2.2.1. Принцип действия и устройство двигателя
При протекании тока Iв по катушкам 1 обмотки возбуждения, расположенным на главных полюсах 2, закреплённых на ярме (рис. 2.1,а), создается магнитный поток возбуждения в магнитной цепи двигателя. Если подключить цепь якоря к источнику постоянного тока, то на проводники обмотки якоря 3 с током ia, находящиеся в основном магнитном поле, будут действовать электромагнитные силы fэм (силы Ампера) и электромагнитный момент М, под действием которого якорь может вращаться, преодолевая момент сопротивления Мс рабочего механизма и потерь самого двигателя. Направление действия электромагнитных сил можно определить по правилу левой руки. Чтобы момент сил, действующих на проводники обмотки якоря, имел неизменное направление в процессе вращения, необходимо изменять направление тока в этих проводниках после перехода их через линию геометрической
а)
б)
Рис. 2.1. Двигатель постоянного тока: а – устройство; б – пояснения к принципу действия
нейтрали ГН, на которой индукция поля возбуждения в зазоре равна нулю. Это достигается с помощью неподвижных щёток 4 и закрепленных на роторе сегментов (пластин) коллектора 5, соединённых с проводниками обмотки якоря. Сказанное поясняется на упрощённом рис. 2.1,б.
Для увеличения момента и уменьшения его пульсации на роторе устраивают достаточно много контуров (обмотку якоря), присоединенных к коллекторным пластинам.
При вращении якоря в проводниках его обмотки наводится ЭДС. Она направлена навстречу току якоря. В проводниках обмотки якоря протекает переменный ток и наводится переменная ЭДС, во внешней цепи ток и ЭДС имеют неизменное направление. Коллектор и щётки в двигателе служат для подведения энергии к обмотке якоря и инвертирования тока в её проводниках.
Таким образом, в двигателе постоянного тока энергия источника постоянного тока, подводимая к якорной цепи, за вычетом потерь преобразуется в механическую энергию на валу, отдаваемую рабочему механизму.
Чтобы уменьшить искрение на коллекторе под щётками, в двигателе устанавливают дополнительные полюсы 6 с обмоткой 7, включённой последовательно с обмоткой якоря. Для уменьшения влияния поля якоря на поле в зазоре устраивают компенсационную обмотку 8, располагаемую в пазах полюсных наконечников (рис. 2.1,а).
Для изменения направления вращения (реверса) якоря необходимо изменить направление движущего электромагнитного момента и, следовательно, электромагнитных сил. Это достигается изменением направления токов якоря или возбуждения.
Чтобы обеспечить достаточно сильное магнитное поле, устраивают магнитопровод, по которому и проходит основной магнитный поток.
Конструкцию двигателя постоянного тока можно изучить с помощью учебников по электрическим машинам [1,3,4,5] и макета в лаборатории. Сделайте упрощённый эскиз двигателя, пронумеруйте и назовите функционально важные элементы, укажите их назначение.
- Исследование электрических машин
- Часть 1
- Содержание
- 2.2.1. Принцип действия и устройство двигателя . . . . 5
- 6.2.1. Назначение, устройство и принцип действия . . . . . . . . . 32
- 6.2.2. Уравнения и схемы замещения трансформатора . . . . . . .34
- 6.2.3. Характеристики холостого хода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
- 6.5. Заключение по работе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
- Лабораторная работа № 2 Исследование двигателей постоянного тока с электромагнитным возбуждением
- 2.1.Программа лабораторной работы
- 2.2. Краткие теоретические сведения о двигателях постоянного тока
- 2.2.1. Принцип действия и устройство двигателя
- 2.2.2. Системы электромагнитного возбуждения и обозначения выводов обмоток двигателей
- 2.2.3. Основные уравнения двигателей
- 2.2.4. Пуск двигателей в ход
- 2.3. Объект исследования и необходимое оборудование
- 2.4. Разработка принципиальной электрической схемы опытов
- 2.5. Методические указания к выполнению работы
- 2.5.1. Запуск двигателя
- 2.5.2. Снятие естественных рабочих, скоростной и механической характеристик
- 2.5.3. Снятие искусственных скоростных и механических характеристик
- 2.6. Заключение по работе
- 2.7. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 4 Исследование трехфазного асинхронного двигателя
- 4.1. Программа лабораторной работы
- 4.2. Принцип действия и устройство асинхронных двигателей
- 4.3. Объект исследования и необходимое оборудование
- 4.4. Разработка принципиальных электрических схем опытов
- 4.5. Измерение сопротивления изоляции обмоток
- 4.6. Определение коэффициента трансформации
- 4.7. Опыт холостого хода
- 4.8. Естественные рабочие характеристики
- 4.9. Механические характеристики
- 4.10. Заключение по работе
- 4.10. Заключение по работе
- 4.11. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 6
- 6.2. Краткие теоретические сведения о трансформаторах
- 6.2.1. Назначение, устройство и принцип действия
- Намагничивающий ток создаёт результирующую мдс Fμ , а она - результирующий магнитный поток взаимной индукции ф.
- 6.2.2. Уравнения и схемы замещения трансформатора
- Сопротивления в относительных единицах для силовых трансформаторов
- 6.2.3. Характеристики холостого хода
- 6.2.4. Характеристики трёхфазного короткого замыкания
- 6.2.5. Изменение напряжения трансформатора при нагрузке
- 6.2.6. Коэффициент полезного действия трансформатора
- 6.2.7. Схемы и группы соединения обмоток трансформаторов
- Маркировка фаз трехфазных двухобмоточных трансформаторов
- 6.3. Методические указания к выполнению лабораторной работы
- 6.3.1. Объект исследования и необходимое оборудование
- Разработка принципиальных электрических схем
- Опыт холостого хода
- Опыт трёхфазного короткого замыкания
- 6.3.5. Снятие внешней характеристики
- 6.3.6. Экспериментальная проверка группы соединения обмоток
- 6.4. Теоретические расчеты и построения
- 6.5. Заключение по работе
- 6.6. Контрольные вопросы
- Лабораторная работа № 12 Исследование трёхфазного синхронного двигателя
- 12.1. Программа лабораторной работы
- 12.2. Принцип действия и устройство синхронных двигателей
- 12.3. Способы пуска синхронного двигателя
- 12.3.2. Асинхронный пуск синхронного двигателя
- 12.5. Объект исследования и необходимое оборудование
- 12.6. Разработка принципиальной электрической схемы для опытов
- 12.7. Пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя методом точной синхронизации
- 12.8. Асинхронный пуск синхронного двигателя
- 12.9. Снятие V-образных характеристик
- 12.10. Снятие рабочих и механической характеристик синхронного двигателя
- 12.11. Заключение по работе
- 12.12. Контрольные вопросы
- Библиографический список
- Часть 1