32. Механічні характеристики ЕД постійного струму
Двигун постійного струму послідовного збудження: Рівняння механічної характеристики має вигляд:
, Де ω - частота обертання, рад / с; Rob - опір обмотки послідовного збудження, Ом; α- коефіцієнт лінійної залежності (в першому наближенні) магнітного потоку від струму якоря.
З розгляду рис. випливає, що механічні характеристики розглянутого двигуна (природна і реостатні) є м'якими і мають гіперболічний характер. При малих навантаженнях частота обертання і різко зростає і може перевищити максимально допустиме значення (двигун йде в «рознос»). Тому такі двигуни не можна застосовувати для приводу механізмів, що працюють в режимі холостого ходуабо при невеликому навантаженні (різні верстати, транспортери та ін.). Зазвичай мінімально допустиме навантаження складає (0,2 - 0,25) IН0М; тільки двигуни малої потужності (десятки ватт) використовують для роботи в пристроях, де можливий холостий хід. Щоб запобігти можливості роботи двигуна без навантаження, його з'єднують з приводним механізмом жорстко (зубчастої передачею або глухий муфтою); застосування пасової передачі або фрикційної муфти для включення неприпустимо.
Незважаючи на зазначений недолік, двигуни з послідовним збудженням широко застосовують в різних електричних приводах, особливо там, де є зміна моменту навантаження в широких межах і важкі умови пуску (вантажопідйомні і поворотні механізми, тяговий привід і ін.). Це пояснюється тим, що м'яка характеристика розглянутого двигуна більш сприятлива для зазначених умов роботи, ніж жорстка характеристика двигуна з паралельним збудженням.
Двигун постійного струму незалежного збудження: Характерною особливістю двигуна є те, що його струм збудження не залежить від струму якоря (струму навантаження), так як харчування обмотки збудження по суті незалежне. Отже, нехтуючи розмагнічуючої дії реакції якоря, можна наближено вважати, що і потік двигуна не залежить від навантаження. Отже, механічна характеристика буде лінійною.
Рівняння механічної характеристики має вигляд: 
де ω - частота обертання, рад / с; U - напруга, прикладена до ланцюга якоря, В; Ф - магнітний потік, Вб; Rя, Rд - опір якоря і додаткове в його ланцюга, Ом: α- конструктивна стала двигуна.
де р - число пар полюсів двигуна; N - число активних провідників якоря двигуна; α - число паралельних гілок обмотки якоря. Момент, що обертає двигуна, Н * м.
- ЕРС двигуна постійного струму, В. При постійному магнітному потоці Ф = const, вважаючи з = до Ф, 
Тоді вираз для крутного моменту, Н * м: 
1. Механічна характеристика е, отримана для умов Rд = О, R в = 0, тобто напруга на якорі і магнітний потік двигуна рівні номінальним значенням, називається природною (рис. 17.6).
2, Якщо Rд> О (Rв = 0), виходять штучні - реостатні характеристики 1 і 2, що проходять через точку ω0-швидкість ідеального холостого ходу машини. Чим більше Яд, тим характеристики крутіше.3, Якщо змінювати напругу на затискачах якоря за допомогою перетворювача за умови, що Rд = 0 і R в = 0, то штучні механічні характеристики мають вигляд 3 і 4 і проходять паралельно природною і тим нижче, чим менше величина напруги.
4, При номінальній напрузі на якорі (Rд = 0) і зменшенні магнітного потоку (Rв> 0) характеристики мають від5 і проходять тим вище природної і крутіше її, чим менше магнітний потік.
Двигун постійного струму змішаного збудження: Характеристики цих двигунів є проміжними між характеристиками двигунів паралельного і послідовного збудження.
При згодному включенні послідовної і паралельної обмоток збудження двигун змішаного збудження має більший пусковий момент, в порівнянні з двигуном паралельного збудження. При зустрічному включенні обмоток збудження двигун набуває жорстку механічну характеристику. Зі збільшенням навантаження магнітний потік послідовної обмотки збільшується і, віднімаючи з потоку паралельної обмотки, зменшує загальний потік збудження. При цьому швидкість обертання двигуна не тільки не зменшується, а може навіть збільшуватися (ріс.6.19). І в тому, і в іншому випадку наявність магнітного потоку паралельної обмотки виключає режим "розносу" двигуна при знятті навантаження.
У двигуні послідовного збудження, який іноді називають серієсний, обмотка збудження включена послідовно з обмоткою якоря (рис. 1). Для такого двигуна справедливо рівність I в = I a = I, отже, його магнітний потік Ф залежить від навантаження Ф = f (I a). В цьому Головна особливістьдвигуна послідовного збудження і вона визначає його властивості.
Мал. 1 - Схема електродвигуна послідовного збудження
швидкісна характеристикапредставляє залежність n = f (I a) при U = U н. Вона не може бути точно виражена аналітично у всьому діапазоні зміни навантаження від холостого ходу до номінальної через відсутність прямої пропорційної залежності між I a і Ф. Прийнявши допущення Ф = Кi a, запишемо аналітичну залежність швидкісної характеристики у вигляді
При збільшенні струму навантаження гіперболічний характер швидкісної характеристики порушується і наближається до лінійного, так як при насиченні магнітного ланцюга машини зі збільшенням струму I a магнітний потік залишається практично постійним (рис. 2). Крутизна характеристики залежить від величини? R.
Мал. 2 - Швидкісні характеристики двигуна послідовного збудження
Таким чином, швидкість серієсний двигуна різко змінюється зі зміною навантаження і така характеристика називається «м'якою».
При малих навантаженнях (до 0,25 I н) швидкість двигуна послідовного збудження може зрости до небезпечних меж (двигун йде «рознос»), тому робота таких двигунів на холостому ходу не допускається.
моментная характеристика- це залежність M = f (I a) при U = U н. Якщо припустити, що магнітна що ланцюг не насичена, то Ф = Кi a і, отже, маємо
М = з м I a Ф = з м До i a 2
Це рівняння квадратичної параболи.
Крива моментной характеристики зображена на малюнку 3.8. У міру збільшення струму I a магнітна система двигуна насичується, і характеристика поступово наближається до прямої.
Мал. 3 - Моментная характеристика двигуна послідовного збудження
Таким чином, електродвигун послідовного збудження розвиває момент, пропорційний I a 2, що і визначає головна його перевага. Так як під час пуску I a = (1,5..2) I н, то двигун послідовного збудження розвиває значно більший пусковий момент в порівнянні з двигунами паралельного збудження, тому він широко використовується в умовах важких пусків і при можливих перевантаженнях.
механічна характеристикаявляє собою залежність n = f (M) при U = U н. Аналітичний вираз цієї характеристики може бути отримано тільки в окремому випадку, коли магнітна ланцюг машини ненасичених і потік Ф пропорційний току якоря I a. Тоді можна записати
Вирішуючи спільно рівняння, отримуємо
тобто механічна характеристика двигуна послідовного збудження, також як і швидкісна, має гіперболічний характер (рис. 4).
Мал. 4 - Механічні характеристики двигуна послідовного збудження
характеристика ККДдвигуна послідовного збудження має звичайний для електродвигунів вид ().
Створює магнітний потік для освіти моменту. Ідуктор обов'язково включає або постійні магніти або обмотку збудження. Індуктор може бути частиною як ротора так і статора. У двигуні, зображеному на рис. 1, система збудження складається з двох постійних магнітів і входить до складу статора.
Типи колекторних електродвигунів
По конструкції статора колекторний двигун може бути і.
Схема колекторного двигуна з постійними магнітами
Колекторний двигун постійного струму (КДПТ) з постійними магнітами є найбільш поширеним серед КДПТ. цього двигуна включає постійні магніти, які створюють магнітне поле статора. Колекторні двигуни постійного струму з постійними магнітами (КДПТ ПМ) зазвичай використовуються в задачах не вимагають великих потужностей. КДПТ ПМ дешевше у виробництві, ніж колекторні двигуни з обмотками збудження. При цьому момент КДПТ ПМ обмежений полем постійних магнітів статора. КДПТ з постійними магнітами дуже швидко реагує на зміну напруги. Завдяки постійному полю статора легко управляти швидкістю двигуна. Недоліком електродвигуна постійного струму з постійними магнітами є те, що з часом магніти втрачають свої магнітні властивості, в результаті чого зменшується поле статора і знижуються характеристики двигуна.
- переваги:
- краще співвідношенняціна якість
- високий момент на низьких оборотах
- швидкий відгук на зміну напруги
- недоліки:
- постійні магніти з часом, а також під впливом високих температурвтрачають свої магнітні властивості
Колекторний двигун з обмотками збудження
- За схемою підключення обмотки статора колекторні електродвигуниз обмотками збудження поділяють на двигуни:
Схема незалежного збудження
Схема паралельного збудження
Схема послідовного збудження
Схема змішаного збудження
двигуни незалежногоі паралельного збудження
У електродвигунах незалежного збудження обмотка збудження електрично не пов'язана з обмоткою (малюнок вище). Зазвичай напруга збудження U ОВ відрізняється від напруги в ланцюзі якоря U. Якщо ж напруги рівні, то обмотку збудження підключають паралельно обмотці якоря. Застосування в електроприводі двигуна незалежного або паралельного збудження визначається схемою електроприводу. Властивості (характеристики) цих двигунів однакові.
У двигунах паралельного збудження струми обмотки збудження (індуктора) і якоря не залежать одне від одного, а повний струм двигуна дорівнює сумі струму обмотки збудження і струму якоря. Під час нормальної роботи, при збільшенні напругихарчування збільшується повний струм двигуна, що призводить до збільшення полів статора і ротора. Зі збільшенням повного струму двигуна швидкість так само збільшується, а момент зменшується. При навантаженні двигунаток якоря збільшується, в результаті чого збільшується поле якоря. При збільшенні струму якоря, струм індуктора (обмотки збудження) зменшується, в результаті чого зменшується поле індуктора, що призводить до зменшення швидкості двигуна, і збільшення моменту.
- переваги:
- практично постійний момент на низьких оборотах
- хороші регулювальні властивості
- відсутність втрат магнетизму згодом (так як немає постійних магнітів)
- недоліки:
- дорожче КДПТ ПМ
- двигун виходить з під контролю, якщо струм індуктора падає до нуля
Колекторний електродвигун паралельного збудження має з уменьшающимся моментом на високих оборотах і високим, але більш постійним моментом на низьких оборотах. Струм в обмотці індуктора і якоря не залежить один від одного, таким чином, загальний струм електродвигуна дорівнює сумі струмів індуктора і якоря. Як результат даний тип двигунів має відмінну характеристику управління швидкістю. Колекторний двигун постійного струму з паралельної обмоткою збудження зазвичай використовується в додатках, які вимагають потужність більше 3 кВт, зокрема в автомобільних додатках і промисловості. У порівнянні з, двигун паралельного збудження не втрачає магнітні властивості з часом і є більш надійним. Недоліками двигуна паралельного збудження є більш висока собівартість і можливість виходу двигуна з під контролю, в разі якщо струм індуктора знизиться до нуля, що в свою чергу може привести до поломки двигуна.
У електродвигунах послідовного збудження обмотка збудження включена послідовно з обмоткою якоря, при цьому струм збудження дорівнює струму якоря (I в = I а), що надає двигунів особливі властивості. При невеликих навантаженнях, коли струм якоря менше номінального струму (I а & lt I ном) і магнітна система двигуна не насичена (Ф ~ I а), електромагнітний момент пропорційний квадрату струму в обмотці якоря:
- де M -, Н ∙ м,
- з М - постійний коефіцієнт, який визначається конструктивними параметрами двигуна,
- Ф - основний магнітний потік, Вб,
- I a - струм якоря, А.
З ростом навантаження магнітна система двигуна насичується і пропорційність між струмом I а і магнітним потоком Ф порушується. При значному насиченні магнітний потік Ф з ростом I а практично не збільшується. Графік залежності M = f (I a) в початковій частині (коли магнітна система не насичена) має форму параболи, потім при насиченні відхиляється від параболи і в області великих навантажень переходить в пряму лінію.
важливо:Неприпустимо включати двигуни послідовного збудження в мережу в режимі холостого ходу (без навантаження на валу) або з навантаженням менше 25% від номінальної, так як при малих навантаженнях частота обертання якоря різко зростає, досягаючи значень, при яких можливе механічне руйнування двигуна, тому в приводах з двигунами послідовного збудження неприпустимо застосовувати ремінну передачу, при обриві якої двигун переходить в режим холостого ходу. Виняток становлять двигуни послідовного збудження потужністю до 100-200 Вт, які можуть працювати в режимі холостого ходу, так як їх потужність механічних і магнітних втрат при великих частотах обертання порівнянна з номінальною потужністю двигуна.
Здатність двигунів послідовного збудження розвивати великий електромагнітний момент забезпечує їм хороші пускові властивості.
Колекторний двигун послідовного збудження має високий момент на низьких оборотах і розвиває високу швидкість при відсутності навантаження. Даний електромотор ідеально підходить для пристроїв, яким потрібна розвивати високий момент (крани і лебідки), так як струм і статора і ротора збільшується під навантаженням. На відміну від і двигунів паралельного збудження двигун послідовного збудження не має точної характеристикиконтролю швидкості, а в разі короткого замиканняобмотки збудження він може стати не керованим.
Двигун змішаного збудження має дві обмотки збудження, одна з них включена паралельно обмотці якоря, а друга послідовно. Співвідношення між намагнічуватися силами обмоток може бути різним, але зазвичай одна з обмоток створює велику силу, що намагнічує і ця обмотка називається основний, друга обмотка називається допоміжної. Обмотки збудження можуть бути включені погоджено і зустрічно, і відповідно магнітний потік створюється сумою або різницею намагнічують сил обмоток. Якщо обмотки включені згідно, то характеристики швидкості такого двигуна розташовуються між характеристиками швидкості двигунів паралельного і послідовного збудження. Зустрічне включення обмоток застосовується, коли необхідно отримати незмінну швидкість обертання або збільшення швидкості обертання зі збільшенням навантаження. Таким чином, робочі характеристики двигуна змішаного збудження наближаються до характеристик двигуна паралельного або послідовного збудження, залежно від того, яка з обмоток збудження грає головну роль
Двигуни постійного струму в залежності від способів їх порушення, як вже зазначалося, поділяються на двигуни з незалежним, паралельним(Шунтовим), послідовним(Серієсний) і змішаним (компаундних) збудженням.
Двигуни незалежного збудження, Вимагають два джерела живлення (ріс.11.9, а). Один з них необхідний для живлення обмотки якоря (висновки Я 1і Я2), А інший - для створення струму в обмотці збудження (висновки обмотки Ш1і Ш2). додаткове опір Rдв ланцюзі обмотки якоря необхідно для зменшення пускового струму двигуна в момент його включення.
З незалежним збудженням виконуються в основному потужні електричні двигуни з метою більш зручного і економічного регулювання струму збудження. Перетин дроту обмотки збудження визначається в залежності від напруги її джерела живлення. Особливістю цих машин є незалежність струму збудження, а відповідно і основного магнітного потоку, від навантаження на валу двигуна.
Двигуни з незалежним збудженням за своїми характеристиками практично збігаються з двигунами паралельного збудження.
Двигуни паралельного збудженнявключаються відповідно до схеми, показаної на ріс.11.9, б. затискачі Я 1і Я2відносяться до обмотці якоря, а затискачі Ш1і Ш2- до обмотці збудження (до шунтовой обмотці). змінні опору Rді Rвпризначені відповідно для зміни струму в обмотці якоря і в обмотці збудження. Обмотка збудження цього двигуна виконується з великої кількості витків мідного дроту порівняно малого перетину і має значний опір. Це дозволяє підключати її на повне напруга мережі, вказане в паспортних даних.
Особливістю двигунів цього типу є те, що при їх роботі забороняється від'єднувати обмотку збудження від якірного ланцюга. В іншому випадку при розмиканні обмотки збудження в ній з'явиться неприпустиме значення ЕРС, яке може привести до виходу з ладу двигуна і до поразки обслуговуючого персоналу. З тієї ж причини не можна розмикати обмотку збудження і при виключенні двигуна, коли його обертання ще не припинилося.
Зі збільшенням частоти обертання додатковий (додаткове) опір Rд в ланцюзі якоря слід зменшувати, а при досягненні сталої частоти обертання - вивести повністю.
Ріс.11.9. Види порушення машин постійного струму,
а - незалежного збудження, б - паралельного збудження,
в - послідовного збудження, г - змішаного збудження.
ОВШ - обмотка збудження шунтовая, ОВС - обмотка збудження серієсний, "ОВН - обмотка незалежного збудження, Rд -додаткове опір в ланцюзі обмотки якоря, Rв- додатковий опір в ланцюзі обмотки збудження.
Відсутність додаткового опору в обмотці якоря в момент пуску двигуна може призвести до появи великої пускового струму, що перевищує номінальний струм якоря в 10 ... 40 разів .
Важливою властивістю двигуна паралельного збудження служить практично постійна його частота обертання при зміні навантаження на валу якоря. Так при зміні навантаження від холостого ходу до номінального значення частота обертання зменшується всього лише на (2.. 8)% .
Другою особливістю цих двигунів служить економічне регулювання частоти обертання, при якому відношення максимальної швидкості до найменшої може становити 2:1 , А при спеціальному виконанні двигуна - 6:1 . Мінімальна частота обертання обмежується насиченням магнітного ланцюга, яке не дозволяє вже збільшувати магнітний потік машини, а верхня межа частоти обертання визначається стійкістю машини - при значному ослабленні магнітного потоку двигун може піти «в рознос».
Двигуни послідовного збудження(Серієсний) включаються за схемою, (ріс.11.9, в). висновки З 1і С2відповідають серієсний (послідовної) обмотці збудження. Вона виконується з порівняно незначною кількістю витків в основному мідного дроту великого перетину. Обмотка збудження з'єднується послідовно з обмоткою якоря. додаткове опір Rдв ланцюзі обмоток якоря і збудження дозволяє зменшити пусковий струмі виробляти регулювання частоти обертання двигуна. У момент включення двигуна воно повинно мати таку величину, при якій пусковий струм буде складати (1,5 ... 2,5) Iн. Після досягнення двигуном сталої частоти обертання додатковий опір Rдвиводиться, тобто встановлюється рівним нулю.
Ці двигуни при пуску розвивають великі пускові моменти обертання і повинні запускатися при навантаженні не менше 25% її номінального значення. Включення двигуна при меншій потужності на його валу і тим більше в режимі холостого ходу не допускається. В іншому випадку двигун може розвинути неприпустимо великі обороти, що викличе вихід його з ладу. Двигуни цього типу широко застосовуються в транспортних і підйомних механізмах, в яких необхідно змінювати частоту обертання в широких межах.
Двигуни змішаного збудження(Компаундні), займають проміжне положення між двигунами паралельного і послідовного збудження (ріс.11.9, г). Велика приналежність їх до того чи іншого виду залежить від співвідношення частин основного потоку збудження, створюваних паралельної або послідовної обмотками збудження. У момент включення двигуна для зменшення пускового струму в ланцюг обмотки якоря включається додатковий опір Rд. Цей двигун має гарні тяговими характеристиками і може працювати в режимі холостого ходу.
Пряме (безреостатаное) включення двигунів постійного струму всіх видів порушення допускається потужністю не більше одного кіловата.
Позначення машин постійного струму
В даний час найбільш широкого поширення набули машини постійного струму загального призначеннясерії 2Пі найбільш нової серії 4П.Крім цих серій випускаються двигуни для кранових, екскаваторних, металургійних та інших приводів серії Д.Виготовляються двигуни і спеціалізованих серій.
двигуни серій 2Пі 4Ппідрозділяються по осі обертання, як це прийнято для асинхронних двигунів змінного струмусерії 4А. машини серії 2Пмають 11 габаритів, що відрізняються по висоті обертання осі від 90 до 315 мм. Діапазон потужностей машин цієї серії складає від 0,13 до 200 кВт для електричних двигуніві від 0,37 до 180 кВт для генераторів. Двигуни серій 2П і 4П розраховуються на напругу 110, 220, 340 і 440 В. Їх номінальні частоти обертання складають 750, 1000, 1500,2200 і 3000 об / хв.
Кожен з 11 габаритів машин серії 2Пмає станини двох довжин (М і L).
Електричні машини серії 4Пмають кращі деякі техніко - економічні показники в порівнянні з серією 2П. трудомісткість виготовлення серії 4Ппорівняно з 2Пзнижена в 2,5 ... 3 рази. При цьому витрата міді знижується на 25 ... 30%. По ряду конструктивних особливостей, в тому числі за способом охолодження, щодо захисту від атмосферних впливів, по використанню окремих деталей і вузлів машини серії 4Пуніфіковані з асинхронними двигунамисерії 4Аі АІ .
Позначення машин постійного струму (як генераторів, так і двигунів) представляється в такий спосіб:
ПХ1Х2ХЗХ4,
де 2П- серія машини постійного струму;
XI- виконання за типом захисту: Н - захищене з самовентиляцією, Ф - захищене з незалежною вентиляцією, Б - закрите з природним охолодженням, О - закрите з обдувом від стороннього вентилятора;
Х2- висота осі обертання (двозначне або тризначне число) в мм;
ХЗ- умовна довжина статора: М - перша, L - друга, Г - з тахогенератором;
Як приклад можна привести позначення двигуна 2ПН112МГУ- двигун постійного струму серії 2П, Захищеного виконання з самовентиляцією Н,112 висота осі обертання в мм, перший розмір статора М, Укомплектований тахогенератором Г, Використовується для помірного клімату У.
За потужностями електричні машини постійного струму умовно можуть бути поділені на такі групи:
Мікромашини ........................... ... менше 100 Вт,
Дрібні машини ........................... від 100 до 1000 Вт,
Машини малої потужності ............ ..від 1 до 10 кВт,
Машини середньої потужності ......... ..від 10 до 100 кВт,
Великі машини ........................ ..від 100 до 1000 кВт,
Машини великий потужність ......... .більш 1000 кВт.
По номінальній напрузі електричні машини підрозділяються умовно наступним чином:
Низької напруги ............... .меньше 100 В,
Середньої напруги ............ .від 100 до 1000 В,
Високої напруги ............... вище 1000В.
За частотою обертання машини постійного струму можуть бути представлені як:
Тихохідні ............... Менш 250 об / хв.,
Середньої швидкості ......... від 250 до 1000 об / хв.,
Швидкохідні ............ .від 1000 до 3000 об / хв.
Сверхбистроходний ... ..више 3000 об / хв.
Завдання і методика виконання роботи.
1.Изучить пристрій і призначення окремих частин електричних машин постійного струму.
2. Визначити висновки машини постійного струму, що відносяться до обмотці якоря і до обмотки збудження.
Висновки, що відповідають тій чи іншій обмотці, можуть бути визначені мегомметром, омметром або за допомогою електричної лампочки. При використанні мегомметра один його кінець приєднується до одного з висновків обмоток, а іншим по черзі стосуються до решти. Виміряний опір, рівний нулю, вкаже на відповідність двох висновків однієї обмотки.
3.Распознать за висновками обмотку якоря і обмотку збудження. Визначити вид обмотки збудження (паралельного збудження або послідовного).
Цей досвід можна здійснити за допомогою електричної лампочки, яка підключається послідовно з обмотками Постійна напругаслід подавати плавно, поступово підвищуючи його до зазначеного номінального значення в паспорті машини.
З урахуванням малого опору якірної обмотки і обмотки послідовного збудження лампочка загориться яскраво, а їх опору, виміряні мегомметром (або омметром) будуть практично рівні нулю.
Лампочка, поєднана послідовно з паралельної обмоткою збудження, буде горіти тьмяно. Значення опору паралельної обмоткою збудження повинно знаходитися в межах 0,3 ... 0,5 кОм .
Висновки якірної обмотки можна розпізнати шляхом приєднання одного кінця мегомметра до щіток, торкаючись при цьому іншим його кінцем до висновків обмоток на щитку електричної машини.
Висновки обмоток електричної машини слід позначити на зображеної в звіті умовної етикетці висновків.
Виміряти опору обмоток і опір ізоляції. Опір обмоток можна виміряти за схемою амперметра і вольтметра. Опір ізоляції між обмотками і обмотками щодо корпусу перевіряється мегомметром, розрахованим на напругу 1 кВ. Опір ізоляції між обмоткою якоря і обмоткою збудження і між ними і корпусом має бути не нижче 0,5 МОм. Дані замірів відобразити в звіті.
Зобразити умовно в поперечному розрізі головні полюси з обмоткою збудження і якір з витками обмотки, що знаходяться під полюсами (подібно ріс.11.10). Самостійно прийняти напрямок струму в обмотках збудження і якоря. Вказати при цих умовах напрямок обертання двигуна.
Мал. 11.10. Двополюсна машина постійного струму:
1 - станина; 2 -якорь; 3 - головні полюси; 4 - обмотка збудження; 5 - полюсні наконечники; 6 - обмотка якоря; 7 - колектор; Ф - основний магнітний потік; F - сила, що діє на провідники обмотки якоря.
Контрольні питання і завдання для самостійної підготовки
1: Пояснити будову та принцип дії двигуна і генератора постійного струму.
2. Пояснити призначення колектора машин постійного струму.
3.Дать поняття полюсного поділу та привести вираз для його визначення.
4.Назвать основні види обмоток, що застосовуються в машинах постійного струму, і знати способи їх виконання.
5.Указать основні переваги двигунів паралельного збудження.
6.Каково конструктивні особливостіобмотки паралельного збудження в порівнянні з обмоткою послідовного збудження?
7. У чому особливість пуску двигунів постійного струму послідовного збудження?
8.Сколько паралельних гілок мають проста хвильова і проста петлевая обмотки машин постійного струму?
9.Как позначаються машини постійного струму? Привести приклад позначення.
10.Какой величини допускається опір ізоляції між обмотками машин постійного струму і між обмотками і корпусом?
11. Які величини може досягти ток в момент пуску двигуна при відсутності додаткового опору в ланцюзі обмотки якоря?
12.Як величини допускається пусковий струм двигуна?
13.В яких випадках допускається пуск двигуна постійного струму без додаткового опору в ланцюзі обмотки якоря?
14.За рахунок чого можна змінити ЕРС генератора незалежного збудження?
15.Каково призначення додаткових полюсів машини постійного струму?
16.При яких навантаженнях допускається включення двигуна послідовного збудження?
17.Чем визначається величина основного магнітного потоку?
18.Напісать вираження ЕРС генератора і моменту обертання двигуна. Дати поняття входять в них складових.
Лабораторна робота 12.
Обмотка збудження підключається до незалежного джерела. Характеристики двигуна виходять такі ж, як у двигуна з постійними магнітами. Швидкість обертання регулюється опором в ланцюзі якоря. Регулюють її і реостатом (регулювальним опором) в ланцюзі обмотки збудження, але при надмірному зменшенні його величини або при обриві ток якоря зростає до небезпечних значень. Двигуни з незалежним збудженням не можна запускати на холостому ходу або з малим навантаженням на валу. Швидкість обертання різко збільшиться, і двигун буде пошкоджений.
Схема незалежного збудження
Решта схеми називають схемами з самозбудженням.
паралельне збудження
Обмотки ротора і збудження підключаються паралельно до одного джерела живлення. При такому включенні струм через обмотку збудження в кілька разів менше, ніж через ротор. Характеристики електродвигунів виходять жорсткими, що дозволяють використовувати їх для приводу верстатів, вентиляторів.
Регулювання швидкості обертання забезпечується включенням реостатов в ланцюг ротора або послідовно з обмоткою збудження.
Схема паралельного збудження
послідовне збудження
Обмотка збудження включається послідовно з якірної, по ним тече один і той же струм. Швидкість такого двигуна залежить від його навантаження, його не можна включати на холостому ходу. Але він має гарні пусковими характеристиками, тому схема з послідовним збудженням застосовується електрифікованим транспорті.
Схема послідовного збудження
змішане збудження
При цій схемі використовуються дві обмотки збудження, розташовані попарно на кожному з полюсів електродвигуна. Їх можна підключити так, щоб потоки їх або складалися, або віднімати. В результаті двигун може мати характеристики як у схеми послідовного або паралельного збудження.
