Электродвигатели постоянного тока применяют в тех приводах, где требуется большой диапазон регулирования скорости, большая точность поддержания скорости вращения привода, регулирования скорости вверх от номинальной.
Конструктивно целое электродвигатели постоянного тока заключаются из индуктора и якоря, разделенных воздушным зазором. Индуктор служит для создания застывшего магнитного поля машины и заключается из станины, первых и добавочных полюсов. Станина служит для крепления основных и добавочных полюсов и является элементом магнитной цепи машины. На первых полюсах расположены обмотки возбуждения, предназначенные для создания магнитного поля электродвигателя, на добавочных полюсах - дополнительная обмотка, служащая для улучшения условий коммутации.

Якорь электродвигателя постоянного тока заключается из магнитной системы, набранной из отдельных истов, рабочей обмотки, сложенной в пазы, и коллектора, служащего для подвода к рабочей обмотке постоянного тока. Коллектор представляет собой цилиндр, насаженный на вал двигателя и набранный из изолированных друг от друга медных пластин. На коллекторе имеются выступы-петушки, к которым припаяны концы секций обмотки якоря.
Съем тока с коллектора осуществляется с помощью щеток, обеспечивающих скользящий контакт с коллектором. Щетки закреплены в щеткодержателях, которые удерживают их в определенном положении и обеспечивают необходимое нажатие щетки на поверхность коллектора. Щетки и щеткодержатели закреплены на траверсе, связанной с корпусом машины.
В процессе работы электродвигателя постоянного тока щетки, скользя по поверхности вращающегося коллектора, последовательно переходят с одной коллекторной пластины на другую. При этом происходит переключение параллельных секций обмотки якоря и изменение тока в них. Изменение тока происходит в то время, когда виток обмотки замкнут щеткой накоротко. Этот процесс переключения и явления, связанные с ним, называются коммутацией.
В момент коммутации в короткозамкнутой секции обмотки под влиянием собственного магнитного поля наводится э. д. с. самоиндукции. Результирующая э. д. с. будить в короткозамкнутой секции дополнительный ток, который образовывает неравномерное распределение плотности тока на контактной поверхности щеток. Это обстоятельство считается основной причиной искрения коллектора под щеткой.
В начальный момент пуска двигателя якорь застывш и противо-э. д. с. в якоре равна нулю, сопротивление цепи якоря невелико, поэтому пусковой ток превышает в 10 - 20 раз и более номинальный. Это может затребовать значительные электродинамические усилия в обмотке якоря и чрезмерный ее перегрев, поэтому пуск электродвигателя производят с помощью пусковых реостатов - воинствующих сопротивлений, включаемых в цепь якоря. Двигатели мощностью до 1 кВт допускают прямой пуск.
Частоту вращения электродвигателя постоянного тока можно регулировать тремя путями: изменением потока возбуждения машины, изменением подводимого к двигателю напряжения и изменением сопротивления в цепи якоря. Наиболее широкое применение получили ведущие два способа регулирования, третий способ применяют редко: он неэкономичен, скорость двигателя при этом значительно зависит от колебаний нагрузки.
Повышение частоты вращения электродвигателя будить усиление искрения под щетками. Кроме того, при работе электродвигателя с ослабленным потоком уменьшается устойчивость его работы, особенно при переменных нагрузках на валу. Поэтому пределы регулирования скорости таковым способом не превышают 1,25 - 1,3 от номинальной.

В электроприводах с электродвигателями постоянного тока применяют три способа торможения: динамическое, рекуперативное и торможение е противовключением.
Динамическое торможение осуществляется путем замыкания обмотки якоря двигателя накоротко или через резистор. При этом электродвигатель начинает работать как генератор, преобразуя запасенную им машинальную энергию в электрическую: Эта энергия выделяется в виде тепла в сопротивлении, на которое замкнута обмотка якоря. Динамическое торможение обеспечивает точный останов двигателя.
Рекуперативное торможение осуществляется в том случае, когда включенный в сеть двигатель вращается исполнительным механизмом с скоростью, превышающей скорость идеального холостого хода. Тогда э. д. с, наведенная в обмотке двигателя, превысит значение напряжения сети, ток в обмотке двигателя изменяет направление на противоположное. Электродвигатель переходит на работу в генераторном режиме, отдавая энергию в сеть. Одновременно на его валу возникает тормозной момент. Таковой режим может быть получен в приводах подъемных механизмов при опускании груза, а также при регулировании скорости электродвигателя и во время тормозных процессов в электроприводах постоянного тока.
Рекуперативное торможение двигателя постоянного тока является наиболее экономичным способом, так как в этом случае происходит возврат в сеть электроэнергии. В электроприводе металлорежущих станков этот способ применяют при регулировании скорости в системах Г-Д и ЭМУ-Д.
Торможение противовключением осуществляется путем изменения полярности напряжения и тока в обмотке якоря. При взаимодействии тока якоря с магнитным полем обмотки возбуждения образовывает тормозной момент, который уменьшается по мере уменьшения частоты вращения двигателя. При уменьшении частоты вращения двигателя до нуля двигатель должен быть отключен от сети, иначе он возьмусь разворачиваться в обратную сторону.
|