, шихтованный (потери на перемагничивание – вихревые токи) из отдельных пластин из ферромагнита, закрепленный на валу. На поверхности якоря расположены пазы, в которых расположена якорная обмотка. Обмотка якоря состоит из витков, охватывающих якорь вдоль оси. Витки соединены последовательно.
На якоре располагается коллектор, который представляет собой цилиндр, состоящий из медных коллекторных пластин, изолированных друг от друга. К каждой пластине коллектора присоединяются конец i-й обмотки и начало i+1-й обмотки. Так обеспечивают последовательное соединение витков.
К платинам коллектора прижимают электрографитовые щетки, помещенные в щеткодержатели. Щетки делят замкнутый контур из витков якоря на две части. В генераторе сумма их ЭДС в замкнутом контуре равна нулю. Максимальное суммарное ЭДС между щетками достигается при расположении щеток на геометрической нейтрали. Щетки контактируют с проводниками, в которых нет ЭДС. В двигателе максимальный момент достигается, когда под полюсом статора находятся витки с одинаковым направлением тока. Щетки выполняют роль выпрямителя (из переменного напряжение в напряжение постоянной полярности).
