6.1. Účel, zařízení a způsoby buzení stejnosměrných motorů
Stejnosměrný motor (stejnosměrný motor) je elektrický stroj určený k přeměně stejnosměrné elektrické energie na mechanickou energii.
DCT se svou konstrukcí neliší od stejnosměrných generátorů, protože stejnosměrné elektrické stroje jsou reverzibilní a mohou pracovat v režimu generátoru i motoru. Hlavními výhodami DMT oproti asynchronním motorům je schopnost plynule řídit rychlost otáčení a dobré startovací vlastnosti.
DPT se používají v elektrických vozidlech, ve zdvihacích a dopravních strojích a válcovnách, stejně jako jako akční členy v automatických řídicích systémech.
Hlavní části DPT jsou stator (induktor) a rotor (kotva) Obr. 6.1.
Stator sestává z ocelového pouzdra 1, ke kterému jsou připevněny hlavní póly 2 s pólovými nástavci 3, které spolu s pouzdrem tvoří magnetický obvod. Pólové nástavce slouží k rovnoměrnému rozložení magnetické indukce v mezeře mezi póly statoru a kotvou. Na hlavních pólech jsou budicí vinutí 4, zapojené do série a určené k vytvoření magnetického pole motoru.
Rýže. 6.1. Konstrukce stejnosměrného motoru.
Kotva (rotor) 5 je válec s podélnými drážkami na povrchu, vyrobený z plechů z elektrooceli a uložený na hřídeli 7 otáčející se v ložiskách. V drážkách kotvy je umístěno vinutí 11. Kolektor 6, umístěný na hřídeli, je válec vyrobený z měděných plechů izolovaných od sebe a od hřídele. Vinutí kotvy je rozděleno do sekcí, z nichž každá je umístěna ve dvou svých štěrbinách. Vodiče sekce vinutí jsou připojeny k odpovídajícím kolektorovým deskám (obr. 6.2).
Rýže. 6.2. Způsoby připojení vinutí kotvy ke kolektoru:
a) smyčka; b) vlna.
Ke komutátoru je pomocí pružiny (viz obr. 8) přitlačován kartáčový držák s kartáčem 6.1, který zajišťuje spojení otočného vinutí kotvy s vnějším elektrickým obvodem. Kartáče jsou instalovány na geometrickém neutrálu (GN) – přímce kolmé k ose stroje. Přídavné póly 9 s vinutím 10 slouží ke snížení jiskření pod kartáči komutátoru.
Podle toho, jak je budicí vinutí připojeno vůči kotvě, se rozlišuje DCT s nezávislým buzením a samobuzením, které se dělí na paralelní, sériové a smíšené (obr. 6.3.).
Rýže. 6.3. Budicí obvody pro stejnosměrné motory:
a) nezávislý; b) paralelní; c) konzistentní; d) smíšené.
Uvažujme činnost stejnosměrných motorů na příkladu paralelně buzeného motoru.
6.2. Princip činnosti stejnosměrného motoru a jeho základní rovnice
Konstantní napětí je přiváděno do budícího vinutí statoru a přes kolektor do vinutí kotvy. Proud procházející budícím vinutím vytváří konstantní magnetický tok mezi póly statoru
buzení F (obr. 6.4.).
Rýže. 6.4. Rozložení magnetického pole v nezatíženém motoru.
Když tento tok interaguje s proudem vinutí kotvy, vznikají elektromagnetické síly FEM (obr. 6.5.).
Rýže. 6.5. Princip činnosti motoru (a) a ekvivalentního obvodu obvodu kotvy (b).
Kolektor DPT funguje jako spínač, který zajišťuje, že směr proudu zůstává konstantní ve vodičích vinutí kotvy umístěných pod póly statoru. Obrázek 6.5 (a) ukazuje směr působení elektromagnetických sil, pokud proud pod severním pólem směřuje k nám a pod jižním pólem – od nás.
Kombinací elektromagnetických sil vzniká krouticí moment MBP = M, jehož hodnota je určena výrazem (6.1) a motor se začne otáčet.
kde CМ – koeficient v závislosti na konstrukci vinutí kotvy a počtu pólových párů motoru;
Ф – magnetický tok hlavních pólů motoru;
IЯ – proud kotvy motoru.
Když se kotva otáčí ve svém vinutí, v důsledku průniku magnetických siločar se indukuje emf E, nasměrované proti napájecímu napětí. Jeho hodnota je určena jako
kde Ce – koeficient v závislosti na konstrukci motoru;
n – rychlost otáčení kotvy motoru;
Aplikováním druhého Kirchhoffova zákona na ekvivalentní obvod obvodu kotvy (obr. 6.5.b) získáme
