Устройство машин постоянного тока

Принцип действия машин постоянного тока

Электродвигатель постоянного тока – электрическая машина, предназначенная для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую.

Устройство

Электродвигатель состоит из магнитной системы, создающей магнитное поле, и вращающегося в подшипниках якоря с обмоткой и коллектором.

Статор машины состоит из станины 6, сердечников главных 4, дополнительных полюсов (на рис. не показаны) и обмоток возбуждения, катушки 5 которых охватывают сердечники полюсов. Число полюсов зависит от мощности и частоты вращения. Сердечники главных полюсов собираются из листов конструкционной стали толщиной 1–2 мм, стянутых шпильками.

устройство машин постоянного тока - student2.ru

Рис. 5. Устройство машины постоянного тока:

1 – коллектор; 2 – щетки; 3 – якорь; 4 – главный полюс; 5 – полюсная катушка;

6 – станина; 7, 12 – подшипниковые щиты; 8- вентилятор; 9 – обмотка якоря; 10 – вал;

11 – лапы

Якорь 3 собран из тонких изолированных друг от друга листов электротехнической стали для уменьшения потерь мощности в магнитопроводе якоря. В пазах якоря размещается обмотка якоря 9, выводы которого соединяются с пластинами коллектора 1.

Электрический контакт между обмоткой якоря и сетью постоянного тока образуется с помощью щеток 2, установленных в щеткодержателях.

Магнитопровод якоря вместе с коллектором напрессовывается на вал 10, который хранится в подшипниковых щитах 7, 12. Для крепления двигателя предназначены лапы 11.

Принцип действия

Если обмотку возбуждения в якоре машины постоянного тока подключить к сети с постоянным напряжением U, то ток обмотки возбуждения IВ намагнитит полюсные наконечники, создаст в машине магнитный поток Ф.

устройство машин постоянного тока - student2.ru ,

где WВ – количество витков обмотки возбуждения; RМ – сопротивления магнитной системы.

Проводники обмотки якоря с током IЯ будут взаимодействовать с магнитным потоком Ф. В результате появятся механические силы F, создающие вращающий момент М, и якорь придет во вращение. Направление сил F определяется по правилу левой руки. Электромагнитный момент М прямо пропорционален току IЯ обмотки якоря и магнитному потоку Ф полюсов

устройство машин постоянного тока - student2.ru ,

где СМ – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции машины (магнитная постоянная)

При вращении якоря двигателя в его обмотке индуктируется ЭДС

устройство машин постоянного тока - student2.ru ,

где СЕ – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции машины (электрическая постоянная), n – частота вращения якоря двигателя.

Пользуясь правилом правой руки, можно установить, что ЭДС в обмотке якоря двигателя направлена навстречу току, а следовательно, навстречу напряжению источника U. Эта индуктированная ЭДС называется противо – ЭДС. Ток в обмотке якоря

устройство машин постоянного тока - student2.ru ,

где U – напряжение, подводимое к обмотке якоря; RЯ – сопротивление обмотки якоря.

Из этой формулы получаем устройство машин постоянного тока - student2.ru , т.е. приложенное к электродвигателю напряжение больше противодействующей ЭДС на величину падения напряжения в обмотке якоря.

Рассмотрим, как протекает рабочий процесс в двигателе. При постоянной нагрузке тормозной момент на валу уравновешивается вращающим, и двигатель имеет постоянную скорость. С увеличением нагрузки, т.е. тормозного момента, скорость двигателя начинает падать. В результате этого будет снижаться противо – ЭДС и увеличиваться ток в обмотке якоря до тех пор, пока вращающий момент не станет равным тормозному. После этого до нового изменения нагрузки устанавливается равномерное движение якоря двигателя.

а) б) в)

устройство машин постоянного тока - student2.ru

Рис. 6. Схемы включения двигателей постоянного тока:

а – с параллельным возбуждением; б – с последовательным; в – со смешанным

В зависимости от способа соединения обмотки якоря и обмотки возбуждения (рис. 6) различают шунтовые двигатели (рис. 6, а), сериесные (рис. 6, б) и компаудные (рис. 6, в).

Лекция № 3

Наши рекомендации