Проектирование двигателя постоянного тока независимого возбуждения специального применения

1.2 Введение.

Маломощные электрические машины постоянного тока в диапазоне мощностей от долей ватта до нескольких сотен ватт в настоящее время получила широкое и разнообразное применение в различных областях промышленности, специальной техники и домашнего быта. В этих областях широко осуществляется сейчас автоматизация производственных процессов, исполнительных механизмов и различных устройств на базе всевозможного использования малых электрических машин в указанном диапазоне мощностей.

Значительное распространение электродвигателей постоянного тока объясняется тем, что они обладают ценными свойствами: высокими пусковыми,  тормозными и перегрузочными моментами, сравнительно высоким быстродействием, что существенно при реверсировании и торможении; допускают широкое и плавное регулирование скорости вращения.

Производство этих машин в настоящее время представляет собой специальную отрасль электромашиностроения с массовым и серийным выпуском их. Проектированием и изготовлением электрических машин малой мощности занимаются различные промышленные предприятия, научно-исследовательские институты и специальные организации. Существует также очень много организаций, занимающихся использованием и применением готовых маломощных электрических машин для всевозможных общих и специальных автоматических устройств.

В частности двигатели постоянного тока применяются в бытовой радиоаппаратуре (DVD-плеерах, CD-проигрывателях) и технике, детских игрушках.

1.3 Общие сведения и назначения исполнительных двигателей постоянного тока

В системах автоматики и телемеханики, в схемах управления, регулирования и контроля в настоящее время широко применяются управляемые электрические двигатели небольшой мощности, с помощью которых производится преобразование электрического сигнала – напряжения управления (или его фазы – в двигателях переменного тока), в механическое перемещение – вращение вала. Такие электрические двигатели обычно называют исполнительными.

Исполнительные двигатели являются весьма важными элементами схем автоматики. От их качества зависит качество работы всей автоматической системы. Поэтому к исполнительным двигателям предъявляются повышенные, по сравнению с обычными двигателями, требования. В силу того, что исполнительные двигатели используются обычно в следящих системах, они практически никогда не работают в номинальном режиме. Для их работы характерны частые пуски, остановки, реверсы (здесь двигатель работает в кратковременном режиме – S2). Скорость вращения их обычно невелика и знакопеременна, поэтому они никогда не снабжаются вентиляторами. С целью сокращения времени переходных процессов, в которых почти постоянно находятся исполнительные двигатели,  их стремятся выполнить малоинерционными.

Характер требований, предъявляемых к исполнительным двигателям, определяется спецификой их работы в схемах. Основными из них являются:

отсутствие самохода – самоторможение  двигателя при снятии сигнала управления;

широкий диапазон регулирования скорости вращения;

линейность регулировочных и механических характеристик;

устойчивость работы во всем диапазоне скоростей двигательного режима;

большой пусковой момент;

малая мощность управления;

быстродействие;

     надежность в работе;

малые габариты и вес.

В настоящее время в качестве исполнительных двигателей используются двигатели постоянного  тока с независимым возбуждением или возбуждением от постоянных магнитов.

Почти все исполнительные двигатели (исключение составляют лишь двигатели с постоянными магнитами) имеют две обмотки. Одна из них постоянно подключена к сети и называется обмоткой возбуждения. На другую – обмотку управления, электрический сигнал подается лишь тогда, когда необходимо вращение вала. От величины (или фазы) напряжения управления зависит скорость вращения и вращающий момент исполнительного двигателя, а следовательно, и развиваемая им механическая мощность.

Исполнительные двигатели постоянного тока ( например серии СЛ) по конструкции отличаются от двигателей постоянного тока общего (широкого) применения только тем, что имеют шихтованные (набранные из листов электротехнической стали) не только якорь, но и полюса, что необходимо из-за работы исполнительных двигателей в переходных режимах. Магнитная цепь исполнительных двигателей ненасыщена , поэтому реакция якоря практически не влияет на их рабочие характеристики.

В качестве исполнительных двигателей постоянного тока в настоящее время используются чаще всего двигатели с независимым возбуждением,  реже – двигатели с постоянными магнитами. У двигателей с независимым возбуждением в качестве обмотки управления используются либо обмотка якоря – двигатели с якорным управлением, либо обмотка полюсов – двигатели с полюсным управлением.

                     1.4 Конструкция электродвигателя

Основными частями электродвигателя  являются статор (неподвижная часть) и ротор (вращающаяся часть). Статор в машинах постоянного тока называют индуктором (источником потока возбуждения), а ротор – якорем.