Устройство машины постоянного тока. Основными частями машины постоянного тока являются: неподвижная часть — статор, вращающийся ротор-якорь и два подшипниковых щита. Статор состоит из станины, сердечников главных полюсов и обмотки возбуждения машины.
Ротор машины, называемый в машинах постоянного тока якорем, состоит из сердечника и обмотки якоря, концы которой прикрепляют к пластинам коллектора, изолированным друг от друга и вала якоря. На внешнюю поверхность коллектора накладывают щетки, которые при помощи траверсы прикреплены к неподвижной части машины. Вал якоря вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах.
Рисунок 9.1- Устройство машины постоянного тока
1 — коллектор; 2 — щетки; 3 — сердечник якоря; 4 — сердечник главного полюса; 5— полюсная катушка; 6— статор; 7— подшипниковый щит; 8 — вентилятор; 9 — обмотка якоря
По способу питания обмотки возбуждения машины постоянного тока подразделяются: на машины с независимым возбуждением (рис.65а), на машины с параллельным возбуждением (шунтовые) (рис.65б), машины с последовательным возбуждением (сериесные) (рис.65в) и машины со смешанным возбуждением (компаундные) (рис. 65г). Машины с параллельным и смешанным возбуждением применяют в качестве как генераторов, так и двигателей, с последовательным возбуждением — только в качестве двигателей.
Рис.65
Принцип действия двигателей постоянного тока. Обмотка возбуждения и обмотка якоря подключаются к сети постоянного тока. Ток в обмотке возбуждения создает магнитное поле с магнитным потоком Ф. Ток в обмотке якоря взаимодействует с магнитным полем, в результате чего образуется вращающий момент. Якорь вращается с частотой n об/мин. В соответствии с законом электромагнитной индукции в обмотке якоря создается ЭДС, которая называется противо – ЭДС, т.к. направлена противоположно току якоря.
КПД двигателя определяется по формуле η = P2/P1
Где P1 = UI -электрическая мощность, забираемая из сети,
P2 = Mn/9,55 — механическая мощность на валу двигателя.
Основными каталожными данными ДПТ являются: номинальная мощность Рном, номинальная частота вращения nном, номинальные напряжение Uном и ток Iном, номинальный к. п. д. ηном.
В момент пуска противо-ЭДС Е равна нулю, так как якорь еще не начал вращаться и п = 0. Поэтому пусковой ток Iп = U/RЯ будет недопустимо большим — в 10... 40 раз больше номинального тока якоря Iном из-за малого значения сопротивления RЯ (обычно доли ома).Поэтому при пуске двигателя в цепь якоря вводят добавочные сопротивления RД в виде пускового реостата,
Частоту вращения двигателя постоянного тока можно регулировать одним из трех способов: напряжением U на зажимах якоря; током в обмотке возбуждения двигателя; введением добавочного сопротивления Rд в якорную цепь.
Для изменения направления вращения (реверсирования) двигателя необходимо изменить направление тока в обмотке якоря либо направление магнитного потока Ф (направление тока в обмотке возбуждения).
Механическая характеристика ДПТ с параллельным возбуждением – жесткая, с последовательным – мягкая (см. рис. 66)
Рис. 66
Механические характеристики ДПТ с последовательным возбуждением называются мягкими. По своим характеристикам эти электродвигатели больше всего подходят для привода подъемно-транспортных устройств. Их широко применяют в электрической тяге (трамваи, троллейбусы, электрические железные дороги).
У ДПТ с последовательным возбуждением на холостом ходу и при работе с малой нагрузкой частота вращения якоря резко возрастает и двигатель может пойти в разнос.