Машины постоянного тока (мпт)
2.1. Назначение и устройство машин постоянного тока
Электрические машины постоянного тока могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, то есть обладают свойством обратимости. В режиме генератора они преобразуют энергию, подводимую к их валу от первичного двигателя, в электрическую энергию постоянного напряжения, а в режиме двигателя осуществляют обратное преобразование: электрическую энергию постоянного напряжения преобразуют в механическую энергию, снимаемую с вала двигателя.
Генераторы постоянного тока предназначены для выработки энергии постоянного тока и применяются для питания ряда устройств, работающих на постоянном токе. Кроме того, генераторы постоянного тока применяются в качестве устройств систем автоматизированного управления. В качестве источников энергии генераторы постоянного тока в настоящее время используются относительно редко, так как для получения энергии постоянного тока разработаны и широко используются различные преобразователи переменного тока в постоянный.
Двигатели постоянного тока находят широкое применение в тех случаях когда механизм, приводимый во вращение двигателем, должен иметь широкий диапазон регулирования скорости: в приводах высоковольтных выключателей, в мощных металлорежущих станках, на электрифицированном транспорте, в автоматике и др.
В системах автоматического регулирования широко примененяются машины постоянного тока малой мощности. Они используются для привода исполнительных механизмов и в качестве датчиков частоты вращения подвижных частей регулируемой системы.
Основным недостатком электрических машин постоянного тока является их конструктивная сложность, связанная, главным образом, с щеточно-коллекторным узлом. В щеточно-коллекторном узле, осуществляющем постоянную коммутацию цепей машины, возникает искрение. Это снижает надежность машин и ограничивает область их применения.
Существенным достоинством двигателя постоянного тока является возможность плавного регулирования их скорости вращения в широком диапазоне.
На рис.15 представлена простейшая машина постоянного тока. Неподвижная часть машины, называемая индуктором, состоит из полюсов и круглого стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в машине основного магнитного потока. Индуктор изображенной на рис.15 простейшей машины имеет два полюса (ярмо индуктора на рисунке не показано).
Рис.15. Простейшая машина постоянного тока
Вращающаяся часть машины состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря 2 и коллектора. 3. Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, укрепленной на сердечнике якоря. Обмотка якоря в показанной на рис.15 простейшей машине имеет один виток. Концы витка соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора, число которых в рассматриваемом случае равно двум. На коллектор налегают две неподвижные щетки 4, с помощью которых обмотка якоря соединяется с внешней цепью.
Основной магнитный поток в нормальных машинах постоянного тока создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S и от него через ярмо снова к северному полюсу. Сердечники полюсов и ярмо также изготовляются из ферромагнитных материалов.