МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Назначение,

МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Назначение, классификация и области применения. Конструкция. Принцип действия. Роль щеток и коллектора.

Назначение МПТ Электрические машины ПТ используются как генераторы, и как двигатели. Двигатели ПТ используются для привода подъемных средств в качестве крановых двигателей, привода транспортных средств в качестве тяговых двигателей, для привода прокатных станов, шахтных подъемников, автоматики и различных механизмов.

Классификация МПТ 1. По назначению: Специального генераторы двигатели назначения 2. По конструкции якоря: Ферромагнитный якорь неферромагнитный якорь

3. По способу возбуждения. Электромагнитное Возбуждение от возбуждение постоянных магнитов Независимое возбуждение самовозбуждение Параллельное возбуждение Последова- Смешанного возбуждения тельное возбуждение

При возбуждении от постоянных магнитов магнитный поток создается полем постоянного магнита. При электромагнитном возбуждении магнитный поток создается обмоткой возбуждения, по которой течет постоянный ток.

1. Независимое возбуждение

Параллельное возбуждение (rов » rя) (шунтовые машины):

Последовательное возбуждением (rов ~ rя) (сериесные машины):

4. Смешанное возбуждение:

Конструкция МПТ. Машина постоянного тока состоит из: Индуктора, якоря, щеточно-коллекторного узла.

Электрическая машина постоянного тока состоит из двух основных частей: неподвижной части ( индук- тора) 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

ИНДУКТОР Индуктор это цилиндрическая стальная станина на внутренней поверхности которой укреплены основные полюса с катушками (обмоткой возбуждения). Между основными полюсами могут находиться добавочные полюса со своими катушками. У крупных машин станина отливается из стали, у машин малой и средней мощности – из толстой листовой стали, свернутой в цилиндр и сваренной по шву.

Полюса набираются из стальных пластин электротехнической стали , из-за наличия вихревых токов от местной пульсации вследствие зубчатости якоря. К торцам машины прикреплены подшипниковые щиты в которых вращается вал якоря.

ЯКОРЬ Якорь это стальной цилиндр с пазами под обмотку, набранный из листов электротехнической стали толщиной 0, 5 мм. Листы изолированы друг от друга. В пазы якоря укладывается обмотка так, что бы продольные стороны обмотки попадали под смежные полюса на рас- стоянии полюсного деления.

Щеточно-коллекторный узел. Щеточно-коллекторный узел состоит из электро-графитовых щеток, прижимающихся к коллектору – цилиндру, набранному из медных изолированных пластин, соединенных с проводниками обмотки якоря. Коллектор насажен на вал якоря. Щеточно-коллекторное устройство осуществляет скользящий контакт с вращающейся обмоткой якоря и обеспечивает получение на зажимах машины постоянного по направлению напряжения.

Щетки и коллектор

Принцип действия МПТ Магнитная цепь машины разветвленная, симметричная. Поток каждого полюса из полюсного наконечника через воздушный зазор входит в якорь по нормали к его поверхности, проходит через якорь в смежный полюс и дальше замыкается через станину. В машине используют индукцию магнитного поля, которая нормальна к поверхности якоря. Под полюсами эта индукция наибольшая, посередине между полюсами она равна нулю.

Линии, проходящие через середины полюсов и центр якоря, называют продольными магнитными осями. Линии, проходящие посередине между смежными полюсами – геометрическими нейтралями (г. н. ) или поперечными магнитными осями. Часть окружности якоря, заключенного между геометрическими нейтралями и принадлежащие зоне одного полюса называют полюсным делением и обозначают τ.

Полюсные наконечники делаются такими, чтобы распределение магнитной индукции под каждым полюсом было трапецевидным.

Принцип действия машины постоянного тока Электродвигатель постоянного тока Машина постоянного тока может работать в двух режимах: двигательном и генераторном Двигатель Генератор типа 4 ПНГУКЗ 15 М

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

Принцип действия генератора. В режиме генератора механическая энергия преобразуется в электрическую. На обмотку возбуждения подается постоянное напряжение и начинает протекать постоянный ток, который создает постоянное магнитное поле, постоянный поток Ф.

Если в магнитном поле вращать якорь, то по закону электромагнитной индукции в обмотках якоря будет наводиться ЭДС.

Если к зажимам якоря присоединить реостат нагрузки, то под действием ЭДС будет протекать ток. Напряжение на зажимах генератора меньше ЭДС Е на величину падения напряжения во внутреннем сопротивлении якоря. С появлением тока в проводниках обмотки якоря, находящегося в м. п. возникнут электромагнитные силы. Определим их направление ( по правилу левой руки). Электромаг- нитные силы создают тормозной момент.

Для того, чтобы машина работала генератором необходимо первичным двигателем вращать её якорь, преодолевая тормозной электромагнитный момент. Вращение якоря с постоянной скоростью, означает, что Мвр = Мэл = М. Чем больше нагрузка (ток) генератора, тем больше тормозной момент, а следовательно со стороны первичного двигателя нужно приложить большой вращающий момент.

Произведение момента М на угловую скорость Ω равно мощности вращения. На основании закона сохранения энергии механическая мощность первичного двигателя равна электромагнитной мощности генератора (потерями на трение пренебрегаем).

Мощность отдачи энергии нагрузки и мощность потерь в обмотке якоря составляют электромагнитную мощность EI я , развиваемую генератором и равную механической мощности первичного двигателя. ЭДС в обмотке якоря изменяется по синусоидальному закону. Коллектор в генераторе выполняет роль механического выпрямителя. На зажимах генератора присутствует пульсирующее поле.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПТ Двигатель служит для преобразования электрической энергии в механическую. Напряжение подается на обмотку возбуждения и обмотку якоря. По обмотке возбуждения начинает протекать постоянный ток, который создает постоянный магнитный поток. В цепи якоря тоже потечет ток. По правилу левой руки определим направление действующей силы.

Пара сил создает электромагнитный момент, который начинает вращать якорь, создавая механическую работу. По закону электромагнитной индукции, сила, действующая на провод с током, помещенный в магнитное поле, пропорциональна току I , длине проводника Lя и величине нормальной к нему индукции.

Двигатели постоянного тока обладают свойством саморегулирования , т. е. двигатели способны развить момент, равный моменту сопротивления нагрузки на валу. Это происходит за счет изменения ЭДС и скорости вращения якоря. Если момент сопротивления на валу окажется больше вращающего момента двигателя, то скорость вращения якоря начнет падать, что приведет к уменьшению ЭДС Е=С е n Ф , и возрастанию тока I я = (U-E)/r я , следовательно увеличению вращающего момента М = Cм. ФIя.

Изменение будет происходить до тех пор, пока вращающий момент не станет равным тормозному моменту. При этом прекратится изменение скорости, но она будет несколько пониженной. Роль саморегулятора выполняет противо. ЭДС якоря.

НАЗНАЧЕНИЕ КОЛЛЕКТОРА В ДВИГАТЕЛЕ ПТ

Достоинства и недостатки МПТ. Достоинства: 1. Хорошие пусковые и регулировочные свойства; 2. Возможность получения частоты вращения более 3000 об/мин. Недостатки: 1. Высокая стоимость; 2. Сложность в изготовлении; 3. Пониженная надежность.