Характеристики ДПТ

Двигатель постоянного тока — электрическая машина, машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию. Простейший двигатель, состоит из статора, ротора и щёточноколлекторного узла. Рис.1а

Рис.1а

На статоре ДПТ располагаются электромагниты с обмотками возбуждения — катушки, наводящие магнитный поток возбуждения

Ротор состоит из электромагнитов с переключаемой полярностью и датчика положения ротора и переключателя (коллектора).

Выводы всех катушек ротора объединяются в коллекторный узел. Коллекторный узел обычно представляет собой кольцо из изолированных друг от друга пластин-контактов (ламелей), расположенных вдоль оси ротора. Коллектор (щёточно-коллекторный узел) выполняет одновременно две функции - является датчиком углового положения ротора и переключателем тока со скользящими контактами. Щёточный узел необходим для подвода электроэнергии к катушкам на вращающемся роторе и переключения тока в обмотках ротора. Щётка — неподвижный контакт (обычно графитовый или медно-графитовый). Машины постоянного тока в основном делают многополюсными, при этом в каждой секции обмотки за один оборот значение и знак ЭДС изменяются столько раз, сколько полюсов. Магнитная цепь такой машины более сложная, при этом число пар щеток равно числу пар полюсов, а щетки одинаковой полярности соединяют вместе.

Двигатели постоянного тока обычно классифицируются

По способу включения обмоток возбуждения электромагнитов статора относительно обмотки ротора. Рис.1б. Последовательное возбуждение – обмотки статора включены последовательно с обмоткой ротора. Параллельное возбуждение - обмотки статора включены параллельно обмотке ротора. Смешанное возбуждение – когда обмотки возбуждения делятся на две части, одна включается последовательно, другая параллельно обмотке ротора. Независимое возбуждение – обмотки статора питаются от отдельного источника постоянного тока- возбудителя. Вид подключения обмоток возбуждения существенно влияет на тяговые и электрические характеристики электродвигателя.

 

Рис. 1б

 

Характеристики ДПТ

Механическая характеристика ДПТ представляет собой зависимость частоты вращения ротора двигателя от момента на валу ДПТ. Отображается в виде графика. Горизонтальная ось (абсцисс) — момент на валу ротора, вертикальная ось (ординат) — частота вращения ротора. Механическая характеристика ДПТ есть линия, идущая с отрицательным наклоном.

Механическая характеристика ДПТ строится при определённом напряжении питания обмоток ротора. В случае построения характеристик для нескольких значений напряжения питания говорят о семействе механических характеристик ДПТ.

Регулировочная характеристика ДПТ представляет собой зависимость частоты вращения ротора от напряжения питания обмоток ротора ДПТ. Отображается в виде графика. Горизонтальная ось (абцисс) — напряжение питания обмоток ротора, вертикальная ось (ординат) — частота вращения ротора. Регулировочная характеристика ДПТ есть линия, идущая с положительным наклоном.

Регулировочная характеристика ДПТ строится при определённом моменте, развиваемом двигателем. В случае построения регулировочных характеристик для нескольких значений момента на валу ротора говорят о семействе регулировочных характеристик ДПТ.

Управление ДПТ. Управление двигателем осуществляется по току в обмотке ротора двигателя, который пропорционален напряжению, приложенному к этой обмотке. Реакцию двигателя на данное напряжение при определённом внешнем моменте можно увидеть на соответствующей регулировочной характеристике. Регулировочная характеристика показывает скорость, которую двигатель достигнет в установившемся режиме. Основные формулы, используемые при управлении ДПТ:

M = k_mI — момент, развиваемый двигателем, пропорционален току в обмотке якоря (ротора). k_m — коэффициент момента двигателя.

E = k_e ω — противоЭДС в обмотках якоря пропорционально угловой частоте вращения ротора. k_e — коэффициент ЭДС двигателя.

U = RI — закон Ома для обмотки ротора. R — сопротивление обмотки ротора, I — ток в ней и U - напряжение, подаваемое на обмотку ротора.

Регулированием скорости называется целенаправленное принудительное изменение скорости двигателя посредством специального устройства или приспособления, независимо от величины и характера нагрузки, в соответствии с требованиями, предъявляемыми к закону движения рабочего органа механизма. Установленная при регулировании скорость при отсутствии воздействия на регулирующее приспособление в дальнейшем изменяется по механической характеристике электропривода в соответствии с нагрузкой. Регулирование скорости позволяет наиболее рационально использовать производственные механизмы, обеспечить оптимальные режимы их работы и, как правило, уменьшить расход энергии. Выражение скорости вращения двигателя постоянного тока:

показывает, что возможны три принципиально различных способа регулирования угловой скорости двигателя:

1) изменением тока возбуждения (магнитного потока) двигателя;

2) изменением сопротивления цепи якоря посредством резисторов (реостатное);

3) изменением подводимого к якорю двигателя напряжения.