Тема: «Электрические машины постоянного тока».

1. Устройство и типы машин постоянного тока

Одна и та же машина постоянного тока (рисунок 1) может использоваться в качестве генератора или в качестве электродвигателя.

В генераторе постоянного тока статор служит индуктором, а ротор – якорем. Обмотку статора генератора называют обмоткой возбуждения. Для удобства обмотку статора двигателя постоянного тока тоже называют обмоткой возбуждения, а его ротор – якорем.

Рисунок 1. Устройство машины постоянного тока

(1-корпус; 2-подшипниковый щит; 3-вал; 4-подшипник;5- коллектор; 6-щетки; 7-якорь; 8-сердечник статора (индуктора); 9-обмотка возбуждения; 10 вентилятор; 11-обмотка якоря; 12-лапа).

Чтобы ток от обмотки якоря во внешнюю цепь (в генераторе) или из этой цепи в обмотку якоря (в двигателе) проходил в одно и том же направлении, в машинах постоянного тока имеется коллектор. Электрический ток к коллектору или от него идет по электрическим щеткам.

Машина постоянного тока различаются по способу питания током обмотки возбуждения.

В машинах с независимым возбуждением обмотка возбуждения питается от постороннего источника тока (рисунок 2, а). Если обмотка возбуждения получает питание от зажимов якоря и присоединена к ним параллельно, то такая машина называется машиной с параллельным возбуждением (рисунок 2, б); подобная же машина, но при последовательном соединении обмотки возбуждения с зажимами якоря называется машиной с последовательным возбуждением (рисунок 4, в). В машинах со смешанным возбуждением имеются две части обмотки возбуждения, одна из которых соединяется с зажимами якоря последовательно, а другая параллельно (рисунок 2, г).

Генераторы постоянного тока применяют, тока применяют, когда требуется самостоятельный источник тока, например для питания некоторых видов электромагнитов, электромагнитных муфт, электродвигателей, электролизных ванн, сварочных установок и т.п.

Рисунок 2

Электродвигатели постоянного тока применяют в тех случаях, когда требуется плавная регулировка скорости, например в троллейбусах, электровозах, некоторых типах подъемных кранов, в устройствах автоматики.

2. Генератор с параллельным возбуждением

Генератор с параллельным возбуждением изображен на рисунке 3.

Э.д.с, наводимая в обмотке якоря, E = U + I_яR_я→ U = E— I_яR_я где:

U–напряжение на зажимах; I_я — ток якоря; R_я—сопротивление обмотки якоря.

2 Токи:

якоря I_я = (E—U)/ R_я;

возбуждения I_В = U/R_B (R_B —сопротивление обмотки возбуждения);

нагрузки I = Iя—Iв

Рисунок 3

Мощности: полезная мощность, отдаваемая генератором: Р₂ = UI.

Мощность Р₁, затраченная первичным двигателем на вращение якоря генератора (потребляемая мощность генератором), определяется из формулы к.п.д. генератора.η=P₂/ P₁→ P₁ = P₂/ η

3. Внешняя характеристика генераторов постоянного тока

Характеристика машин постоянного тока показывают ее рабочие свойства. Характеристика генератора выражает зависимость между напряжением на его зажимах и токов в обмотке якоря и называется внешней характеристикой (рисунок 4).

На рисунке видно, что в зависимости от способа возбуждения генератора можно получать как стабильные, так и регулируемые напряжения.

Рисунок 4. Внешняя характеристика генератора постоянного тока

(а-с независимым и параллельным возбуждением; б- с последовательным возбуждением; в-со смешанным возбуждением)