Пуск в хід та регулювання частоти обертання двигунів постійного струму.

Лекція 3

ДВИГУНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

План

1. Принцип дії двигунів постійного струму.

2. Пуск в хід та регулювання частоти обертання двигунів постійного струму.

3. Робочі характеристики двигунів постійного струму.

4. Втрати потужності та коефіцієнт корисної дії.

 

Принцип дії двигунів постійного струму.

Принцип дії двигунів постійного струму заснований на законі Ампера. Якщо машину постійного струму під'єднати до джерела енергії постійного струму, то в обмотці збудження і в обмотці якоря машини з’являться струми. Взаємодія струму якоря з полем збудження створить на якорі електромагнітний момент який буде обертовим. Під дією електромагнітного моменту якоря машина почне обертатися, тобто працювати в режимі двигуна.

Рівняння ерс двигуна:

Обертовий момент:

Оскільки ,

Практична формула для визначення моменту:

Двигуни постійного струму за способом збудження класифікуються аналогічно генераторам постійного струму: на двигуни незалежного збудження, шунтові, серієсні і компаундні.

Рис.1 – Схема двигуна постійного струму незалежного збудження

 

Рис.2 - Схема двигуна постійного струму паралельного збудження

       (шунтового)

Рис.3 - Схема двигуна постійного струму послідовного збудження

       (серієсного)

Рис.4 - Схема двигуна постійного струму змішаного збудження

       (компаундного)

 

Пуск в хід та регулювання частоти обертання двигунів постійного струму.

Величина струму в якорі при роботі електродвигуна:

Опір кола якоря дуже малий, порядку десятих часток Ома.

При пуску двигуна в хід, коли якір нерухомий, протиерс в якорі дорівнює нулю. Тому струм в якорі в момент пуску досягає значної величини:

Великий пусковий струм є небезпечним для двигуна. Він може викликати в машині коловий вогонь; при такому струмі розвивається дуже великий пусковий момент, який здійснює ударний вплив на обертові частини двигуна і може механічно їх зруйнувати; а також струм викликає різке падіння напруги в мережі, що небажано впливає на роботу інших споживачів, приєднаних до цієї мережі.

Тому прямий пуск двигуна застосовують для малопотужних двигунів потужністю до 1 кВт.

Для зменшення струму в якорі при пуску необхідно або зменшувати напругу або збільшувати опір.

Для зменшення пускового струму застосовують пускові реостати. Їх вмикають послідовно в коло якоря.

Величина опору пускового реостату:

Зазвичай пусковий реостат до двигуна підбирають з таким розрахунком, щоб він зменшував пусковий струм до величини, яка в 1,5-2 рази більша від номінального струму двигуна. При цьому досягається економія матеріалів при виготовленні опору реостата, а також поліпшуються умови пуску двигуна.

Для пуску двигунів великої потужності застосовувати пускові реостати недоцільно, так як це буде викликати великі втрати енергії. Крім того пускові реостати будуть великогабаритними. Тому в двигунах великої потужності застосовують безреостатний пуск двигуна шляхом зниження напруги.

Швидкість обертання шунтового двигуна:

Швидкість обертання серієсного двигуна:

Швидкість обертання компаундного двигуна:

Знак «+» застосовують при узгодженому вмиканні обмоток, а «-» при зустрічному.

Змінювати швидкість обертання двигуна можна трьома способами: зміною підведеної напруги, зміною опору в колі якоря, зміною магнітного потоку.

Опір в колі якоря змінюють введенням в коло якоря додаткового опору.

Магнітний потік змінюють за допомогою регулювального реостату в колі збудження.

Пусковим реостатом регулювати швидкість обертання не можна, тому що він розрахований на короткочасне проходження струму.

Змінювати напрям обертання (реверсувати двигун) можна змінивши напрям струму або в обмотці збудження або в обмотці якоря.