Двигатель постоянного тока (ДПТ)

Устройство:

1. Статор (индуктор).

2. Ротор (якорь).

В статор входит: корпус, магнитопровод в виде полюсов, на которых расположена обмотка возбуждения.

Индуктором называют ту часть машины, которая предназначена для создания магнитного поля.

В ротор входит: вал, магнитопровод, в пазах которого расположена обмотка, и коллектор со щетками.

Условное обозначение:

Схемы ДПТ с различными типами возбуждения:

Принцип работы:

U_В → I_В → Ф;

U_Я → I_Я,

где I_В — ток возбуждения; I_Я — ток якоря.

Взаимодействие тока якоря с магнитным потоком Ф статора создает вращающий момент:

,

где С_М — конструктивный коэффициент.

Под действием М ротор начинает вращаться, пересекая при этом силовые линии магнитного поля, вследствие чего в нем индуктируется ЭДС, которую называют ЭДС вращения:

.

Основные уравнения ДПТ:

Ими являются уравнения электрического равновесия ротора:

;

.

где — падение напряжения в цепи якоря; — ЭДС вращения.

Из этой формулы получаем практически важное соотношение:

.

Подставим вместо

.

И получим:

.

По этому выражению можно построить механическую характеристику ДПТ n = f(M), задаваясь нагрузкой, т. е. М, можно найти соответствующую ей частоту вращения. Если при этом U = U_ном, Ф = Ф_ном имеем естественную механическую характеристику.

Механическая характеристика ДПТ:

Точка «1» — холостой ход; координаты М = 0, n = n₀;

«2» — номинальный режим; координаты М_н, n_н;

«3» — предельно-допустимая кратковременная нагрузка.

Участок 1–2 — допустимая длительная работа.

Участок 2–3 — допустимая только кратковременная работа.

Обычно I_{я доп} =(2 ÷ 2,5)I_{я ном}.

Регулирование скорости ДПТ:

,

где — сопротивление якорной цепи.

Откуда вытекает возможность регулирования скорости тремя способами: , _, .

1. Рассмотрим искусственные механические характеристики при регулировании скорости, изменением подводимого .

Очевидно, что по условиям эксплуатации двигателя возможно изменение только в сторону уменьшения , а, следовательно, скорость двигателя можно регулировать только вниз, при этом скорость холостого хода (точка «1») снижается.

Характеристики примут вид:

Если нагрузка на двигателе представлена характеристикой М_С, то изменяя напряжение от до можно получить различные частоты вращения от n_А до n_А3.

2. Регулирование скорости путем изменения величины магнитного потока.

Величину магнитного потока можно изменять с помощью тока I_В, например реостатом, только в сторону уменьшения. Уменьшение магнитного потока приведут к увеличению скорости. Таким образом посредством магнитного потока можно регулировать скорость только вверх.

3. Рассмотрим механические характеристики при регулировании скорости, изменением сопротивления якорной цепи.

,

не зависит от R_п, следовательно искусственные характеристики имеют общую точку .

Ток при пуске когда n = 0 и E = 0 имеет вид и достигает недопустимо больших значений, что не позволяет запустить двигатель. Для уменьшения пусковых токов вводят в цепь якоря добавочное сопротивление :

.

Ток уменьшается и характеристика имеет вид: