Устройство, принцип действия, способы регулирования частоты вращения, достоинства и недостатки двигателя постоянного тока

Устройство, принцип действия, способы регулирования частоты вращения, достоинства и недостатки двигателя постоянного тока.

Машина постоянного тока - электрическая машина, в которой происходит преобразование механической энергии в электрическую энергию постоянного тока (генератор) или обратное преобразование (двигатель). Такая машина, как правило, обратима, и одна и та же машина постоянного тока может работать и как генератор, и как двигатель. Когда происходит работа в качестве генератора постоянного тока, роль коллектора заключается в выпрямлении переменного тока, индуцируемого в обмотках, а когда машина работает как электродвигатель, то коллектор выпрямляет вращающий момент- вызывает продолжительное вращение в одну сторону. Снабженный коллектором двигатель постоянного тока (коллекторный мотор) может работать и от сети переменного тока, потому что при каждом изменении направления тока будет одновременно изменятся и направление тока в индукторе и в якоре. Однако такие коллекторные двигатели переменного тока применяются сравнительно редко, в основном как двигатели малой мощности.
Машина постоянного тока состоит, из статора и якоря. Неподвижная часть называется статором, вращающаяся часть — якорем. Вообще якорем называется часть машины, в обмотке которой индуцируется ЭДС. Статор представляет собой станину, внутри которой установлены полюсы. Сердечник полюса набирается из листов электротехнической стали.
Простейший двигатель имеет два положения ротора (две «мёртвые точки»), из которых невозможен самозапуск, и неравномерный крутящий момент.


ДПТ классифицируют по виду магнитной системы статора:

• 
  С постоянными магнитами.
  

Машины этого типа не имеют обмотки возбуждения, а основной поток создается постоянными магнитами статора.

• 
  С электромагнитами:
  
  1. 
     С независимым включением обмоток (независимое возбуждение). В этом случае обмотка возбуждения включается на автономный источник питания.
     

2) С последовательным (сериесным) включением обмоток (последовательное возбуждение). Обмотка возбуждения включается последовательно с обмоткой якоря. Ток якоря является одновременно и током возбуждения. Обмотка возбуждения рассчитывается на большой ток, имеет небольшое количество витков и изготовляется из провода большого сечения.

3) С параллельным (шунтовым) включением обмоток (параллельное возбуждение). Обмотка возбуждения включается параллельно обмотке якорю. Обычно сопротивление обмотки возбуждения большое, она изготовляется многовитковой из тонкого провода.

4) Со смешанным (компаундным) включением обмоток (смешанное возбуждение):

• 
  с преобладанием последовательной обмотки;
  
• 
  с преобладанием параллельной обмотки;
  

Обмотка возбуждения имеет две катушки. Одна из них включается последовательно, а другая параллельно обмотке якоря. Эти машины имеют свои преимущества перед машинами других типов.

Вид подключения обмоток статора существенно влияет на тяговые и электрические характеристики электродвигателя.


Общие способы изменения частоты вращения двигателя ПТ:

• 
  Изменение напряжения подводимого к обмотке якоря U;
  
• 
  Введение добавочного сопротивления в цепь якоря R_Я;
  
• 
  Изменение потока главных полюсов Ф.
  

Для двигателя с параллельным и смешанным возбуждением – в обмотку возбуждения (ОВ) включить регулировочный реостат.
Для последовательного возбуждения – включить реостат параллельно ОВ.


Достоинства:

• 
  простота устройства и управления;
  
• 
  практически линейные механическая и регулировочная характеристики двигателя;
  
• 
  легко регулировать частоту вращения;
  
• 
  хорошие пусковые свойства (большой пусковой момент);
  
• 
  так как ДПТ являются обратимыми машинами, появляется возможность использования их как в двигательном, так и в генераторном режимах.
  

Недостатки :

• 
  дороговизна изготовления;
  
• 
  необходимость профилактического обслуживания коллекторно-щёточных узлов;
  
• 
  ограниченный срок службы из-за износа коллектора.
  

(Последние два недостатка на современном этапе развития ДПТ почти не ощутимы).


Механическая характеристика двигателя ПТ
Механическая характеристика двигателя смешанного возбуждения (компаундного двигателя) является промежуточной между характеристиками двигателей параллельного и последовательного возбуждения.

На рис. приведены механические характеристики двигателей с разными способами возбуждения. Различают два типа компаундных двигателей. В двигателях последовательно-параллельного возбуждения преобладает последовательное возбуждение. Механическая характеристика довольно мягкая, но двигатель не боится разгрузки, т. е. увеличение оборотов при разгрузке двигателя ограничено. В двигателях параллельно-последовательного возбуждения преобладает параллельное возбуждение. Механическая характеристика такого двигателя жесткая, но мягче, чем характеристика двигателя параллельного возбуждения.