- •Машины постоянного тока (МПТ)
- •Машина постоянного тока — электрическая машина для преобразования механической энергии в электрическую постоянного
- •Области применения
- •Устройство
- •Машина постоянного тока: 1 — коллектор; 2 — обмотка возбуждения; 3 — станина;
- •Режимы работы МПТ
- •Режимы работы МПТ
- •Устройство простейшего электродвигателя постоянного тока
- •Режим генератора.
- •Из этих уравнений получим выражение для выходной характеристики:
- •Режим двигателя.
- •Двигатель постоянного тока как динамическая система описывается следующими уравнениями в операторной форме:
- •Принцип обратимости.
- •Механическая характеристика двигателя постоянного тока с независимым возбуждением
- •Произведение
- •Важным показателем свойств двигателя является величина статической жесткости:
- •Характеристика холостого хода
- •Внешняя характеристика
- •Регулировочная характеристика
Машины постоянного тока (МПТ)
Машина постоянного тока — электрическая машина для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор) или для обратного преобразования (двигатель). Машина постоянного тока обратима.
Области применения
Микромашины постоянного тока:
-Исполнительные двигатели -Двигатели для привода лентопротяжных
самозаписывающих механизмов. -Электромашинные усилители -Тахогенераторы
Двигатели постоянного тока:
-Применение на транспорте -Приводы металлургических станков
-Крановые, подъемно-транспортные и другие механизмы…
Генераторы постоянного тока:
-Питание радиостанций -Питание двигателей постоянного тока -Сварка и т.д.
Устройство
Рис. 1. Устройство машины постоянного тока: 1 — обмотки возбуждения; 2 — полюсы; 3 — магнитопроводящее ярмо; 4
— полюсные наконечники; 5 — якорь; 6 — пазы, в которых заложены проводники якоря
На рис.1 представлена схема двухполюсной машины постоянного тока.
Схема работы машины постоянного тока: N, S — полюса постоянного магнита; I — ток в нагрузке; 1 — щётки; 2 — пластина коллектора; 3 — виток провода на якоре машины; 4 — нагрузка.
Машина постоянного тока: 1 — коллектор; 2 — обмотка возбуждения; 3 — станина; 4 — главные полюса; 5 — магнитопровод якоря; 6 — рабочая обмотка якоря; 7
— дополнительные полюса; 8 — обмотка дополнительных полюсов.
Режимы работы МПТ
Работа электрической машины постоянного тока в режиме генератора
E = U + I * R (1)
Где U - напряжение на зажимах генератора; R - сопротивление обмотки якоря.
U = E – I * R (2)
Уравнение (2) называется основным равнением генератора.
На рис. 2 схематично изображен генератор постоянного тока, показаны направления токов в проводниках якорной обмотки.
Рис. 2. Генератор постоянного тока.
1 - полюсы индуктора, 2 - якорь,
3 - проводники, 4 - контактные щетки.
Режимы работы МПТ
Работа электрической машины постоянного тока в режиме двигателя
Под действием напряжения, подведенного к якорю двигателя, в обмотке якоря появится ток I. При взаимодействии тока с магнитным полем индуктора возникает электромагнитный вращающий момент:
Рис. 3. Двигатель постоянного тока (схематично).
М = С * I * Ф
Где C - коэффициент, зависящий от конструкции двигателя.
На рис. 3 изображен схематично двигатель постоянного тока, выделен проводник якорной обмотки.
В установившемся режиме электромагнитный вращающий момент М уравновешивается противодействующим тормозным моментом М2 механизма, приводимого во вращение.
М = М2
На рис. 4 показана схема замещения якорной обмотки двигателя. ЭДС направлена встречно току якоря. В соответствии со вторым законом Кирхгофа:
-E = - U + I
откуда
U = E + I * R = C * Ф * n + I * R (3)
Рис. 4. Схема замещения якорной обмотки.
U = E + I * R = C * Ф * n + I * R (3)
Уравнение (3) называется основным уравнением двигателя. Из уравнения (3) можно получить формулы:
I = (U – E) / R (4) |
n = (U – I*R) / C*Ф (5) |
Из формулы (5) видно, что частоту вращения
двигателя постоянного тока n можно регулировать следующими способами:
1.Изменением тока возбуждения с помощью реостата в цепи обмотки возбуждения;
2.Изменением тока возбуждения с помощью реостата в цепи обмотки возбуждения;
3.Изменением напряжения U на зажимах якорной обмотки.
Устройство простейшего электродвигателя постоянного тока
Простейший двигатель на рис. 1 является машиной постоянного тока, состоит из одного постоянного магнита на статоре, из одного электромагнита с явно выраженными полюсами на роторе (двухполюсного ротора с явно выраженными полюсами и с одной обмоткой из двух частей), щёточноколлекторного узла с двумя пластинами (ламелями) и двумя щётками. Имеет два положения ротора (две «мёртвые точки»), из которых невозможен самозапуск, и неравномерный крутящий момент.
Рис. 6. Двигатель.
Режим генератора.
Частота Э. Д. С. f в двухполюсном электродвигателе равна скорости вращения якоря n, выраженной в оборотах в секунду:
f = n,
А в общем случае, когда машина имеет р пар полюсов с чередующейся полярностью: f = pn
Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи.
Основное уравнение генератора:
В системах автоматического управления широкое применение имеют тахогенераторы постоянного тока.
Выходная характеристика тахогенератора - это зависимость UТГ=f(ω). Она может быть получена из анализа эквивалентной схемы якорной цепи