Двигатель постоянного тока нашел широкое применение в различных областях деятельности человека. Начиная от использования тягового привода, применяемого в трамваях и троллейбусах, заканчивая приводом прокатных станов и подъемных механизмов, где требуется поддержание высокой точности скорости вращения.
Основные положительные особенности, которые отличают ДПТ от асинхронного двигателя:
— гибкие пусковые и регулировочные характеристики;
— двухзонное регулирование, которое позволяет достигать скорости вращения более 3000 об/мин.
Отрицательные черты:
— сложность в изготовлении и высокая стоимость;
— в процессе работы необходимо постоянное обслуживание, так как коллектор и токосъемные щетки имеют небольшой ресурс работы.
Двигатель постоянного тока применяют только тогда, когда применение двигателя переменного тока невозможно или крайне нецелесообразно. В среднем, на каждые 70 двигателей переменного тока приходится всего лишь 1 ДПТ.
Конструкция ДПТ
Двигатель постоянного тока состоит из:
— индуктора (статора);
— якоря (ротора);
— коллектора;
— токосъемных щеток;
— конструктивных элементов.
Якорь и индуктор разделены между собой воздушным зазором. Индуктор представляет из себя станину, которая служит для того, чтобы закрепить основные и добавочные полюса магнитной системы двигателя. На основных полюсах располагаются обмотки возбуждения, а на добавочных – специальные обмотки, которые способствуют улучшению коммутации.
Коллектор подводит постоянный ток к рабочей обмотке, которая уложена в пазы ротора. Коллектор имеет вид цилиндра и состоит из пластин, изолированных друг от друга, он насажен на вал двигателя. Щетки служат для съема тока с коллектора, они крепятся в щеткодержателях для обеспечения правильного положения и надежного нажатия на поверхность коллектора.
Рисунок 1 – Конструкция двигателя постоянного тока
Двигатели постоянного тока классифицируют по магнитной системе статора:
1) ДПТ с постоянными магнитами;
2) ДПТ с электромагнитами:
— ДПТ с независимым возбуждением;
— ДПТ с последовательным возбуждением;
— ДПТ с параллельным возбуждением;
— ДПТ со смешанным возбуждением.
Рисунок 2 – Схемы подключения двигателя постоянного тока
Схема подключения обмоток статора существенно влияет на электрические и тяговые характеристики привода.
Пуск двигателя постоянного тока
Пуск двигателя постоянного тока производят с помощью пусковых реостатов, которые представляют собой активные сопротивления, подключенные к цепи якоря. Выполняют реостатный пуск по двум причинам:
— при необходимости плавного разгона электродвигателя;
— в начальный момент времени, пусковой ток Iп = U / Rя очень большой, что вызывает перегрев обмотки якоря (которая имеет малое сопротивление).
Только ДПТ мощностью до 1 кВт допускают к старту без пусковых реостатов, так называемый «прямой пуск».
Рисунок 3 – Реостатный пуск двигателя с 3 ступенями
В начале запуска к цепи ротора подключаются все сопротивления, и по мере увеличения скорости они ступенчато выводятся.
Регулирование скорости вращения
Частота вращения двигателя постоянного тока выражается формулой:
Это выражение так же называется электромеханической характеристикой ДПТ, в которой:
U – питающее напряжение;
Iя – ток в якорной обмотке;
Rя – сопротивление якорной цепи;
k – конструктивный коэффициент двигателя;
Ф – магнитный поток двигателя.
Формула момента двигателя:
Подставив в формулу электромеханической характеристики, получим:
Таким образом, исходя из приведенных формул, сделаем вывод, что скорость вращения ДПТ можно регулировать, изменяя сопротивление якоря, питающее напряжение и магнитный поток.
Источник: //h4e.ru/elektricheskie-mashini/133-dpt-shemi-harakteristiki