Двигатели постоянного тока (ДПТ)

Различают двигатели постоянного тока в зависимости от схемы подсоединения обмотки якоря и обмотки возбуждения:

· независимого (параллельного) возбуждения;

· смешанного возбуждения;

· последовательного возбуждения.

Общее дифференциальное уравнение ДПТ

,

где - электромеханическая постоянная времени двигателя; - электромагнитная постоянная двигателя; с_д = kФ – постоянная двигателя.

Уравнение электромеханической характеристики

.

Двигатели независимого возбуждения имеют жесткую естественную механическую характеристику (1), двигатели последовательного (2) и смешанного возбуждения (3) - мягкую.

Скорость двигателя регулируется изменением:

· напряжения якоря;

· сопротивления цепи якоря;

· магнитного потока.

В двигателях постоянного тока наиболее рациональным способом регулирования частоты вращения является изменение напряжения, приложенного к якорю двигателя. На рисунке приведены естественная и искусственные характеристики. Регулирование напряжением осуществляется в большом диапазоне скоростей с постоянным моментом и жесткостью (для ДТП независимого возбуждения), вверх и вниз от естественной характеристики. Регулирование экономичное, однако требуется регулятор напряжения (выпрямитель).

С увеличением сопротивления реостата в цепи якоря увеличивается наклон характеристики, регулирование вниз от естественной характеристики. При большой величине реостата характеристики становятся мягкими и двигатель работает неустойчиво. Дляполучения устойчивой работы привода применяют шунтирование якоря ДТП. Регулирование не экономично. Энергия скольжения (регулирования) выделяется в виде тепла на дополнительном реостате.

При уменьшении потока возбуждения увеличивается скорость идеального холостого хода и статический перепад скорости. Ток короткого замыкания

.

Регулирование с постоянной мощностью. Достоинства – простота и экономичность. Недостатки - регулирование только вверх в небольшом диапазоне (10-15%). При этом размагничивается магнитная система электродвигателя и падает перегрузочная способность.

Достоинство привода с двигателями постоянного тока – отличные регулировочные свойства (работа в четырех квадрантах, управление по трем параметрам). Недостаток – низкая надежность вследствии наличия механического коммутационного узла (коллектора).

Двигатели независимого возбуждения используются в шахтных подъемниках, крановых установках, специальных видах приводов, двигатели последовательного возбуждения - в электрическом транспорте.