Типы машин постоянного тока и их применение
Машина постоянного тока — это машина, используемая для превращения механической энергии в электрическую (генератор) или для обратного превращения (двигатель).
Машины постоянного тока подразделяют по следующим критериям:
- По расположению вала. По данному критерию машины постоянного тока могут быть вертикальные и горизонтальные.
- По наличию коммутации. По данному критерию машины постоянного тока могут быть без коммутации (униполярный электрический двигатель или генератор).
- По мощности. По данному критерию машины постоянного тока могут быть большой (более 200 кВт), средней (от 10 до 200 кВт), малой (от 0,5 до 10кВт) мощности, а также микромашины (до 0,5 кВт).
- По типу переключателей тока. По данному критерию машины постоянного тока могут быть с бесколлекторными переключателями тока (вентильный электрический двигатель) или с коллекторными переключателями тока (машины постоянного тока с щеточно-коллекторным переключателем).
- По числу оборотов в минуту. По данному критерию машины постоянного тока могут быть тихоходные (до 300 оборотов), сверхбыстроходные (более 6000 оборотов), средней быстроходности (от 300 до 1500 оборотов) и быстроходные (от 1500 до 6000 оборотов).
Электрические двигатели постоянного тока получили широкое распространение в самых разнообразных отраслях промышленности, что объясняется следующими их преимуществами:
- Возможность плавного регулирования частоты вращения.
- Высокие тормозные, пусковые и перегрузочные моменты.
- Относительно высокое быстродействие.
Электрические двигатели постоянного тока применяются для приводов разнообразных механизмов и станков, мощность данных двигателей может достигать сотни киловатт. В последнее время значительно расширилась область применения двигателей постоянного тока с малой мощностью из-за увеличения степени автоматизации технологических процессов. Генераторы, в отличии от электрических двигателей, используются реже, так как проигрывают конкуренцию полупроводниковым и ионным преобразователям.
Генераторы и электродвигатели составляют значительную часть электрического оборудования летательных аппаратов, в котором генераторы применяются, как источники питания, а электрические двигатели для привода различных механизмов. Электрические двигатели постоянного тока также нашли применение в электрической тяге в приводах металлорежущих станков и подъемных механизмов. Используются они и для привода прокатных станков, а также для вращения гребных винтов на судах. Генераторы постоянного тока являются источниками питания для промышленных установок, которые потребляют ток низкого напряжения Объем выпуска машин постоянного тока на территории Российской Федерации гораздо ниже объема выпуска машин переменного тока, так цена первых очень высока.
Конструкция машин постоянного тока. Принцип действия машин постоянного тока, режимы их работы
На рисунке ниже представлена схема конструкции типичной машины постоянного тока.
Рисунок 1. Схема конструкции типичной машины постоянного тока. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Машина постоянного тока может функционировать в двух режимах: генераторном или двигательном. Режим работы зависит от того, какую энергию подвести к машине. В случае, если подведена электрическая энергия, то машина постоянного тока будет функционировать в режиме электрического двигателя, а если к ней подведена механическая энергия, то в режиме генератора. Как правило, выпускаемые производителем машины постоянного тока предназначены только для одного режима работы.
Электродвигатель электрического тока стоят практически в каждом автомобиле. Он ответственен за работу стартера, вентилятора отопления, электрического привода стеклоочистителя. Роль индуктора играет статор, на котором находится обмотка. На эту обмотку подается постоянный ток, из-за чего вокруг нее образуется постоянное магнитное поле. Обмотка ротора состоит из проводников, питание которых осуществляется через коллектор. В результате чего на них воздействует пара сил Ампера, связывающие вращающий момент. Направление этих сил определяется по закону «левой руки». Вращающий момент способен повернуть ротор только на 180 градусов, что приведет к его остановке. Для предотвращения такой ситуации используется щеточно-коллекторный узел, играющий роль датчика положения ротора и переключателя полюсов.
Индуктор — это прибор, используемый для возбуждения электричества при помощи земного магнетизма.
Роль индуктора в генераторе тоже исполняет статор, который создает магнитное поле между полюсами. Во время вращения ротора в проводниках обмотки якоря наводится электродвижущая сила (закон электромагнитной индукции). Переменная электродвижущая сила якоря выпрямляется при помощи коллектора (через неподвижные щетки). На автомобилях генераторы постоянного тока стояли до 70-х годов прошлого века, затем большой популярностью начали пользоваться генераторы переменного трехфазного тока, которые в итоге их заменили.
