В зависимости от способа соединения обмотки якоря и обмотки возбуждения различают двигатели параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Двигатель параллельного возбуждения. До включения рубильника Р (рис. 157) необходимо поставить сопротивление пускового реостата R2 на максимум и сопротивление регулировочного реостата R1 на нуль. После включения в сеть якорь двигателя начнет вращаться, и по мере увеличения частоты вращения сопротивление пускового реостата постепенно уменьшают.

Рабочие характеристики двигателя (рис. 158, а) выражают зависимость частоты вращения п, вращающего момента М, тока 1 ,и к. п. д. 1] от развиваемой двигателем полезной мощности Р2 при неизменном напряжении сети. Частота вращения якоря двигателя п = (U - - /ягя)/(СФ).

При постоянном напряжении U ток возбуждения двигателя не меняется, но магнитный поток с увеличением нагрузки немного уменьшается из-за реакции якоря. С другой стороны, с увеличением нагрузки возрастает ток /я и внутреннее падение напряжения Un - = 1„гя. Уменьшение магнитного потока увеличивает частоту вращения якоря, а увеличение падения напряжения в обмотке якоря уменьшает ее. У двигателя параллельного возбуждения преобладает последняя причина, поэтому частота его вращения с увеличением нагрузки от нуля до номинальной уменьшается на 5-10%-Полезная мощность, развиваемая двигателем, Р2=М2пп/60, тогда вращающий момент М=30Р21 (пп).

При постоянной частоте вращения двигателя п вращающий момент М был бы прямо пропорционален мощности Р2 и зависимость M-f(P2) имела бы вид прямой, проходящей через начало координат. В действительности частота вращения двигателя с увеличе нием нагрузки немного снижается и машина имеет момент холостого хода М0. Следовательно, кривая M-f(P2) отклоняется от прямой вверх и начинается с ординаты М0. Увеличение тока практически пропорционально полезной мощности двигателя Р2. С увеличением нагрузки к.п.д. двигателя быстро растет и достигает предельного значения 0,8-0,9 при нагрузке, близкой к PJ2, оставаясь в дальнейшем почти постоянным. Чтобы с увеличением нагрузки частота вращения двигателя была постоянной, следует уменьшить магнитный поток двигателя, уменьшая ток возбуждения регулировочным реостатом.

Регулировочная характеристика выражает зависимость тока возбуждения /в от тока якоря /я (рис. 158, б) при постоянном напряжении U и частоте вращения п, т. е. /в = 1 (/„) при U = const и п -- -- const. Эта характеристика показывает, как следует регулировать ток возбуждения, чтобы при различных нагрузках частота вращения двигателя оставалась неизменной.

Электродвигатели параллельного возбуждения применяют в тех случаях, когда при переменной нагрузке требуется, чтобы частота вращения оставалась постоянной и была возможность ее плавной регулировки. Электродвигатель параллельного возбуждения типа СЛ-571К применяют в автоматических шлагбаумах, ограждающих железнодорожные переезды со стороны автомобильных дорог. Такой двигатель имеет номинальную мощность 95 Вт при напряжении 24 В и токе 7 А, частота вращения якоря двигателя 2200 об/мин.

Двигатель последовательного возбуждения (рис. J59). Обмотка возбуждения ОБ, обмотка якоря Я и пусковой реостат R соединены последовательно. Запуск двигателя последовательного возбуждения следует осуществлять с нагрузкой, которая должна быть не менее 20-25% номинальной вследствие того, что ток возбуждения /в равен току якоря При холостом ходе или малых нагрузках потребляемый ток небольшой, следовательно, незначителен и магнитный по ток Ф, а частота вращения двигателя п = U - 1„ (г„ + %)/(СФ) достигает опасного значения. Во избежание разноса при внезапной разгрузке для этих двигателей применяют зубчатую передачу или непосредственное соединение вала двигателя с рабочим механизмом.

Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения (рис. 159, б) имеют две особенности при увеличении нагрузки: резко снижается частота вращения п - U - /яя + г„)/(СФ); и резко увеличивается вращающий момент М = Сы1„Ф = См/яСм1 /п - - СЫ,Ц, где См1 - коэффициент пропорциональности магнитного потока и тока до насыщения стали, а постоянный коэффициент См2 -

1 СМСМ1.

Свойства двигателей последовательного возбуждения развивать большие вращающие моменты, приблизительно пропорциональные квадрату тока при малых частотах вращения якоря и, наоборот, малые вращающие моменты при больших частотах вращения обусловливают их применение в подъемных механизмах, электровозах и тепловозах. Частоту вращения двигателя последовательного возбуждения обычно регулируют реостатом, включенным параллельно обмотке возбуждения.

Двигатели последовательного возбуждения типа МСП устанавливают в стрелочных электроприводах, предназначенных для дистанционного управления стрелками при электрической, диспетчерской и горочной централизации. Электрические характеристики этих двигателей приведены в табл. 10.

Электродвигатели типа МСП - двигатели закрытого типа, двухполюсные реверсивные, работают в повторно-кратковременном режиме. Для реверсирования имеют две обмотки возбуждения OBI и ОВ2 (рис. 160). При включении первой обмотки якорь двигателя вращается в прямом направлении, а при включении второй обмотки - в обратном. Электродвигатели типа МСП-0,1 устанавливают в электроприводах, предназначенных для перевода стрелок легких типов. В новых разработках эти двигатели не применяют. Электродвигатели типов

Тип электродвигателя

Номинальная мощность.

кВт

Номинальное напряжение,

В

Потребляемый ток не более, А

Номинальная частота вращения. об/мин

к. И Д. нс меиее

30

10

1300

0,4

МСП-0,1

0.1

100

2,5

1500

0,6

160

1.8

1500

0,6

30

7,7

850+10%

0,58

МСП-0,15

0.15

110

2,2

850+10%

0,55

160

1,5

850+10%

0,56

30

12,5

1460+10%

0,67

МСП-0,25

0,25

100

3,3

1700+10%

0,76

160

2,5

1700+10%

0,7

МСП-0,15 и МСП-0,25 предназначены для электроприводов тяжелых типов и на сортировочных горках.

Двигатель смешанного возбуждения (рис. 161). Он имеет две обмотки возбуждения: параллельную ОВШ и последовательную ОВС. Обмотки возбуждения, расположенные на одних полюсах, имеют токи одного или разных направлений.

В первом варианте машин такого типа магнитный поток полюсов ф = фовс +фовш. а частота вращения п = •

Машины такого типа обладают свойствами двигателей последовательного возбуждения, но благодаря постоянному магнитному потоку параллельной обмотки возбуждения они не подвергаются опасности разноса при малых нагрузках и холостом ходе, когда незначителен магнитный поток Фовс.

Во втором варианте обмотки соединены встречно и поток полюсов Ф = Фовш - Фовс, а частота вращения п =^77^ (Гя+Говг) .

Двигатели такого типа обладают постоянной частотой вращения, так как при увеличении нагрузки усиливающийся магнитный поток вспомогательной последовательной обмотки немного размагничивает машину и компенсирует действие внутреннего падения напряжения

Iя (% Две)-

Потери, и коэффициент полезного действия машин постоянного тока. Энергия, подводимая к электрической машине, не полностью превращается в полезную: часть энергии теряется в самой машине, превращаясь в тепло. Чем больше энергии теряется в машине, тем больше нагрев отдельных ее частей и ниже коэффициент полезного действия.

Различают следующие виды потерь.

Потери в меди Рм возникают в результате прохождения тока по обмоткам машины. Мощность потерь в меди определяют по закону Джоуля - Ленца:

Рм = 2/2г, где 1 - ток, проходящий по обмотке машины;

г - сопротивление обмотки.

Для снижения этих потерь уменьшают сопротивление тех обмоток машины, по которым проходит ток большого значения, к которым относятся обмотка якоря, последовательная обмотка возбуждения, обмотка дополнительных полюсов. Для уменьшения тока, потребляемого параллельной обмоткой возбуждения, ее сопротивление увеличивают (выполняют проводом с малым поперечным сечением с большим числом витков).

Потери в стали Рст возникают в результате перемагничивания якоря машины (потери на гистерезис) и появления в нем вихревых токов. Для уменьшения этих потерь якорь набирают из тонких листов мягкой стали.

Потери на трение Ртр складываются из потерь от трения в подшипниках, трения щеток о коллектор и трения вращающихся частей о воздух. В современных машинах применяют шариковые или роликовые подшипники, в которых потери на трение составляют не более 10% потерь в подшипниках скольжения.

Коэффициент полезного действия представляет собой отношение полезной МОЩНОСТИ Р-2 к ПОДВОДИМОЙ Ру, Т. е. Т) Рг Ру ИЛИ Т] =

2 Ру)\(Ю%. Полезная мощность генератора Рг VI, где и - напряжение на зажимах генератора; 1 - ток, отдаваемый им в сеть.

Следовательно, его к. п. д. р (Я21)100% = [Ра ;’(Р2 % Ры -р -+ Рст - Ртр)1100%.

Электрическая мощность двигателя Ру -- VI, где V - подводимое напряжение; 1 - ток, потребляемый двигателем.

В этом случае ц - (Р, Р,)100% - [(Р, - Рм - Рст - Ртр).' Р,1 100%.

На рис. 159, 6 представлены кривые зависимости к. п. д. машин постоянного тока от нагрузки. Максимум к. п. д. (75 -90%) соответствует нагрузке, равной 75--100% номинальной мощности машины. К. п. д. стрелочных электродвигателей 65-75%.

Общие сведения о двигателях постоянного тока | Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта | Однофазный и трехфазный трансформаторы

Рекомендуемый контент: