Электродвигатели постоянного тока. Устройство и работа. Виды
Главной обмоткой двигателя служит якорь, на который подается питание через коллектор и щеточный механизм. Он совершает вращательное движение в магнитном поле, образованном полюсами статора (корпуса двигателя). Якорь изготавливается из нескольких обмоток, уложенных в его пазах, и закрепленных там специальным эпоксидным составом.
Выводы обмоток якоря объединены в один узел, называемый коллектором, выполненным в виде кольца из ламелей, закрепленных на валу якоря. При вращении вала щетки по очереди подают питание на обмотки якоря через ламели коллектора. В результате вал двигателя вращается с равномерной скоростью. Чем больше обмоток имеет якорь, тем равномернее будет работать двигатель.
Виды
Электродвигатели постоянного тока разделяют по характеру возбуждения:
Независимое возбуждение
Электродвигатели с независимым возбуждением запрещается запускать без нагрузки или с небольшой нагрузкой, так как его скорость резко возрастет, и двигатель выйдет из строя.
Параллельное возбуждение
Обмотки возбуждения и ротора соединяются параллельно с одним источником тока. При такой схеме ток обмотки возбуждения значительно ниже тока ротора. Параметры двигателей становятся слишком жесткими, их можно применять для привода вентиляторов и станков.
Регулировка оборотов двигателя обеспечивается реостатом в последовательной цепи с обмотками возбуждения или в цепи ротора.
Последовательное возбуждение
Смешанное возбуждение
Такая схема предусматривает применение двух обмоток возбуждения, находящихся парами на каждом полюсе двигателя. Эти обмотки можно соединять двумя способами: с суммированием потоков, либо с их вычитанием. В итоге электродвигатель может обладать такими же характеристиками, как у двигателей с параллельным или последовательным возбуждением.
Чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, на одной из обмоток изменяют полярность. Для управления скоростью вращения мотора и его запуском используют ступенчатое переключение разных резисторов.
Особенности эксплуатации
Электродвигатели постоянного тока отличаются экологичностью и надежностью. Их главным отличием от двигателей переменного тока является возможность регулировки оборотов вращения в большом диапазоне.
Этот вариант подходит для механизмов с длительным временем простоя, так как при работе реостат сильно нагревается. Повышение оборотов создается путем включения в цепь возбуждающей обмотки реостата.
Для моторов с параллельной схемой возбуждения в цепи якоря также применяются реостаты для уменьшения оборотов в два раза. Если в цепь обмотки возбуждения подключить сопротивление, то это позволит повышать обороты до 4 раз.
Применение реостата связано с выделением тепла. Поэтому в современных конструкциях двигателей реостаты заменяют электронными элементами, управляющими скоростью без сильного нагревания.
Генераторы постоянного тока — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Занятие 70. Принцип работы генераторов переменного и постоянного тока
Открытие Фарадеем явления электромагнитной индукции привело к мысли о возможности создания электрической машины , способной вырабатывать (генерировать) электрический ток.
Первый генератор (он показан на рисунке) был построен в 1832 году:
При вращении подковообразного магнита в катушках, находящихся вблизи его полюсов, вырабатывался ток .
Этот ток совсем не был похож на постоянный ток , создаваемый в проводящей цепи батареей гальванических элементов.
Он как бы метался из стороны в сторону, то и дело меняя своё направление. В отличие от постоянного тока его назвали переменным .
На рисунке показана зависимость мгновенных значений постоянного и переменного тока от времени.
Вскоре был сконструирован другой генератор переменного тока, схема которого показана на следующем рисунке.
Этим схематическим изображением генератора переменного тока мы пользуемся и сейчас, говоря о принципе работы генераторов переменного тока.
Здесь в поле постоянного магнита 1 вращается проволочная рамка 2. Концы провода рамки припаяны к кольцам 3 и 4, вращающимся вместе с рамкой. К кольцам прижимаются пружинящие пластины 5 и 6 (называемые щётками), от которых идут провода к внешней цепи.
При вращении рамки в магнитном поле всё время меняется магнитный поток через её площадь. В рамке появляется индукционный ток , что видно по отклонению стрелки амперметра.
В тексте ниже (см. рис.7) подробно рассмотрено возникновение индукционного тока и его направление в сторонах такой замкнутой рамки.
последовательно соединённых, вместо рамки, изолированных витков проволоки (обмотка) для получения большей ЭДС. индукции.
Рассматривая вращение рамки в магнитном поле, мы говорим только о принципе работы генератора.
В нашем примере рамка могла быть неподвижной, а магнитное поле вращалось бы. Это не принципиально. Главное условие возникновения тока в замкнутом контуре заключается в изменении магнитного потока через этот контур.
Генераторы бывают разной конструкции , о мощных генераторах переменного тока, которые устанавливаются на электростанциях будет говориться в следующей статье.
Итак, на рисунке схематически изображён генератор переменного тока, выше рассмотрен принцип его работы.
То, что ток в таком генераторе получается переменным в то время (в 19 веке) посчитали его недостатком и стали искать возможности превратить переменный ток в постоянный.
Сейчас посмотрим, что для этого делалось и одновременно рассмотрим принцип работы генератора постоянного тока.
На следующем рисунке показано схематическое изображение генератора постоянного тока с коллектором .
Эта модель генератора постоянного тока отличается от рассмотренной выше модели генератора переменного тока лишь тем, что здесь концы рамки соединены не с отдельными кольцами, а с двумя полукольцами коллектора 1, разделёнными друг от друга и одетыми на общую ось с рамкой.
Генератор постоянного тока: из чего состоит, типы, схема и назначение
РЕЖИМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ТОРМОЗА МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Наводимая ЭДС совпадает по направлению с током, так же как в генераторе. Но в режиме тормоза ток в цепи якоря создается суммой напряжения сети и ЭДС якоря: U + Е = 1Яя и может существенно возрасти.
Баланс мощностей якоря машины в режиме электромагнитного тормоза равен
и показывает, что мощность потребляемой электроэнергии из сети UI и механическая мощность вращения якоря, преобразуемая в электромагнитную мощность EI, в режиме тормоза превращаются в электрические потери в активном сопротивлении обмотки якоря.
В этом режиме ток якоря, если его не ограничить с помощью дополнительных сопротивлений в цепи якоря, может в несколько раз превысить номинальный.
Электродвигатели постоянного тока. Устройство и работа. Виды
Способы подключения электродвигателя постоянного тока
Двигатели постоянного тока производятся зачастую с параллельным, последовательным и независимым типом возбуждения. В зависимости от типа возбуждения маркировка контактов в клеммной коробке различается. Исходя из вида возбуждения, выполняется различное подключение питающего кабеля.
Для начала рассмотрим подключение кабеля к клеммам электродвигателя с независимым возбуждением обмоток.
В кабельный ввод заводим два двухжильных кабеля с жилами серого и синего цветов. Выполняем зачистку кабеля и жил, после чего надеваем на них кабельные наконечники.
После оконцевания производим подключение жил согласно схеме на внутренней стороне крышки клеммной коробки. Для данного подключения используем схему для двигателей с независимым возбуждением, когда напряжение на обмотки возбуждения и якорь двигателя подаются от независимых источников.
