Электрические машины постоянного тока

Классификация двигателей постоянного тока
1. С независимым возбуждением
2. С постоянными магнитами

Классификация двигателей постоянного тока
3. Двигатель параллельным возбуждением

Классификация двигателей постоянного тока
4. Двигатель с последовательным возбуждением

Классификация двигателей постоянного тока
5. Двигатель со смешанным возбуждением

Рабочие и механические характеристики двигателей постоянного тока
Механической характеристикой ДПТ называют зависимость скорости вращения якоря от момента на валу при постоянном значении напряжения якоря и тока возбуждения (n=f(M), при Uя=const и Iв =const) .
Рабочие характеристики ДПТ - зависимости скорости вращения якоря n, тока Ia, мощности P1, развиваемого электромагнитного момента M и КПД η от механической мощности на валу двигателя P2 (n=f(P2), Ia =f(P2), Pa =f(P2),
M =f(P2), η =f(P2) при Uя=const и Iв =const) .
Из формулы для момента можем найти зависимость тока якоря от момента:
Вывод: Тока якоря двигателя зависит только от момента на валу.

Рабочие и механические характеристики двигателей постоянного тока
Частоту вращения якоря найдем из второго закона Кирхгофа.
С учётом зависимости тока якоря от момента
- скорость холостого хода.

Рабочие и механические характеристики двигателей постоянного тока
Полезная мощность на валу двигателя тоже зависит от момента на валу
Из приведенных уравнений видно, что все рабочие характеристике зависят от момента на валу и магнитного потока.
Двигатели постоянного тока обладают саморегулированием, т.е. изменение момента на валу переведет изменению скорости и тока якоря которые обеспечивают устойчивый режим работы.

Характеристики двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением
Рабочие характеристики ДПТ с
параллельным возбуждением
Регулировочные характеристики

Реакция якоря
В режиме холостого хода магнитный поток Ф0 симметричный относительно осевой линии машины.
Щетки машины располагают на геометрической нейтрали. Геометрическая нейтраль – линия, перпендикулярная осевой линии магнитных полюсов машины.
Влияние магнитного потока якоря на основной магнитный поток называется реакцией якоря.
Из - за влияния ФЯ магнитный поток становится неравномерным.
При подключении нагрузки к обмоткам якоря, из - за тока якоря Iя возникает магнитный поток якоря ФЯ.
Линия проходящая через центр якоря и точки где магнитная индукция равна нулю называется физической нейтралью. Поворот у генераторов в сторону вращения, а у двигателей наооборот.

Пуск двигателей постоянного тока
В момент пуска двигателей скорость n=0 об/мин. ЭДС якоря E=CеФn=0. Следовательно пусковой ток якоря определяется:
Пусковой ток якоря во много раз больше номинального тока
Резкое увеличение пускового тока является аварийным режимом. Поэтому необходимо его ограничение.
Существуют следующие способы ограничения пускового тока:
пуск двигателя при пониженном значении напряжения якоря (безреостатный);
увеличение сопротивления цепи якоря при пуске (реостатный);
регулирование тока якоря электронными ключами.

Реостатный пуск двигателей постоянного тока
При реостатном пуске двигателя пусковой ток якоря определяется выражением:
По мере разгона машины ток якоря уменьшается
Сопротивление пускового реостата Rп выбирается таким образом, чтобы
Поэтому сопротивление постепенно уменьшает до 0.
В момент пуска, ток в обмотке возбуждения имеет максимальное значение, т.е магнитный поток Ф0 максимальный!

Способы регулирования скорости ДПТ
Скорость вращения зависит от напряжения питания Uя, тока якоря Iя и магнитного потока Ф.
Существуют следующие способы:
1. изменять напряжение питания Uя при неизменном Rя и магнитного потока Ф;
2. изменять магнитный поток Ф при неизменном Uя при неизменном Rя ;
3. Изменять сопротивление Rя при неизменном Uя магнитного потока Ф.
n0
Uя.ном
Uя1 > Uя.ном
Uя2 < Uя.ном
M
n

n0
Rя.1 =0
M
n
Rя.2 > Rя.1
Rя.3 > Rя.2
Rя.4 > Rя.3
n1
n2
n3
Способы регулирования скорости ДПТ
«Естественная» и «искусственные»
механические характеристики
ДПТ с параллельным возбуждением.
Ф(Iв)
n
Характеристика холостого хода
ДПТ с параллельным возбуждением.

Способы регулирования скорости ДПТ с последовательным
возбуждением
Регулирование скорости
Рабочие характеристики

Управление ДПТ
Импульсы напряжения и тока
Схемы управления
Рабочие характеристики
Механические характеристики

Универсальный коллекторный двигатель
Однофазный коллекторный двигатель