3. Возбуждение и схемы электродвигателей, пуск в ход и реверс электродвигателей

Обмотка возбуждения электродвигателей постоянного тока большей частью делается последовательной, так как в этом случае обеспечивается достаточно высокая кратность пускового вращающего момента по отношению к номинальному и облег­чается безреостатный пуск двигателей. Однако при мощностях двигателей порядка 20 Вт и ниже и ограниченных габаритах для получения наибольшей кратности пускового момента по отношению к номинальному оказывается более выгодным применение двигателей параллельного возбуждения. Этот же род возбуждения применяется также и в тех случаях, когда тре­буется относительно постоянная частота вращения двигателей. Наконец, в специальных случаях находит применение и смешанное возбуждение дви­гателей или же возбуждение их постоянны­ми магнитами. На рис. 2, 3 пред­ставлены соответствующие схемы рассмат­риваемых двигателей.

Электродвигатели постоянного тока, вообще говоря, строятся на разнообразные напряжения, а именно: 6, 12, 27, 110 и 220 в Однако в зависимости от назначения и области применения этих электродвигателей не все указанные напряжения имеют одинаковое распространение. Так, например, в настоящее время для электродвигателей постоянного тока раз­личных самолетных устройств стандартным является напряже­ние 27 В. Для исполнительных двигателей различных наземных автоматических и других устройств большей частью применяется напряжение 110 В. Для двигателей общего назначения приме­няется напряжение 110 и 220 В.

.

Рис. 2. Нереверсивный двигатель последовательного возбуждения

1) 2)

Рис. 3. Реверсивный двигатель последовательного возбуждения (1) и двигатель параллельного возбуждения (2)

Электродвигатели целесообразно строить по возможности более высокоскоростными, так как в этом случае получаются выгодные значения коэффициента полезного действия, массы и габаритов двигателя.

Пуск в ход и реверс электродвигателей малой мощности производится обычно без посредства каких-либо пусковых рео­статов, т. е. применяется безреостатный пуск. Эта возможность обусловливается тем, что омическое сопротивление цепи якоря таких двигателей относительно велико, и поэтому кратность пускового тока по отношению к номинальному получается огра­ниченной. Так, например, в двигателях кратковременного и повторно-кратковременного режимов работы эта кратность мо­жет составлять порядка 2 3 и менее, а в двигателях продол­жительного режима она может достигать значения 6 9.

В целях уменьшения числа контакторов в случае реверсив­ных электродвигателей малой мощности обычно применяется их однополюсный реверс -рис. 3(1).

При пуске в ход электродвигателей постоянного тока малой мощности требуемый от них пусковой момент обусловливается характером нагрузки на валу и условиями разгона механизма. Обычно пусковой момент таких двигателей должен значитель­но превосходить номинальный с тем, чтобы он был способен преодолевать повышенный момент нагрузки на валу. Кратность наибольшего пускового момента электродвигателей постоянно­го тока (по отношению к номинальному при неподвижном якоре и безреостатном пуске обычно составляет не менее 4 5, а в некоторых специальных случаях эта кратность может достигать 10 и более.

Как известно, полный электромагнитный вращающий мо­мент электродвигателя постоянного тока определяется следую­щим уравнением:

, (1)

N—число проводников обмотки якоря;

a -число пар параллельных ветвей обмотки якоря и чис­ло пар полюсов;

Ф_а -полезный поток полюса, Вб;

I_a -ток якоря, A.

Как показывает уравнение (1), при данных параметрах якоря наибольший пусковой момент электродвигателя малой мощности, очевидно, будет иметь место при максимальном токе якоря в неподвижном состоянии. Величина этого тока опреде­лится из выражения

, (2)

откуда

, (3)

или кратность данного тока в долях номинального значения будет

, (4)

где — относительное падение напряжения в обмотке якоря;

— относительное падение напряжения в переход­ных контактах щеток и коллектора;

при этом r_а — омическое сопротивление якоря,

I_а— номи­нальный ток якоря;

для щеток М-6 в среднем =1,5 В;

для щеток ЭГ-8 и ЭГ-14 в среднем =2,5 в.

Таким образом, кратность наибольшего пускового момента электродвигателя постоянного тока по отношению к номиналь­ному при неподвижном якоре

, (5)

где — относительное значение полезного потока полюса при пуске в ход электродвигателя в до­лях его номинального значения.

Электродвигатели последовательного воз­буждения. В этом случае при пуске в ход электродвигателя полезный поток полюса Ф_а._п вместе с током якоря достигает наибольшего значения, поэтому > 1 и кратность наибольшего пускового мо­мента электродвигателя последовательного возбу­ждения будет определяться уравнением (5).

Величина полезного потока полюса при пуске электродвигателя Ф_а._п, как показано на рис. 4, определяется его кривой намагничивания. Очевид­но, этот поток соответст­вует наибольшему значе­нию пускового тока яко­ря I_am. При этом относительное падение напряже­ния в цепи якоря, опреде­ляющее по уравнению кратность данного тока, в этом случае мож­но представить так:

. (6)

На основании изложенного, кратность наибольшего пуско­вого момента электродвигателя последовательного возбужде­ния по отношению к номинальному будет

_{, (7)}

где —показатель степени и составляет 0,2-0,6.

Рис. 4. Кривая намагничивания электродвигателя