2015-05-13
406
Двигатель постоянного тока служит для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую энергию. Двигатель параллельного возбуждения, как и другие электрические машины постоянного тока, состоит из двух основных частей: неподвижной - статора и вращающейся – ротора.
Статор представляет собой стальной корпус – станину, на внутренней цилиндрической поверхности которого укреплены сердечники полюсов с полюсными наконечниками. На сердечники надеты катушки, составляющие обмотку возбуждения, подключенную к источнику постоянного тока. Обмотка возбуждения расположена на главных (основных) полюсах и создает основной магнитный поток двигателя. Кроме главных полюсов на станине могут быть дополнительные полюса, предназначенные для улучшения коммутации.
Ротор состоит из якоря и коллектора, которые крепятся на одном валу и в механическом отношении составляют одно целое. Якорь представляет собой цилиндрический сердечник, собранный из листов электротехнической стали для снижения магнитных потерь. В его пазах уложена обмотка, выполненная из отдельных секций соединенных между собой и с коллекторными пластинами.
Коллектор представляет собой цилиндр, составленный из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга и от вала якоря. На коллектор накладываются неподвижные графитовые (медно-графитовые) щетки, посредством которых осуществляется соединение обмотки якоря с источником постоянного тока. Коллектор и щетки предназначены для изменения направления тока в проводниках обмотки якоря при их переходе из зоны магнитного полюса одной полярности (например, северного полюса) в зону полюса другой полярности – (южного полюса). Благодаря этому сохраняется неизменным направление вращения якоря.
При подключении двигателя к источнику постоянного тока в обмотках возбуждения и якоря появляются токи 
и 
. В результате взаимодействия тока якоря с магнитным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения, возникает электромагнитный момент вращения:
,
где 
- коэффициент, зависящий от конструктивных параметров двигателя; - ток якоря; 
- магнитный поток машины.
Полезный вращающий момент на валу двигателя М меньше электромагнитного момента на величину потерь холостого хода 
, обусловленного механическими и магнитными потерями.
.
В установившемся режиме момент вращения равен тормозному моменту
.
При вращении якоря проводники его пересекают магнитное поле и в них наводится ЭДС 
, где 
- частота вращения якоря; 
- величина постоянная для данной машины.
Так как ЭДС направлена против тока якоря, то ее называют противо-ЭДС.
Подведенное напряжение 
уравновешивает противо-ЭДС и падение напряжения в якоре
,
откуда ток якоря 
.
В момент включения двигателя в сеть, когда он еще не вращается, противо–ЭДС равна 0, поэтому пусковой ток может достигнуть большой величины, опасной для обмотки якоря. Для уменьшения пускового тока последовательно с якорем включается пусковой реостат 
, который ограничивает ток якоря при пуске двигателя 
.
Для изменения направления вращения двигателя необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или в обмотке возбуждения путем переключения концов обмоток.
Частота вращения двигателя параллельного возбуждения определяется по выражению
,
из которого видно, что регулировать частоту вращения ротора можно тремя способами: изменяя подводимое напряжение, сопротивление цепи якоря или же величину магнитного потока полюсов.
Важнейшими характеристиками двигателя являются механическая 
и рабочие характеристики.
Рабочими характеристиками называются зависимости частоты вращения, тока якоря, момента машины и КПД от мощности на валу машины 
: 
, 
, 
, 
. Для полноты оценки двигателя дополнительно снимают характеристику холостого хода 
и регулировочную характеристику 
. Все эти характеристики позволяют провести анализ работы машины и дать экономическую оценку ее работе.
