Тема 19 Двигуни постійного струму

Нерухома частина двигуни постійного струму – статор – постійний магніт, який створюється обмотками збудження. Рухома частина,яка обертається – якір, має обмотку на яку подається постійна напруга живлення від окремого джерела.

Обмотка якіра складна, її зв’язок із зовнішнею мережею живлення здійснюється через ковзни контакти між щітками і поверхнею колекторних пластин. Колекторні пластини виготовляються з міді з полірованою поверхнею, до цих пластин приєднуються особливим чином обмотки якоря. В провіднику обмотки якоря розташовані у феромагнітному осерді якоря. Електричні графітні щітки виготовлені у вигляді рисованих брикетів з мідно графітного порошку. Через них здійснюється подача зовнішнього джерела електричної енергії.

У простому вигляді схема двигуна постійного струму наступна.

Щітично – колекторний пристрій

(щітки нерухомі, закріпленні на статорі)

Він подає напругу на ті частини обмоток якоря, які знаходяться у даному положенні якоря під полюсами магнітного поля статора. У результаті в цих провідниках виникає пара сил F максимально можливої величини і відповідно максимально обертаючий момент – якір обертається, разом з ним обертається колектор, постійно комутуючий провідники під полюсами. Тобто двигун постійного струму – «рамка» зі струмом у постійному магнітному полі. Звичайно усі обмотки виготовлені з міді – малий активний опір, мінімум втрат.

Обертання якоря з обмотками у магнітному полі статора має і генераторний ефект – створює ЕРС якоря, яка спрямована против напруги живлення якоря (інакше був би вічний двигун).

Схематично двигун постійного струму визначається так

U_Я=І_Я*R_Я+L_Я*dІ_Я/dl+e;

e=c*w_Я;

c – машинний коефіцієнт;

Обертаючий електромагнітний момент якоря

М_ЕМ=С*Ф*І_Я.

Струм І_Я створює власне магнітне поле, яке створює поле збудження. Для її нейтралізації у двигуні постійного струму є обмотки омпенсациї, які підключені послідовно з якорем.

Потужності і втрати потужностей в двигуні постійного струму.

Двигуни постійного струму споживає електричну енергію із мережі живлення з потужністю P_1Д=U_Я*І_Я, та віддає валу механічну енергію з потужністю Р_2Д=(M*n)/9,55.

Р_1Д>Р_2Д.

КПД: η=Р_2Д/Р_1Д 0,65…0,95

Втрати:

- Електричні втрати в колі струму якоря:

ΔP_E=I_Я²*R_Я+I_Я²*R_КОМ+2*I_Я²*R_Щ;

- Магнітні втрати p-n в осерді якоря, які обумовлені перемагнічуванням його осердя у нерухомому магнітному плої статора;

- Механічні втрати ΔP_М – на тертях підшипників, на вентиляцію;

- Втрати на збудження: Р_зб=R_зб*І_зб²=U_зб*І_зб;

Класифікація двигуна постійного струму для способу збудження

Малий магнітний потік

При електромагнітному збудженні магнітний потік створюється струмом обмотки збудження, потребує витрат на збудження 1…5% від номінальної потужності двигуна постійного струму.

Механічні характеристики

Треба виділити першу характеристику незалежного збудження та жорстку ділянку при послідовному збудженні, як особливо гарної.

Гальмування двигуна постійного струму

1. Режим генераторного гальмування – збудження залишається, якір відмикається від мережі і підключається до опору.

2. Режим противо вимкнення – найбільш інтенсивне і небезпечне гальмування.