- Электродвигатель постоянного тока (ДПТ) — электрическая машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в.
- Свойства электродвигателей постоянного тока определяются в основном. Электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением.
Двигатель Постоянного Тока Чертеж Автокад
Поблагодарили: 1198 раз. Схемы включения двигателей постоянного тока Двигатели постоянного тока, как и генераторы, выполняют с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.. Рис. 2. Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Условно направление тока от плоскости чертежа к читателю обозначено точкой О•, а противоположное направление — крестиком О+.. Как устроены электродвигатели постоянного тока. Работа электрического двигателя постоянного тока основана на явлении электромагнитной .
Электромеханика ДПТВоронин Сергей Григорьевич. Двигатель является основным элементом привода и в наибольшей степени определяет его регулировочные характеристики, динамические свойства и энергетические показатели. Правильный выбор двигателя позволяет спроектировать электропривод, способный успешно решать поставленные задачи, удовлетворяющий перечисленным выше требованиям технического задания. Но такой выбор можно осуществить только на основе знаний особенностей, статических и динамических характеристик двигателей. Эти же знания необходимы для синтеза устройств управления приводом.
В настоящем курсе основное внимание уделено электродвигателям, нашедшим наибольшее применение в электроприводах промышленной автоматики, в бытовой и медицинской технике, в летательных аппаратах и др. К таким двигателям относятся коллекторные двигатели постоянного и переменного тока, асинхронные с короткозамкнутым и фазовым ротором и синхронные двигатели. В отдельный класс выделены вентильные двигатели, нашедшие широкое применение во всех перечисленных выше отраслях и системах. Электромеханические свойства коллекторных двигателей постоянного тока независимого возбуждения.
Коллекторные двигатели постоянного тока являются наиболее распространенными исполнительными двигателями систем автоматики различного назначения, поэтому их свойства рассматриваются в настоящем курсе наиболее подробно. По типу возбуждения они делятся на две группы: с электромагнитным и с магнитоэлектрическим возбуждением. Двигатели с электромагнитным возбуждением применяются главным образом в системах промышленной автоматики и имеют мощность от киловатта и выше. Двигатели с магнитоэлектрическим возбуждением, т. По конструкции якоря двигатели делятся на три группы: с зубцовым якорем, с гладким якорем, с диэлектрическим якорем (дисковым или полым). Конструкции с зубцовым якорем являются традиционными в коллекторных двигателях.
Достоинством таких конструкций является хорошие удельные энергетические показатели и относительная дешевизна. Двигатели с гладким якорем имеют меньшие пульсации момента и допускают большие перегрузки по сравнению с зубцовыми. Двигатели с диэлектрическим якорем имеют по сравнению с другими конструкциями высокое быстродействие и используются в электроприводах с жесткими требованиями к динамическим свойствам. Электромеханические характеристики. Схема замещения двигателя постоянного тока независимого возбуждения, при определенных допущениях, может быть представлена в виде (рис. Рис. 2. 1. Схема замещения двигателя постоянного тока независимого возбуждения. В соответствии с этой схемой, уравнения напряжений для обмотки возбуждения и якорной обмотки имеют вид(2.
R_в + L_в di_в/dt$,(2. R_я + L_я di_я/dt + e$,где $u$ и $i$ – мгновенные значения напряжения и тока, а $R$ и $L$ – активное сопротивление и индуктивность обмоток, с индексом (в) – обмотки возбуждения, с индексом (я) – якорной обмотки. Э. д. с. якорной обмотки определяется соотношением(2. K Φ ω$,где $ω$ – мгновенное значение скорости вращения якоря, $Φ$ – мгновенное значение потока, $K$ – конструктивный коэффициент, который определяется соотношением$K = p N / (2 a)$,где $p$ – число пар полюсов, $N$ и $a$ – соответственно число активных проводников и число параллельных ветвей якорной обмотки.
При рассмотрении статических характеристик предположим, что напряжения на обмотке возбуждения и на якорной обмотке постоянны ($d~/dt→0$). Тогда в установившемся режиме для якорной цепи справедливо уравнение(2. U = R_я I_я + E$,где $U, ~ I_я, ~ E$ – установившиеся значения напряжения, тока и э. Раскрывая в (2. 4) э.
U / (K Φ) - R_я I_я / (K Φ)$. Уравнение (2. 5) связывает механическую ($ω$) и электрическую ($I_я$) координаты и поэтому называется электромеханической характеристикой. Электромагнитный момент двигателя связан с током якоря соотношением(2. M = K Φ I_я$. С учетом (2.
U / (K Φ) - R_я · M / (K Φ)^2$. Выражение (2. 7) связывает две механические координаты $ω$ и $M$, как мы отмечали в гл.
Полученные уравнения показывают, что обе характеристики линейны. Точку их пересечения с осью ординат называют скоростью холостого хода, которая определяется выражением(2.
U / (K Φ)$. Точку пересечения электромеханической характеристики с осью абсцисс называют пусковым током, который определяется выражением(2. I_п = U / R_я$. Точку пересечения механической характеристики с осью абсцисс называют пусковым моментом, который определяется выражением(2. M_п = K Φ I_п = K Φ · U / R_я$. Так как механическая характеристика линейна, то ее жесткость постоянна во всем рабочем диапазоне и определяется по соотношению(2. M/∂ω = - M_п / ω_0 = - (K Φ)^2 / R_я$. Если обе части уравнений (2.
