6.3.2. Генераторы постоянного тока

Для получения электрического тока во внешней цепи генерато­ра необходимо, чтобы между его полюсами был магнитный поток и якорь генератора вращался каким-либо двигателем.

Магнитный поток в генераторе постоянного тока (в его магнит­ной системе) создается при пропускании тока через катушки воз­буждения (обмотки полюсных сердечников). В зависимости от способа питания обмоток возбуждения генераторы делятся на ге­нераторы независимого возбуждения и генераторы с самовозбуждением.

В первых питание обмотки возбуждения производится от пос­тороннего источника тока, а в генераторах с самовозбуждением питание обмотки возбуждения производится током самого гене­ратора. Поэтому в первом случае цепь возбуждения и цепь якоря электрической связи не имеют, а во втором случае цепи возбуж­дения и якоря соединены между собой. При этом в зависимости от схемы соединения обмотки возбуждения и якоря генераторы с са­мовозбуждением делятся на три группы: генераторы параллельно­го возбуждения, или шунтовые; генераторы последовательного воз­буждения, или сериесные; генераторы смешанного возбуждения, или компаундные.

На судах морского флота генераторы с одной последователь­ной обмоткой возбуждения не применяются, так как у них ток воз­буждения, а следовательно, и напряжение на зажимах в сильной степени зависят от режима нагрузки генератора.

В генераторах с параллельной обмоткой возбуждения с увели­чением режима нагрузки во внешней цепи напряжение на зажи­мах генератора снижается, что является большим недостатком этих генераторов.

У генераторов смешанного возбуждения полюсные сердечники имеют по две обмотки: одна включена последовательно с обмоткой якоря, а вторая — параллельно. При такой схеме включения уст­раняются недостатки, присущие генераторам последовательного и параллельного возбуждения.

На судах морского флота устанавливают в основном генерато­ры со смешанным возбуждением, так как у этих генераторов обес­печивается постоянное напряжение на зажимах при изменении нагрузки.

6.3.3. Двигатели постоянного тока

В двигателе постоянного тока магнитные поля создаются по­люсами обмотки возбуждения и обмоткой якоря, по которым про­пускается ток. При пропускании через них постоянного тока якорь машины придет во вращение. Направление вращения якоря опре­деляется правилом левой руки. Если изменить направление тока в якоре или в обмотке возбуждения, то направление вращения дви­гателя также изменится.

При работе электродвигателя его якорь с обмоткой, вращаясь в магнитном поле, создаваемом магнитами полюсов, пересекает силовые магнитные линии магнитного потока полюсов и, следова­тельно, согласно закону электромагнитной индукции в обмотке яко­ря индуктируется э. д. с. Направление этой э. д. с. противополож­но направлению тока, текущего в обмотке якоря (определяется по правилу правой руки), ввиду чего она называется обрат­ной з. д. с, или противоэлектродвижущей силой (противо-э. д. с).

Необходимо заметить, что во время пуска двигателя противо-электродвижущая сила равна нулю и ток якоря может достигнуть недопустимо большого значения, так как сопротивление обмотки якоря незначительно. Поэтому в момент пуска в цепь якоря после­довательно вводят дополнительный резистор — пусковой ре­остат. С началом вращения якоря нарастает противо-э. д. с, сни­жающая ток в якоре, поэтому по мере раскручивания двигателя (с увеличением частоты вращения двигателя) сопротивление пус­кового реостата постепенно уменьшают и совсем его выключают, как только двигатель разовьет номинальную частоту вращения, так как в этом случае обмотка якоря перегрузки испытывать не будет.

Электродвигатели постоянного тока, как и генераторы, в зави­симости от способа включения обмоток возбуждения и якоря под­разделяются на двигатели: с независимым возбуждением; с после­довательным возбуждением, или сериесные; с параллельным воз­буждением, или шунтовые; со смешанным возбуждением, или компаундные.

На судах морского флота электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением с легкой параллельной обмоткой применяются для привода палубных механизмов (брашпилей, шпилей, лебедок, кранов), где требуется большой вращающий мо­мент при пуске.

Электродвигатели постоянного тока с параллельным возбужде­нием применяются для привода механизмов, у которых необходимо иметь постоянную частоту вращения независимо от их нагрузки и у которых не требуется большой пусковой момент (вспомогатель­ные механизмы и насосы, обслуживающие главные двигатели и судовые системы, станки).

Электродвигатели постоянного тока со смешанным возбужде­нием применяются для привода механизмов, требующих большого пускового момента и сохранения 'постоянной частоты вращения, а также имеющих значительный маховой момент (палубные меха­низмы, рулевые приводы, валоповоротные устройства и др.).

Конструктивно электродвигатели выполняются с горизонталь­ным и с вертикальным валом.

По типу защиты от воздействия внешней среды электродвигате­ли бывают такие же, как и генераторы - открытые, защищенные, брызгозащищенные, водозащищенные, герметичные и взрывозащищенные.

Управление электродвигателями постоянного тока сводится в основном к выполнению следующих операций: пуску, остановке, торможению, реверсированию и регулированию частоты вращения. Эти операции могут быть выполнены вручную, автоматически или полуавтоматически при помощи соответствующей аппаратуры управления (пусковые и регулировочные реостаты, электрические и механические тормозные устройства и др.).

Частота вращения электродвигателя регулируется изменением напряжения на зажимах якоря или изменением магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, т. е. изменением силы тока возбуждения электродвигателя при помощи регулировочного реос­тата.

Для быстрой остановки электродвигателей необходимо приме­нять торможение. Торможение электродвигателей постоянного то­ка может быть механическим и электрическим. Механическое тор­можение осуществляется при помощи колодочных, ленточных и дисковых тормозов. Электрическое торможение может быть произ­ведено или в виде полезного торможения, при котором двигатель обращается в генератор и возвращает электрическую энергию в цепь, или же в виде реостатного торможения.

Изменить направление вращения электродвигателя постоянного тока можно двумя способами: 1) изменить направление тока в полюсных обмотках возбуждения, оставив направление тока в об­мотке якоря без изменения; 2) изменить направление тока в об­мотке якоря, оставив без изменения направление тока в полюсных обмотках возбуждения. Если одновременно изменить направление тока и в обмотке якоря, и в обмотке возбуждения, то направление вращения двигателя не изменится.