Режимы работы машин постоянного тока
Как и все электрические машины, машина постоянного тока обратима. Она работает в режим генератора, если ее якорь вращать первичным двигателем, главное магнитное поле возбуждено, а цепь якоря соединена через щетки с приемником. При таких условиях под действием э.д.с., индуктируемой в обмотке якоря, в замкнутой цепи «якорь – приемник» возникает ток совпадающий с э.д.с. по направлению.
Взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создает на валу генератора тормозной момент, который преодолевается первичным двигателем. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую.
В двигательном режиме цепи якоря и возбуждение машины присоединены к источнику энергии. Взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создает вращающий момент. Под действием вращающего момента якорь преодолевает момент нагрузки на валу. Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую.
Э.д.с. якоря противодействует току в цепи якоря и направлена ему навстречу.
Классификация машин постоянного тока
Возбуждение главного магнитного поля возможно с помощью либо электромагнитов, либо постоянных магнитов (менее распространенных).
Все рабочие характеристики машин постоянного тока при работе как в режиме генератора, так и в режиме двигателя зависят от способа включения по отношению к цепи якоря.
1. В машинах с независимым возбуждением обмотка возбуждения имеет Wв витков, подключается к независимому источнику электроэнергии, благодаря чему ток в ней не зависит от напряжения на выводах якоря машины. Для этих машин характерна независимость главного потока от нагрузки машины.
2. У машин с параллельным возбуждением цепь обмотки возбуждения соединяется параллельно с цепью якоря.
В этом случае ток возбуждения Iв во много раз меньше тока в якоре Iя
.
Напряжение U между выводами цепей якоря и возбуждения одно и тоже. Сопротивление обмотки возбуждения должно быть достаточно велико
.
Обмотка возбуждения машины параллельного возбуждения имеет большое число витков Wпар из тонкого провода, следовательно, значительное сопротивление.
Для машин параллельного возбуждения, работающих в системе большой мощности, характерно постоянство главного магнитного потока и его небольшая зависимость от условий нагрузки машины.
3. У машин с последовательным возбуждением ток якоря Iя равен току обмотки возбуждения Iв ,
.
Значение тока Iя в обмотке последовательного возбуждения велико, так что получение необходимой м.д.с.
.
Обмотка может иметь малое число витков Wпосл. Характерно изменение в широких пределах главного магнитного потока при изменениях нагрузки.
4. В машинах со смешанным возбуждением на каждом полюсном сердечнике расположены две обмотки. Одна с числом витков Wпр подключена параллельно якорю, вторая с числом витком Wпосл – последовательно.
В зависимости от преобладания м.д.с., созданных последовательной или параллельной обмоткой возбуждения, машина по своим характеристикам может быть машиной последовательного возбуждения с небольшой параллельной обмоткой или машиной параллельного возбуждения с небольшой последовательной обмоткой.
В большинстве машин смешанного возбуждения применяется согласное соединение, т.е. м.д.с. обмоток складываются. Встречное соединение применяют в немногих специальных случаях.