5.3.9.Двигуни постійного струму, їх будова та принцип роботи

Машини постійного струму мають властивість оборотності, тобто вони

можуть працювати як в режимі генератора, так і в режимі двигуна. Тому якщо машину постійного струму увімкнути до джерела енергії постійного струму, то вона буде перетворювати електричну енергію в механічну, яка, в свою чергу, передається валом робочому механізму.

В установках, де потрібне регулювання швидкості в широких межах,

швидкодія і великі пускові моменти, найчастіше використовуються двигуни

постійного струму. Через добрі експлуатаційні характеристики двигуни

постійного струму практично є основними в тягових приводах.

Головним недоліком двигунів постійного струму є наявність ковзкого

контакту щітка - колектор, що потребує систематичного контролю та зміни

щіток. Цей контакт є джерелом завад, для усунення яких іноді доводиться

застосовувати спеціальні фільтри. Двигуни постійного струму широко

використовуються у системах автоматики й телемеханіки. |

Будова машин постійного струму показана на рис. 5.29. Розглянемо роботу цієї машини в режимі двигуна. До обмотки збудження подається із мережі постійний струм і_зб , який утворює головне магнітне поле машини Ф. Це магнітне поле проходить від північного N до південного полюса S через якір, два повітряні проміжки між полюсними наконечниками й якорем та замикається по станині машини. Одночасно подається постійний струм до клем якоря. Проходячи через щітки й колектор, струм в обмотці якоря буде протікати вже змінний: у всіх провідниках якоря під полюсом N струми течуть в одному напрямі, а під полюсом S - у протилежному напрямі (рис. 5.39). При переході провідника з-під полюса N під полюс S через фізичну нейтраль струм у провіднику змінює свій напрям на протилежний. Отже, колектор у двигунах п остійного струму працює в режимі інвертора - перетворює постійний струм у змінний. За законом Ампера на провідники зі струмом в магнітному полі діє сила , напрям якої визначається за правилом "лівої руки". Ця сила створює електромагнітний момент М і приводить якір в обертання.

Електромагнітний момент машини постійного струму. В режимі генератора електромагнітний момент відповідно до закону Ленца протидіє обертанню якоря і є гальмівним. У режимі двигуна електромагнітний

момент є обертовим.

Розрахуємо значення електромагнітного моменту двигуна. Сила, яка діє на провідник обмотки якоря, дорівнює

де І_пр - струм провідника, що дорівнює струму паралельної гілки; а - кількість пар паралельних гілок якоря.

При обертанні якоря сила, яка діє на провідник, змінюється внаслідок різних значень В у повітряному проміжку. Середнє значення сили таке:

.

Середній момент, який діє на якір, дорівнює:

де В_ср – середнє значення магнітної індукції в повітряному проміжку, N – кількість провідників якоря

.

Тоді

.

Позначимо - коефіцієнт, який залежить від конструктивних

даних машини. Остаточно будемо мати:

. (1)

Отже, електромагнітний момент машини постійного струму визначається двома величинами: магнітним потоком і струмом якоря.