Электромагнитная схема двигателя параллельного возбуждения

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением – схема работы

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением – это электродвигатель, у которого обмотки якоря и возбуждения подключаются друг к другу параллельно. Часто по своей функциональности он превосходит агрегаты смешанного и последовательного типов в случаях, если необходимо задать постоянную скорость работы.

Характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Формула общего тока, идущего от источника, выводится согласно первому закону Кирхгофа и имеет вид: I = Iя + Iв, где Iя — ток якоря, Iв – ток возбуждения, а I – ток, который двигатель потребляет от сети. Следует отметить, что при этом Iв не зависит от Iя, т.е. ток возбуждения не зависит от нагрузки. Величина тока в обмотке возбуждения меньше тока якоря и составляет примерно 2-5% от сетевого тока.

В целом, данные электродвигатели отличаются следующими весьма полезными тяговыми параметрами:

  • Высокая экономичность (поскольку ток якоря не проходит через обмотку возбуждения).
  • Устойчивость и непрерывность рабочего цикла при колебаниях нагрузки в широких пределах (т.к. величина момента сохраняется даже в случае изменения числа оборотов вала).

При недостаточном моменте пуск осуществляется посредством перехода на смешанный тип возбуждения.

Сферы применения двигателя

Поскольку частота вращения подобных двигателей остается почти постоянной даже при изменении нагрузки, а также может изменяться при помощи регулировочного реостата, они широко применяются в работе с:

  • вентиляторами;
  • насосами;
  • шахтными подъемниками;
  • подвесными электрическими дорогами;
  • станками (токарными, металлорежущими, ткацкими, печатными, листоправильными и пр.).

Таким образом, этот вид двигателей в основном используется с механизмами, требующими постоянства скорости вращения или ее широкой регулировки.

Регулирование частоты вращения

Регулирование скорости – это целенаправленное изменение скорости электродвигателя в принудительном порядке при помощи специальных устройств или приспособлений. Оно позволяет обеспечить оптимальный режим работы механизма, его рациональное использование, а также уменьшить расход энергии.

Существует три основных способа регулирования скорости двигателя:

  1. Изменение магнитного потока главных полюсов. Осуществляется при помощи регулировочного реостата: при увеличении его сопротивления магнитный поток главных полюсов и ток возбуждения Iв уменьшаются. При этом увеличивается число оборотов якоря на холостом ходу, а также угол наклона механической характеристики. Жесткость механических характеристик сохраняется. Однако увеличение скорости может привести к механическим повреждениям агрегата и к ухудшению коммутации, поэтому не рекомендуется увеличивать частоту вращения этим методом более чем в два раза.
  2. Изменение сопротивления цепи якоря. К якорю последовательно подключается регулировочный реостат. Скорость вращения якоря уменьшается при увеличении сопротивления реостата, а наклон механических характеристик увеличивается. Регулировка скорости вышеуказанным способом:
  • способствует уменьшению частоты вращения относительно естественной характеристики;
  • связана с большой величиной потерь в регулировочном реостате, следовательно, неэкономична.
  1. Безреостатное изменение подаваемого на якорь напряжения. В этом случае необходимо наличие отдельного источника питания с регулируемым напряжением, например, генератора или управляемого вентиля.

Двигатель с независимым возбуждением

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения как раз и реализует третий принцип регулирования скорости. Его отличие в том, что обмотка возбуждения и магнитное поле главных полюсов подключаются к разным источникам. Ток возбуждения является неизменной характеристикой, а магнитное поле меняется. При этом изменяется число оборотов вала на холостом ходу, жесткость характеристики остается прежней.

Читайте также:  Сколько может проработать двигатель без масла ваз

Таким образом, принцип работы дпт с независимым возбуждением является достаточно сложным вследствие независимой работы двух источников, тем не менее, его главное преимущество – большая экономичность.

Источник

Электродвигатель с параллельным возбуждением

Схема электродвигателя с параллельным возбуждением показана на рис. 8-31. Перед замыканием рубильника необходимо убедиться, что ручка 1 пускового реостата 2 стоит на холостом контакте 0. Ручка реостата в цепи возбуждения (шунтового реостата — ШР) должна стоять в положении, при котором сопротивление реостата минимально (рис. 8-31), При замыкании рубильника и переводе ручки 1 на первый рабочий контакт, ток I, поступающий в электродвигатель, разделится на два тока—Iя, идущий в якорь через все секции пускового реостата rр, и Iв, идущий по металлической дуге 3 в обмотку возбуждения.

Рис 8-31. Схема соединения двигателя с параллельным возбуждением.

где I в ≈ (1-7)% I н. После первого броска тока I п ≈ (1,5—2,0) Iн, с увеличением скорости вращения ток якоря начинает уменьшаться и ручка пускового реостата 1 переводится на второй контакт. Ток опять, увеличившись броском, начинает уменьшаться и ручку реостата переводят на следующий контакт и т. д. Пуск

заканчивается, когда все сопротивление rр выключено. Пусковое сопротивление rр нельзя оставлять длительно под током, так как оно рассчитано на кратковременную работу.

Во время пуска желательно, чтобы ток I уменьшался быстрее, а для этого должна быстрее нарастать противо-э, д. с. Поэтому при пуске обязательно создают наибольший магнитный поток Ф, устанавливая Iв = Iв. макс. Это необ ходимо также и потому, что электродвигатель при пуске

должен развивать большой вращающий момент, который, каK известно, пропорционален магнитному потоку. Для отключения электродвигателя сначала переводят ручку пускового реостата на нулевой контакт, а затем раз мыкают рубильник. При этом исключается подгорание кон тактов рубильника. Схема соединения двигателя должна быть такой, при которой исключена возможность размыкания цепи обмотки возбуждения (рис. 8-31). Для удобства монтажа зажимы пускового реостата обозначают буквами: Л — для присоединения к питающей линии; Я — к якорю и М — к обмотке возбуждения. Характеристики электродвигателей представляют главным образом графики изменения механических свойств машины.

Скоростной характеристикой называется зависимость скорости вращения п от тока I при постоянных напряжении U и токе возбуждения Iв, т. е.

при U = const и Iв = const. Она представлена на рис. 8-32 кривой 1. При холостом ходе, когда I х 10% Iв, скорость наибольшая, так как Iхrя ≈ 0:

Рис. 8-32 Скоростная характеристика двигателя с параллельным возбуждением.

С увеличением нагрузки на валу растет Irя и скорость должна уменьшаться. В то же время реакция якоря уменьшает магнитный поток Ф, вследствие чего скорость должна возрастать. В существующих электродвигателях увеличение падения напряжения влияет на скорость сильнее и она с увеличением нагрузки на валу всегда падает, хотя и незначительно (5—10)% nн, так как Iнrя не превышает 10% Uн. Такая характеристика скорости называется жесткой.

При Iв = const магнитный поток уменьшается очень мало, и поэтому можно считать Ф ≈ const. Тогда вращающий момент электродвигателя

пропорционален току I. Поэтому, изменив масштаб по оси абсцисс на рис. 8-32, получают механическую характеристику электродвигателя, т. е.

Читайте также:  Какая кпп подходит для двигателя уд 25

Рис. 8-33. Рабочие характеристики двигателя с параллельным возбуждением.

Рабочие характеристики, даваемые обычно во всех каталогах и описаниях электродвигателя, особенно ценны для эксплуатации и представляют собою зависимость

при U = const и Iв — const, где η — к.п.д. машины, а P2 — полезная мощность на валу (рис. 8-33).

Развиваемая на валу (полез ная) мощность электродвигателя

а вращающий момент

Зависимость Мf(P2) при постоянной скорости вращения была бы прямой линией (M≡P2). проходящей через начало координат. Однако с увеличением P2 скорость несколько уменьшается и момент растет быстрее, чем по прямой линии. Ток I также почти пропорционален мощности на валу P2, так как при постоянном напряжении он пропорционален потребляемой мощности P1 = UI, а потери электродвигателя (P1Р2) малы. При холостом ходе, когда P2 = 0, ток Ix не равен нулю и кривая не проходит через начало координат.

Электродвигатель c параллельным возбуждением является лучшим из регулируемых электродвигателей. Он позволяет плавно и экономично регулировать скорость вращения. Регулирование производится в большинстве случаев изменением тока возбуждения. Причины этого в следующем; вращающий момент электродвигателя M = См I Ф при неизменном потоке Ф пропорционален току I. Ток в свою очередь определяется отношением

Если уменьшить ток возбуждения на 5%, то приблизительно на 5% уменьшится магнитный поток и э. д. с. Тогда разность UЕ увеличится до величины, почти 10% U н а ток возрастет, почти в 2 раза. Отсюда ясно, что вращающий момент электродвигателя возрастет и скорость увеличится. Этот способ очень экономичен ввиду того, что Iв ≈ (1— 7)% Iн и потери энергии при регулировании I 2 вrв малы.

Регулировать скорость вращения можно и включением добавочного сопротивления последовательно с якорем. Однако этот способ очень не экономичен и применяется редко. В специальных устройствах регулирование скорости производится изменением и тока возбуждения и напряжения на зажимах якоря.

Электродвигатели с параллельным возбуждением применяются там, где нужна практически постоянная скорость при разных нагрузках или где требуется регулирование скорости до 1 : 1,5, а в специальном исполнении —до 1 : 8.

Статья на тему Электродвигатель с параллельным возбуждением

Источник

Принцип и схема работы двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Существует несколько возможных разновидностей построения эл моторов, работающих от источника постоянного напряжения. Принцип их действия одинаков, а отличия заключаются в особенностях подключения обмотки возбуждения (ОВ) и якоря (Я).

