Электрический двигатель постоянного тока независимого возбуждения и его характеристики

ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Двигатели постоянного тока находят широкое применение в электроприводах механизмов, где требуется широкое изменение частоты вращения. Как уже отмечалось, они используются в металлургической промышленности, станкостроении, системах автоматического регулирования, на электрическом транспорте, в авиации и автомобилестроении. Двигатели постоянного тока могут иметь мощность в пределах от нескольких ватт до нескольких тысяч киловатт. Двигатели постоянного тока классифицируют по способу включения обмотки возбуждения. Различают двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Электрические схемы этих двигателей аналогичны схемам соответствующих генераторов. В отличие от генератора, и ток якоря, и ток возбуждения в двигателях постоянного тока потребляется из сети.

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. На рис. 6.1 представлена схема включения в сеть двигателя постоянного тока па­раллельного возбуждения.

Рис. 6.1. Схема включения двигателя параллельного возбуждения в сеть

Обычно мощность сети постоянного тока много больше мощности двигателя, так что напряжение сети неизменно. Тогда обмотку параллельного возбуждения можно представить и как обмотку независимого возбуждения. Отметим, что в цепь якоря машин небольшой мощности (единицы кВт) обычно включают пусковое сопротивление RП, ограничивающее ток якоря в момент его включения в сеть.

Таким образом, ток двигателя IДВ будет складываться из тока якоря и тока возбуждения:

Поскольку ток возбуждения составляет 3. 5% тока якоря, то иногда для практических расчетов принимают ток двигателя равным току якоря. Ток в цепи якоря будет определяться разностью напряжения сети и ЭДС якоря и сопротивлением якорной цепи:

Этот ток, взаимодействуя с магнитным полем машины, будет создавать вращающий электромагнитный момент, потребляя из сети мощность

Мощность P1,подводимая из сети, делится между цепью якоря Ра и цепью возбуждения РВ. Небольшая часть мощности, потребляемой цепью якоря, затрачивается на нагревание обмотки якоря РЭЛ. Остальная часть преобразуется в механическую мощность РМЕХ. Механическая мощность идет на покрытие мощности потерь в стали РС и мощности механических потерь РМП на трение в подшипниках, щеток на коллекторе и вентиляционные потери. Энергетическая диаграмма двигателя приведена на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока

Поскольку ЭДС Е в двигателе имеет направление, противоположное направлению тока якоря, то ее принято называть противоэлектродвижущей силой (противоЭДС). Она, как и ЭДС генератора, зависит от конструктивной постоянной машины СЕ, потока главных полюсов и частоты вращения n якоря:

Напряжение на зажимах якоря:

Двигатель при подключении в сеть вращается и развивает на валу вращающий момент:

Этот момент уравновешивает статический момент (момент сопротивления) на валу двигателя.

С учетом (6.4), уравнение баланса напряжений на якоре (6.5) примет вид:

откуда можно получить зависимость частоты вращения от тока якоря:

Выражение (6.8) называется уравнением электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

При токе якоря равном нулю n=n= U/СЕ Ф. Величина n называется частотой идеального холостого двигателя. При n=n Е = U.

Подставив в (6.8) выражение для тока, выраженного через момент в соответствии с (6.6), получим зависимость n = f(M), которая называется уравнением механической характеристики двигателя постоянного тока:

При неизменных значениях напряжения, магнитного потока и сопротивления якорной цепи механическая характеристика (6.9) представляет собой уравнение прямой линии (рис. 6.3,а).

Рис. 6.3. Механические (а) и рабочие (6) характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Величина Δn=(Rа+ RП)/СЕ СМФ 2 , зависящая от суммы сопротивлений Rа+ RП,определяет наклон механической характеристики к оси абсцисс. При отсутствии в цепи якоря добавочного сопротивления RП, и номинальном токе возбуждения механическая характеристика двигателя называется естественной характеристикой (1 на рис. 6.3, а). Номинальному моменту МН на естественной характеристике соответствует номинальная частота вращения nН. При включении добавочного реостата угол наклона этих характеристик возрастает тем больше, чем больше величина сопротивления, вследствие чего формируется семейство реостатных характеристик 2, 3, 4. Это позволяет получить новые значения частот вращения.

Реакция якоря, уменьшая несколько поток машины Ф при нагрузке, стремится придать естественной механической характеристике отрицательный угол наклона, при котором частота вращения n возрастает с увеличением момента М. Однако двигатель с такой характеристикой в большинстве электроприводов устойчиво работать не может. Поэтому современные мощные двигатели с параллельным возбуждением часто снабжают небольшой последовательной обмоткой возбуждения, которая придает механической характеристике необходимый наклон. МДС этой обмотки при номинальном токе составляет около 10% от МДС параллельной обмотки.

Регулировочный реостат RВ позволяет изменять ток возбуждения двигателя и его магнитный поток. При этом, как следует из (6.9), будет изменяться и частота вращения, причем будет возрастать и частота вращения идеального холостого хода. При номинальном напряжении на якоре (RП=0) и уменьшении магнитного потока (RВ >0) характеристики проходят тем выше естественной и круче ее, чем меньше магнитный поток. Однако существенное уменьшение магнитного потока не допускается, поскольку частота вращения двигателя резко возрастает (двигатель идет «вразнос»). При этом сильно увеличивается ток якоря и может возникнуть круговой огонь. Таким образом, обрыв цепи возбуждения крайне опасен.

Читать еще:  Что с двигателем если оборвало ремень грм ауди

Рабочие характеристики двигателя представляют собой зависимости потребляемой мощности Р1,тока якоря 1а,частоты вращения n, момента M и КПД η от мощности на валу двигателя Р2 при неизменных напряжении и токе возбуждения (U = const и 1В= const). Характеристики частоты вращения и момента являются линейными, а зависимости КПД, тока и мощности имеют характер, общий для всех электрических машин. Если в двигателе, обмотка якоря и обмотка возбуждения подключены к источникам питания с различными напряжениями, та его называют двигателем с независимым возбуждением. Механические и рабочие характеристики двигателя с независимым возбуждением аналогичны характеристикам двигателя с параллельным возбуждением, поскольку у них ток возбуждения не зависит от тока якоря.

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения. В этом двигателе обмотка возбуждения соединяется последовательно с обмоткой якоря, ток возбуждения равен току якоря 1В=1а , поэтому магнитный поток Ф является функцией тока якоря. Если ток якоря 1а 2 . (6.10)

Так как М= СМ Ф1а= СМ kФ 1а 2 , то выразив ток якоря через момент и подставив его в (6.10), получим:

Механическая характеристика двигателя мягкая, имеет форму гиперболы, асимптотически приближающуюся к оси частот вращения (рис. 6.4,б). Это означает, что при холостом ходе или малых нагрузках на валу частота вращения двигателя резко возрастает до недопустимых значений, двигатель идет «вразнос». Поэтому минимальная нагрузка такого двигателя должна быть не менее 20. 30% номинальной.

Дата добавления: 2017-11-21 ; просмотров: 2685 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Двигатели постоянного тока

Понятие электрических машин постоянного тока, характеристика и принцип использования. Порядок работы и основные устройства: генератор и двигатель. Уравнение моментов двигателей постоянного тока. Механические характеристики параллельного возбуждения.

  • посмотреть текст работы «Двигатели постоянного тока»
  • скачать работу «Двигатели постоянного тока» (реферат)

Подобные документы

Принцип работы двигателя постоянного тока параллельного возбуждения. Классификация машин постоянного тока, пуск и реверс двигателя. Коэффициент полезного действия и потери мощности машин постоянного тока параллельного возбуждения, их характеристика.

лабораторная работа, добавлен 14.11.2012

Применение электрических машин постоянного тока. Преимущества двигателей постоянного тока перед другими типами электродвигателей. Устройство машин постоянного тока. Принцип действия генераторов независимого возбуждения и последовательного возбуждения.

презентация, добавлен 24.06.2020

Назначение, области применения и устройство машин постоянного тока. Универсальные коллекторные двигатели. Устройство статора (индуктора). Схемы возбуждения МПТ. Принцип работы генератора постоянного тока. Механическая характеристика холостого хода.

презентация, добавлен 12.02.2016

Назначение и области применения машин постоянного тока (МПТ), особенности их устройства. Устройство статора (индуктора), якоря, двигателя. Схемы возбуждения МПТ. Принцип работы генератора постоянного тока независимого возбуждения и его характеристики.

презентация, добавлен 19.03.2016

Основные определения и технические данные электрических машин. Исследование устройства и теоретических основ электрических двигателей и генераторов постоянного тока. Характеристика холостого хода генератора с независимым и параллельным возбуждением.

реферат, добавлен 16.05.2015

Принцип действия и конструкция. Способы возбуждения машин постоянного тока. Обмотки якоря машины постоянного тока. ЭДС и электромагнитный момент генератора постоянного тока. Тахогенераторы, электромашинные усилители и одноякорные преобразователи.

реферат, добавлен 14.08.2013

Общие сведения о машинах постоянного тока, их преимущества и недостатки. Принцип действия генератора постоянного тока. Определение электрической, электромагнитной и механической мощности двигателя. Характеристики генератора параллельного возбуждения.

презентация, добавлен 01.12.2012

Назначение машин постоянного тока. Устройство, принцип действия и преимущества МПТ. Взаимодействие постоянного магнитного поля и проводника с током, находящимся в этом поле. Регулирование скорости вращения двигателей. Способы возбуждения генераторов.

презентация, добавлен 07.03.2015

Общие сведения, принципы работы и области применения двигателя постоянного тока с обмоткой возбуждения. Конструктивные особенности и характеристика машин постоянного тока. Схемы включения двигателя с параллельным, последовательным, смешанным возбуждением.

реферат, добавлен 19.09.2012

Создание обмоткой основного магнитного потока машины постоянного тока. Генератор постоянного тока независимого возбуждения. Изменение направления вращения якоря электронного двигателя постоянного тока. Назначение коллектора и щеток в генераторе.

тест, добавлен 24.05.2016

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • »

Электродвигатели постоянного тока

В современном мире нас окружает большое количество электроприборов. Главным элементом в некоторых из них является двигатель. Мы используем их в повседневной жизни, что делает наш быт комфортным. Например, в детских игрушках (питание происходит от обычных батареек на постоянном потоке), металлорежущих станках, подъемных машинах, экскаваторах и т.д.

Читать еще:  Что относится к системе питания карбюраторного двигателя

Электродвигатели постоянного тока применяют на производстве, которые приводят в действие различное оборудование и агрегаты. Также можно применять в качестве генератора. Конструктивно двигатель устроен по принципу взаимодействия двух магнитных полей и состоит из вала электродвигатели с фазным ротором и якоря (ротора) двигателя. Принцип действия базируется на законе Ампера: если в поле магнита внести заряженный проводник, то он станет вращаться.

Типы электродвигателей

Типы двигателей подразделяются на:

  • коллекторные
  • бесколлекторные

Коллекторные отличаются от бесколлекторных наличием щеточно-коллекторного узла, а по внешнему признаку двух проводов вместо трех. Экономный вариант от более дорогого бесколлекторного, который способен развить большую скорость и износостойкость.

Вашему вниманию представлен каталог двигателей по типу, серии и ряду:

Электродвигатели постоянного потока отличаются рядом преимуществ. Таких, как:

  • компактность (устанавливаются в бытовой технике, трамваях и т.д.);
  • экологичность (не выделяют вредных веществ);
  • хорошие пусковые свойства;
  • низкий уровень шума (отсутствуют вибрации);
  • быстрый запуск;
  • простота конструкции (снижается вероятность поломки за счет минимального количества узлов);
  • легкость в управлении и надежность (служат долговременно, легко запускаются любые типы двигателей);
  • отличная регулировка;

Электродвигатель постоянного тока купить вы можете прямо у нас на сайте ТПО «Новокаховского Электромеханического Завода». Мы изготавливаем и поставляем оборудование в Украине. Наши преимущества:

  • доступная цена;
  • продажа высококачественных товаров;
  • обслуживание клиентов на высшем уровне;
  • поставка со склада и под заказ.

