Рис. 2.1 Базовая конфигурация приводов двигателя постоянного тока
2.2 Машины постоянного тока Машины постоянного тока были изобретены британским ученым Уильямом Стердженом в 1832 году и
служат уже более века. С момента появления машин переменного тока, роль машин постоянного тока для
электрической тяги постепенно исчезает. Тем не менее, в некоторых малолитражных или внедорожных
электромобилях по-прежнему используются машины постоянного тока в основном для простоты.
2.1.1 Конструкция машин постоянного тока На рис. 2.2 показана разобранная схема машины постоянного тока, которая в основном состоит из
статора, ротора и коллектора. Статор – это цепь поля возбуждения, которая включает в себя полевую
обмотку или постоянные магниты для активизации магнитного поля, тогда как ротор – это цепь якоря,
которая устанавливает обмотку якоря, где ток якоря является двунаправленным и переключается
коммутатором через углеродные щетки. Различное расположение цепей возбуждения и якоря создает
различные типы машин постоянного тока, что обеспечивает разные характеристики крутящего момента
(
Dubey, 1989
). Как показано на рис. 2.3, машина постоянного тока может быть классифицирована как
отдельно активированные, последовательные, шунтирующие, накопительные, дифференциальные и типы
постоянных магнитов. В отдельно активируемой машине постоянного тока цепи активации и якоря
питаются от разных источников напряжения, поэтому их токи контролируются независимо. В
шунтирующей машине постоянного тока, цепи активации и якоря соединены параллельно и питаются
одним и тем же источником, поэтому их токи контролируются одновременно. В кумулятивном составном
соединении схема поля соединена последовательно с цепью якоря, так что токи поля и якоря одинаковы и
управляются одновременно. В накопительной составной машине постоянного тока есть две полевые цепи,
одна из которых соединена последовательно, а другая соединена шунтом с цепью якоря, а поток
последовательного поля направлен в том же направлении, что и поле шунта. В отличие от кумулятивного
составного соединения, дифференциальная составная машина постоянного тока имеет поток
последовательного поля, противоположный потоку шунтирующего поля. Заменяя обмотку активации и
структуру полюсов на постоянных магнитах, машина с постоянным током имеет относительно более
высокую плотность мощности и более высокую эффективность, чем вышеуказанные типы обмоточных
полей, благодаря преимуществу постоянных магнитов, экономящему пространство, и отсутствию полевых
потерь. Однако, поскольку активация поля в машине постоянного тока неуправляема, она не может достичь
рабочих характеристик при управлении потоком.