Особенности работы и способы возбуждения машин постоянного тока

При прохождении тока через скользящий контакт и коллектор возможно искрение. Оно нежелательно, поскольку разрушает коллектор и щетки. Искрение может быть связано с неровностями поверхности коллектора, плохим закреплением щеток, неправильным выбором давления на щетку и т.д. Поэтому требуется периодическая проточка, шлифовка коллектора и другие меры поддержания хорошего качества скользящего контакта.

ЭТО ВАЖНО. Искрение возрастает (коммутация ухудшается) с увеличением тока якоря и частоты его вращения.

Ток якоря создает собственный магнитный поток, который искажает и даже уменьшает основной магнитный поток машины. Это явление называется реакцией якоря.

Из-за реакции якоря снижается ЭДС машины и ухудшаются условия работы коллектора – усиливается искрение под щетками. Для улучшения коммутации между основными полюсами 1 (рис.8.2) устанавливают дополнительные полюса 2, токи обмоток которых создают в зоне коммутации магнитный поток, противоположный магнитному потоку якоря.

Для полной компенсации реакции якоря в машинах постоянного тока может быть специальная компенсационная обмотка, которую укладывают в пазах основных полюсных наконечников 3 (рис.8.2). Поток, создаваемый этой обмоткой, направлен противоположно потоку обмотки якоря.

ЭТО ВАЖНО. Обмотки дополнительных полюсов и компенсационные обмотки включают последовательно с обмоткой якоря, с тем, чтобы с увеличением тока якоря увеличивалось и их компенсирующее действие.

В машинах постоянного тока для создания магнитного потока используется электромагнитное возбуждение. Возбуждение от постоянных магнитов встречается только в микромашинах. Все рабочие характеристики машин постоянного тока при работе, как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, зависят от способа включения цепи возбуждения по отношению к цепи якоря. Соединение этих цепей может быть параллельным, последовательным, смешанным, и, кроме того, эти цепи могут быть независимыми одна от другой.

В машинах с независимым возбуждением обмотка возбуждения ОВ подключается к независимому источнику электроэнергии (рис.8.3, а), благодаря чему ток в ней не зависит от напряжения на выводах якоря машины. Для этих машин характерна независимость основного потока от нагрузки машины.

У машин с параллельным возбуждением цепь обмотки возбуждения соединена параллельно с цепью якоря (рис.8.3, б). В этом случае ток возбуждения I_В во много раз меньше тока якоря (0,01¸0,05), а напряжение U между выводами цепей якоря и возбуждения одно и то же. Следовательно, сопротивление обмотки возбуждения должно быть относительно велико. Поэтому обмотка возбуждения машины имеет большое число витков из тонкого провода. Для машин параллельного возбуждения большой мощности, характерно постоянство основного магнитного потока и его небольшая зависимость от условий нагрузки машины.

У машин с последовательным возбуждением ток якоря I_Я равен току обмотки возбуждения I_ОВ (рис.8.3, в), поэтому она выполняется проводом большого сечения. Следовательно, сопротивление обмотки последовательного возбуждения относительно мало. Для этих машин характерны изменения в широких пределах основного магнитного потока при изменениях нагрузки машины вследствие изменений тока якоря, т.е. и тока возбуждения.

В машинах со смешенным возбуждением на каждом полюсном сердечнике расположены две обмотки (рис.8.3, г). Одна из этих обмоток подключена параллельно якорю, вторая обмотка – последовательно. В большинстве машин смешанного возбуждения применяется согласное соединение обмоток, т.е. МДС двух обмоток складываются.