Устройство и принцип работы

По своему устройству электрические двигатели постоянного тока имеют значительную схожесть с устройствами, работающими посредством переменного тока. В качестве наиболее простого примера такого прибора использовали 1 магнит и соответствующую раму вокруг него, по которой проходило электричество. Современные же модели имеют более совершенную конструкцию, которая все же основана именно на этом принципе.

Главная обмотка электрических устройств представлена якорем, куда питание осуществляется посредством щеточного устройства и коллектора.Последний выполняет вращение в области магнитного поля, что образовывается посредством статора, то есть непосредственно самого корпуса двигателя. Для изготовления якоря используется сразу несколько обмоток. Они укладываются в его стыки, которые закреплены посредством соответствующего состава на основе эпоксида.

Статор крановых двигателей постоянного тока может быть двух типов:

  • На основе обмотки возбуждения;
  • На постоянном магнитном поле.

Двигатель постоянного тока на 5 кВт является маломощным. В моделях, генерирующих большую мощность часто вместо него используются обмотки возбуждения. С боков статор закрывается заглушками, имеющими вмонтированные подшипники. Функция последних заключается в осуществлении вращения вала якоря. На одном из его концов располагается вентилятор. Он создает соответствующий напор воздуха, который прогоняется через двигатель для создания охладительного эффекта.

Принцип работыоснован на законе Ампера. Если расположить рамку проволочного типа в середине магнитного поля, начинается ее вращение. Проходящий через нее ток начинает создавать соответствующее магнитное поле, которое в свою очередь воздействие на внешнее магнитное поле. Именно это и создает эффект вращения. В современных устройства роль рамки отдана якорю с обмотками.

Обратите внимание! Для того чтобы происходила подача тока через якорь на обмотку, используются специальные щетки. Они выполнены из сплава графита и меди. Продукция Новокаховского электромеханического района не уступает по своему качеству двигателям постоянного тока Siemens.

Управление якорем происходит посредством коллектора. Он выполнен в форме кольца и ламелей, которые закреплены на якоре. При вращении последнего осуществляется подача питания на обмотки посредством ламелей. Вследствие этих действия запускает вращательный эффект, имеющий постоянную скорость. От количества обмоток якоря зависит равномерная работа двигателя.

Обслуживание устройства

Наиболее уязвимой частью двигателя является его щеточный узел. Го щеточки по время функционирования устройства притираются к коллектору, таким образом повторяя его форму. Вследствие этого происходит постоянно прижатие с соответствующим усилием. Из-за этого щетки медленно изнашиваются, вырабатывая такой продукт, как токопроводящая пыль. Она в итоге оседает на разнообразных деталях мотора. Чтобы не провоцировать сбои в работе, ее время от времени нужно удалять. Для этого следует создавать высокое давление, под которым она покидает внутреннюю часть конструкции.

Таким образом, щетки необходимо периодически перемещать в пазах и продувать их посредством воздуха под высоким давление. Это позволяет избавляться от накопившейся на них токопроводящей пыли. Когда щетки приходят в негодность, следует проводить их замену. В тех местах, где коллектор контактирует с ними, также происходит и его износ. В этом случае следует снять якорь. Затем проводится протачивание коллектора на специальном станке. После этого происходит протока изоляции, которая располагается между ламелями. Это делается для сохранности работоспособности щеток. Связано это с тем что ее прочность гораздо больше чем прочность самих щеток.

Читать еще:  Основные требования к поршню автомобиля

Виды электрических двигателей по типу возбуждения

Электродвигатели асинхронные трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором делятся на несколько типов по характеру возбуждения. Это необходимо учитывать перед тем, как делать покупку.

Характер возбуждения мотора может быть следующим:

