Принцип действия двигателя постоянного тока

Обмотки якоря и возбуждения двигателя постоянного тока (ДПТ) подключаются к источникам постоянного напряжения. Допустим, что направление тока в проводниках обмотки якоря такое, как указано на рис. 12.32, а.

Проводники якоря с током будут находиться в неподвижном магнитном поле, созданном постоянным током в обмотке возбуждения, полюсы NS. Поэтому в соответствии с законом Ампера на проводники действуют электромагнитные силы F3M, приложенные к якорю. По правилу левой руки электромагнитные силы F3M (12.32) создают вращающий электромагнитный момент. Под действием этого момента якорь двигателя будет вращаться. Если вращающий момент равен моменту сопротивления механизма на валу: Мэмс, то скорость якоря со постоянна. Вращающимся магнитным полем в обмотке якоря наводится ЭДС. Определив направление ЭДС в проводниках якоря по правилу правой руки установим, что оно противоположно направлению тока.

Поэтому ЭДС якоря двигателя часто называют противо-ЭДС. Схема замещения цепи якоря двигателя представлена на рис. 12.32, б. Напряжение, приложенное к якорю, уравновешивает противо-ЭДС и падение напряжения на активном сопротивлении обмотки якоря Яя:

Из (12.66) ток якоря двигателя

Уравнение баланса мощностей якоря двигателя имеет вид

Принцип действия двигателя (а), и схема замещения цепи якоря двигателя (б)

Рис. 12.32. Принцип действия двигателя (а), и схема замещения цепи якоря двигателя (б)

Из формулы (12.68) следует, что электрическая мощность РЭпревращаются в электромагнитную мощность РЭМ=Е1 и мощность потерь в обмотке якоря 12Яя. Электромагнитная мощность равна механической мощности, развиваемой двигателем:

Электродвижущая сила якоря и электромагнитный момент двигателя

Электродвижущая сила якоря машины постоянного тока Е равна сумме мгновенных ЭДС е; проводников одной из параллельных ветвей обмотки якоря. Если общее количество проводников якоря равно N, количество параллельных ветвей 2а, то ЭДС в одной ветви, содержащей N

— проводников 2 а

А - т

где v = 2 03 — линейная скорость движения проводника; I — активная

длина проводника.

На рис. 12.30 показано распределение нормальной к поверхности

N/2a

якоря составляющей магнитной индукции Вп. Сумму ? можно

1=1

выразить через среднее значение магнитной индукции Вср на полюсном делении т:

Ф

где Вср = —; Ф — магнитный поток полюса.

ТI N/2а

Подставив выражения для v, ^ Ду> приведенные выше, и т из (12.65) в (12.70), получим: 1=1

где со — круговая частота вращения якоря, 1/с. pN

Обозначим КЕ =—— получим:

2па

Таким образом, ЭДС якоря пропорциональна частоте его вращения и магнитному потоку полюса машины.

Электромагнитный момент машины

где Рэм =Е1 — электромагнитная мощность.

Подставив выражение (12.72) для Е в (12.74) получим

pN

Обозначив Км =——, получим 2 па

Таким образом, электромагнитный момент машины постоянного тока пропорционален магнитному потоку полюса и току якоря. Он является вращающим моментом двигателя.

Направление вращения якоря двигателя можно изменить на обратное, изменив направление вращающего момента. Из формулы (12.76) следует, что его знак изменится, если изменится направление тока в якоре или направление магнитных потоков полюсов.

Сравнение коэффициентов КЕ и Км, показывает, что при оперировании частотой со, они равны. Поэтому далее принято КЕ - Км - К.

Двигатели постоянного тока различаются способами создания магнитного потока: с независимым возбуждением — магнитный поток создается независимой обмоткой возбуждения; последовательным возбуждением — обмотка возбуждения включается последовательно с обмоткой якоря; со смешанным возбуждением — две обмотки возбуждения: одна включается последовательно с обмоткой якоря, а вторая — независимая обмотка; с возбуждением от постоянных магнитов — магнитный поток создается специальными постоянными магнитами.

Ниже рассматриваются характеристики и их расчет для ДПТ с различными способами создания магнитного потока.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >