Назначение машин постоянного тока

Электрические машинами называют устройство для преобразования механической энергии в электрическую или электрическую в механическую. В первом случаи они называются генераторами, а во втором электродвигателем.

Электрические генераторы постоянного тока применяются для питанияэлектродвигателей, для зарядке аккумуляторов и тд. Электродвигателя постоянного тока применяют в механизмах требующих больших пусковых моментов и широкого регулирования частоты вращения, например: шахтные подъемники, прокатные станы. В автоматических устройствах машины постоянного тока служат исполнительными двигателями, измерителями частоты вращения, преобразователями сигналов и др. В специальных устройствах металлообрабатывающих станков машины постоянного тока позволяют значительно упрощать механические схемы регулирования скорости.

Классификация

По виду магнитной системы статора: С постоянными магнитами С электромагнитами

По способу включения обмоток возбуждения электромагнитов статора:

Двигатели постоянного тока различаются по способу коммутации обмоток возбуждения. Вид подключения обмоток возбуждения существенно влияет на тяговые и электрические характеристики электродвигателя. Существуют схемы независимого, параллельного, последовательного и смешанного включения обмоток возбуждения.

 Электрическая  машина  постоянного  тока состоит из двух основных частей: неподвижной части ( индуктора) и вращающейся части ( якоря с барабанной обмоткой). 

1 — коллектор, 2 — щетки, 3 — якорь, 4 — главный полюс, 5 — катушка обмотки возбуждения, 6 — корпус, 7 — подшипниковый щит, 8 — вентилятор, 9 — обмотка якоря

Щетки Коллектор

Якорь, ротор Статор, индуктор

схема На рис. 11.1 изображена конструктивная машины постоянного тока

Индуктор состоит из станины 1 цилиндрической формы, изготовленной из ферромагнитного материала, и полюсов с обмоткой возбуждения 2, закрепленных на станине. Обмотка возбуждения создает основной магнитный поток. Магнитный поток может создаваться постоянными магнитами, укрепленными на станине.

Якорь состоит из следующих элементов: сердечника 3, обмотки 4, уложенной в пазы сердечника, коллектора 5.

Рис. 11.1

Сердечник якоря для уменьшения потерь на вихревые точки набирается из изолированных друг от друга листов электротехнической стали.

Принцип действия машины постоянного тока

Машина постоянного тока может работать в двух режимах: двигательном и генераторном

Электродвигатель постоянного тока

Двигатель Генератор типа 4ПНГУКЗ15М

Электродвигатели постоянного тока стоят почти на каждом автомобиле, это стартёр, электропривод стеклоочистителя, вентилятор «печки» и др.

электропривод стеклоочистителя

вентилятор «печки»стартёр

В роли индуктора выступает статор, на котором расположена обмотка. На неё подаётся постоянный ток, в результате чего вокруг неё создаётся постоянное магнитное поле. Обмотка ротора состоит из проводников, запитанных через коллектор. В результате на них действуют пары сил Ампера, которые вызывают вращающий момент. Направление сил определяется по правилу «буравчика». Однако этот вращающий момент способен повернуть ротор только на 180 градусов, после чего он остановится. Чтобы это предотвратить, используется щёточно-коллекторный узел, выполняющий роль инвертора и датчика положения ротора (ДПР).

Генератор постоянного тока

В генераторе индуктором также является статор, создающий постоянное магнитное поле между соответствующими полюсами. При вращении ротора, в проводниках обмотки якоря, перемещающихся в магнитном поле, по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки. Переменная ЭДС обмотки якоря выпрямляется с помощью коллектора, через неподвижные щетки, посредством которых обмотка соединяется с внешней сетью.

Коллектор Щетки

Типы В зависимости от способа создания магнитного поля генераторы постоянного тока делятся на три группы: 1) генераторы с постоянными магнитами, или магнитоэлектрические; 2) генераторы с независимым возбуждением; 3) генераторы с самовозбуждением.

Магнитоэлектрические генераторы состоят из одного или нескольких постоянных магнитов, в поле которых вращается якорь с обмоткой. Ввиду очень малой вырабатываемой мощности генераторы этого типа для промышленных целей не применяются.У генератора с независимым возбуждением обмотки полюсов питаются от постороннего, не зависимого от генератора, источника постоянного напряжения (генератора постоянного тока, выпрямителя и др.).

Генераторы с самовозбуждением, в зависимости от способа соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря, делятся на три типа:

1. Генератор с параллельным возбуждением (шунтовой), у которого обмотка возбуждения полюсов включена параллельно обмотке якоря

2. Генератор с последовательным возбуждением (сериесный), у которого обмотка возбуждения полюсов включена последовательно с обмоткой якоря.

3. Генератор со смешанным возбуждением (компаундный), у которого на полюсах имеются две обмотки: одна, включенная параллельно обмотке якоря, и другая, включенная последовательно с обмоткой якоря.