Электрические схемы возбуждения и электромеханические характеристики электродвигателей постоянного тока.

Двигатели постоянного тока в зависимости от способа включения обмотки возбуждения подразделяются на следующие типы:

двигатели с параллельным возбуждением, или шунтовые;

двигатели последовательного возбуждения, или сериесные;

двигатели со смешанным возбуждением, или компаундные.

Вращающий момент

где Ф – магнитный поток двигателя. Чем больше ток якоря и магнитный поток, тем больше вращающий момент.

- постоянная величина, зависящая от конструкции.

Так же зависит ток якоря от нагрузки и в двигателе возникает ЭДС и Е<U.

Ток в якоре регулируется величиной противоЭДС, чем больше ЭДС, тем меньше ток якоря. При уменьшении ЭДС ток якоря возрастает.

Скорость вращения двигателя и ее регулирование.

где U – напряжение на якоре;

Ф – магнитный поток двигателя;

I – ток нагрузки;

- сопротивление якоря;

С_Е – постоянная величина.

Скорость двигателя прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна величине магнитного потока.

При увеличении тока нагрузки, то есть тока в цепи якоря, скорость вращения его уменьшается, так как возрастает падение напряжения в обмотке якоря.

Регулировка скорости вращения двигателя:

изменением U подводимого к якорю двигателя;

изменением магнитного потока двигателя;

включением дополнительного сопротивления в цепь обмотки якоря.

Для изменения направления вращения двигателя меняют направление тока в обмотке якоря или магнитного потока.

Пуск двигателя

В начальный момент пуска якорь двигателя неподвижен и в его обмотке не индуктируется ЭДС.

Ток якоря будет

.

Обмотку якоря делают с малым сопротивлением, чтобы КПД машины был больше. Поэтому пусковой ток при непосредственном подключении двигателя мгновенно достигает очень большой величины (в 10-20 раз больше номинального тока двигателя).

Для ограничения пускового тока, двигатели снабжают пусковыми реостатами.

где - сопротивление пускового реостата. Берут таким, чтобы был больше тока номинального в 1,2 – 2 раза.

При вращении якоря и в нем возникает противо ЭДС Е и растет по мере увеличения скорости вращения.

Поэтому пусковой реостат выводят так, чтобы оставался постоянным и больше номинального в 1,2 – 2 раза.

На тяговых двигателях можно регулировать пусковой ток, подавая небольшое напряжение, которое потом увеличивают по мере разгона.

Двигатели с параллельным возбуждением

Рисунок 20 - Характеристики двигателя с параллельным возбуждением:

а – холостого хода; б – рабочие

Увеличивают R регулируя реостатом, магнитный поток уменьшается, то скорость вращения увеличивается.

Если произойдет обрыв обмотки возбуждения то Ф → 0 и число оборотов возрастает до максимально недопустимой величины, то есть идет «вразнос».

Электромеханическая характеристика двигателя, то есть зависимость скорости вращения и вращающего момента от тока нагрузки.

Механическая характеристика – зависимость скорости вращения и вращающего момента.

В двигателе с параллельным возбуждением магнитный поток не зависит от нагрузки, поэтому при увеличении I_Н скорость вращения уменьшается мало 3 – 8% поэтому использовать их в качества тяговых невозможно.

Двигатели с последовательным возбуждением

Рисунок 21 - Характеристики двигателя с последовательным возбуждением:

а – холостого хода; б – рабочие

В двигателях с последовательным возбуждением существует зависимость магнитного потока от нагрузки, так как по обмотке возбуждения протекает ток якоря. При больших нагрузках вращающий момент возрастает пропорционально току, а скорость вращения уменьшается, но недостаточно. Для увеличения зависимости скорости вращения от крутящего момента применяют реостаты, включенные в цепь обмотки якоря. При малых нагрузках I_Я и Ф незначительны, поэтому скорость вращения сильно возрастает.

При сильном уменьшении нагрузки скорость вращения якоря может достичь недопустимо больших значений, двигатель идет «вразнос».

Пригоден в качестве тяговых электродвигателей.

ЭДТ200Б – ТЭМ1; ЭД118АТ – ТЭМ2,ТЭМ2М, М62, 2М62; ЭД118Б – ТЭП60, 2ТЭ10; ЭД121 – ТЭП70.

Техническая характеристика	ЭД118АТ	ЭД18Б	ЭД121
Мощность в кВт
Продолжительный ток (А)
Напряжение (В) V
Частота вращения, об в 1 минуту: длительная максимальная
Передаточное отношение	4,41	4,41	3,12
Воздушный зазор, мм: под серединой главного полюса под дополнительными полюсами	7,0	7,0	7,0
Число коллекторных пластин
Масса, кг