Электрические машины постоянного тока

подвижная (вращающаяся) часть электрической машины.
Индуктор – часть электрической машины, обеспечивающая

– якорь
Простейший генератор постоянного тока
Кривые э.д.с. и тока простейшей
машины

щетках
генератора постоянного тока:
а – при двух витках на полюс;
б –

Уменьшение пульсаций напряжения и момента МПТ

Для сглаживания пульсаций тока и момента в МПТ необходимо разместить на якоре несколько витков, равномерно распределенных по окружности, и увеличить количество коллекторных пластин.

постоянного тока
Работа простейшей машины
постоянного тока в режиме
генератора (а) и двигателя

Генераторный и двигательный режим работы МПТ

его вращения в неподвижном магнитном поле. Возникающие при этом электромагнитные

магнитопровода, который обеспечивает необходимую конфигурацию магнитного поля.
Электрические процессы электрических машин

Электромеханическое преобразование энергии в электрической машине происходит в результате взаимодействия магнитного, электрического и механического процессов.

главные полюсы;
3 – сердечник якоря; 4 – коллектор;
5 – вал;

Устройство электрической машины
постоянного тока

1 – коллектор; 2 – щетки; 3 – сердечник якоря;
4 – сердечник главного полюса; 5 – полюсная
катушка; 6 – станина; 7 – подшипниковый щит;
8 – вентилятор; 9 – обмотка якоря

Конструкция МПТ

полюсная катушка.
Добавочный полюс
1 – сердечник;
2 – полюсная катушка
Элементы конструкции статора

якоря;
в – необмотанный якорь машины
постоянного тока.
Сердечник якоря МПТ

обмотки содержащая один или несколько витков и присоединенная своими концами

Полюсное деление

Расположение активных
сторон секций на
сердечнике якоря

Требования к якорной обмотке:
Выдерживать напряжение и ток нагрузки, соответствующие номинальной мощности
Электрическая, механическая и термическая прочность, обеспечивающую необходимый срок службы машины (до 15-20 лет)
Обеспечение токосъема с коллектора без вредного искрения
Минимальный расход материалов
Простая технология изготовления

нажимное кольцо; 4 – изоляция (миканит);
5 – «петушок»; 6 –

Коллектор:

1 – коллекторная пластина;
2 – изоляционная прокладка;
3 – конусная втулка;
4 – нажимная шайба.

Расположение коллекторных пластин (1)
и изоляционных прокладок (2) в коллекторе

Коллектор на пластмассе:
1 – коллекторная пластина;
2 – пластмасса;
3 – стальная втулка.

Коллектор МПТ

МПТ.
Магнитное поле формируется с помощью магнитопровода.
Основной магнитный поток Ф -

тока
1 – обмотка возбуждения; 2 – полюсы; 3 – ярмо;
4

б – распределение индукции в
воздушном зазоре.
Многополюсные МПТ
Воображаемую линию, проходящую

уложенных в пазах якоря и соединенных с коллектором.
Основным элементом обмотки

Двухвитковые секции:
Простая петлевая обмотка – концы секций подключаются к соседним коллекторным пластинам
Простая волновая обмотка – концы секций подключаются к коллекторным пластинам расположенным на расстоянии двойного полюсного деления.

Наиболее распространены петлевая и волновая обмотки

секции
Активные части секций располагают под полюсами разной полярности на расстоянии

Простыми петлевыми называют обмотки, у которых последовательно соединяются радом расположенные секции.

Размещение нескольких элементарных пазов в одном реальном

y1, y2, y, yk – шаги обмотки

пазов Z=16. Первый шаг по якорю y1=4
Число щеток равно числу

секции, находящиеся в равных магнитных условиях и не расположенные рядом.

Волновую обмотку применяют в электрических машинах для получения большего напряжения, а петлевую для получения больших токов

Неперекрестная обмотка
Перекрестная обмотка

секций S=Z=15. Первый шаг по якорю y1=3.
Число параллельных ветвей

якоря – воздействие магнитного поля якоря на основное магнитное поле

Магнитное поле в режиме
холостого хода:
а – магнитное поле машины;
б – распределение индукции в зазоре.

якоря на основное магнитное поле полюсов
Результирующее магнитное поле (а)
и

устранить искажение магнитного поля в зазоре за счет негативного влияния

Компенсационную обмотку соединяют последовательно
с якорем. При таком соединении через них проходит
один и тот же ток, обеспечивая автоматическую
компенсацию при любой нагрузке

при γ=1
Коммутация
Коммутацией называется процесс переключения секций обмотки из одной параллельной

и щеточного узла),
электромагнитные (добавочный ток, вызванный результирующей ЭДС),
потенциальные (повышенное напряжение

коммутация
Ускоренная коммутация

Расположение и полярность
добавочных полюсов
Способы улучшения коммутации

генераторов постоянного тока

Характеристика холостого хода ГПТ

возбуждении;
б – при одинаковом токе нагрузки для различных систем
смешанного

2. Нагрузочные характеристики ГПТ

цепи якоря
2 – влияние падения напряжения и
размагничивающей реакции якоря
Внешняя

3. Внешние характеристики ГПТ

для испытания
генератора смешанного
возбуждения
3. Внешние характеристики ГПТ

независимого (1),
параллельного (2), смешанного возбуждения
с согласным (3) и встречным (4)

4. Регулировочные характеристики ГПТ

генератора последовательного возбуждения
Генератор имеет только одну характеристику
Применяются редко в

обмотки возбуждения направлен согласно с потоком остаточного магнетизма.
Сопротивление обмотки возбуждения

– МП
Уменьшить пусковой ток
Способы пуска
Прямой пуск
С помощью пускового реостата,

Пуск двигателей постоянного тока

пусковых сопротивлений (б)
Диаграмма процесса пуска двигателя в ход
Пуск с помощью

направления вращения необходимо изменить направление тока в якоре (вместе с

Mст=f(n)
Устойчивый (а) и неустойчивый (б) режим работы двигателя
Под устойчивостью работы

и частоты вращения от тока якоря (б)
Двигатели параллельного возбуждения
Виды естественных

(а) и механические (б) характеристики
двигателя с параллельным возбуждением при
разных

Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения путем изменения тока возбуждения (магнитного потока)

Регулирование скорости вращения до 1:8

якоря (а) и соответствующие механические
и скоростные характеристики (б)
Регулирование частоты

различных
напряжениях на якоре
Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения путем

вращения от тока якоря (б)
Двигатели последовательного возбуждения

пусковой момент,
при изменении момента нагрузки в широких пределах, мощность изменяется

возбуждения (а), шунтирования якоря (б) и включения сопротивления в цепь

Механические характеристики двигателя
последовательного возбуждения

Параллельное и последовательное включение двигателей последовательного
возбуждения для изменения скорости вращения

1 – естественная характеристика
2,3 – шунтирование обмотки возбуждения
4 – шунтирование якоря
5 – сопротивление в цепи якоря
6 – последовательное включение двигателей

(б)

Двигатель смешанного возбуждения
1 – Сильная параллельная обмотка
2 – Сильная последовательная