Двигатели постоянного тока используются в
прецизионных приводах, требующих плавного регулирования частоты вращения в
широком диапазоне.
Свойства двигателя постоянного тока, так же как и
генераторов, определяются способом возбуждения и схемой включения обмоток
возбуждения. По способу возбуждения можно разделить двигатели постоянного тока
на двигатели с электромагнитным и магнитоэлектрическим возбуждением.
Двигатели с электромагнитным возбуждением подразделяются на
двигатели с параллельным, последовательным, смешанным и независимым
возбуждением.
Электрические машины постоянного тока обратимы, то есть,
возможна их работа в качестве двигателей или генераторов.
Например, если в системе управления с использованием
генератора в обратной связи отсоединить генератор от первичного двигателя и
подвести напряжение к обмоткам якоря и возбуждения, то якорь начнет вращаться и
машина будет работать как двигатель постоянного тока, преобразуя электрическую
энергию в механическую. Двигатели независимого возбуждения наиболее полно
удовлетворяют основным требованиям к исполнительным двигателям самоторможение
двигателя при снятии сигнала управления, широкий диапазон регулирования частоты
вращения, линейность механических и регулировочных характеристик, устойчивость
работы во всем диапазоне вращения, малая мощность управления, высокое быстродействие,
малые габариты и масса.
Однако двигатели постоянного тока имеют существенные
недостатки, накладывающие ограничение на область их применения малый срок службы
щеточного устройства из-за наличия скользящего контакта между щетками и
коллектором, скользящий контакт является источником радиопомех.
Рис. 1.1.
Структурная схема двигателя независимого возбуждения
Подставим в уравнение второго закона Кирхгофа для якорной
цепи и получим
,
,
где - якорное сопротивление, - добавочное сопротивление.
Электродвижущая сила (ЭДС) якоря - пропорциональна угловой
скорости - , связь между ЭДС и угловой
скоростью, а так же между вращающим моментом и
в системе единиц СИ
определяется единым электромагнитным коэффициентом
,
где -
число пар полюсов двигателя, - число
проводников обмотки якоря, - число
пар параллельных ветвей обмотки якоря, -
магнитный поток.
Причем
,
где -
конструктивный коэффициент.
,
,
тогда E якоря
,
а момент
,
и
напряжение, подаваемое на двигатель
,
откуда
,
механическая
характеристика двигателя постоянного тока записывается в виде
.
Следовательно, механическая характеристика при Ф = const представляет собой прямую линию. Угловую скорость,
соответствующую при М = 0 и номинальном напряжении - Uном
запишем в виде
.
Эту скорость называют угловой скоростью идеального холостого
хода.
,
Рис. 1.2.
Механические характеристики в двигательном режиме
Рассмотрим установившиеся режимы работы двигателя
постоянного тока для случая соответствующего постоянному моменту сопротивления.
Такая схема нагружения двигателя постоянного тока
соответствует подъему или спуску постоянного груза.
Рис. 1.3. Структурная
схема нагружения двигателя постоянного тока для постоянного момента нагружения
Рассмотрим
обобщенные механические характеристики двигателя постоянного тока
Рис. 1.4.
Механическая характеристика двигателя постоянного тока
В первом квадранте двигатель постоянного тока находится в
двигательном режиме и потребляет энергию из сети. При вращении якоря со
скоростью w>w0
двигатель постоянного тока переходит из двигательного режима с моментом М>0 (первый квадрант) в генераторный
режим (второй квадрант) с отрицательным вращающим моментом (якорь вращается
перпендикулярно, например, под действием инерции исполнительного механизма).
При этом момент М<0 и Iя<0, т.е.
двигатель постоянного тока отдает энергию в сеть.
Положив в выражение для механической характеристики w=0 и R=Rя, U=Uном, получим пусковой момент
.
Так как пусковой ток
,
то
.
При включении двигателя без добавочного резистора
(естественная характеристика - 1) груз поднимается со скоростью двигателя w1. При включении добавочного
резистора (искусственная характеристика - 2) груз не подвижен (w2=0).
При работе двигателя в режиме, определяемом характеристикой 3, груз опускается
со скоростью w1,
искусственная характеристика 4 соответствует режиму динамического торможения,
заключающемуся в отсоединении якорной цепи от источника и замыкании ее на добавочный
резистор, характеристика 5 аналогична характеристике 2, но напряжение U=Uном,
характеристика 6 параллельна характеристики 1 и соответствует во втором
квадранте противовключению при подаче напряжения U=Uном.
Другие работы по теме:
Электропривод 3
Цель работы : Исследования электромеханических ? = f(I) и механических ?=fM характеристик при различных режимах работы и способах регулирования скорости электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения.
Контакторы и магнитные пускатели 2
Text Graphics Магнитные пускатели и контакторы Graphics Конструкция магнитного пускателя Graphics Принцип работы нереверсивного магнитного пускателя
ЭДС
Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Если два тела А и В , находящиеся под разными потенциалами соед. проводником А и В то по нему потечет ток, который через короткое время, когда потенциально уравняются, прекратится.
Вынужденные электромагнитные колебания
Вынужденными колебаниями называют такие колебания, которые вызываются действием на систему внешних сил, периодически изменяющихся с течением времени. В случае электромагнитных колебаний такой внешней силой является периодически изменяющаяся э.д.с. источника тока.
Изображение токов и напряжений комплексными числами
Связь комплексных амплитуд тока и напряжения в пассивных элементах электрической цепи. Законы Кирхгофа для токов и напряжений, представленных комплексными амплитудами. Применение при расчёте трёхфазных цепей.
Построение потенциальной диаграммы
Лабораторная работа 2 Тема: " Построение потенциальной диаграммы" Цель: Научиться строить потенциальную диаграмму по результатам опытов и расчётов.
Переменный ток
Переменный ток Установившиеся вынужденные колебания можно рассматривать как протекание в цепи, обладающей емкостью С, индуктивностью L и активным сопротивлением R, переменного тока. Под действием внешнего напряжения
Бесконтактные двигатели
Характерные особенности работы и конструкции бесконтактных двигателей постоянного тока типа БК-1, ДБ, которые предназначены для применения в составе научной и служебной аппаратуры космических аппаратов, других технических средств с высокой надежностью.
Режимы работы источника электрической энергии
Генератор и аккумуляторная батарея: определение внутреннего сопротивления источника электрической энергии, анализ соотношение между электродвижущей силой и напряжением на его зажимах. Схема источника тока в генераторном режиме и в режиме потребителя.
Построение потенциальной диаграммы
Порядок сборки заданной электрической цепи, методика измерения потенциалов всех точек данной цепи. Определение силы тока по закону Ома, его направления в схемах. Построение для каждой схемы потенциальной диаграммы по соответствующим данным расчета.
Исследование биполярного транзистора
Получение входных и выходных характеристик транзистора. Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером. Проведение измерения тока базы, напряжения база-эмиттер и тока эмиттера для значений напряжения источника. Расчет коллекторного тока.
Двигатель постоянного тока
Работа и устройство двигателя постоянного тока. Вращая генератор постоянного тока какой-нибудь внешней силой, мы затрачиваем определенную механическую мощность Pмех, а в сети получаем соответствующую злектрическую мощность Рэл.
Операционный усилитель
Лабораторная работа №2 Операционный усилитель Цель работы: Ознакомиться с основными характеристиками операционных усилителей, исследовать некоторые устройства построенные на ОУ
Источник питания
аздел: Цепи постоянного тока. Тема: Законы Кирхгофа. Цепи в которых резисторы , а также источники питания соединены произвольно , называют разветвленными или сложными.
Двигатель ТВ2-117 и его модификации
Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени С.П. Королёва. Национально исследовательский институт. Реферат по учебной дисциплине
ы публикуемых статей
Проблемы создания асу тп преобразовательных подстанций, электропередач и вставок постоянного тока. Асанбаев Ю. А. – Автоматизированные системы управления технологическими процессами крупных подстанций, электропередач и вставок постоянного тока. Сборник научных трудов, ниипт, 1991, с. 3 – 21
Электротравма
Поражение может произойти при одновременном касании двух проводов электропроводки; в большинстве случаев один из полюсов заземлен, при этом достаточно касания незаземленного полюса при хорошем контакте с землей.
Схема напряжения на диодах
Определение среднего значения выпрямленного напряжения на нагрузке и амплитудного значения тока через диод. Схема тока заряда и разряда конденсаторов и двухкаскадного усилителя. Параметрический стабилизатор постоянного напряжения на стабилитроне.
Исследование цепей постоянного тока 2
Лабораторная работа №1 Исследование цепей постоянного тока Цель: Провести анализ цепей постоянного тока. Проанализировать влияние вида резисторов на параметры режима электрической цепи. Проверить выполнение законов Кирхгофа и баланса мощностей.
Электровозы
Днем рождения электрической тяги принято считать 31 мая 1879 г., когда на промышленной выставке в Берлине демонстрировалась первая электрическая железная дорога длиной 300 м, построенная Вернером Сименсом.