Свое название эл двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением получил потому, что его обмотка Я и ОВ соединяются друг с другом именно таким образом. Электродвигатель такой разновидности обеспечивает нужные режимы, превосходя изделия последовательного и смешанного типов тогда, когда требуется практически постоянная скорость его функционирования.

Построение двигателя и область его применения

Схема электродвигателя рассматриваемого типа изображена ниже.

  • общий ток, потребляемый эл мотором от источника, составляет I = IЯ + IВ, где IЯ, IВ – токи через якорь, обмотку возбуждения, соответственно,
  • одновременно IВ не зависит от IЯ, то есть не зависит от нагрузки.

Устройство применяется тогда, когда пуск не требует обеспечения высокого момента, то есть когда режимы эксплуатации приводных механизмов не предполагают создание больших стартовых нагрузок. Это типично для станков и вентиляторов.

Для практики ценны такие полезные тяговые параметры подобных эл механизмов как

  • устойчивость работы при колебаниях нагрузки,
  • высокая экономичность из-за того, что IЯ не протекает через ОВ.
Читайте также:  Как проверить двигатель компрессора мультиметром

Пуск при недостаточном моменте обеспечивается переходом на схему смешанного типа.

Поведение электромотора при изменении нагрузок

Механическая характеристика показывает устойчивость работы электромотора в широком диапазоне изменения нагрузок, описывая зависимость момента, создаваемого эл двигателем, от скорости функционирования вала.

Тяговые характеристики механизма рассматриваемого типа позволяют сохранить величину момента при значительных изменения количества оборотов. Обычно тяговые параметры агрегата должен обеспечивать уменьшение этого параметра не более чем на 5 %. Несложное исследование демонстрирует: тормозные параметры из-за обратимости процессов оказываются аналогичными. Эти положения распространяются также на случай применения смешанного возбуждения.

Говоря иными словами, для такого эл мотора характерна жесткая характеристика. Такой характер работы считается важным преимуществом агрегата рассматриваемого типа.

Разновидности подходов к регулированию частоты вращения

Для агрегатов параллельного типа используются способы управления скоростью функционирования изменением:

  • магнитного потока главных полюсов,
  • сопротивления цепи якоря,
  • подаваемого на него напряжения.

Объектом воздействия являются обмотка возбуждения, обмотка якоря, его рабочее напряжение.

Изменение магнитного потока осуществляется с помощью последовательного реостата RР. При увеличении его сопротивления ОВ пропускает меньший ток, что сопровождается уменьшением магнитного потока. Внешним проявлением такого действия становится наращивание оборотов Я на холостом ходу. Исследование показывает, что происходит увеличение угла наклона характеристики.

Второй принцип основан на включении в цепь питания якоря дополнительного последовательного регулировочного реостата. При увеличении его сопротивления скорость вращения Я уменьшается, тогда как его естественная механическая характеристика приобретает больший наклон. Из-за последовательного включения с основной обмоткой реостата дополнительного сопротивления, на котором рассеивается значительная мощность, происходит заметное падение экономичности.

Третий принцип сопровождается определенным усложнением схемных решений и требует применения отдельного регулируемого источника питания с сохранением возможности раздельного регулирования. В случае его применения в реальных условиях возможно только уменьшение частоты вращения вала.

Двигатель с независимым возбуждением

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения реализует третий подход к регулированию и интересен тем, что ОВ и М питаются от разных источников, схема его представлена ниже.

Обмотки простейшего электромотора параллельного независимого возбуждения

Для моторов в данном конструктивном исполнении Iв устанавливается неизменным, а меняется только напряжение, приложенное к М. Это сопровождается изменением числа оборотов на холостом ходу, но жесткость характеристики изменений не претерпевает.

Принцип работы такого агрегата за счет независимого функционирования двух источников оказывается более сложным. Однако, его применение дает такие важные для практики преимущества как

  • плавное экономичное управление скоростью функционирования с большой глубиной,
  • пуск мотора при пониженном напряжении без реостата.

В случае, если пуск происходит на нормальном напряжении, реостат ограничивает величину Iв.

Исследование показывает, что максимальное количество оборотов ограничено только сопротивлением М, а минимальное условиями отвода выделяемого тепла в процессе работы.

Характеристики в части энергопотребления и скорости срабатывания управляющей системы улучшаются в случае последовательного включения с М различных тиристорных регуляторов. Для установки числа оборотов вала и их стабилизации в процессе приведения в движение различных механизмов находят применение различные способы. Их общим характерным признаком является включение тиристорного регулятора в цепь частотной отрицательной обратной связи. Пуск такого агрегата требует реализации специальных процедур.

Заключение

Двигатель с параллельным возбуждением является очень гибким приводным механизмом и может использоваться в очень большом количестве областей там, где не требуются большие моменты при старте. Имеет несложные и надежные цепи регулирования скорости вращения, отличается простотой запуска.

Источник

Adblock
detector