Устройство, принцип действия и основные свойства ДПТ

ДПТ находят широкое применение в различных областях техники. Основное достоинство ДПТ заключается в возможности плавного регулирования частоты вращения и получение больших пусковых моментов.

На рис.1 показана схема включения ДПТ в сеть с неизменным напряжением U_C. Якорь вращается в магнитном поле, созданном током I_n обмотки параллельного возбуждения, и в обмотке якоря наводится э.д.с. Е₂. Если эта э.д.с. больше напряжения сети, то ток I₂ в обмотке якоря совпадает с направлением э.д.с. и машина работает генератором.

Электромагнитный момент М_ЭМ направлен против вращения якоря и уравновешивает вращающий момент М₁ приводного двигателя. При уменьшении тока I_B можно выполнить равенство Е₂ = U_C и тогда в обмотке якоря тока не будет. При дальнейшем уменьшении I_B э.д.с. в обмотке якоря становится меньше напряжения сети, и ток в обмотке якоря I₂ изменяет направление (рис.2), в соответствии с этим изменяет направление и электромагнитный момент М_ЭМ. Вращение якоря в указанном направлении осуществляется моментом М_ЭМ. Таким образом, перевод машины постоянного тока параллельного (и независимого) возбуждения из генераторного режима работы в двигательный осуществляется без изменений схемы включения путем уменьшения тока возбуждения. Направление вращения якоря остается таким же, как в генераторном режиме.

Общим недостатком ДПТ является их конструктивная сложность, связанная главным образом со щеточно-коллекторным аппаратом.

Существенным недостатком применения ДПТ является необходимость предварительного преобразования для них электрической энергии переменного тока в электрическую энергию постоянного тока.

В зависимости от способа подключения обмотки возбуждения различают следующие виды ДПТ:

а) ДПТ независимого возбуждения;

б) ДПТ параллельного возбуждения;

в) ДПТ смешанного возбуждения;

г) ДПТ последовательного возбуждения.

а) В машинах с независимым возбуждением обмотка возбуждения подключается к независимому источнику электроэнергии (рис. 3), благодаря чему ток в ней не зависит от напряжения на выводах якоря машины. Характерным для этих машин является независимость главного магнитного потока от нагрузки машины.

б) У машин с параллельным возбуждением цепь обмотки возбуждения соединяется параллельно с цепью якоря (рис. 4). В этом случае ток возбуждения I_B во много раз меньше тока якоря, а напряжение U между выводами цепей якоря и возбуждения одно и то же. Обмотка возбуждения машины параллельного возбуждения имеет большое число витков w_пар из тонкого провода и благодаря этому обладает значительным сопротивлением. Характерно для машин параллельного возбуждения, работающих в системе большой мощности, постоянство главного магнитного потока и его небольшая зависимость от условий нагрузки машины.

в) В машинах со смешанным возбуждением на каждом полюсном сердечнике расположены две обмотки (рис.5).

Одна из этих обмоток, подключаемая параллельно якорю, является основной. Создаваемая ею МДС возбуждает главное магнитное поле.

Вторая обмотка w_пос лишь дополнительно воздействует на это магнитное поле. В зависимости от преобладания МДС, созданных последовательной или параллельной обмоткой возбуждения, машина по своим характеристикам может быть машиной последовательного возбуждения с небольшой параллельной обмоткой возбуждения или машиной параллельного возбуждения с небольшой последовательной обмоткой возбуждения. В большинстве машин смешанного возбуждения применяется согласное соединение, т.е. МДС двух обмоток складываются.

г) У машин с последовательным возбуждением ток якоря I_Я равен току обмотки возбуждения (рис.6), поэтому она выполняется проводом большого сечения. Значение тока I_Я в обмотке последовательного возбуждения велико, благодаря чему для получения необходимой МДС достаточно, чтобы эта обмотка имела малое число витков w_пос. Следовательно, сопротивление обмотки последовательного возбуждения относительно мало. Для этих машин характерны изменения в широких пределах главного магнитного потока при изменениях нагрузки машины вследствие изменений тока якоря, который является одновременно и током возбуждения.