Схема змішаного збудження
Для зміни напрямку обертаннязмінюють полярність однієї з обмоток збудження. Для управління пуском електродвигуна і швидкістю його обертання застосовують ступінчасте перемикання опорів
33. Характеристика дпт з незалежним збудженням.
Двигун постійного струму незалежного збудження (ДПТ НВ) У цьому двигуні (рисунок 1) обмотка збудження підключена до окремого джерела живлення. У ланцюг обмотки збудження включений регулювальний реостат r рег, а в ланцюг якоря - додатковий (пусковий) реостат R п. Характерна особливість ДПТ НВ - його струм збудження I в не залежить від струму якоря I я так як харчування обмотки збудження незалежне.
Схема двигуна постійного струму незалежного збудження (ДПТ НВ)
Малюнок 1
Механічна характеристика двигуна постійного струму незалежного збудження (дпт нв)
Рівняння механічної характеристики двигуна постійного струму незалежного збудження має вигляд
де: n 0 - частота обертання валу двигуна при холостому ході. Δn - зміна частоти обертання двигуна під дією механічного навантаження.
З цього рівняння випливає, що механічні характеристики двигуна постійного струму незалежного збудження (ДПТ НВ) прямолінійні і перетинають вісь ординат в точці холостого ходу n 0 (рис 13.13 а), при цьому зміна частоти обертання двигуна Δn, Обумовлене зміною його механічного навантаження, пропорційно опору ланцюга якоря R а = ΣR + R доб. Тому при найменшому опорі ланцюга якоря R а = ΣR, коли Rдоб = 0 , Відповідає найменший перепад частоти обертання Δn. При цьому механічна характеристика стає жорсткою (графік 1).
Механічні характеристики двигуна, отримані при номінальних значеннях напруги на обмотках якоря і збудження і при відсутності додаткових опорів в ланцюзі якоря, називають природними(Графік 7).
Якщо ж хоча б один з перерахованих параметрів двигуна змінений (напруга на обмотках якоря або збудження відрізняються від номінальних значень, або ж змінено опір в ланцюзі якоря введенням Rдоб), То механічні характеристики називають штучними.
Штучні механічні характеристики, отримані введенням в ланцюг якоря додаткового опору R доб, називають також реостатними (графіки 7, 2 і 3).
При оцінці регулювальних властивостей двигунів постійного струму найбільше значення мають механічні характеристики n = f (M). При незмінному моменті навантаження на валу двигуна зі збільшенням опору резистора Rдобчастота обертання зменшується. опору резистора Rдобдля отримання штучної механічної характеристики, відповідної необхідної частоті обертання nпри заданому навантаженні (зазвичай номінальної) для двигунів незалежного збудження:
де U - напруга живлення ланцюга якоря двигуна, В; I я - струм якоря, відповідний заданому навантаженні двигуна, А; n - необхідна частота обертання, об / хв; n 0 - частота обертання холостого ходу, об / хв.
Частота обертання холостого ходу n 0 являє собою прикордонну частоту обертання, при перевищенні якої двигун переходить у генераторний режим. Ця частота обертання перевищує номінальну nномна стільки, на скільки номінальну напругу U ном підводиться до ланцюга якоря, перевищує ЕРС якоря Ея ном при номінальній навантаження двигуна.
На форму механічних характеристик двигуна впливає величина основного магнітного потоку збудження Ф. при зменшенні Ф(При зростанні опору резистора r peг) збільшується частота обертання холостого ходу двигуна n 0 і перепад частоти обертання Δn. Це призводить до значної зміни жорсткості механічної характеристики двигуна (рис. 13.13, б). Якщо ж змінювати напругу на обмотці якоря U (при незмінних R доб і R рег), то змінюється n 0, a Δn залишається незмінним [см. (13.10)]. В результаті механічні характеристики зміщуються вздовж осі ординат, залишаючись паралельними один одному (рис. 13.13, в). Це створює найбільш сприятливі умови при регулюванні частоти обертання двигунів шляхом зміни напруги U, Що підводиться до ланцюга якоря. Такий метод регулювання частоти обертання набув найбільшого поширення ще й завдяки розробці і широкому застосуванню регульованих тиристорних перетворювачів напруги.