Схема (а) и характеристики (б) двигателя параллельного возбуждения

Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока.

Пуск двигателей постоянного тока

Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока.

КПД двигателя постоянноготока

Вопрос 1. Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока - машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию.

Рис. 1. Устройство простейшего коллекторного двигателя постоянного тока с двухполюсным статором и с двухполюсным ротором

Принцип действия двигателя. Устройство работает в режиме электрического двигателя (рис. 2), если к щеткам подвести постоянное напряжение. Под действием напряжения U через щетки, пластины коллектора и виток потечет ток. По закону электромагнитной силы (закон Ампера) взаимодействие тока и магнитного поля В создает силу, которая направлена перпендикулярно току.

Направление силы ампера определяется правилом левой руки (рис. 2): на верхний проводник сила действует вправо, на нижний – влево. Эта пара сил создает вращающий момент М, поворачивающий виток по часовой стрелке. При переходе верхнего проводника в зону южного полюса, а нижнего – в зону северного полюса концы проводников и соединенные с ними коллекторные пластины вступают в контакт со щетками другой полярности.

Рис. 2. Принцип действия двигателя

Направление тока в проводниках витка изменяется на проти­воположное, а направление сил, момента М и тока во внешней цепи не изменяется. Виток непрерывно будет вращаться в магнитном поле и может приводить во вращение вал рабочего механизма (РМ).

Вопрос 2. Пуск двигателей постоянного тока

В начальный момент пуска в ход якорь двигателя неподвижен и противо-эдс равна нулю (Е = 0). При непосредственном включении двигателя в сеть в обмотке якоря будет протекать чрезмерно большой ток Iпуск = U/Rя. Поэтому непосредственное включение в сеть допускается только для двигателей очень малой мощности менее 500 Вт), у которых падение напряжения в якоре представляет относительно большую величину и броски тока не столь велики.

В машинах постоянного тока большой мощности пусковой ток в случае включения двигателя в сеть с номинальным напряжением во много раз превышает номинальный. Для ограничения пускового тока используют пусковые реостаты, включаемые последовательно с якорем двигателя при пуске в ход.

Различают двигатели постоянного тока независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Широкое применение получили двигатели последовательного и параллельного возбуждения.

Схема (а) и характеристики (б) двигателя параллельного возбуждения

Характеристики двигателей постоянного тока. Рабочие свойства двигателей определяются их рабочими характеристиками, представляющими собой зависимости частоты вращения n, вращающего момента Мэ, потребляемого тока I, мощности P1 и кпд от полезной мощности на валу Р2.

Изменение частоты вращения у двигателя этого типа незначительно и не превышает 5% при изменении нагрузки от нуля до номинальной, т. е. двигатели параллельного возбуждения имеют жесткую скоростную характеристику.

В двигателе последовательного возбуждения магнитный поток не остается постоянным, а резко изменяется с изменением нагрузки, что вызывает значительное изменение частоты вращения. Такой двигатель имеет мягкую скоростную характеристику.

Таким образом, характерным свойством двигателей последовательного возбуждения является недопустимость сброса нагрузки, т. е. работы вхолостую или при малых нагрузках.