  1. Независимое возбуждение. В таком случае обмотка должна быть подключена к постороннему источнику питания. Характеристики мотора будут такими же, как и моделей, которые работают на магнитах. Для настройки оборотов вала используется сила сопротивления якорной обмотки. Для регулировки интенсивности производитель предусмотрел регулировочный реостат, который включен в цепочку обмоток возбуждения. Запускать двигатели с независимым возбуждением нельзя без соответствующей нагрузки или же в том случае, если она слишком мала. Двигатель такого типа имеет наиболее доступную цену.
  2. Параллельный тип возбуждения. В таких моделях обмотки соединяются параллельно друг другу к одному и тому же источнику тока. Ток обмоток ротора значительно выше, чем ток обмоток возбуждения. Данные модели двигателей разрешается использовать для привода станков.
  3. Последовательний тип возбуждения. Обмотка напрямую подключается к якорю. Вследствие этого ток на разных участках является совершенно одинаковым. Обороты двигателя напрямую зависят от того, какая на него оказывается нагрузка. Если она отсутствует, на холостом ходу модель запускать запрещается. Вследствие того, что пусковые характеристики данных устройств достаточно хорошие, они подходят для обеспечения работы тяжелого электрического транспорта.
  4. Смешанный тип возбуждения. Применяются 2 типичных обмотки возбуждения, которые попарно находятся на каждом полюсе двигателя. Существует два варианта их соединения — с суммой потоков или же их вычитанием.

Перед тем, как купить двигатель постоянного тока в Украине необходимо проконсультироваться с нашими специалистами по поводу того, какие модели данных устройств представлены в нашем каталоге, каковы их преимущества и какой прибор лучше всего подходит для выполнения конкретных целей.

Электродвигатели завода в Новой Каховке — это современные, качественные и надежные устройства, на который распространяется 100-процентная гарантия.

Характеристики электродвигателей

Правильный выбор электродвигателя для производственного механизма – залог его нормальной и экономичной работы. Если электродвигатель подобран правильно, это упростит систему управления электроприводом и возможно удешевит стоимость электропривода. Как известно электропривод должен обеспечивать не только постоянство установившихся значений (скорость, момент), но и динамических (переходных процессов, таких как ускорение, тормозной момент, пусковой момент и т.д.).

Основным критерием для подбора электродвигателей используют зависимость, на которой отображают значение момента М электродвигателя и скорости вращения вала n при действии этого момента. Такая зависимость имеет название механическая характеристика n=f(M). По механическим характеристикам производят анализ электромеханических свойств двигателя, а также оценивают целесообразность применения его для различного рода механизмов и устройств. Они могут быть двух видов: естественные и искусственные.

Естественные механические характеристики: они снимаются при влиянии на двигатель номинальных параметров (номинальный ток, сопротивление обмоток, напряжение, момент сопротивления и т.д.). То есть двигатель подключается к источнику питания без каких-либо преобразовательных устройств – прямым включением.

Искусственные механические характеристики: их снимают при введении в цепь двигателя дополнительных элементов (резистор добавочный) или при пониженном напряжении питания, частоте (если двигатель переменного напряжения) и т.д. То есть на механическую характеристику двигателя производят искусственное влияние.

Также различают механические характеристики по изменению скорости вращения вала в зависимости от увеличения момента. Они оцениваются по жесткости:

и крутизне наклона:

Чтоб определить жесткость механической характеристики необходимо знать изменение скорости и момента на заданном участке зависимости n=f(M). Соответственно все расчеты жесткости ведутся либо в процентах, либо в относительных единицах.

Также механические характеристики можно отсортировать по группам:

  • Абсолютно жесткая – при изменении момента нагрузки, скорость вращения вала остается неизменной. Как пример – характеристика синхронной машины.
  • Жесткая – когда скорость уменьшается немного при увеличении момента нагрузки. Как пример, двигатели постоянного тока независимого возбуждения ДПТ НВ или линейная часть характеристики асинхронного двигателя.
  • Мягкая – при увеличении момента нагрузки изменения в скорости вращения довольно существенные. К таким относят двигатели постоянного тока последовательного возбуждения ДПТ ПВ.

Ниже приведен график различных механических характеристик электродвигателей:

  1. – это абсолютно жесткая синхронной машины
  2. – жесткая ДПТ НВ
  3. — мягкая ДПТ ПВ
  4. – мягкая ДПТ смешанного возбуждения
  5. – асинхронного двигателя

Подбор электродвигателя определяется требованиями производственных механизмов. В таком производстве как прокатка металла, изготовление бумаги или картона, требуется четкое поддержание постоянства скорости, а такие механизмы, как подъемные и транспортные, не требуют жестких характеристик (в тяговых электроприводах используется ДПТ ПВ, также он применяется в некоторых крановых механизмах).

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector