Машины постоянного тока

Описание устройства машины постоянного тока с иллюстрациями частей и деталей есть в учебнике. Наиболее сложной частью машины является якорь с обмоткой и коллектором.

Изучая вопросы, относящиеся к работе как генератора, так и двигателя, следует обратить внимание на формулы ЭДС и электро­магнитного момента якоря:

,

где С_Е – конструктивный коэффициент ЭДС;

К_М – конструктивный коэффициент момента.

Большое влияние на работу генераторов и двигателей оказывают ре­акция якоря и коммутация, в связи с этим важно понять роль применяемых в машинах дополнительных полюсов.

Генераторы постоянного тока выпускаются с различными схемами возбуждения магнитного потока. От схемы возбуждения зависит форма внешней характеристики генератора.

При независимом возбуждении магнитный поток и, следовательно, ЭДС не зависят от собственного напряжения и тока нагрузки генератора, и внешняя характеристика описывается линейным уравнением:

U= Е– I_яR_я.

Так как сопротивление якорной обмотки невелико, напряжение ге­нератора мало зависит от тока.

Генератор с параллельным возбуждением отличается своеобразной формой внешней характеристики и малым током короткого замыкания. Эти особенности можно понять и объяснить, если учесть, что ток возбуждения создается собственным напряжением генератора, которое при увеличении тока нагрузки снижается, а при коротком замыкании равно нулю.

Генераторы с последовательным возбуждением, у которых током возбуждения является ток якоря и по этой причине напряжение при увеличении нагрузки растет, применяются только в специальных электроустановках.

Генератор со смешанным возбуждением имеет параллельную и по­следовательную обмотки возбуждения. При увеличении тока нагрузки последовательная обмотка, включенная согласно с параллельной, усиливает магнитный поток и тем самым способ­ствует стабилизации напряжения.

Такие же схемы возбуждения магнитного потока применяются в двигателях. От схемы возбуждения зависит форма механической характе­ристики двигателя. Зависимость частоты вращения якоря от момента мож­но выявить путем анализа двух формул:

.

Удвигателя с параллельным возбуждением магнитный поток не зависит от тока якоря. Учитывая, что ток якоря пропорционален моменту, а сопротивление якорной цепи невелико, можно заключить, что графически зависимость частоты вращения от момента выражается прямой линией с небольшим наклоном. Такую форму механической характеристики называют жесткой.

У двигателя с последовательным возбуждением магнитный поток создается током якоря. Поэтому при увеличении момента и соответствую­щем росте тока якоря частота вращения будет снижаться не только за счет уменьшения числителя (в формуле п), но в большей степени за счет увеличения в знаменателе магнитного потока. Механическая характеристика имеет форму вогнутой кривой и называется мягкой.

Анализируя формулу п, можно определить возможные способы регулирования частоты вращения якоря у двигателей постоянного тока, а по формуле М сравнить перегрузочные способности у двигателей с параллельным и последовательным возбуждением.

Помимо теории, необходимо изучить схемы включения генераторов и двигателей с различными способами возбуждения магнитного потока, знать порядок пуска в ход, регулирования частоты вращения и способы реверсирования (изменения направления вращения) двигателей.