I / I_п, quad ν = ω / ω_0, quad μ = M / M_п$– относительные значения соответственно тока, скорости и момента. Электромеханическая и механическая характеристики существуют во всех четырех квадрантах плоскостей параметров $ω$, $M$ и $ω$, $I_я$. На рис. 2. 2 они изображены в первом квадранте. Рис. 2. 2. Механическая и электромеханическая характеристики: а) в абсолютных; б) в относительных единицах. Характеристики, полученные при номинальных значениях напряжения и потока и при отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря, называют естественными. При изменении напряжения или потока, а также при введении добавочного сопротивления в цепь якоря мы получаем искусственные характеристики.
Зная, как изменяются характеристики при изменении перечисленных параметров, т. Для этого достаточно определить, как изменяются скорость холостого хода, пусковой ток и пусковой момент ($ω_0,~I_п,~M_п$) при изменении напряжения, активного сопротивления в цепи якоря и потока ($U,~R_д,~Φ$). При понижении напряжения от номинального ($U↓$), согласно (2. Отметим, что характер изменения электромеханической и механической характеристик при этом одинаковый.
При введении добавочного сопротивления в цепь якоря ($R_д↑$), согласно тем же выражениям, скорость холостого хода остается неизменной, а пусковой ток и момент уменьшаются. Характер изменения электромеханической и механической характеристик одинаков, а их вид представлен на рис. При уменьшении потока от номинального ($Φ↓$) – остается неизменным только пусковой ток. Скорость холостого хода увеличивается, а пусковой момент уменьшается, поэтому вид электромеханической и механической характеристик разный, как это показано на рис. Рис. 2. 3. Искусственные характеристики: а) при изменении напряжения на якоре; б) при изменении сопротивления в цепи якоря. Режимы работы. Если в уравнении механической характеристики (2.
U_н, ~ - U_н$), то при различных значениях скорости и момента мы получим семейство механических характеристик, расположенных во всех четырех квадрантах плоскости параметров $ω,~M$ (рис. В квадрантах 1 и 3 имеем двигательный режим, так как здесь электромагнитная мощность двигателя положительна – $P = Mω gt 0$, а в квадрантах 2 и 4 реализуются тормозные (генераторные) режимы, так как здесь $P lt 0$.
Причем, если двигательный режим один (область его существования отмечена горизонтальной штриховкой), то тормозных режимов несколько. Рассмотрим их. Из теории электрических машин известно, что генераторный режим имеет место в том случае, если э. Согласно (2. 4) имеем(2. I_я = (U - E) / R_я$. Рис. 2. 4. Области существования режимов работы привода. Отсюда можно заключить, что ток и э.
E gt U $; если напряжение якорной обмотки равно нулю $U = 0$ (при $ω≠0$); если напряжение и э. U = - sign E$. Режим, соответствующий первому условию, называют рекуперативным торможением.
Он возникает в том случае, если скорость двигателя под действием внешнего момента, возникающего при торможении рабочего органа, превысит скорость холостого хода, т. Область существования режима рекуперативного торможения отмечена вертикальной штриховкой. При этом двигатель работает как обычный генератор постоянного тока, его механическая и электромеханическая характеристики описываются теми же уравнениями (2. Уравнение баланса мощностей имеет вид(2. P_э = P_м - ΔP$,где: $P_м$ – механическая мощность, поступающая от рабочего органа, $P_э$ – мощность, генерируемая двигателем, $ΔP$ – потери мощности в обмотке якоря. В соответствии с выражением (2.
Режим, соответствующий второму условию называют динамическим торможением. Физически он реализуется путем отключения двигателя от сети и закорачивания обмотки якоря, либо включения ее на добавочное активное сопротивление. В первом случае рабочая точка привода оказывается на линии механической характеристики при $U = 0$, которая является механической характеристикой режима динамического торможения при $R_д = 0$. Во втором случае уравнение механической характеристики двигателя при динамическом торможении имеет вид(2. R_я + R_д) · M / (K Φ)^2$. Следовательно, в обоих случаях механические характеристики проходят через начало координат и отличаются только жесткостью. Уравнение баланса мощностей для динамического торможения имеет вид(2.
P_м = ΔP$. Согласно этому уравнению механическая энергия торможения рассеивается в виде электрических потерь на добавочном сопротивлении и в обмотке якоря. Режим, соответствующий третьему условию, называют противовключением. Физически он реализуется, если под действием момента со стороны рабочего органа двигатель начнет вращаться в обратную сторону, т. Режим противовключения возникает также, если в работающем двигателе изменить полярность напряжения на якорной обмотке. Тогда за счет инерции вращающихся частей какое- то время якорь будет вращаться в сторону, противоположную направлению момента. Отсюда и название режима.
Область существования режима противовключения отмечена наклонной штриховкой. Уравнение механической характеристики имеет вид(2. U / (K Φ) + R_я · M / (K Φ)^2)$. При переключении полярности напряжения в обмотке якоря может возникнуть большой ток, определяемый выражением$I_я = - (U + E) / R_я$,поэтому необходимо предусматривать меры по его ограничению, например, путем введения добавочного сопротивления в цепь якоря или используя устройства ограничения тока в преобразователях напряжения, от которых питается двигатель. Уравнение баланса мощностей имеет вид(2.