Назначение двигателя постоянного тока: Назначение и области применения электродвигателей постоянного тока | Полезные статьи

Содержание

Двигатели постоянного тока назначение конструкция принцип работы

Эра электродвигателей берёт своё начало с 30-х годов XIX века, когда Фарадей на опытах доказал способность вращения проводника, по которому проходит ток, вокруг постоянного магнита.

На этом принципе Томасом Девенпортом был сконструирован и испытан первый электродвигатель постоянного тока.

Изобретатель установил своё устройство на действующую модель поезда, доказав тем самым работоспособность электромотора.

Практическое применение ДПТ нашёл Б. С. Якоби, установив его на лодке для вращения лопастей. Источником тока учёному послужили 320 гальванических элементов. Несмотря на громоздкость оборудования, лодка могла плыть против течения, транспортируя 12 пассажиров на борту.

Лишь в конце XIX столетия синхронными электродвигателями начали оснащать промышленные машины. Этому способствовало осознание принципа преобразования электродвигателем постоянного тока механической энергии в электричество.

То есть, используя электродвигатель в режиме генератора, удалось получать электроэнергию, производство которой оказалось существенно дешевле от затрат на выпуск гальванических элементов.

С тех пор электродвигатели совершенствовались и стали завоёвывать прочные позиции во всех сферах нашей жизнедеятельности.

Устройство и описание ДПТ

Конструктивно электродвигатель постоянного тока устроен по принципу взаимодействия магнитных полей.

Самый простой ДПТ состоит из следующих основных узлов:

  1. Двух обмоток с сердечниками, соединенных последовательно. Данная конструкция расположена на валу и образует узел, называемый ротором или якорем.
  2. Двух постоянных магнитов, повёрнутых разными полюсами к обмоткам. Они выполняют задачу неподвижного статора.
  3. Коллектора – двух полукруглых, изолированных пластин, расположенных на валу ДПТ.
  4. Двух неподвижных контактных элементов (щёток), предназначенных для передачи электротока через коллектор до обмоток возбуждения.

Рисунок 1. Схематическое изображение простейшего электродвигателя постоянного тока.

Рассмотренный выше пример – это скорее рабочая модель коллекторного электродвигателя. На практике такие устройства не применяются. Дело в том, что у такого моторчика слишком маленькая мощность. Он работает рывками, особенно при подключении механической нагрузки.

Статор (индуктор)

В моделях мощных современных двигателях постоянного тока используются статоры, они же индукторы, в виде катушек, намотанных на сердечники. При замыкании электрической цепи происходит образование линий магнитного поля, под действием возникающей электромагнитной индукции.

Для запитывания обмоток индуктора ДПТ могут использоваться различные схемы подключения:

  • с независимым возбуждением обмоток;
  • соединение параллельно обмоткам якоря;
  • варианты с последовательным возбуждением катушек ротора и статора;
  • смешанное подсоединение.

Схемы подключения наглядно видно на рисунке 2.

Рисунок 2. Схемы подключения обмоток статора ДПТ

У каждого способа есть свои преимущества и недостатки. Часто способ подключения диктуется условиями, в которых предстоит эксплуатация электродвигателя постоянного тока. В частности, если требуется уменьшить искрения коллектора, то применяют параллельное соединение.

Для увеличения крутящего момента лучше использовать схемы с последовательным подключением обмоток. Наличие высоких пусковых токов создаёт повышенную электрическую мощность в момент запуска мотора. Данный способ подходит для двигателя постоянного тока, интенсивно работающего в кратковременном режиме, например для стартера.

В таком режиме работы детали электродвигателя не успевают перегреться, поэтому износ их незначителен.

Ротор (якорь)

В рассмотренном выше примере примитивного электромотора ротор состоит из двухзубцового якоря на одной обмотке, с чётко выраженными полюсами. Конструкция обеспечивает вращение вала электромотора.

В описанном устройстве есть существенный недостаток: при остановке вращения якоря, его обмотки занимают устойчивое. Для повторного запуска электродвигателя требуется сообщить валу некий крутящий момент.

Этого серьёзного недостатка лишён якорь с тремя и большим количеством обмоток. На рисунке 3 показано изображение трёхобмоточного ротора, а на рис. 4 – якорь с большим количеством обмоток.

Рисунок 3. Ротор с тремя обмотками
Рисунок 4. Якорь со многими обмотками

Подобные роторы довольно часто встречаются в небольших маломощных электродвигателях.

Для построения мощных тяговых электродвигателей и с целью повышения стабильности частоты вращения используют якоря с большим количеством обмоток. Схема такого двигателя показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Схема электромотора с многообмоточным якорем

Коллектор

Если на выводы обмоток ротора подключить источник постоянного тока, якорь сделает пол-оборота и остановится. Для продолжения процесса вращения необходимо поменять полярность подводимого тока. Устройство, выполняющее функции переключения тока с целью изменения полярности на выводах обмоток, называется коллектором.

Самый простой коллектор состоит из двух, изолированных полукруглых пластин. Каждая из них в определённый момент контактирует со щёткой, с которой снимается напряжение. Одна ламель всегда подсоединена к плюсу, а вторая – к минусу. При повороте вала на 180º пластины коллектора меняются местами, вследствие чего происходит новая коммутация со сменой полярности.

Такой же принцип коммутации питания обмоток используются во всех коллекторах, в т. ч. и в устройствах с большим количеством ламелей (по паре на каждую обмотку). Таким образом, коллектор обеспечивает коммутацию, необходимую для непрерывного вращения ротора.

В современных конструкциях коллектора ламели расположены по кругу таким образом, что каждая пластина соответствующей пары находится на диаметрально противоположной стороне. Цепь якоря коммутируется в результате изменения положения вала.

Принцип работы

Ещё со школьной скамьи мы помним, что на провод под напряжением, расположенный между полюсами магнита, действует выталкивающая сила. Происходит это потому, что вокруг проволоки образуется магнитное поле по всей его длине. В результате взаимодействия магнитных полей возникает результирующая «Амперова» сила:

F=B×I×L, где B означает величину магнитной индукции поля, I – сила тока, L – длина провода.

Вектор «Амперовой» всегда перпендикулярен до линий магнитных потоков между полюсами. Схематически принцип работы изображён на рис. 6.

Рис. 6. Принцип работы ДПТ

Если вместо прямого проводника возьмём контурную рамку и подсоединим её к источнику тока, то она повернётся на 180º и остановится в в таком положении, в котором результирующая сила окажется равной 0. Попробуем подтолкнуть рамку. Она возвращается в исходное положение.

Поменяем полярность тока и повторим попытку: рамка сделала ещё пол-оборота. Логично припустить, что необходимо менять направление тока каждый раз, когда соответствующие витки обмоток проходят точки смены полюсов магнитов. Именно для этой цели и создан коллектор.

Схематически можно представить себе каждую якорную обмотку в виде отдельной контурной рамки. Если обмоток несколько, то в каждый момент времени одна из них подходит к магниту статора и оказывается под действием выталкивающей силы. Таким образом, поддерживается непрерывное вращение якоря.

Типы ДПТ

Существующие электродвигатели постоянного тока можно классифицировать по двум основным признакам: по наличию или отсутствию в конструкции мотора щеточно-коллекторного узла и по типу магнитной системы статора.

Рассмотрим основные отличия.

По наличию щеточно-коллекторного узла

Двигатели постоянного тока для коммутации обмоток, которых используются щёточно-коллекторные узлы, называются коллекторными. Они охватывают большой спектр линейки моделей электромоторов. Существуют двигатели, в конструкции которых применяется до 8 щёточно-коллекторных узлов.

Функции ротора может выполнять постоянный магнит, а ток от электрической сети подаётся непосредственно на обмотки статора. В таком варианте отпадает надобность в коллекторе, а проблемы, связанные с коммутацией, решаются с помощью электроники.

В таких бесколлекторных двигателях устранён один из недостатков –искрение, приводящее к интенсивному износу пластин коллектора и щёток. Кроме того, они проще в обслуживании и сохраняют все полезные характеристики ДПТ: простота в управлении связанном с регулировкой оборотов, высокие показатели КПД и другие. Бесколлекторные моторы носят название вентильных электродвигателей.

По виду конструкции магнитной системы статора

В конструкциях синхронных двигателей существуют модели с постоянными магнитами и ДПТ с обмотками возбуждения. Электродвигатели серий, в которых применяются статоры с потоком возбуждения от обмоток, довольно распространены. Они обеспечивают стабильную скорость вращения валов, высокую номинальную механическую мощность.

О способах подключения статорных обмоток шла речь выше. Ещё раз подчеркнём, что от выбора схемы подключения зависят электрические и тяговые характеристики двигателей постоянного тока. Они разные в последовательных обмотках и в катушках с параллельным возбуждением.

Управление

Не трудно понять, что если изменить полярность напряжения, то направление вращения якоря также изменится. Это позволяет легко управлять электромотором, манипулируя полярностью щеток.

Механическая характеристика

Рассмотрим график зависимости частоты от момента силы на валу. Мы видим прямую с отрицательным наклоном. Эта прямая выражает механическую характеристику электродвигателя постоянного тока. Для её построения выбирают определённое фиксированное напряжение, подведённое для питания обмоток ротора.

Примеры механических характеристик ДПТ независимого возбуждения

Регулировочная характеристика

Такая же прямая, но идущая с положительным наклоном, является графиком зависимости частоты вращения якоря от напряжения питания. Это и есть регулировочная характеристика синхронного двигателя.

Построение указанного графика осуществляется при определённом моменте развиваемом ДПТ.

Пример регулировочных характеристик двигателя с якорным управлением

Благодаря линейности характеристик упрощается управление электродвигателями постоянного тока. Поскольку сила F пропорциональна току, то изменяя его величину, например переменным сопротивлением, можно регулировать параметры работы электродвигателя.

Регулирование частоты вращения ротора легко осуществляется путём изменения напряжения.

В коллекторных двигателях с помощью пусковых реостатов добиваются плавности увеличения оборотов, что особенно важно для тяговых двигателей. Это также один из эффективных способов торможения.

Мало того, в режиме торможения синхронный электродвигатель вырабатывает электрическую энергию, которую можно возвращать в энергосеть.

Области применения

Перечислять все области применения электродвигателей можно бесконечно долго. Для примера назовём лишь несколько из них:

  • бытовые и промышленные электроинструменты;
  • автомобилестроение – стеклоподъёмники, вентиляторы и другая автоматика;
  • трамваи, троллейбусы, электрокары, подъёмные краны и другие механизмы, для которых важны высокие параметры тяговых характеристик.

Преимущества и недостатки

К достоинствам относится:

  • Линейная зависимость характеристик электродвигателей постоянного тока (прямые линии) упрощающие управление;
  • Легко регулируемая частота вращения;
  • хорошие пусковые характеристики;
  • компактные размеры.

У асинхронных электродвигателей, являющихся двигателями переменного тока очень трудно достичь таких характеристик.

Недостатки:

  • ограниченный ресурс коллектора и щёток;
  • дополнительная трата времени на профилактическое обслуживание, связанное с поддержанием коллекторно-щёточных узлов;
  • ввиду того, что мы пользуемся сетями с переменным напряжением, возникает необходимость выпрямления тока;
  • дороговизна в изготовлении якорей.

По перечисленным параметрам из недостатков в выигрыше оказываются модели асинхронных двигателей. Однако во многих случаях применение электродвигателя постоянного тока является единственно возможным вариантом, не требующим усложнения электрической схемы.

Видео в дополнение к написанному

Двигатель постоянного тока: устройство и принцип действия, конструкция и управление, применение дпт

ДПТ представляет собой вращающуюся электрическую машину, работающую от постоянного тока. В зависимости от направления потока мощности проводится различие между двигателем (электродвигатель с электрической и механической мощностью) и генератором (электрический генератор, на который подаётся механическая мощность, а также электроэнергия). ДПТ могут запускаться под нагрузкой, их скорость легко изменить. В режиме генератора ДПТ преобразует напряжение переменного тока, подаваемое ротором, в пульсирующее постоянное напряжение.

История изобретения

Основываясь на развитии первых гальванических элементов в первой половине XIX века, первыми электромеханическими преобразователями энергии были машины постоянного тока.

Первоначальная форма электродвигателя была разработана в 1829 году, а в 1832 году француз Ипполит Пиксии построил первый генератор. Антонио Пачинотти построил в 1860 году электродвигатель постоянного тока с многокомпонентным коммутатором.

Фридрих фон Хефнер-Алтенек разработал барабанный якорь в 1872 году, который открыл возможность промышленного использования в области крупномасштабного машиностроения.

В последующие десятилетия такие машины из-за развития трехфазного переменного тока потеряли свою значимость в крупномасштабном машиностроении. Синхронные машины и системы с низким уровнем обслуживания асинхронного двигателя заменили их во многих устройствах.

Конструкция двигателя

Чтобы понять принцип действия ДПТ, нужно сначала изучить его конструктивные особенности, одной из которых является то, что в магнитном поле постоянного магнита установлен вращающийся проводящий контур.

Упрощая эту структуру, можно сказать, что двигатель состоит из двух основных компонентов:

  1. Основной магнит (постоянный магнит), который прикреплён к статору. Магнитное поле также может быть электрически сгенерировано. На статоре находятся так называемые возбуждающие обмотки (катушки).
  2. Проводящая петля (арматура) на сердечнике якоря, обычно состоящая из слоистых металлических листов.

Обе конструкции называются двигателями постоянного тока с внешним возбуждением.

Электродинамический закон указывает, что токопроводящая петля проводника в магнитном поле представляет собой силу [F], зависящую от тока [I] и напряжённости магнитного поля [B]. Токопроводящий проводник окружен круговым магнитным полем.

Если объединить магнитное поле магнитного поля с магнитным полем проводящей петли, можно обнаружить суперпозицию двух полей, а также результирующий силовой эффект.

Обмотка якоря состоит из двух половин катушки. Если применить напряжение постоянного тока к двум концам обмотки якоря, можно представить, что движущиеся носители заряда поступают в нижнюю половину катушки из верхней половины катушки.

Каждая токопроводящая катушка развивает собственное магнитное поле, и магнитное поле постоянного магнита накладывается на магнитное поле нижней половины катушки и поле верхней половины катушки.

Линии поля постоянного магнитного поля всегда одного направления, они всегда показывают с севера на южный полюс. Напротив, поля двух половин катушки имеют противоположные направления.

В левой части поля половины катушки полевые линии поля возбудителя и поля катушки имеют одно и то же направление. Благодаря этому силовому эффекту в противоположном направлении на нижнем и верхнем концах арматуры создаётся крутящий момент, который вызывает вращательное движение якоря.

Якорь представляет собой так называемый двутавровый якорь. Эта конструкция получила название из-за своей формы, которая напоминает два составных «Т». Катушки якоря соединены с платами коммутатора (коллектора).

Подача тока в обмотке якоря обычно осуществляется через угольные щётки, которые обеспечивают скользящий контакт с вращающимся коммутатором и подают катушкам электричество.

Щётки изготавливаются из самосмазывающихся графитов, частично смешанных с медным порошком для небольших двигателей.

Принцип действия и использование

Это устройство представляет собой электромашину, которая преобразовывает электрическую энергию в механическую. Принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что всякий раз, когда проводник, переносимый током, помещается в магнитное поле, он испытывает механическую силу.

Коммутатор состоит из проводящих сегментов (стержней) из меди, которые представляют собой завершение отдельных катушек проволоки, распределённых вокруг арматуры. Вторая половина механического выключателя комплектуется щётками. Эти щётки обычно остаются неподвижными с корпусом двигателя.

По мере прохождения электрической энергии через щётки и арматуру создаётся крутильная сила в виде реакции между полем двигателя и якорем, вызывающим поворот якоря двигателя. Когда арматура поворачивается, щётки переключаются на соседние полосы на коммутаторе. Это действие переносит электрическую энергию на соседнюю обмотку и якорь.

Движение магнитного поля достигается переключением тока между катушками внутри двигателя. Это действие называется коммутацией. Очень многие двигатели имеют встроенную коммутацию. Это означает, что при вращении двигателя механические щётки автоматически коммутируют катушки на роторе.

Настройка скорости

ДПТ можно легко регулировать. Скорость можно изменить с помощью следующих переменных:

  1. Напряжение якоря U_A (управление напряжением).
  2. Основной поток поля (полевое управление), сила магнитного поля.
  3. Анкерное сопротивление.

Простейшим методом управления скоростью вращения является управление приводным напряжением. Чем выше напряжение, тем выше скорость, которую двигатель пытается достичь. Во многих приложениях простое регулирование напряжения может привести к большим потерям мощности в цепи управления, поэтому широко используется метод широтно-импульсной модуляции.

В основном способе с широтно-импульсной модуляцией рабочая мощность включается и выключается для модуляции тока. Отношение времени включения к «выключенному» времени определяет скорость двигателя.

Электродвигатель с внешним возбуждением легко контролировать, поскольку токи через обмотки якоря и статора можно контролировать отдельно. Поэтому такие двигатели имели определённое значение, особенно в области высоко динамичных приводных систем, например, для привода станков с точной регулировкой скорости и крутящего момента.

Современное применение

ДПТ используются в различных областях.

Он является важным элементом в различных продуктах:

  1. игрушках;
  2. сервомеханических устройствах;
  3. приводах клапанов;
  4. роботах;
  5. автомобильной электронике.

Высококачественные предметы повседневного назначения (кухонные приборы) используют серводвигатель, известный как универсальный двигатель. Эти универсальные двигатели являются типичными ДПТ, в которых стационарные и вращающиеся катушки представляют собой последовательные провода.

Назначение и принцип действия машины постоянного тока

Назначение. Машины постоянного тока применяют в качестве электродвигателей и генераторов. Электродвигатели постоянного тока имеют хорошие регулировочные свойства, значительную перегрузочную способность и позволяют получать как жесткие, так и мягкие механические характеристики.

Поэтому их широко используют для привода различных механизмов в черной металлургии (прокатные станы, кантователи, роликовые транспортеры), на транспорте (электровозы, тепловозы, электропоезда, электромобили), в грузоподъемных и землеройных устройствах (краны, шахтные подъемники, экскаваторы), на морских и речных судах, в металлообрабатывающей, бумажной, текстильной, полиграфической промышленности и др. Двигатели небольшой мощности применяют во многих системах автоматики.

Конструкция двигателей постоянного тока сложнее и их стоимость выше, чем асинхронных двигателей. Однако в связи с широким применением автоматизированного электропривода и тиристорных преобразователей, позволяющих питать электродвигатели постоянного тока регулируемым напряжением от сети переменного тока, эти электродвигатели широко используют в различных отраслях народного хозяйства.

Генераторы постоянного тока ранее широко использовались для питания электродвигателей постоянного тока в стационарных и передвижных установках, а также как источники Электрической энергии для заряда аккумуляторных батарей, питания электролизных и гальванических ванн, для электроснабжения различных электрических потребителей на автомобилях, самолетах, пассажирских вагонах, электровозах, тепловозах и др.

Недостатком машин постоянного тока является наличие щеточноколлекторного аппарата, который требует тщательного ухода в эксплуатации и снижает надежность работы машины.

Поэтому в последнее время генераторы постоянного тока в стационарных установках вытесняются полупроводниковыми преобразователями, а на транспорте — синхронными генераторами, работающими совместно с полупроводниковыми выпрямителями.

Принципиальная возможность создания электродвигателя постоянного тока была впервые показана М. Фарадеем в 1821 г.; в созданном им приборе проводник, по которому пропускали постоянный ток, вращался вокруг магнита.

Двигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением был создан в России акад. Б. С. Якоби в 1834 г., который назвал его магнитной машиной. В 1838 г. им был построен более мощный электродвигатель, который использовался для привода гребного винта речного катера.

Принцип обратимости электрических машин был также впервые сформулирован русским физиком акад. Э. X. Ленцем. В дальнейшем ряд коллекторных машин постоянного тока был созданГ. Феррарисом, В. Сименсом и др.

Значительное развитие теория электрических машин постоянного тока получила в трудах Д. А. Лачинова. В 1880 г.

он опубликовал труд «Электромеханическая работа», в котором рассмотрел вопросы, создания вращающего момента электродвигателя, КПД электрических машин, условия питания электродвигателя от генератора и дал классификацию машин постоянного тока по способу возбуждения.

В XX столетии продолжалось развитие теории и совершенствование конструкции машин постоянного тока. Большое внимание обращалось на повышение надежности этих машин путем устранения причин, вызывающих возникновения искрения под щетками (улучшения коммутации) и образования кругового огня на коллекторе.

Важное значение в решении всех теоретических и практических вопросов работы машин постоянного тока имели в трудах советских ученых: А. Е. Алексеева, Д. А. Завалишина, Г. А. Люста, А. Б. Иоффе, В.

Т. Касьянова, М. П. Костенко, В. С. Кулебакина, С. И. Курбатова, Л. М. Пиотровского, Е. М. Синельникова, В. А. Толвинского, К. И. Шенфера, венгер-ского электротехника О. В. Бенедикта и др.

В настоящее время в рамках Интерэлектро разработана серия электродвигателей постоянного тока типа ПИ мощностью от 0,25 до 750 кВт, которая выпускается электропромышленностью всех стран — членов СЭВ.

Эти двигатели Предназначены для регулируемых электроприводов и рассчитаны на питание от полупроводниковых преобразователей.

Кроме того, электропромышленность выпускает ряд двигателей постоянного тока специального исполнения — для электротяги, экскаваторов, металлургического оборудования, шахтных подъемников, буровых установок, морских и речных судов и других приводов мощностью от нескольких сотен до нескольких тысяч кВт.

Рис. 8.1. Электромагнитная схема двухполюсной машины постоянного тока (а) и эквивалентная схема ее обмотки якоря (б): 1 — обмотка возбуждения; 2 — главные полюсы; 3 — якорь; 4 — обмотка якоря; 5 — щетки; 6 — корпус (станина)

Принцип действия. Машина постоянного тока (рис. 8.1, а) имеет обмотку возбуждения, расположенную на явно выраженных полюсах статора.

По этой обмотке проходит постоянный ток Iв , который создает магнитное поле возбуждения Фв . На роторе расположена двухслойная обмотка, в которой при вращении ротора индуцируется ЭДС.

Таким образом, ротор машины постоянного тока является якорем, а конструкция машины сходна с конструкцией обращенной синхронной машины.

При заданном направлении вращения якоря направление ЭДС, индуцируемой в его проводниках, зависит только от того, под каким полюсом находится проводник. Поэтому во всех проводниках, расположенных под одним полюсом, направление ЭДС одинаковое и сохраняется таким независимо от частоты вращения.

Иными словами, характер, отображающий направление ЭДС на рис. 8.

1, а, неподвижен во времени: в проводниках, расположенных выше горизонтальной оси симметрии, которая разделяет полюсы (геометрическая нейтраль), ЭДС всегда направлена в одну сторону; в проводниках, лежащих ниже геометрической нейтрали, ЭДС направлена в противоположную сторону.

При вращении якоря проводники обмотки перемещаются от одного полюса к другому; ЭДС, индуцируемая в них, изменяет знак, т. е. в каждом проводнике наводится переменная ЭДС. Однако количество проводников, находящихся под каждым полюсом, остается неизменным.

При этом суммарная ЭДС, индуцируемая в проводниках, находящихся под одним полюсом, также неизменна по направлению и приблизительно постоянна по величине.

Эта ЭДС снимается с обмотки якоря с помощью скользящего контакта, включенного между обмоткой и внешней цепью.

Обмотка якоря выполняется замкнутой, симметричной (рис. 8.1,б). При отсутствии внешней нагрузки ток по обмотке не проходит, так как ЭДС, индуцируемые в различных частях обмотки, взаимно компенсируются.

Если щетки, осуществляющие скользящий контакт с обмоткой якоря, расположить на геометрической нейтрали, то при отсутствии внешней нагрузки к щеткам прикладывается напряжение U, равное ЭДС Е, индуцированной в каждой из половин обмоток. Это напряжение практически неизменно, хотя и имеет некоторую переменную составляющую, обусловленную изменением положения проводников в пространстве. При большом количестве проводников пульсации напряжения весьма незначительны.

При подключении к щеткам сопротивления нагрузки Rн через обмотку якоря проходит постоянный ток , направление которого определяется направлением ЭДС Е. В обмотке якоря ток Iа разветвляется и проходит по двум параллельным ветвям (токи ia ).

Для обеспечения надежного токосъема щетки скользят не по проводникам обмотки якоря (как это было вначале развития электромашиностроения), а по коллектору, выполняемому в виде цилиндра, который набирается из медных пластин, изолированных одна от другой. К каждой паре соседних коллекторных пластин присоединяют часть обмотки якоря, состоящую из одного или нескольких витков; эту часть называют секцией обмотки якоря.

Если машина работает в генераторном режиме, то коллектор вместе со скользящими по его поверхности щетками является выпрямителем.

В двигательном режиме, когда к якорю подводится питание от источника постоянного тока и он преобразует электрическую энергию в механическую, коллектор со щетками можно рассматривать как преобразователь частоты, связывающий сеть постоянного тока с обмоткой, по проводникам которой проходит переменный ток.

Таким образом, главной особенностью машины постоянного тока является наличие коллектора и скользящего контакта между обмоткой якоря и внешней электрической цепью.

Электродвигатели постоянного тока. Устройство и работа. Виды

Электрические двигатели, приводящиеся в движение путем воздействия постоянного тока, применяются значительно реже, по сравнению с двигателями, работающими от переменного тока.

В бытовых условиях электродвигатели постоянного тока используются в детских игрушках, с питанием от обычных батареек с постоянным током. На производстве электродвигатели постоянного тока приводят в действие различные агрегаты и оборудование.

Питание для них подводится от мощных батарей аккумуляторов.

Устройство и принцип работы

Электродвигатели постоянного тока по конструкции подобны синхронным двигателям переменного тока, с разницей в типе тока. В простых демонстрационных моделях двигателя применяли один магнит и рамку с проходящим по ней током. Такое устройство рассматривалось в качестве простого примера. Современные двигатели являются совершенными сложными устройствами, способными развивать большую мощность

Главной обмоткой двигателя служит якорь, на который подается питание через коллектор и щеточный механизм. Он совершает вращательное движение в магнитном поле, образованном полюсами статора (корпуса двигателя). Якорь изготавливается из нескольких обмоток, уложенных в его пазах, и закрепленных там специальным эпоксидным составом.

Статор может состоять из обмоток возбуждения или из постоянных магнитов. В маломощных двигателях используют постоянные магниты, а в двигателях с повышенной мощностью статор снабжен обмотками возбуждения.

Статор с торцов закрыт крышками со встроенными в них подшипниками, служащими для вращения вала якоря.

На одном конце этого вала закреплен охлаждающий вентилятор, который создает напор воздуха и прогоняет его по внутренней части двигателя во время работы.

Принцип действия такого двигателя основывается на законе Ампера. При размещении проволочной рамки в магнитном поле, она будет вращаться.

Проходящий по ней ток создает вокруг себя магнитное поле, взаимодействующее с внешним магнитным полем, что приводит к вращению рамки. В современной конструкции мотора роль рамки играет якорь с обмотками.

На них подается ток, в результате вокруг якоря создается магнитное поле, которое приводит его во вращательное движение.

Для поочередной подачи тока на обмотки якоря применяются специальные щетки из сплава графита и меди

Выводы обмоток якоря объединены в один узел, называемый коллектором, выполненным в виде кольца из ламелей, закрепленных на валу якоря. При вращении вала щетки по очереди подают питание на обмотки якоря через ламели коллектора. В результате вал двигателя вращается с равномерной скоростью. Чем больше обмоток имеет якорь, тем равномернее будет работать двигатель.

Щеточный узел является наиболее уязвимым механизмом в конструкции двигателя. Во время работы медно-графитовые щетки притираются к коллектору, повторяя его форму, и с постоянным усилием прижимаются к нему.

В процессе эксплуатации щетки изнашиваются, а токопроводящая пыль, являющаяся продуктом этого износа, оседает на деталях двигателя. Эту пыль необходимо периодически удалять.

Обычно удаление пыли выполняют воздухом под большим давлением.

Щетки требуют периодического их перемещения в пазах и продувки воздухом, так как от накопившейся пыли они могут застрять в направляющих пазах. Это приведет к зависанию щеток над коллектором и нарушению работы двигателя. Щетки периодически требуют замены из-за их износа.

В месте контакта коллектора со щетками также происходит износ коллектора. Поэтому при износе якорь снимают и на токарном станке протачивают коллектор.

После проточки коллектора изоляция, находящаяся между ламелями коллектора стачивается на небольшую глубину, чтобы она не разрушала щетки, так как ее прочность значительно превышает прочность щеток.

Виды

Электродвигатели постоянного тока разделяют по характеру возбуждения:

Независимое возбуждение

При таком характере возбуждения обмотка подключается к внешнему источнику питания. При этом параметры двигателя аналогичны двигателю на постоянных магнитах.

Обороты вращения настраиваются сопротивлением обмоток якоря. Скорость регулируют специальным регулировочным реостатом, включенным в цепь обмоток возбуждения.

При значительном снижении сопротивления или при обрыве цепи ток якоря повышается до опасных величин.

Электродвигатели с независимым возбуждением запрещается запускать без нагрузки или с небольшой нагрузкой, так как его скорость резко возрастет, и двигатель выйдет из строя.

Параллельное возбуждение

Обмотки возбуждения и ротора соединяются параллельно с одним источником тока. При такой схеме ток обмотки возбуждения значительно ниже тока ротора. Параметры двигателей становятся слишком жесткими, их можно применять для привода вентиляторов и станков.

Регулировка оборотов двигателя обеспечивается реостатом в последовательной цепи с обмотками возбуждения или в цепи ротора.

Последовательное возбуждение

В этом случае возбуждающая обмотка подключается последовательно с якорем, в результате чего по этим обмоткам проходит одинаковый ток. Обороты вращения такого мотора зависят от его нагрузки. Двигатель нельзя запускать на холостом ходу без нагрузки. Однако такой двигатель обладает приличными пусковыми параметрами, поэтому подобная схема используется в работе тяжелого электротранспорта.

Смешанное возбуждение

Такая схема предусматривает применение двух обмоток возбуждения, находящихся парами на каждом полюсе двигателя. Эти обмотки можно соединять двумя способами: с суммированием потоков, либо с их вычитанием. В итоге электродвигатель может обладать такими же характеристиками, как у двигателей с параллельным или последовательным возбуждением.

Чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, на одной из обмоток изменяют полярность. Для управления скоростью вращения мотора и его запуском используют ступенчатое переключение разных резисторов.

Особенности эксплуатации

Электродвигатели постоянного тока отличаются экологичностью и надежностью. Их главным отличием от двигателей переменного тока является возможность регулировки оборотов вращения в большом диапазоне.

Такие электродвигатели постоянного тока можно также применять в качестве генератора. Изменив направление тока в обмотке возбуждения или в якоре, можно изменять направление вращения двигателя.

Регулировка оборотов вала двигателя осуществляется с помощью переменного резистора.

В двигателях с последовательной схемой возбуждения это сопротивление расположено в цепи якоря и позволяет уменьшить скорость вращения в 2-3 раза.

Этот вариант подходит для механизмов с длительным временем простоя, так как при работе реостат сильно нагревается. Повышение оборотов создается путем включения в цепь возбуждающей обмотки реостата.

Для моторов с параллельной схемой возбуждения в цепи якоря также применяются реостаты для уменьшения оборотов в два раза. Если в цепь обмотки возбуждения подключить сопротивление, то это позволит повышать обороты до 4 раз.

Применение реостата связано с выделением тепла. Поэтому в современных конструкциях двигателей реостаты заменяют электронными элементами, управляющими скоростью без сильного нагревания.

На коэффициент полезного действия мотора, работающего на постоянном токе, влияет его мощность. Слабые электродвигатели постоянного тока обладают малой эффективностью, и их КПД около 40%, в то время, как электродвигатели мощностью 1 МВт могут обладать коэффициентом полезного действия до 96%.

Преимущества электродвигателей постоянного тока
  • Небольшие габаритные размеры.
  • Легкое управление.
  • Простая конструкция.
  • Возможность применения в качестве генераторов тока.
  • Быстрый запуск, особенно характерный для моторов с последовательной схемой возбуждения.
  • Возможность плавной регулировки скорости вращения вала.

Недостатки
  • Для подключения и эксплуатации необходимо приобретать специальный блок питания постоянного тока.
  • Высокая стоимость.
  • Наличие расходных элементов в виде медно-графитных быстроизнашивающихся щеток, изнашивающегося коллектора, что значительно снижает срок эксплуатации, и требует периодического технического обслуживания.

Сфера использования

Широко популярными двигатели постоянного тока стали в электрическом транспорте. Такие двигатели обычно входят в конструкции:

  • Электромобилей.
  • Электровозов.
  • Трамваев.
  • Электричек.
  • Троллейбусов.
  • Подъемно-транспортных механизмов.
  • Детских игрушек.
  • Промышленного оборудования с необходимостью управлением скорости вращения в большом диапазоне.

Похожие темы:

Двигатели Коллекторные Постоянного Тока: Принцип Действия

Машина постоянного тока коллекторная в разрезе

Сегодня уже невозможно представить, что бы мы делали без электрических двигателей. Они применяются буквально везде – в зубных щетках, принтерах, детских игрушках, в автомобилях в банкоматах и многом, многом другом. Двигатели коллекторные постоянного тока очень надежны.

Их конструкция практически не изменилась за последние сто лет. Сегодня мы расскажем вам все, что знаем об этих устройствах, так облегчающих жизнь современному человеку.

Основные понятия

Давайте вкратце пробежимся по строению двигателя, чтобы дальнейший материал был проще для усвоения.

Как устроен двигатель постоянного тока

Электродвигатель постоянного тока коллекторный – строение

На схеме выше вы можете рассмотреть основные части любого коллекторного двигателя постоянного тока. Его строение более чем классическое, и разница в двигателях достигается за счет их мощности и настроек.

Итак, давайте по порядку:

Коллекторный двигатель постоянного тока — якорь

  • Якорь или ротор – это подвижная часть устройства, которая и осуществляет механическую работу. Представляет собой он крепкий металлический вал, который закреплен в корпусе агрегата через подшипники качения, что, собственно, и позволяет детали вращаться.
  • Смотрим на фото выше и идем справа налево, разбирая элементы, установленные на валу.
  • На подшипнике мы видим пылезащитную шайбу. Она не дает механизму забиваться грязью, а также обеспечивает его надежную и мягкую фиксацию внутри металлического корпуса двигателя.
  • Далее идут по кругу короткие параллельные пластины, которые изолированы друг от друга. Эта часть якоря и есть коллекторы двигателей постоянного тока. Их назначение состоит в том, чтобы постоянно во время вращения ротора менять запитываемые участки обмотки якоря, с целью достижения максимальной эффективности работы.

Ремонт коллектора двигателей постоянного тока – в домашних условиях практически невозможен

  • Если вы не в курсе, что такое закон электромагнитной индукции, то сейчас вам, наверняка, стало непонятно, о чем мы только что сказали. Подождите немного, мы дадим разъяснения в следующей главе.
  • Идем дальше. От коллектора отходит в разные стороны припаянная медная проволока. Это выводы обмотки якоря, которая запитывается через коллектор.
  • Далее идет самая толстая и важная часть якоря, состоящая из магнитопровода (сердечника) – шихтованный бочонок, набранный из стальных пластин, и самой обмотки – медных проводов, уложенных определенным образом в пазах магнитопровода.

Интересно знать! Обмотку якоря от абразивной пыли защищает броня из шнура. Абразивная пыль внутри двигателя постоянно образуется из-за трения друг о друга металлических деталей в подшипнике.

  • Венчает ротор пластиковая крыльчатка, которая отвечает за охлаждение двигателя во время его работы.

Электродвигатель коллекторный постоянного тока – статор

  • Вторая, но не менее важна рабочая часть двигателя – это статор. Данная деталь является неподвижной. По сути, статор – это электромагнит, задача которого генерировать направленное магнитное поле.
  • Состоит он из сердечника, также набранного из пластин, и обмотки.

Интересно знать! Обратите внимание, за исключением того, что ток на обмотку статора подается через неподвижные соединения на клеммы, и сама деталь является неподвижной, его строение точно такое же, как и у ротора, что и определяет свойства электрических двигателей.

  • И статор, и ротор удерживаются в правильном положении за счет корпуса, который изготавливается из стали.
  • К корпусу может присоединяться станина, которая обеспечивает устойчивость двигателя, но это уже больше зависит от типа мотора и режима его использования.

Двигатель постоянного тока коллекторного типа нуждается в щетках

  • Следующая важная часть двигателя постоянного тока – это щеточный аппарат. Эти детали является расходуемыми и заменяемыми в процессе эксплуатации. Они обеспечивают скользящий контакт. Именно так коллекторы для двигателей постоянного тока запитываются электричеством.
  • Сделаны щетки из графита. Также есть модели с центральным медным стержнем, такие щетки называются медно-графитовыми.
  • От щеток отходят провода, которые уже последовательно соединяются с системой управления двигателем и источником питания.

Электромагнитная индукция

Разобрав строение двигателя переменного тока с коллектором, давайте немного поговорим о законах физики, благодаря которым, сей агрегат может работать.

Коллекторные двигатели постоянного тока – разбираем принцип работы

  • Итак, суть любого электромотора заключается в преобразовании электрической энергии в кинетическую. То есть в механическое усилие, которое обычно передается на ведомые механизмы через вращающийся вал, посредством различных передач.
  • Основной физический закон, заставляющий двигатель вращаться – это взаимодействие магнитных полей. Закон электромагнитной индукции также очень важен для понимания функционирования этих машин. Давайте попробуем немного в нем разобраться.
  • На схеме выше показано, как функционирует генератор постоянного тока. Не спешите ругаться, принцип работы с двигателем у этого устройства имеет общие моменты и даже более…
  • Мы видим постоянный магнит, создающий поле линии которого направлены от северного полюса к южному.
  • Согласно закону электромагнитной индукции, если поперек этих волн переместить проводник, то в нем образуется электродвижущая сила (ЭДС). Другими словами, в проводнике индуцируется ток.
  • Этот ток ничем не хуже любого другого, а значит, тоже создает магнитное поле вокруг проводника. Данный принцип заложен в работу двигателей с короткозамкнутым ротором. Но в нашем случае магнитное поле от ЭДС оказывает тормозящий эффект.
  • Смотрим на внутреннюю часть схемы. Там мы видим вращающуюся рамку – простейший аналог обмотки якоря.

Так бы работал двигатель постоянного тока, коллектора в котором нет

  • Представим, что изначально рамка стоит горизонтально. Когда происходит вращение, части рамки аб и вг начинают пересекать магнитное поле. Ток начинает расти, пока рамка не займет строго вертикальное положение.
  • Далее ток начинает падать до нуля, пока рамка снова не примет горизонтальную позицию.

Интересно знать! Падение происходит за счет того, что в таком положении проводники уже не пересекают магнитное поле, а скользят по его линиям.

  • Данное положение является противоположным изначальному – части рамки поменялись местами.

Направление, в котором течет ток в проводнике, зависит от того, в какую сторону проводник двигается

  • Продолжаем вращение. Ток начинает снова расти, но согласно правилу левой руки, он сменит свое направление в цепи на противоположное. Именно так действует генератор переменного тока. Его отличие от героя нашего обзора состоит в том, что у него нет коллектора, а вместо него используется сплошное контактное кольцо. Такой ток в графическом виде представляется как синусоида – смотрите изображение ниже, пункт «b».

Коллекторы для электродвигателей постоянного тока не дают току менять свое направление

  • Смысл назначения коллектора в том, что он не дает току менять направление. Напоминаем, коллектор состоит из изолированных пластин, которые контактирую со щетками так, чтобы при смене полуоборотов рамки, они менялись местами.
  • Графически ток, выдаваемый такой рамкой, показан на схеме выше, пункт «с».

Итак, это была вводная информация, которая позволит вам лучше понять то, о чем мы будем говорить во второй части статьи.

Принцип работы двигателя постоянного тока

Коллекторные электродвигатели постоянного тока

Уникальным свойством коллекторных машин является обратимость этих устройств. Что под эти понимается?

  • Все просто! Данные агрегаты способны работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора постоянного тока, при соответствующем подключении статора и ротора двигателя.
  • Когда машина постоянного тока подключается к источнику энергии, ток начинает бежать в обмотках ротора и статора агрегата. И там и там моментально образуются электромагнитные поля – якоря и возбуждения. Взаимодействие этих полей создает на роторе некий электромагнитный момент (М).
  • Этот момент является вращающим, не обладающий тормозящим эффектом, как в генераторе тока.
  • Под действием момента М якорь приходит в движение. При этом потребляется электрическая энергия из питающей сети.
  • Когда ротор приходит в движение, в его обмотке начинает индуцироваться ЭДС, подобно тому, как мы описывали в предыдущей главе.

Электродвигатели постоянного тока коллекторные – правило правой руки поможет определить направление магнитного поля обмотки якоря

  • Направление ЭДС легко определяется по правилу левой руки, подробное описание которого представлено на рисунке выше.
  • Интересно то, что данная ЭДС будет направлена в противоположную сторону питающему ротор току, поэтому данная сила называется противо-ЭДС, то есть она тормозит якорь.
  • Если не вдаваться в формулы и расчеты, то можно просто сказать, что при увеличении электромагнитного момента, то есть, когда возрастает нагрузка на вал двигателя, происходит рост мощности в обмотке якоря (на входе двигателя).
  • Мы знаем, что напряжение, подводимое к двигателю, постоянно остается неизменным, а значит, из-за возрастания нагрузки происходит рост питающего ротор тока.
  • Другими словами, частота вращения якоря будет прямо пропорциональной напряжению и обратно пропорциональной возбуждающему потоку. Растущий ток повышает момент вращения при неизменном нагрузочном моменте
  • Говоря еще проще, зажмите чем-нибудь вал двигателя. При этом замедлится его вращение, а сила тока возрастет. Увеличьте силу тока без нагрузки на вал, он раскрутится сильнее, все просто.

Интересно знать! Если нагрузка на вал будет настолько сильной, что во время работы заставит вращаться его в обратном направлении, двигатель перейдет в режим генератора.

Разновидности двигателей постоянного тока

Коллекторный электродвигатель постоянного тока для компактных устройств

Все двигатели постоянного тока можно разделить по их мощности и назначению:

  • Самые маленькие экземпляры имеют мощность в единицы Ватт.
  • Их обычно устанавливают в небольшие устройства и детские игрушки. Их рабочее напряжение варьируется в пределах 3-9 Вольт, что могут обеспечить обычные батарейки.
  • Строение основных рабочих частей таких двигателей следующее: трехполюсной ротор, коллектор с соответствующим количеством пластин, двухполюсной статор, роль которого выполняют постоянные магниты.
  • Электродвигатели коллекторные постоянного тока средней мощности, которые выдают десятки ватт.
  • Их строение немного отличается: многополюсной ротор и коллектор, щеточный аппарат из двух или четырех щеток, четырехполюсной статор на постоянных магнитах.

Двигатели постоянного тока коллекторные

  • Мощные агрегаты, выдающие и потребляющие сотни и тысячи Ватт энергии, имеют практически такое же строение, но вместо маломощных постоянных магнитов в них используются электрические.

Способы возбуждения двигателей постоянного тока

Способы подключения двигателей постоянного тока

Существует четыре способа возбуждения двигателя постоянного тока.

Независимое возбуждение

Не трудно догадаться, что при такой схеме якорь двигателя питается от основного источника постоянного тока – от сети, генератора или выпрямителя, а обмотка возбуждения подключена к дополнительному источнику.

  • Обмотка возбуждения имеет регулировочный реостат, позволяющий контролировать режимы работы двигателя.
  • К цепи обмотки ротора подключается пусковой реостат. Его назначение — ограничение тока при пуске двигателя.
  • Особенностью такой схемы является то, что возбуждающие токи от токов нагрузки не зависят, а значит, магнитный поток двигателя практически не будет зависеть от нагрузки. То есть зависимость частоты вращения и момента будут линейными.
  • Огромный недостаток такого двигателя, это то, что если его включить без нагрузки, частота вращения станет очень большой, что может привести даже к выходу его из строя. Ток в обмотке якоря сильно возрастает, из-за чего может возникнуть круговой огонь.
  • От работы двигателя в таком режиме защищает автоматика, которая отключает подачу питания.

Интересно знать! Чисто теоретически, работа в таком режиме не может заставить постоянно увеличиваться скорость вращения ротора. Она прекратит нарастать, когда противо-ЭДС достигнет значения напряжения питания.

  • Если во время работы такого двигателя произойдет разрыв цепи возбуждения, при условии, что нагрузка на валу близка к номинальной, двигатель остановится, так как электромагнитный момент станет меньше, чем нагрузка на валу. В этом случае ток на обмотке якоря также резко возрастет, что приведет к его перегреву и прочим неприятным последствиям.
Параллельное возбуждение

Схема параллельного возбуждения

В этой схеме обе обмотки питаются от одного источника. В цепи также включены два реостата – регулировочный и пусковой.

  • Несмотря на подключение к одной сети, питание, по сути, остается независимым, а значит, ток обмотки возбуждения, также не будет зависеть от тока обмотки якоря.
  • Двигатель с таким подключением имеет такие же характеристики, как и независимый.
  • Тем не менее, разница есть – такой мотор будет работать только при условии, что напряжение источника питания остается неизменным.
Последовательное возбуждение

Схема с последовательным возбуждением

Обмотка возбуждения имеет последовательное с якорем подключение.

  • Для ограничения пускового тока в цепь может быть включен пусковой реостат, также может быть включен и реостат регулировочный.
  • При таком подключении токи обмоток уже имеют зависимость друг от друга. При включении реостата они будут равными, а значит, магнитный поток будет зависеть от нагрузки.
  • Магнитная система машины не будет насыщенной, пока ток обмотки якоря будет составлять 80-90% от номинального тока. Магнитный поток будет изменяться прямо пропорционально току, из-за чего скоростная характеристика агрегата будет мягкой.
  • При возрастании тока частота вращения такого двигателя падает. Это происходит из-за возрастания падения напряжения в сопротивлении цепи обмотки якоря, а также из-за того что растет магнитный поток.
  • Когда ток становится больше номинального, зависимости частоты вращения и момента становятся линейными, ведь магнитная цепь становится насыщенной, то есть при изменении тока магнитный поток больше изменяться не будет.

Механическая характеристика двигателя

  • Механическая характеристика такого двигателя имеет гиперболическую форму. При малых нагрузках будет сильно уменьшаться магнитный поток, а частота вращения возрастать, что также может привести к тому, что двигатель пойдет вразнос.
  • Это обстоятельство ограничивает применение сих агрегатов в системах, предполагающих работу на холостом ходу или с низкими нагрузками.

Интересно знать! Минимально допустимая нагрузка для двигателей с последовательным возбуждением составляет 20-25% от номинального значения. Чтобы не допустить включение двигателя без нагрузки, его присоединяют с приводом через жесткую глухую муфту или зубчатую передачу. Ременные передачи и фрикционные муфты использовать нельзя, так как может случиться обрыв, а последствия вам уже известны.

Что интересно, несмотря на такой недостаток, эти двигатели очень распространены, особенно там, где имеется изменение нагрузки и тяжелые условия пуска, например, в электровозах, электрокарах, тепловозах и прочем.

И объяснить это очень просто – при мягкой характеристике возрастание нагрузки не приводит к сильному росту тока и потребляемой энергии, а значит, с перегрузками данные агрегаты справляются лучше. Также не забываем про высокий пусковой момент, чего лишены рассматриваемые ранее варианты двигателей.

Смешанное возбуждение

Двигатель со смешанным возбуждением

Магнитный поток внутри такого двигателя создается благодаря совместному взаимодействию двух обмоток возбуждения. Одна из них подключена независимо или параллельно, а вторая последовательно.

  • Механическая характеристика такого агрегата представляет собой нечто среднее между предыдущими вариантами.
  • Большим преимуществом такого двигателя является возможность работать в холостом режиме, обладая при этом мягкой характеристикой.

Интересно знать! В режиме холостого хода частота вращения зависит от магнитного потока обмотки, подключенной параллельно.

  • К достоинствам таких двигателей можно отнести простоту производства, эксплуатации и ремонта. Они имеют солидный рабочий ресурс.
  • Из недостатков выделяются – низкомоментность и быстроходность.

При замедлении скорости вращения они становятся малоэффективными, их сложно охладить.

Немного об универсальности

На фото — электродвигатель постоянного тока универсальный коллекторный

Давайте немного поговорим про универсальные коллекторные двигатели. Суть этих агрегатов заключается в том, что они могут работать как от постоянного, так и от переменного токов.

  • Используются такие машины в основном на электроинструменте, и некоторой бытовой технике, так как имеет малые размеры и легкую регулировку скорости вращения вала.
  • По сути, эти двигатели являются ДПТ с последовательно запитанными обмотками, просто они оптимизированы для работы от общественной сети переменного тока.
  • Данный двигатель будет вращаться в одну сторону вне зависимости от того в какую сторону бежит ток по обмоткам, хотя противофазный эффект имеет место быть, но он незначителен.
  • Подробно об этом мы писали в недавней статье про двигатели переменного тока, если интересно, советуем ознакомиться.

На этом закончим наш обзор. Как видите, коллектор электродвигателя постоянного тока это небольшая, простая, но очень важная деталь, отличающая такие моторы от вариантов, работающих на переменном токе. Видео, которое мы подобрали, поможет еще лучше усвоить материал.

Двигатели постоянного тока — презентация онлайн

1. Двигатели постоянного тока.

Учитель технологии Губарь Геннадий Васильевич
МБОУ гимназия № 30 города Ставрополя
Электрические двигатели служат для превращения
электрической энергии в механическую. Первый в мире
электродвигатель создал русский учёный академик Борис
Семёнович Якоби в 1834 году.
Электродвигатели самых разных конструкций находят
широкое применение в деятельности человека. На
производстве и в быту электрические двигатели приводят в
движение станки и механизмы, трамваи, троллейбусы,
электровозы, доильные аппараты, приборы, игрушки и др.
Перед другими видами двигателей (паровыми, внутреннего
сгорания) электродвигатели имеют большие преимущества.
При работе они не выделяют вредных газов, дыма или пара,
не нуждаются в запасах топлива и воды, их легко установить
в любом удобном месте (на стене, под полом трамвая или
троллейбуса, в корпусе магнитофона или в колёсах лунохода).
Рассмотрим устройство и принцип действия широко
применяемого на производстве и в быту коллекторного
электродвигателя. Модель простейшего коллекторного
электродвигателя показана на рисунке.
Коллектор
Рис. Устройство простейшего коллекторного двигателя: якорь электродвигателя
начинает вращаться из-за отталкивания одноимённых полюсов якоря и статора.
Коллектор вращается вместе с якорем
Неподвижная часть электродвигателя — статор,
представляющий собой постоянный магнит, служит для
создания постоянного магнитного поля. Вращающаяся часть
электродвигателя — ротор — состоит из якоря и коллектора.
Простейший якорь — это электромагнит, состоящий из
сердечника и обмотки. Коллектор, укреплённый на валу
якоря, выполнен из двух полуколец, изолированных друг от
друга и от вала двигателя. Каждый вывод обмотки якоря
припаян к отдельному полукольцу. Электрический ток от
источника (батарейки) подаётся в обмотку якоря через
специальные скользящие контакты — щётки. Это две упругие
металлические пластины, соединённые проводами с
источником тока и прижатые к полукольцам коллектора.
Коллектор
Якорь, как любой электромагнит, должен иметь северный
и южный полюса. Как же они образуются?
Щётка, расположенная на рисунке с левой стороны,
соединяется с отрицательным зажимом батарейки, а щётка,
расположенная справа, — с положительным. Поэтому
электрический ток, проходя по обмотке якоря, делает одну
его сторону северным полюсом, а другую — южным. Из
рисунка видно, что северный полюс якоря расположен рядом
с северным полюсом статора, а южный полюс якоря — рядом
с южным полюсом статора.
Благодаря отталкиванию одноимённых магнитных
полюсов статора и якоря якорь начинает вращаться. Вместе с
якорем поворачивается и коллектор.
При вращении якоря его северный полюс притягивается к
южному полюсу статора. Однако ещё до момента сближения
этих полюсов в результате взаимного притяжения
полукольца коллектора, изменившие положение
относительно щёток, изменяют полярность якоря. При этом
изменяется направление тока в обмотке якоря. Таким
образом, коллектор в электродвигателе является
специальным переключателем, служащим для
автоматического изменения направления тока в обмотке
якоря. В результате изменения полярности якоря полюса
снова отталкиваются друг от друга и вращение продолжается.
Вместо постоянного магнита для создания магнитного поля
в двигателях обычно используют электромагниты.
Обмотку возбуждения можно подключать к источнику
тока по-разному. В одних случаях её присоединяют к тем же
зажимам источника, что и обмотку якоря, т. е. параллельно.
Такое соединение показано на рисунке, а.
Возможно и последовательное соединение якоря с обмоткой
возбуждения рис. б.
Обмотка возбуждения
а
Якорь
б
элемент
Рис. Электродвигатель постоянного тока:
а — с параллельным возбуждением,
б— с последовательным возбуждением
Способ включения обмотки возбуждения относительно
якоря отражается на свойствах электродвигателя.
При параллельном возбуждении число оборотов двигателя
мало меняется с увеличением механической нагрузки на вал.
Поэтому двигатели с параллельным возбуждением
используют для привода станков. В двигателях с
последовательным возбуждением число оборотов резко
уменьшается с увеличением механической нагрузки на вал.
Это свойство позволяет использовать такие двигатели на
электрическом транспорте.
Электромагнитное возбуждение двигателя даёт
возможность не только усилить магнитное поле по
сравнению с полем постоянных магнитов, но и управлять его
интенсивностью. Для этого необходимо изменять реостатом
величину тока в цепи обмотки возбуждения (рис.а), изменяя
тем самым число оборотов двигателя.
Менять число оборотов двигателя можно и путём
перемены напряжения на его зажимах (рис.б). Однако надо
помнить, что такой путь экономически менее выгоден, так как
через реостат будет проходить весь ток двигателя, что создаёт
дополнительные потери электрической энергии в реостате.
Рис. Схемы регулирования скорости в двигателях
постоянного тока:
а — путём изменения величины тока возбуждения;
б— путём смены напряжения электропитания
Настоящий рабочий электродвигатель по конструкции более
сложен (рис.), чем рассмотренная модель.
Рис. Коллекторный электродвигатель
постоянного тока:
а — общее устройство:
1 — подшипники, 2— задняя крышка
статора, 3— обмотка, 4— якорь,
5— сердечник, 6— обмотки
электромагнита, 7 — коллектор,
8 — передняя крышка статора, 9— вал,
10— вентилятор;
б— медные пластины коллектора
Вместо постоянного магнита магнитное поле статора
образуется мощными электромагнитами — магнитными
полюсами двигателя. Обмотка 3 одного из полюсов,
служащая обмоткой возбуждения, и сердечник 5 отмечены на
рисунке.
Обмотки полюсов соединяются между собой так, чтобы
полюсные наконечники сердечников имели разную
полярность, обращенную к якорю (рис.).
Рис. Соединение обмоток полюсов двигателя постоянного тока:
1 — обмотка возбуждения,
2— соединительный провод
Вращающийся ротор двигателя состоит из якоря и
коллектора (рис.).
Рис. Ротор двигателя постоянного тока:
1 — щётки,
2— коллектор,
3— соединительные проводники,
4— обмотка якоря,
5— вал
Чтобы увеличить коэффициент полезного действия
электродвигателя (см. рис.), на сердечнике якоря 4
размещают несколько обмоток 6. Поэтому и коллектор 7
состоит не из двух полуколец, а из многих изолированных
друг от друга и от вала двигателя медных пластин (рис. б).
Коллектор имеет гладкую внешнюю поверхность, на которую
накладывают щётки. Щётки из графита прижимаются к
коллектору с помощью пружин. Движение якоря передаётся
по валу, а с него — непосредственно рабочим органам
потребителя. Вал вращается в подшипниках 1,
запрессованных в заднюю 2 и переднюю 8 крышки статора.
Охлаждение электродвигателя обеспечивается вентилятором
10, крыльчатка которого закреплена на валу 9.
Домашнее задание
1. Изучите § 46 учебника.

Электродвигатель постоянного тока.

Хотя система своременного электроснабжения основана на применении переменного тока, тем не менее машины постоянного находят широкое использование в самых различных отраслях промышленности и в быту.

Основными частями машины постоянного тока (см. рис. 1) являются неподвижная станина, несущая электромагниты, и вращающаяся часть – якорь. Часто их называют по аналогии с машинами переменного тока статором – неподвижную часть и ротором – вращающуюся часть. Станина с электромагнитами служит для возбуждения главного магнитного поля машины, а во вращающемся якоре индуктируется э.д.с. и проходят токи, создающие в генераторе тормозящий момент, а в двигателе – вращающий момент.

Станина изготавливается из литой стали и представляет собой полый цилиндр, на внутренней стороне которого укреплены сердечники полюсов: главных и дополнительных. На сердечники главных полюсов надеты катушки, составляющие обмотку возбуждения машины. Сердечники полюсов снабжаются наконечниками, служащими для более равномерного распределения магнитной индукции вдоль окружности якоря. Дополнительные полюса имеются имеются только на более крупных машинах. Эти полюса устанавливаются на станине посредине между главными полюсами. Их обмотка соединяется последовательно с обмоткой якоря. Назначение этих полюсов – поддерживать магнитное поле работающей машины относительно постоянным независимо от нагрузки. Это нужно для безыскровой работы щеток на коллекторе.

Сердечник якоря собран из изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Он снабжен пазами, в которые закладывается обмотка якоря, обычно состоящая из отдельных секций.

Характерной для машин постоянного тока деталью является коллектор – полый цилиндр, собранный из изолированных одна от другой и от вала машины клинообразных медных пластин. Последние определенным образом соединяются с витками обмотки якоря. На коллекторе в щеткодержателях устанавливаются неподвижные щетки, через которые обмотка якоря соединяется с внешней цепью. Щетки к коллектору прижимаются пружинами. щеткодержатели укрепляются на щеточных траверсах. Последние устанавливаются на подшипниках машины и их можно поворачивать, изменяя таким путем положение щеток по отношению к полюсам машины.

Коллектор в генераторах постоянного тока служит для выпрямления переменной э.д.с., индуктируемой во вращающейся обмотке якоря, а в двигателях постоянного тока – для получения постоянного по направлению вращающего момента. Одна и та же машина постоянного тока может работать в режимах генератора и двигателя, т.е. она обратима, как все электрические машины.

В режиме генератора машина работает тогда, когда ее вращает какой-либо первичный двигатель (паровая или гидравлическая турбина, двигатель внутреннего сгорания и т.д.), главное магнитное поле возбуждено, а обмотка якоря через щетки замкнута на нагрузку. В этой обмотке индуктируется э.д.с. и возникает ток, протекающий через якорь и нагрузку. Ток в якоре, взаимодействуя с главным магнитным полем, создает тормозящий момент, который должен преодолеть первичный двигатель. В режиме двигателя внешний источник электроэнергии посылает электрические токи в цепи якоря и возбуждения машины, а ток якоря, взаимодействуя с главным магнитным полем, образует вращающий момент. Под действием этого момента якорь вращается, а машина преобразует электрическую энергию в механическую.

Тема 8.2. Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянноготока

Двигатели постоянноготока 1 Двигательспараллельным возбуждением U В w пар R пуск R ш Е R Р 2 3 Если ОВ подключить через регулировочный реостат к другому источнику постоянного напряжения, то получится двигатель

Подробнее

ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА

ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА 1. Общие сведения о машинах постоянного тока. 2. Принцип действия генератора постоянного тока. 3. Принцип работы двигателя постоянного тока. 4. Рабочий процесс машины постоянного

Подробнее

9. МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

9. МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Машины постоянного тока являются обратимыми машинами, т.е. они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Двигатели постоянного тока имеют преимущества

Подробнее

Генератор постоянного тока

Министерство образования Российской Федерации Томский государственный педагогический университет И.С. Кашинская Генератор постоянного тока методическое указание Томск 2003 УДК 621.3 Печатается по решению

Подробнее

Машины постоянного тока

Машины постоянного тока 1 Электрические машины постоянного тока двигатели генераторы Двигатели — металлургическая промышленность, электрический транспорт Генераторы -питание электролитическихванн; зарядка

Подробнее

ОП.10 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора

Подробнее

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики, электротехники и автоматики ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Методические

Подробнее

Электрические машины

1 Электрические машины Общие сведения Лекции профессора Полевского В.И. Лекция 1 Электрическая машина представляет собой электромеханическое устройство, осуществляющее преобразование механической и электрической

Подробнее

Синхронные электрические машины

1 Синхронные электрические машины Общие сведения и элементы конструкции Лекции профессора Полевского В.И. Синхронными машинами называются электрические машины переменного тока, у которых магнитное поле,

Подробнее

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОЛЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА» САМАРСКИЙ ФИЛИАЛ ФГБОУ ВО «ВГАВТ» УПРАВЛЕНИЕ СПО САМАРСКИЙ РЕЧНОЙ

Подробнее

Тема 3.2 Переменный ток

. Вращение рамки в магнитном поле. Переменный ток 3. Трансформаторы Тема 3. Переменный ток. Вращение рамки в магнитном поле Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования механической

Подробнее

Общие сведения об электродвигателях

Общие сведения об электродвигателях Электродвигатель. Виды электродвигателей и их конструктивные особенности. Устройство и принцип действия электродвигателя Электродвигатель преобразует электроэнергию

Подробнее

ТЕМА 2. ТРЕХФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

ТЕМА 2. ТРЕХФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ Задание 1. Начертите эскиз поперечного разреза двухполюсного асинхронного двигателя (АД). Задание 2. Изобразите картину результирующего магнитного поля статора

Подробнее

ГЛАВА 1. ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

ПРЕДИСЛОВИЕ ГЛАВА 1. ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1.1.Электрическая цепь 1.2.Электрический ток 1.3.Сопротивление и проводимость 1.4.Электрическое напряжение. Закон Ома 1.5.Связь между ЭДС и напряжением источника.

Подробнее

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики, электротехники и автоматики ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Подробнее

Однофазный трансформатор.

050101. Однофазный трансформатор. Цель работы: Ознакомиться с устройством, принципом работы однофазного трансформатора. Снять его основные характеристики. Требуемое оборудование: Модульный учебный комплекс

Подробнее

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра автоматики и электротехники ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ Методические указания к лабораторным

Подробнее

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. 1. Общие сведения о машинах переменного тока.. Вращающееся магнитное поле. 3. Устройства и принцип действия асинхронного двигателя. 4. Влияния скольжения на ЭДС,

Подробнее

ОДНОФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ.

ОДНОФАЗНЫЙ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Вопросы лекции: 1 Общие сведения о однофазном асинхронном двигателе 2 Принцип подключения асинхронного двигателя в однофазную сеть 3 Схемы подключения трехфазного асинхронного

Подробнее

Рисунок Простейшая схему ЭС

Тема: Уравнение движения ротора генератора. Характеристика мощности электропередачи с регулируемыми генераторами План лекции: 1) Вывод уравнения движения ротора 2)Уравнение движения ротора генератора;

Подробнее

7. АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ Основные понятия

7. АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ 7.1. Основные понятия Асинхронные машины относятся к классу электрических машин переменного тока. Мощность асинхронных машин может быть от долей ватта до нескольких тысяч киловатт.

Подробнее

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОЛЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА» САМАРСКИЙ ФИЛИАЛ ФБОУ ВПО «ВГАВТ» УПРАВЛЕНИЕ СПО САМАРСКИЙ

Подробнее

Тема 1. Линейные цепи постоянного тока.

МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ 2 системы и технологии» Тема 1. Линейные цепи постоянного тока. 1. Основные понятия: электрическая цепь, элементы электрической цепи, участок электрической цепи. 2. Классификация

Подробнее

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

М. И. КУЗНЕЦОВ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ ПЯТОЕ ИЗДАНИЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ ПОД РЕДАКЦИЕЙ КАНД. ТЕХН. НАУК С. В. СТРАХОВА Одобрено Ученым советом по профессионально-техническому образованию Главного управления

Подробнее

КОМПЛЕКТ ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ

Министерство общего и профессионального образования Ростовской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ростовской области «Шахтинское профессиональное училище 36»

Подробнее

«Двигатели постоянного тока» — презентация на Slide-Share.ru 🎓

1

Первый слайд презентации: Тема: «Двигатели постоянного тока»

Изображение слайда

2

Слайд 2

Электрические двигатели служат для превращения электрической энергии в механическую. Первый в мире электродвигатель создал русский ученый академик Борис Семенович Якоби в 1834 году.

Изображение слайда

3

Слайд 3: Назначение электродвигателей

Электродвигатели самых разных конструкций находят широкое применение в деятельности человека. На производстве и в быту электрические двигатели приводят в движение станки и механизмы, трамваи, троллейбусы, электровозы, дополнительные аппараты, приборы, игрушки и др. Перед другими видами двигателей (паровыми, внутреннего сгорания) электродвигатели имеют большие преимущества. При работе они не выделяют вредных газов, дыма или пара, не нуждаются в запасах топлива и воды, их легко установить в любом удобном месте (на стене, под полом трамвая или троллейбуса, в корпусе магнитофона или в колесах лунохода).

Изображение слайда

4

Слайд 4: Преимущества

Перед другими видами двигателей (паровыми, внутреннего сгорания) электродвигатели имеют большие преимущества. При работе они не выделяют вредных газов, дыма или пара, не нуждаются в запасах топлива и воды, их легко установить в любом удобном месте (на стене, под полом трамвая или троллейбуса, в корпусе магнитофона или в колесах лунохода).

Изображение слайда

5

Слайд 5: Коллекторный электродвигатель

Неподвижная часть электродвигателя — статор, представляющий собой постоянный магнит, служит для создания постоянного магнитного поля. Вращающаяся часть электродвигателя — ротор — состоит из якоря и коллектора.

Изображение слайда

6

Слайд 6: Устройство

Простейший якорь — это электромагнит, состоящий из сердечника и обмотки. Каждый вывод обмотки якоря припаян к отдельному полукольцу. Коллектор, укрепленный на валу якоря, выполнен из двух полуколец, изолированных друг от друга и от вала двигателя. Электрический ток от источника (батарейки) подается в обмотку якоря через специальные скользящие контакты — щетки. Это две упругие металлические пластины, соединенные проводами с источником тока и прижатые к полукольцам коллектора.

Изображение слайда

7

Слайд 7

Якорь, как любой электромагнит, должен иметь северный и южный полюса. Щетка, расположенная с левой стороны, соединяется с отрицательным зажимом батарейки, а щетка, расположенная справа, — с положительным. Поэтому электрический ток, проходя по обмотке якоря, делает одну его сторону северным полюсом, а другую — южным. Из рисунка видно, что северный полюс якоря расположен рядом с северным полюсом статора, а южный полюс якоря — рядом с южным полюсом статора.

Изображение слайда

8

Слайд 8: Работа двигателя

Северный полюс якоря расположен рядом с северным полюсом статора, а южный полюс якоря — рядом с южным полюсом статора. Благодаря отталкиванию одноименных магнитных полюсов статора и якоря якорь начинает вращаться. Вместе с якорем поворачивается и коллектор. При вращении якоря его северный полюс притягивается к южному полюсу статора. Однако еще до момента сближения этих полюсов в результате взаимного притяжения полукольца коллектора, изменившие положение относительно щеток, изменяют полярность якоря. При этом изменяется направление тока в обмотке якоря. Таким образом, коллектор в электродвигателе является специальным переключателем, служащим для В результате изменения полярности якоря полюса снова отталкиваются друг от друга и вращение продолжается.

Изображение слайда

9

Слайд 9

Вместо постоянного магнита для создания магнитного поля в двигателях обычно используют электромагниты. Обмотку возбуждения можно подключать к источнику тока по-разному. В одних случаях ее присоединяют к тем же зажимам источника, что и обмотку якоря, т. е. параллельно.

Изображение слайда

10

Слайд 10

Возможно и последовательное соединение якоря с обмоткой возбужения. Способ включения обмотки возбуждения относительно якоря отражается на свойствах электродвигателя. При параллельном возбуждении число оборотов двигателя мало меняется с увеличением механической нагрузки на вал. Поэтому двигатели параллельным возбуждением используют для привода станков. В двигателях с последовательным возбуждением число оборотов резко уменьшается с увеличением механической нагрузки на вал. Это свойство позволяет использовать такие двигатели на электрическом транспорте.

Изображение слайда

11

Слайд 11

Электромагнитное возбуждение двигателя дает возможность не только усилить магнитное поле по сравнению с полем постоянных магнитов, но и управлять его интенсивностью. Для этого необходимо изменять реостатом величину тока в цепи обмотки возбуждения, изменяя тем самым число оборотов двигателя.

Изображение слайда

12

Слайд 12: Схема регулировки скорости

Изображение слайда

13

Слайд 13

Менять число оборотов двигателя можно и путем перемены напряжения на его зажимах. Однако надо помнить, что такой путь экономически менее выгоден, так как через реостат будет проходить весь ток двигателя, что создает дополнительные потери электрической энергии в реостате.

Изображение слайда

14

Слайд 14: Конструкция рабочего электродвигателя

Изображение слайда

15

Слайд 15

Вместо постоянного магнита магнитное поле статора образуется мощными электромагнитами — магнитными полюсами двигателя. Обмотка 3 одного из полюсов, служащая обмоткой возбуждения, и сердечник 5 отмечены. Обмотки полюсов соединяются между собой так, чтобы полюсные наконечники сердечников имели разную полярность, обращенную к якорю. Вращающийся ротор двигателя состоит из якоря и коллектора.

Изображение слайда

16

Слайд 16

Чтобы увеличить коэффициент полезного действия электродвигателя, на сердечнике якоря размещают несколько обмоток. Поэтому и коллектор состоит не из двух полуколец, а из многих изолированных друг от друга и от вала двигателя медных пластин. Коллектор имеет гладкую внешнюю поверхность, на которую накладывают щетки. Щетки из графита прижимаются к коллектору с помощью пружин. Движение якоря передается по валу, а с него — непосредственно рабочим органам потребителя. Вал вращается в подшипниках, запрессованных в заднюю и переднюю крышки статора. Охлаждение электродвигателя обеспечивается вентилятором, крыльчатка которого закреплена на валу.

Изображение слайда

17

Последний слайд презентации: Тема: «Двигатели постоянного тока»: Вопросы

1. Где применяются электродвигатели постоянного тока? 2. Как устроен простейший двигатель постоянного тока? 3. Назовите основные части коллекторного электродвигателя и расскажите об их назначении. 4. Поясните устройство и принцип действия коллектора. 5. Для чего в коллекторном электродвигателе применяется электромагнит? 6. Какими способами можно подключить к источнику тока обмотку возбуждения электродвигателя? Как это отражается на свойствах двигателя? 7. Как можно изменить скорость вращения якоря двигателя постоянного тока?

Изображение слайда

Двигатель постоянного тока ДП70

Коллекторные двигатели постоянного тока ДП70

Коллекторные двигатели постоянного тока ДП70

Назад
Параметр ДП70‑12 ДП70‑24
Мощность, Вт 70
Напряжение питания, В 12 24
Номинальный крутящий момент, кг•см 1,5
Ток, А 6,0 2,9
Номинальная скорость, об/мин 3700
Скорость холстого хода, об/мин 4000
Вперед Назад
Вперед

Описание коллекторного двигателя постоянного тока ДП70

Коллекторные двигатели давно стали использовать в качестве привода электрических устройств различного назначения. Сегодня мы повсеместно используем электроприборы с подобными приводами в быту и на работе. Двигатель постоянного тока ДП-70 поставляется в двух вариациях:

  • ДП70‑12 — рассчитанный на питание от сети 12 Вольт
  • ДП70‑24 — для подключения к сети 24 Вольта

Данная линейка двигателей характеризуется достаточной мощностью (70Вт) для использования в качестве привода электрических инструментов (дрели, шуруповёрты), кухонного оборудования (кофемолки, блендеры) и медицинских инструментов (бормашины). Простое и надежное устройство также сделало коллекторный двигатель незаменимым в производственных и строительных сферах. Моторы серии ДП70 распространены в сварочном, цеховом оборудовании, текстильной отрасли и других сферах жизнедеятельности.

Несмотря на высокую скорость вращения, двигатели ДП70 являются достаточно экономичными. Металлический корпус устройства позволяет обеспечить долгосрочную и бесперебойную работу привода даже в неблагоприятных условиях. У нас вы можете приобрести качественные коллекторные двигатели различной мощности. Все двигатели имеют соответствующую документацию и готовы к установке.

Габаритные размеры коллекторного двигателя постоянного тока ДП70

С этим товаром покупают

Назад
  • BMD‑20DIN

    Блоки управления коллекторными двигателеми постоянного тока

    подробнее
  • BMSD‑20Modbus

    Блоки управления коллекторными двигателями постоянного тока

    подробнее
  • NDR-120-12 MW

    Источник питания

    подробнее
  • EDR-150-24 MW

    Источник питания

    подробнее
Вперед

Преимущество двигателя постоянного тока | Processing Magazine

Хотя некоторые могут утверждать, что двигатели постоянного тока больше не актуальны, это определенно не так. Двигатели постоянного тока и преобразователи/приводы постоянного тока успешно используются в промышленности, поскольку используются во многих областях, в которых они являются лучшим вариантом (см. Рисунок 1). Двигатели переменного тока (AC), безусловно, снизили продажи двигателей постоянного тока, и они действительно дают преимущества в некоторых приложениях. Понимание различий между двигателями переменного и постоянного тока позволяет понять, где каждый из них работает лучше всего, и помочь в выборе и спецификации.

Модели двигателей постоянного тока

Популярные конструкции двигателей постоянного тока включают:

  • Постоянный магнит
  • Бесщеточный
  • Шунт
  • Серия
  • Составной раневой или стабилизированный шунт

Принцип работы всех этих конструкций одинаков. Проводник с током помещается в магнитное поле, и подача энергии через эти проводники вызывает вращение двигателя. Разница между конструкциями заключается в том, как генерируются электромагнитные поля и где — в роторе или статоре.

В двигателе с постоянными магнитами статор неподвижен и закреплен на раме двигателя (см. рис. 2). Он удерживает постоянные магниты, установленные вблизи вращающихся токонесущих проводников в роторе. Подача напряжения через щетки, контактирующие с якорем ротора, индуцирует ток, необходимый для создания механической силы, то есть вращения. Подключение двух проводов к двигателю и подача надлежащего постоянного напряжения заставит двигатель работать.

Шунтирующие, последовательные и шунтирующие двигатели со смешанной обмоткой или стабилизированным шунтом имеют ротор с электрическими соединениями через щетку и коллектор.Щетка/коммутатор действует как переключатель для подачи напряжения на различные сегменты катушки ротора, когда он вращается.

Эта конфигурация отличается для асинхронных двигателей переменного тока и бесщеточных двигателей постоянного тока. В этих типах двигателей магнитное поле создается в неподвижном статоре. Вместо токонесущих катушек, встроенных во вращающийся ротор, катушки расположены в неподвижном статоре. Вместо постоянных магнитов, прикрепленных к неподвижному статору, как в двигателе постоянного тока, магниты установлены в роторе.

Эта конструкция устраняет необходимость обеспечения электрических соединений через щетки как в асинхронных двигателях переменного тока, так и в бесщеточных двигателях постоянного тока, поскольку вместо проводников с током вращается магнитное поле. Ротор с постоянными магнитами приводится в движение током и связанным с ним магнитным полем, создаваемым переменным напряжением, подаваемым на обмотки статора.

Очистка двигателей постоянного тока

Двигатели переменного тока

и бесщеточные двигатели постоянного тока популярны и доминируют во многих приложениях, ранее занятых стандартными двигателями постоянного тока.Хотя это изменение объясняется многими причинами, одной из наиболее примечательных является то, что двигатели переменного тока требуют меньше обслуживания.

Все двигатели требуют хотя бы минимального обслуживания, такого как содержание вентилятора и двигателя в чистоте или смазка подшипников без уплотнений. Однако двигатели постоянного тока также требуют контролируемой и плановой замены внутренних щеток. Это просто выполнить на небольших двигателях. Однако для двигателей постоянного тока с большей мощностью (л.с.) процедуры установки щеток более сложны и требуют тщательного соблюдения.

В небольших двигателях постоянного тока с постоянными магнитами щетки можно легко и быстро заменить. Они недороги, и их замена занимает всего несколько минут. Хорошее эмпирическое правило — заменять щетки, когда они достигают одной трети своей первоначальной длины или каждые 2500 часов использования, в зависимости от того, что наступит раньше. Это гарантирует, что щетки всегда соответствуют спецификации.

Хотя техническое обслуживание щеток часто рассматривается как недостаток по сравнению с двигателями переменного тока, щетки в двигателях постоянного тока продолжают улучшаться.Конструкции, уменьшающие износ щеток, такие как коллекторы меньшего диаметра, увеличивают время работы двигателя между заменами щеток. Конструкция щетки, включая площадь поверхности, форму и давление прижима, также может увеличить интервалы замены щеток.

Почему DC?

Двигатели постоянного тока

часто выбирают вместо двигателей переменного тока по многим причинам (см. Таблицу 1). Двигатели постоянного тока и контроллеры часто являются более дешевым вариантом по сравнению с двигателями и приводами переменного тока с инверторным режимом работы. Это особенно верно для дробных приложений hp.

Двигатели постоянного тока

существуют уже более 140 лет, поэтому они имеют большую установленную базу и, соответственно, широкое знакомство с их эксплуатацией и обслуживанием. Для существующих установок замена двигателя постоянного тока новым — в отличие от перепроектирования схемы двигателя для использования двигателя переменного тока и привода — почти всегда дешевле, быстрее и проще.

В том же духе простая конструкция двигателей постоянного тока делает обслуживание, техническое обслуживание и контроль понятными и легко поддерживаемыми.Возбуждение возбуждения не требуется, а замена щеток и обслуживание двигателя хорошо понятны обычному промышленному электрику. Даже управление скоростью простое: просто отрегулируйте напряжение на клеммах, часто используя местный потенциометр.

Кроме того, до конца 1980-х годов, когда частотно-регулируемый привод (VFD) был полностью разработан, двигатели постоянного тока были лучшим выбором для управления переменной скоростью, и этот вариант остается хорошо поддерживаемым.

Крутящий момент на низкой скорости

Хотя простота управления скоростью двигателя была большой частью его раннего успеха, некоторые другие характеристики двигателей постоянного тока делают их лучшим выбором для определенных приложений.Двигатели постоянного тока развивают полный крутящий момент на низкой скорости и во всем рабочем диапазоне от нуля до базовой скорости (см. рис. 1).

Это делает двигатели постоянного тока хорошим выбором для привода нагрузок с постоянным крутящим моментом, таких как конвейерные ленты, лифты, подъемные краны, лыжные подъемники, экструдеры и смесители. Эти приложения часто останавливаются при полной нагрузке, и полный крутящий момент двигателя постоянного тока при нулевой скорости заставляет их снова работать без необходимости увеличения размера.

Двигатели постоянного тока

имеют более высокую удельную мощность и, следовательно, меньше, чем эквивалентный двигатель переменного тока.У них нет катушки возбуждения в статоре, поэтому место для катушки возбуждения экономится, что уменьшает общий размер двигателя. Это становится существенным преимуществом в некоторых приложениях с ограниченным пространством.

Меньшие форм-факторы также означают, что двигатели постоянного тока имеют меньшую инерцию, чем двигатели переменного тока, что обеспечивает более быстрое время разгона и торможения. Это может привести к сокращению времени цикла на производственных машинах, которые часто запускаются и останавливаются.

Хотя это не часто требуется, двигатели постоянного тока могут быть изготовлены с диапазоном мощности более 4000 л.с., тогда как стандартные низковольтные асинхронные двигатели не превышают от 800 до 1200 л.с.Кроме того, необходимы более высокие напряжения, что может значительно усложнить установку и обслуживание.

Современные двигатели и приводы переменного тока сократили разрыв в производительности с их аналогами постоянного тока, но двигатели постоянного тока общего назначения по-прежнему превосходят двигатели переменного тока общего назначения по многим параметрам. Чтобы получить сопоставимые низкоскоростные характеристики от двигателя переменного тока, необходимо использовать гораздо более дорогие двигатели с инвертором переменного тока и частотно-регулируемые приводы.

Управление двигателем

Для создания привода с преобразователем постоянного тока требуется меньше электроники и выпрямителей по сравнению с созданием привода с преобразователем переменного тока.При использовании привода переменного тока поступающая мощность переменного тока должна быть выпрямлена для создания постоянного тока, который затем преобразуется обратно в переменный ток для питания двигателя. Приводам постоянного тока необходимо только выпрямить мощность переменного тока перед передачей ее на двигатель постоянного тока. Двигатели постоянного тока могут напрямую питаться от различных источников питания, даже от батарей.

В зависимости от типа привода постоянного тока качество выходной мощности сильно различается и обычно измеряется величиной пульсаций тока, создаваемых приводом. Пульсирующий ток определяется форм-фактором привода, который представляет собой отношение пульсирующего тока, вызванного выпрямлением, к чистому постоянному току.Высокие пульсации тока приводят к повышенному нагреву двигателя и, возможно, к преждевременному выходу из строя щеток. Ограничение форм-фактора до 1,40 или менее в приложениях с непрерывной работой является хорошей практикой.

Батарея является идеальным источником тока, поскольку ее форм-фактор равен 1,0 (см. Таблицу 2), что обеспечивает постоянное напряжение и ток для питания двигателя постоянного тока. Привод постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией точно имитирует чистый постоянный ток с форм-фактором 1,05, что означает пульсации всего 5 процентов.

Однофазный привод постоянного тока с двухполупериодным выпрямлением является наиболее распространенной формой привода постоянного тока, используемого в 0.Диапазон от 33 до 2 л.с. Этот привод принимает напряжение переменного тока, пропускает положительную половину сигнала и выпрямляет отрицательную часть сигнала, создавая форму сигнала с форм-фактором 1,4, или 40-процентной пульсацией тока. Эти приводы обычно называют приводами с кремниевыми выпрямителями (SCR). Многие двигатели имеют «рейтинг SCR», что означает, что их крутящий момент и мощность при полной нагрузке вырабатываются даже при использовании привода SCR, в отличие от более чистого источника питания.

Простой однофазный привод постоянного тока с однополупериодным выпрямлением имеет гораздо худший форм-фактор.Эти приводы пропускают только положительную половину синусоиды переменного тока и имеют форм-фактор 1,9. Эти полуволновые приводы постоянного тока не рекомендуется использовать с большинством двигателей постоянного тока.

Приложения

Двигатели постоянного тока

подходят для многих применений, включая конвейеры, поворотные столы и другие, для которых требуется регулируемая скорость и постоянный или низкоскоростной крутящий момент. Они также хорошо работают в приложениях динамического торможения и реверса, которые распространены во многих промышленных машинах.

Быстрое ускорение, остановка и реверс, а также кривая крутящего момента с линейной скоростью делают двигатель постоянного тока популярным выбором во многих новых конструкциях, особенно для приложений с дробной мощностью.

Джо Кимбрелл (Joe Kimbrell) работает менеджером по продуктам в области приводов, двигателей и управления движением в компании AutomationDirect с 2004 года. Он получил степень бакалавра электротехники (BSEE) в Технологическом институте Джорджии в 1993 году. инженером-электриком и проработал там семь лет. Затем он перешел в Automation Intelligence, разработчика/производителя многоосевых контроллеров движения и системного интегратора в течение следующих пяти лет, где до прихода в AutomationDirect он был инженером-менеджером по системной интеграции.С ним можно связаться по адресу [email protected]

Объяснение двигателя постоянного тока

— инженерное мышление

Узнайте, как работает двигатель постоянного тока, чтобы понять основной принцип работы двигателя постоянного тока. Мы рассматриваем обычный ток, поток электронов, обмотку, якорь, ротор, вал, статор, щетки, щетки, клеммы, ЭДС, электромагниты, магнитное притяжение, а также подробные анимации того, как работает двигатель постоянного тока.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

🎁 Получите руководство Флеминга в формате PDF БЕСПЛАТНО здесь ➡️ Здесь

Детали двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока

Двигатели постоянного тока выглядят примерно так, как показано выше, хотя существует довольно много вариантов. Они используются для преобразования электрической энергии в механическую, и мы можем использовать их, например, в наших электроинструментах, игрушечных автомобилях и охлаждающих вентиляторах.

Используется для преобразования электроэнергии

Когда мы смотрим на двигатель постоянного тока, мы сначала видим металлический защитный кожух, который образует статор.
На одном конце у нас есть кончик вала, выступающий из корпуса, на который мы можем прикрепить шестерни, лопасти вентилятора или шкивы.

Статор

На другом конце пластиковая заглушка с двумя клеммами. Мы можем подключить источник питания к этим клеммам, чтобы вращать вал.

Если мы снимем кожух, чтобы заглянуть внутрь двигателя, мы обнаружим два магнита, которые образуют статор. Это постоянные магниты, образующие северный и южный магнитные полюса.

Магниты внутри двигателя

Проходя через центр двигателя, мы видим этот стержень, который называется валом.Используется для передачи механической энергии. К валу прикреплен ротор. Ротор состоит из нескольких дисков, склеенных вместе, на каждом диске есть Т-образные выступы.

Т-образные плечи ротора обернуты обмотками катушки, по которым проходит электрический ток от батареи. Когда ток проходит через катушки, он создает электромагнитное поле, мы контролируем синхронизацию и полярность этого магнитного поля, чтобы создать вращение.

Внутренний двигатель

Концы катушек подключены к коммутатору.Коллектор представляет собой кольцо, которое разделено на несколько пластин, расположенных концентрически вокруг вала. Пластины разделены и электрически изолированы друг от друга, а также от вала. Концы каждой катушки соединяются с разными пластинами коммутатора, они делают это, чтобы создать цепь, и мы скоро увидим это в деталях.

Основы двигателя постоянного тока

Под пластиковой задней крышкой находятся щетки, рычаги и клеммы. Пластины коллектора находятся между двумя щетками.

Щетки, плечи и клеммы

Щетки трутся о сегменты коммутатора, замыкая цепь.Затем электричество может проходить через клемму, через плечо в щетку, через сегмент коммутатора в катушку, затем через другой сегмент коммутатора, в противоположную щетку и плечо обратно к другому терминалу.

Компоненты двигателя постоянного тока

Эти компоненты дают нам наш основной двигатель постоянного тока. Чтобы понять, как работает двигатель постоянного тока, нам нужно понять некоторые основы электричества, а также то, как работают компоненты внутри.

Основы электричества

Электричество — это поток электронов по проводу.Когда много электронов течет в одном направлении, мы называем это током. Электричество постоянного тока означает, что электроны текут только в одном направлении, от одной клеммы батареи прямо к другой. Если мы перевернем батарею, то ток будет течь в противоположном направлении.

Основы электричества

Внутри медного провода мы находим атомы меди. Обращаясь вокруг каждого атома, мы находим свободные электроны, они называются свободными электронами, потому что они могут свободно перемещаться к другим атомам. Они, естественно, сами по себе движутся к другим атомам, но это происходит во всех и во всех направлениях случайным образом, что бесполезно для нас.Нам нужно, чтобы много электронов текло в одном направлении, и мы можем сделать это, подав на провод разность потенциалов. Напряжение подобно давлению и заставит электроны двигаться. Электроны текут только в полной цепи. Они всегда пытаются вернуться к своему источнику, поэтому, когда мы даем им путь, такой как провод, они будут течь через него. Даже если мы временно создадим путь, они воспользуются им, как только он станет доступен. Мы можем размещать компоненты на этом пути так, чтобы они проходили по нему и выполняли работу за нас, например, освещали лампу.

Атомы меди

В этих анимациях мы будем использовать два термина. Это поток электронов и обычный ток. Поток электронов — это то, что на самом деле происходит с электронами, текущими от отрицательного вывода к положительному. Обычный ток движется в обратном направлении от положительного к отрицательному. Обычный ток был первоначальной теорией, и его до сих пор широко преподают и используют, потому что его легче понять. Просто помните о двух терминах и о том, какой из них мы используем.

Электронный поток и обычный ток

Постоянные магниты

Магнит

Как вы, наверное, уже знаете, магниты поляризованы северным и южным концами. Эти типы известны как постоянные магниты, потому что их магнитное поле всегда активно. Находясь рядом с другим магнитом, одинаковые концы отталкиваются, а противоположные притягиваются. Таким образом, мы получаем эти толкающие и притягивающие силы, вызванные магнитным полем магнитов.

Линии магнитного поля

Магниты имеют эти изогнутые линии магнитного поля, которые проходят от северного полюса к южному полюсу и простираются, изгибаясь снаружи.Магнитное поле наиболее сильное на концах, мы видим это, потому что силовые линии магнитного поля расположены ближе друг к другу.

Мы действительно можем увидеть магнитное поле магнита, посыпав магнит железными опилками.

Магнитное поле магнита с железными наполнителями

Когда два магнита находятся в непосредственной близости друг от друга, их магнитные поля взаимодействуют. Два одинаковых конца будут отталкиваться друг от друга, и их силовые линии магнитного поля не соединятся. Однако две противоположные полярности будут притягиваться друг к другу, и силовые линии магнитного поля сойдутся в область высокой концентрации.

Магнитное поле противоположных концов сольется

Поэтому мы поместим два магнита противоположной полярности в статор двигателя, чтобы сформировать сильное магнитное поле через ротор.

Электромагниты

Когда мы подключаем провод к положительной и отрицательной клемме батареи, ток электронов будет течь по проводу от отрицательной клеммы к положительной.

Когда электроны проходят через медный провод, они создают электромагнитное поле вокруг провода.Мы действительно можем увидеть это, поместив несколько магнитов вокруг провода. Когда мы пропускаем электричество через провод, магниты вращаются. Когда мы изменим направление тока, магниты также изменятся и выровняются в противоположном направлении.

Итак, мы можем создать магнитное поле, которое действует как постоянный магнит, за исключением того, что в этом случае мы можем отключить магнитное поле.

Проблема с электромагнитным полем в проводе в том, что оно довольно слабое. Но мы можем сделать его намного прочнее, просто свернув провода в катушку.Каждый провод по-прежнему создает электромагнитное поле, но они объединяются в гораздо большее и сильное магнитное поле, которое мы используем для создания катушек в роторе.

Сделайте электромагнитное поле сильнее, свернув провода в катушку.

Обмотки

Катушки проволоки известны как обмотки. Самый простой двигатель постоянного тока имеет всего одну катушку. Это более простая конструкция; проблема, однако, в том, что они могут выравниваться магнитно, что блокирует двигатель и останавливает его вращение. Чем больше наборов катушек у нас будет, тем более плавным будет вращение, это особенно полезно для низкоскоростных приложений.Поэтому мы обычно находим в двигателе не менее трех катушек, чтобы обеспечить плавное вращение.

Чем больше комплектов катушек, тем плавнее вращение

Каждая катушка расположена под углом 120 градусов друг к другу. Между каждой катушкой находим пластину коллектора. Каждая катушка соединена с двумя коллекторными пластинами. Пластины электрически изолированы друг от друга, за исключением того, что они соединены через катушки. Итак, если мы соединим положительные и отрицательные клеммы с двумя пластинами коммутатора, мы сможем замкнуть цепь, потечет ток и в катушках возникнет магнитное поле.

Основы катушки

Ротор

Ротор, или якорь, состоит из нескольких дисков из железа, склеенных между собой.

Ротор

Каждый диск электрически изолирован друг от друга лаковым покрытием. Если бы якорь был цельным куском металла, внутри него циркулировали бы большие вихревые токи. Они вызваны индуцированной электродвижущей силой или ЭДС. Эти вихревые токи влияют на КПД двигателя. Чтобы уменьшить их, инженеры сегментируют ротор на изолированные диски, вихревые токи все равно будут протекать, но они будут намного меньше.Чем тоньше диск, тем меньше будет вихревой ток.

Чем тоньше диск; Меньший Вихреток будет

Коммутатор

Коллектор состоит из небольших медных пластин, закрепленных на валу. Каждая пластина электрически изолирована друг от друга, а также от вала. Конец каждой катушки соединен с отдельной пластиной коллектора. В этой конструкции каждая пластина коллектора соединена с двумя катушками.

Пластины подают электричество на катушки.Чтобы подать электричество от батареи к пластинам, у нас есть несколько щеток, которые трутся о пластины. Ручки щетки удерживают их на месте. Когда мы замкнем цепь, электричество будет поступать в сегменты коммутатора через щетки, а затем течь в 1 или 2 катушки, когда путь станет доступным.

Ток протекает между щетками

В определенные моменты вращения щетки соприкасаются с двумя пластинами. Это создаст дугу, и мы получим небольшие вспышки синего света.Дуги трения со временем разрушат щетку.

Правило левой руки Флеминга

Что-то, что мы должны понять, это правило левой руки Флеминга, и для этого нам нужно использовать нашу левую руку в этой забавной форме. Вы должны помнить, что правило Флемингса использует ОБЫЧНЫЙ ТОК, а не поток электронов. Условный ток от положительного к отрицательному.

Мы используем правило левой руки Флеминга, чтобы выяснить, в каком направлении катушка будет толкать и тянуть, поскольку электромагнитное поле взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита.

Если мы посмотрим на провод и визуализируем, какой конец соединен с плюсом или минусом, мы сможем определить направление силы.

Для этого вытяните левую руку плашмя и представьте себе, что это большой палец, затем пальцы 1, 2, 3 и 4. Сомкните пальцы 4 и 3. Укажите пальцем 2 вправо, пальцем 1 укажите прямо вперед и направьте большой палец вверх.

Ваши 2 пальца и указывают направление обычного тока от плюса к минусу. Палец 1 st указывает на магнитное поле постоянного магнита с севера на юг.Ваш большой палец будет указывать в направлении движения.

Правило левой руки Флеминга

Мы составили руководство в формате PDF, в котором есть несколько примеров, которые помогут вам это запомнить.

🎁 Получите руководство Флеминга в формате PDF БЕСПЛАТНО здесь ➡️ Здесь

Итак, если мы посмотрим на этот пример, обычный ток движется к нам, а магнитное поле движется слева направо. Таким образом, мы указываем наш 2 -й палец на себя и 1-й -й палец в направлении магнитного поля. Таким образом, наш большой палец направлен вверх, а это означает, что сила, действующая на провод, сдвинет его вверх.

Upward Force

В этом примере у нас есть обратный ток в проводе, поэтому он движется от нас. Поэтому мы переворачиваем руку так, чтобы наш 2 и палец указывал от нас. Наш указательный палец по-прежнему указывает в направлении магнитного поля, а большой палец направлен вниз. Это означает, что сила, действующая на провод, сместит его вниз.

Нисходящая сила

Если мы смотаем проволоку в катушку, как теперь будут действовать силы? Ну, нам нужно рассматривать катушку как две половины.В левой половине условный ток течет от нас, поэтому наша рука переворачивается, и мы видим, что получаем направленную вниз силу. С правой стороны условный ток течет к нам, поэтому сила направлена ​​вверх. Следовательно, у нас есть комбинированная сила, направленная вверх и вниз, поэтому катушка будет вращаться. Итак, теперь мы видим, как вращается мотор, давайте посмотрим подробнее.

Левая сторона Правая сторона

Операция

Хорошо, давайте рассмотрим работу двигателя постоянного тока в замедленном темпе. Укажем лишь основные части, это северный и южный магниты, которые концентрируют магнитное поле через центр.В центре мы находим вал, прикрепленный к валу, у нас есть ротор, обернутый вокруг ротора, у нас есть катушки, соединяющие катушки, у нас есть коммутатор, и для подачи питания на коммутатор у нас есть щетки и щетки. Затем у нас есть блок питания.

Ротор, катушки и коммутатор будут вращаться, все остальное останется неподвижным.

Деталь двигателя постоянного тока

Мы собираемся рассмотреть поток обычного тока и силы, которые возникают на длинных сторонах каждой катушки.Мы также обозначим эти катушки 1, 2 и 3. А пластины коммутатора a, b и c.

Положение 1
  1. В этом первом положении условный ток будет течь от плюса батареи к пластине А, затем через обе катушки 1 и 3, через пластины В и С в правую щетку и обратно к батарее. Правая сторона катушки 1 имеет направленную вниз силу, а левая сторона имеет направленную вверх силу. Катушка 3 имеет восходящую силу с этой стороны и направленную вниз силу с этой стороны. Так и вращается.
Позиция 2

2.Теперь ток проходит через пластину A только в катушку 1, а затем выходит через пластину B. Это создает восходящую силу слева и направленную вниз силу справа.

Позиция 3

3. Теперь ток течет через пластины A и C через катушки 1 и 2 в пластину B. Катушка 1 имеет направленную вверх силу слева и направленную вниз справа. Катушка 2 имеет направленную вверх силу слева и направленную вниз справа.

Позиция 4

4. Теперь ток течет через пластину c в катушку 2 и пластину b. левая сторона катушки 2 имеет направленную вверх силу, а правая — направленную вниз силу.

Позиция 5

5. Теперь ток проходит через пластину c в катушки 3 и 2 и выходит через пластины a и b. это дает нам наши восходящие и нисходящие силы на катушках.

Позиция 6

6. Теперь ток течет через пластину с в катушку 3, а затем выходит через пластину а, создавая силы, направленные вверх и вниз.

Позиция 7

7. Теперь ток течет через пластины с и В, через катушки 3 и 1 и выходит через пластину а, создавая силы с каждой стороны.

Позиция 8

8. Теперь ток течет через пластину b в катушку 1 и выходит через пластину a, что создает наши силы.

Позиция 9

9. Теперь ток проходит через пластину b в катушки 2 и 1, затем выходит через пластины c и a.

Позиция 10

10. Теперь ток течет через пластину b в катушку 2, а затем выходит через пластину c.

Позиция 11

11. Теперь ток течет через пластины B и A в катушки 2 и 3, а затем выходит через пластину c.

Затем это повторяется снова и снова, что дает нам силу вращения, которую мы используем для привода вентиляторов, шестерен, колес и шкивов.

Потоки тока, создающие силы

Если мы реверсируем источник питания, мы реверсируем ток, и это изменит силы и, следовательно, направление вращения, поэтому мы используем магнитные силы и электричество для создания простого двигателя.


Преимущества двигателей постоянного тока | Парвалукс

Вы рассматриваете двигатель постоянного тока для своего следующего проекта? Если это так, наши специалисты готовы предоставить вам всю необходимую помощь и совет, прежде чем инвестировать. Двигатель постоянного тока питается от постоянного тока, то есть ток течет только в одном направлении. Parvalux предлагает ряд электрических и мотор-редукторов постоянного тока в форматах PMDC и BLDC.

Ниже приведены некоторые преимущества двигателей постоянного тока, которые следует учитывать:

Хороший контроль скорости

Двигатели постоянного тока

обеспечивают легко регулируемую скорость.Изменяя напряжение якоря или возбуждения, можно добиться широкого изменения скорости, и с таким уровнем управляемости двигатели постоянного тока обеспечивают точность, необходимую для широкого спектра промышленных приложений.

Высокий крутящий момент

Двигатель постоянного тока также обеспечивает высокий пусковой крутящий момент, что делает его идеальным для использования в приложениях, предназначенных для перемещения более тяжелых грузов, таких как системы стеклоочистителей, и в приложениях промышленной автоматизации, таких как конвейерные системы или погрузочно-разгрузочное оборудование.Постоянная мощность привода, обеспечиваемая двигателями постоянного тока, означает, что они идеально подходят для поддержания постоянного крутящего момента во время работы приложения, что делает их отличным выбором для мотор-редукторов.

Бесшовная работа

Поскольку двигатели постоянного тока работают с высоким уровнем управляемой мощности в диапазоне скоростей, они обеспечивают бесперебойную работу. В некоторых отраслях жизненно важно, чтобы двигатели постоянного тока могли эффективно запускаться и останавливаться, чтобы соответствовать требованиям приложения.Если вы ищете решение, обеспечивающее быстрое ускорение, возможность изменения направления и эффективность пуска/останова, двигатель постоянного тока — хороший выбор.

Без гармоник

В любой электроэнергетической системе гармоника представляет собой напряжение или ток, кратные основной частоте системы, обычно создаваемые действием нелинейных нагрузок, таких как выпрямители или насыщенные магнитные устройства. Частоты гармоник в электросети могут быть причиной проблем с качеством электроэнергии, а гармоники в некоторых двигателях переменного тока могут вызывать пульсации крутящего момента, что приводит к снижению крутящего момента.Двигатели постоянного тока не имеют проблем, связанных с гармониками.

Узнайте больше о линейке щеточных и бесщеточных электрических и редукторных двигателей постоянного тока Parvalux, связавшись с нами. Свяжитесь с нашим отделом продаж по телефону +1 508 677 0520.

Двигатель постоянного тока

Двигатель постоянного тока относится к классу электродвигателей и в основном используется для преобразования электрической энергии в механическую. В этом контексте большинство конструктивных форм, в которых встречается двигатель постоянного тока, основаны на использовании магнитных сил; они содержат ряд внутренних механизмов, некоторые из которых электронные, а другие электромеханические.Характерной чертой обычных двигателей постоянного тока является коммутатор, функция которого заключается в периодическом изменении направления тока, протекающего внутри двигателя. Бесщеточный двигатель постоянного тока представляет собой модифицированную форму классического двигателя постоянного тока; он более мощный, что делает его более подходящим для многих областей применения. Он не имеет скользящих контактов, а его преимущества включают более длительный срок службы.

Несмотря на все более широкое использование и сильное соперничество с двигателями переменного или переменного тока, которые являются еще одним представителем класса электродвигателей, двигатели постоянного тока по-прежнему имеют огромное значение и по сей день.Благодаря своим специфическим характеристикам, включая, в частности, тот факт, что их скорость и крутящий момент можно точно регулировать в широком диапазоне, они по-прежнему находят широкое применение в промышленности. Примером такого типа конструкции двигателя являются серводвигатели серии PMA производства Harmonic Drive AG, которые состоят из высокодинамического двигателя постоянного тока, оснащенного инкрементным энкодером вместе с редуктором PMG. Они идеально подходят для применения в полупроводниковой промышленности, а также в измерительных и испытательных машинах.  

Структура и принцип действия двигателя постоянного тока

Конструкция традиционного двигателя постоянного тока основана на простой конструкции и включает относительно небольшое количество компонентов. Основными несущими элементами являются статор и ротор. Статор — это неподвижный, неподвижный компонент, который обычно состоит из электромагнита или — часто в случае небольших блоков — из постоянного магнита. Ротор, также иногда называемый якорем, установлен внутри статора; это вращающийся компонент, который также основан на электромагните в случае обычных двигателей постоянного тока.Двигатели постоянного тока, состоящие из статора и ротора, как описано, называются двигателями с внутренним ротором, тогда как противоположная конструкция известна как двигатель с внешним ротором.

Обмотки ротора соединены с помощью коммутатора. Он служит переключателем полярности и содержит скользящие контакты в виде щеток, изготовленных из электропроводящего материала. Обычные материалы, используемые для этой цели, включают графит и, в зависимости от конкретного использования двигателя, вещества, обогащенные металлом.В работе щеточные контакты имеют решающее значение для функционирования обычного двигателя постоянного тока. Это связано с тем, что, когда постоянный ток протекает через обмотки ротора или через сам ротор, он становится электромагнитным и создает магнитные силы, основанные на характеристиках статора. Так как одноименные полюса отталкиваются, а противоположные полюса притягиваются, это создает вращение ротора, которое в принципе скоро иссякнет. Таким образом, чтобы поддерживать непрерывное вращение, направление тока необходимо периодически менять на противоположное.Коллектор двигателя постоянного тока, состоящий из щеток, является компонентом, отвечающим за регулярное изменение полярности.

Кроме того, конструкция двигателей постоянного тока щеточного типа различается в зависимости от способа соединения обмоток якоря и статора. В двигателе с последовательным возбуждением как обмотки возбуждения, так и обмотки ротора соединены последовательно или соединены одна за другой, что создает основу для питания переменным током. Аналогом является двигатель с параллельной или параллельной обмоткой, в котором обе катушки соединены параллельно.Составной двигатель представляет собой комбинацию последовательной и параллельной обмотки. В зависимости от своих размеров, этот тип поддерживает различные рабочие режимы и демонстрирует преимущества обоих типов конструкции.

Функция коммутатора в двигателях постоянного тока

Конструкцией, конкурирующей с щеточным двигателем постоянного тока, является бесщеточный двигатель постоянного тока или сокращенно BLDC. Как следует из названия, эта конструкция отличается от классической конструкции одним существенным аспектом – она не содержит механических скользящих контактов или щеток.Роль механического коммутатора берет на себя электронная силовая схема, которая отслеживает положение ротора с помощью датчика, работающего как форма электронного коммутатора. Интегрируя, например, алгоритмы управления, во многих приложениях можно выполнять функцию коммутатора без датчиков. Таким образом, конструкцию бесщеточного двигателя постоянного тока можно сравнить с конструкцией синхронного двигателя без демпфирования, но с более гибкими возможностями управления; кроме того, благодаря включению инверторной схемы его можно питать постоянным током.Бесщеточные двигатели постоянного тока или, скорее, магнитные катушки встроенного статора часто имеют трехфазную конструкцию.

Бесщеточный и щеточный двигатели постоянного тока в сравнении

Поскольку рабочие характеристики этих двух конструкций принципиально различаются, необходимо сделать основной выбор в отношении того, использовать ли щеточный или бесщеточный двигатель постоянного тока. Это может иметь далеко идущие последствия и регулируется профилем требований рассматриваемого приложения. Другие факторы, такие как цена покупки и расходы на техническое обслуживание, также должны быть приняты во внимание.

Особое внимание следует уделять влиянию и различиям между щеточными и бесщеточными коллекторными системами, особенно в отношении срока службы двигателя постоянного тока. Поскольку скользящие контакты или щетки являются физическими компонентами, работающими механически, они подвержены постоянному износу. Поэтому их срок службы ограничен. Высокие скорости вращения также могут существенно повлиять на срок службы щеток. С другой стороны, срок службы бесщеточных двигателей постоянного тока ограничен только встроенными в них шарикоподшипниками, и поэтому его можно рассчитать относительно надежно.Отсутствие механического трения предотвращает опасность возгорания щеток из-за образования искр на коллекторе. Щетки также ограничивают использование в определенных условиях окружающей среды; например, в приложениях с высоким вакуумом можно рассматривать только бесщеточные двигатели постоянного тока.

При прямом сравнении с щеточными двигателями можно увидеть, что бесщеточные двигатели постоянного тока имеют ряд преимуществ с точки зрения производительности. Они могут варьироваться в зависимости от применения и проявляться по-разному, но, как правило, включают в себя более высокий пусковой момент, максимально точный регулятор, который к тому же более устойчив к колебаниям нагрузки, и более высокие скорости вращения.

Конструкция щеток дает ряд эксплуатационных преимуществ – для приведения ротора в движение достаточно подать напряжение на два контакта. Существует не так много типов двигателей, которые можно так легко ввести в эксплуатацию. Напротив, для бесщеточных двигателей постоянного тока требуется система электронного коммутатора, и их запуск значительно сложнее. Фактор цены также должен быть принят во внимание, поскольку вышеупомянутый электронный модуль, а также сенсорная система, часто включаемые в бесщеточные двигатели постоянного тока, имеют тенденцию быть более дорогостоящими.

Области применения щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока

Благодаря большому разнообразию возможных технических конструкций двигатели постоянного тока являются неотъемлемой частью широкого спектра применений и используются во многих отраслях. В частности, относительная простота управления их скоростью вращения и крутящим моментом в сочетании с их точной регулировкой и высокой динамикой означает, что они имеют широкий спектр применения.

Как традиционная и очень распространенная конструкция двигателей, щеточные двигатели постоянного тока требуют небольшого количества внешних компонентов или вообще не требуют их, что делает их подходящими для использования в суровых условиях эксплуатации.Типичные области применения включают токарные и шлифовальные станки, конвейерные ленты и пылесосы. Кроме того, компрессоры, ротационные прессы и подъемники могут приводиться в действие двигателями постоянного тока.

Двигатели постоянного тока со встроенным постоянным магнитом применяются в приложениях, требующих чрезвычайно точного управления и низкого крутящего момента, например, в области робототехники. Благодаря многочисленным эксплуатационным преимуществам бесщеточных двигателей постоянного тока их можно найти в постоянно расширяющемся диапазоне областей применения. Существует множество отраслей и подобластей в самых разных отраслях промышленности, в которых бесщеточные двигатели тем временем заменили более традиционную конструкцию.

Использование бесщеточных двигателей постоянного тока в промышленности в основном сосредоточено на применении в технологии производства и промышленной автоматизации. В первую очередь, это системы управления движением, приводные системы и системы позиционирования, которые выигрывают от характеристик этого типа двигателя. Известным типом бесщеточного двигателя постоянного тока является шаговый двигатель, который часто используется в контроллерах положения разомкнутых контуров управления. Во многих промышленных средах шаговые двигатели поддерживают автоматизированные процессы и все чаще используются в машинах, используемых в процедурах захвата и размещения.

Бесщеточные двигатели постоянного тока пользуются большой популярностью не в последнюю очередь среди пользователей моделей самолетов и дронов. В этом контексте основным аспектом является соотношение между характеристиками и весом, а также широкий диапазон конструктивных размеров, в которых производятся двигатели этого типа, потому что, хотя профили ранних двигателей внутреннего сгорания означали, что модели самолетов, на которые они устанавливались, были относительно большими. а тяжелые компактные бесщеточные двигатели постоянного тока теперь сделали возможными более легкие модели.

 

Описание двигателей постоянного тока | Библиотека.AutomationDirect.com

Сколько существует типов двигателей постоянного тока?

Существует несколько типов двигателей постоянного тока, в том числе шунтовые, последовательные, со сложной обмоткой или со стабилизированным шунтом, с постоянными магнитами и бесщеточные двигатели постоянного тока. Основные различия между этими типами двигателей связаны с тем, как генерируются электромагнитные поля. Двигатели постоянного тока IronHorse являются двигателями с постоянными магнитами: магнитное поле в статоре создается постоянными магнитами, расположенными непосредственно внутри корпуса двигателя.Магнитное поле в роторе создается приложенным напряжением. Двигатели с постоянными магнитами просты в эксплуатации: нужно подключить всего два провода. (рис. 1)

Каковы основные различия между двигателями переменного и постоянного тока?

Как и в случае с другими типами двигателей постоянного тока, основное различие между двигателями переменного и постоянного тока заключается в том, как генерируются магнитные поля. Ротор типичного асинхронного двигателя переменного тока не имеет электрического соединения.На ротор влияет поле, создаваемое статором, на который подается переменное напряжение. Типичный двигатель постоянного тока имеет ротор с электрическими соединениями через щетку и коллектор. Щетка/коммутатор действует как переключатель, который подает напряжение на различные сегменты ротора. Поле также может иметь либо электрическую связь, либо состоять из постоянных магнитов.


Почему переменный ток лучше постоянного?
Двигатели переменного тока

и система управления нашли применение во многих приложениях, ранее приводившихся в действие двигателями постоянного тока.Одна из основных причин, по которой многие люди предпочитают переменный ток, а не постоянный, заключается в том, что двигатели переменного тока требуют меньшего обслуживания. В то время как большинство двигателей требуют минимального обслуживания, двигатели постоянного тока требуют дополнительного контроля и замены внутренних щеток. Хотя этот шаг может быть простым для выполнения на небольших двигателях, на двигателях постоянного тока большей мощности необходимо соблюдать осторожность, чтобы правильно установить щетки двигателя. На меньших (2 л.с. или меньше) двигателях с постоянными магнитами замена щеток может быть выполнена за считанные минуты.

Почему лучше выбирать постоянный ток, а не переменный?

Существует несколько причин для выбора двигателей постоянного тока вместо двигателей переменного тока.Высокая производительность (особенно на низких скоростях), высокая удельная мощность, простота управления и большая установленная база определяют области применения двигателей постоянного тока. Двигатели постоянного тока развивают крутящий момент при полной нагрузке на низких скоростях (рис. 2) . Это, в сочетании с низкой инерцией, обеспечивает превосходную производительность двигателей постоянного тока. Двигатели переменного тока и средства управления сократили разрыв в производительности, но двигатели постоянного тока общего назначения по-прежнему превосходят двигатели переменного тока общего назначения. Чтобы получить сопоставимые низкоскоростные характеристики двигателя переменного тока, необходимо использовать гораздо более дорогие приводы и двигатели переменного тока (см. приводы DURApulse и двигатели BlackMax).

Двигатели постоянного тока

обычно имеют гораздо более высокую удельную мощность, чем двигатели переменного тока. Это позволяет заказчику использовать физически меньший двигатель постоянного тока, чем двигатель переменного тока эквивалентной мощности. Система управления двигателем постоянного тока намного проще и дешевле, чем эквивалентный привод переменного тока.

Привод переменного тока должен преобразовывать входящую мощность переменного тока в шину постоянного тока, а затем создавать собственное напряжение переменного тока для передачи на двигатель. Привод постоянного тока выпрямляет входящую форму волны переменного тока и передает эту выпрямленную мощность на двигатель постоянного тока.

В то время как электродвигатели переменного тока и системы управления получили широкое распространение на дорогах, двигатели постоянного тока существуют уже 100 лет и широко используются практически во всех промышленных приложениях. В отрасли автоматизации имеется большая установленная база двигателей постоянного тока. Обычно замена существующего двигателя постоянного тока новым двигателем постоянного тока намного быстрее, проще и экономичнее, чем перепроектирование системы управления для включения двигателя переменного тока и привода.

Как вы питаете двигатели постоянного тока? Электродвигатели постоянного тока

могут питаться от различных источников постоянного тока, даже от батарей.Однако, как правило, промышленные двигатели постоянного тока приводятся в действие приводами постоянного тока. Качество выходной мощности различных типов приводов постоянного тока сильно различается. Это качество можно измерить по величине пульсирующего тока, создаваемого приводом. Пульсирующий ток определяется форм-фактором привода, который представляет собой отношение пульсирующего тока к основному постоянному току. Высокие пульсации тока приводят к повышенному нагреву двигателя и, возможно, к преждевременному выходу из строя щеток.

Батарея считается идеальным источником тока, форм-фактор которого равен 1.0. Батарея обеспечивает постоянное напряжение (и ток) для питания двигателя. Привод постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) настолько хорошо имитирует чистый постоянный ток, что обычно имеет форм-фактор 1,05 (пульсация всего 5 %) (рис. 3) .

Одним из наиболее распространенных приводов для двигателей постоянного тока малой мощности является однофазный привод постоянного тока с двухполупериодным выпрямлением. Этот привод принимает напряжение переменного тока, пропускает положительную половину волны и выпрямляет отрицательную часть волны для создания формы волны с форм-фактором, равным 1.4 (пульсация тока 40%). Эти накопители обычно называют приводами SCR (Silicon Controlled Rectifier). Двигатели постоянного тока IronHorse имеют рейтинг SCR, что означает, что их крутящий момент и мощность при полной нагрузке вырабатываются при использовании привода SCR.

Другой тип привода имеет гораздо худший форм-фактор: однофазные полуволновые выпрямленные приводы постоянного тока. Эти приводы пропускают только положительную половину синусоиды переменного тока. Эти накопители имеют форм-фактор 1,9 и не рекомендуются для использования со многими двигателями постоянного тока (включая IronHorse).

Что такое техническое обслуживание двигателя постоянного тока? Техническое обслуживание двигателя постоянного тока

выполняется в соответствии с основными стандартами обслуживания двигателя переменного тока (поддерживайте двигатель и вентилятор в чистоте, смазывайте подшипники, если они не герметичны, и т. д.). У двигателей постоянного тока есть один дополнительный шаг: обслуживание щеток. Общее эмпирическое правило заключается в том, чтобы заменить щетки, как только они достигнут 1/3 своей первоначальной длины. Для двигателей постоянного тока IronHorse с постоянными магнитами мы рекомендуем заменять щетки каждые 2500 часов использования. Это гарантирует, что щетки всегда находятся в пределах спецификации.Мы отправляем дополнительный набор щеток с каждым двигателем постоянного тока IronHorse, а также предлагаем дополнительные наборы щеток на нашем веб-сайте.

Чтобы узнать больше о двигателях, нажмите здесь.

Чтобы приобрести двигатель постоянного тока, нажмите здесь.

Джо Кимбрелл,
AutomationDirect
Менеджер по продукции,
Приводы, двигатели и управление движением

Первоначально опубликовано: 1 июня 2010 г.

Типы двигателей постоянного тока и их применение

Сегодня в Linquip мы собираемся обсудить все о двигателях постоянного тока, их типах и областях применения.Как вы, возможно, знаете, двигатель постоянного тока или двигатель с прямым подключением относится к любому типу вращающихся электродвигателей, которые преобразуют постоянную электрическую энергию в механическую. Существует четыре основных типа двигателей постоянного тока, каждый из которых используется для различных целей. Если вы хотите знать все о двигателе постоянного тока, типах двигателей постоянного тока и их использовании.

⇒ Посмотреть список двигателей постоянного тока для продажи и их поставщиков ⇐

Что такое двигатель постоянного тока?

Интересно знать, что двигатели постоянного тока есть везде.Несмотря на свое странное название, двигатели с прямым подключением окружают нас повсюду, и они делают нашу жизнь намного комфортнее. Короче говоря, любое устройство, которое использует электричество для обеспечения различных движений, делает это с помощью двигателей постоянного тока.

Теперь, когда вы знаете, что такое двигатель с прямым подключением, давайте углубимся в концепцию и обсудим типы двигателей с прямым подключением и их применение в промышленности.

Сколько существует типов двигателей постоянного тока?

Если вы хотите понять, как работают двигатели с прямым подключением и как они используются, вам необходимо ознакомиться с их различными типами.

Существует четыре основных типа двигателей с прямым подключением: 

1. Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами

Двигатели с постоянными магнитами работают от постоянного магнита и создают магнитный поток. Двигатель прямого включения с постоянными магнитами не имеет обмотки возбуждения на корпусе статора. Вместо этого он использует постоянные магниты для создания магнитного поля, с которым взаимодействует поле ротора, создавая крутящий момент.

Этот тип двигателя с прямым подключением обеспечивает отличный пусковой момент и хорошую регулировку скорости.

2. Серийные двигатели постоянного тока

В последовательных двигателях постоянного тока или двигателях постоянного тока с последовательной обмоткой весь ток якоря протекает через обмотку возбуждения. Обычно этот тип двигателя постоянного тока создает большой пусковой момент, но он не может регулировать скорость, и даже работа без нагрузки может повредить его. Следовательно, эти ограничения делают серийные двигатели постоянного тока неподходящим вариантом для приводов с регулируемой скоростью.

Посмотреть все двигатели постоянного тока с обмоткой серии для продажи

3.Шунтирующие двигатели постоянного тока

Шунтирующие двигатели постоянного тока представляют собой тип двигателей с прямым подключением, в которых шунтирующая обмотка возбуждения параллельна только обмотке якоря, а не последовательной обмотке возбуждения. Шунтирующие двигатели постоянного тока также известны как двигатели постоянного тока со сложной обмоткой. Шунтирующие двигатели постоянного тока обеспечивают отличное регулирование скорости, поскольку шунтирующее поле может возбуждаться отдельно от обмоток якоря. Эта особенность двигателей с параллельным подключением обеспечивает упрощенное реверсивное управление.

4. Составные двигатели постоянного тока

Составные двигатели постоянного тока или двигатели со сложной обмоткой имеют как последовательные, так и шунтирующие обмотки возбуждения.Эти типы двигателей обеспечивают хороший пусковой момент, но могут иметь проблемы с управлением в приводах с регулируемой скоростью. Эти двигатели могут быть подключены к двум схемам: кумулятивно и дифференциально. Накопительный тип соединяет последовательное поле, чтобы помочь шунтирующему полю, обеспечивая более высокий пусковой момент, но меньшее регулирование скорости. Дифференциальный тип имеет хорошую регулировку скорости и обычно работает с постоянной скоростью.

Подробнее о Linquip

Различные области применения двигателей постоянного тока

Как правило, двигатели постоянного тока используются в качестве приводов с регулируемой скоростью и для приложений, в которых возникают значительные колебания крутящего момента.Теперь, когда вы знакомы с различными типами двигателей постоянного тока, давайте рассмотрим их использование и применение. Двигатели постоянного тока серии

обычно используются там, где требуется высокий пусковой момент и возможны изменения скорости. Эти типы двигателей с прямым подключением используются, например, в тяговой системе, кранах, воздушных компрессорах, пылесосах, швейных машинах и т. д. не тяжелый.Двигатели с прямым подключением шунта применяются в токарных станках, центробежных насосах, вентиляторах, воздуходувках, конвейерах, подъемниках, волновых машинах, прядильных машинах и т. д. Комбинированные двигатели постоянного тока применяются в прессах, ножницах, конвейерах, элеваторах, прокатных станах, тяжелых планировщиках и т. д. 

В чем преимущества двигателей постоянного тока?

По сравнению с двигателями переменного тока, которые преобразуют переменный ток в механическую энергию, двигатели постоянного тока имеют некоторые преимущества, которые следует учитывать.

Как правило, двигатели прямого подключения имеют более высокий пусковой момент, чем двигатели переменного тока. Эта функция облегчает перемещение вещей. Единственная проблема этой функции заключается в том, что вы не можете запустить их, если они не находятся под нагрузкой. Если двигатель постоянного тока не имеет нагрузки для запуска, он может быстро сгореть.

Другим преимуществом различных типов двигателей постоянного тока является то, что они генерируют более линейную кривую скорость-момент, чем двигатели переменного тока. Эта функция на самом деле связана с кривой, построенной между крутящим моментом и скоростью двигателя, которая объясняет взаимосвязь между скоростью вращения двигателя и тем, какой крутящий момент он может генерировать.

Возможность управления скоростью является еще одним преимуществом двигателей с прямым подключением. Если вы работаете с системами с большой нагрузкой, способность контролировать скорость становится очень важной, и от этого зависит, получите ли вы в итоге успешную работу или сгоревший двигатель. Таким образом, двигатели постоянного тока идеально подходят для любой работы, требующей постоянного низкоскоростного крутящего момента или переменного крутящего момента.

Еще один важный момент, который следует учитывать, заключается в том, что двигатели постоянного тока проще в установке по сравнению с двигателями переменного тока. Они также требуют меньше обслуживания и легче ремонтируются.Если ваше промышленное оборудование настроено на использование двигателей постоянного тока, заменить сломанный двигатель на двигатель постоянного тока можно быстро и легко. Замена его двигателем переменного тока заставит вас перепроектировать всю схему двигателя.

Заключительные мысли

В этой статье мы рассмотрели все важные моменты, касающиеся двигателей с прямым подключением. Различные типы двигателей постоянного тока предлагают вам различные приложения, и вам нужно выбрать те, которые больше всего соответствуют вашим требованиям.

Если вы хотите купить двигатель с прямым подключением, помимо цены двигателя постоянного тока, вам необходимо ознакомиться со всеми характеристиками, которые мы обсуждали в этой статье, и осознанно выбрать один из них.Вы всегда можете оставаться на связи с командой Linquip для дальнейших консультаций. Для этого вы можете Зарегистрироваться на Linquip и получить эксклюзивную консультацию.

Купите оборудование или запросите услугу

Используя службу Linquip RFQ, вы можете рассчитывать на получение предложений от различных поставщиков из разных отраслей и регионов.

Щелкните здесь, чтобы запросить коммерческое предложение от поставщиков и поставщиков услуг

Лаборатория автомобильной электроники Clemson: Коллекторные двигатели постоянного тока

Коллекторные двигатели постоянного тока

Основное описание
Двигатели постоянного тока

во многих отношениях являются самыми простыми электродвигателями.Все «коллекторные» двигатели постоянного тока работают одинаково. Есть статор (большая неподвижная часть) и ротор (меньшая часть, вращающаяся вокруг оси внутри статора). На статоре есть магниты, а на роторе есть катушка, которая магнитно заряжается за счет подачи на нее тока. Щетки отвечают за передачу тока от стационарного источника постоянного напряжения к вращающемуся ротору. В зависимости от положения ротора его магнитный заряд будет изменяться и производить движение в двигателе.Анимация ниже дополнительно объясняет основную работу двигателя постоянного тока. При использовании источника питания постоянного тока требуется очень мало элементов управления. Для управления скоростью можно использовать встроенное переменное сопротивление для изменения величины тока, достигающего катушек.

Анимация работающего электродвигателя постоянного тока.

На анимации справа показан работающий двигатель постоянного тока. Показанный двигатель представляет собой упрощенный «двухполюсный» двигатель, в статоре которого используются всего два магнита. В этом случае магниты в статоре для простоты являются постоянными магнитами.Двигатель постоянного тока может стать очень сложным, если добавить больше полюсов, но стандартный «щеточный» двигатель постоянного тока любой конфигурации работает по тем же принципам, что и здесь. Щетки подают ток от источника постоянного напряжения, который подает магнитное поле на этот конец ротора. Полярность поля зависит от течения тока. Когда ротор вращается, щетки соприкасаются с одной стороной источника постоянного тока, затем ненадолго не соприкасаются ни с чем, затем продолжают контактировать с другой стороной источника постоянного тока, эффективно изменяя полярность ротора.Время этого изменения определяется геометрической установкой щеток и приводит к источнику постоянного тока. Анимация помогает проиллюстрировать, как в момент максимального притяжения ток изменит направление и, таким образом, изменит полярность ротора. В этот момент максимальное притяжение внезапно сменяется максимальным отталкиванием, которое создает крутящий момент на валу ротора и заставляет двигатель вращаться.

Компоненты двигателя постоянного тока

СТАТОР: Статор состоит либо из постоянного магнита, либо из электромагнитных обмоток.Статор создает стационарное магнитное поле вокруг ротора, занимающего центральную часть двигателя.

АРМАТУРА (ротор): Якорь состоит из одной или нескольких электрических обмоток вокруг плеч якоря. Эти электрические обмотки генерируют магнитное поле, когда на них подается внешний ток. Таким образом, магнитные полюса, генерируемые этим полем ротора, притягиваются к противоположным полюсам, генерируемым полем статора, и отталкиваются от таких же полюсов, что заставляет якорь вращаться.

КОММУТАТОР: Двигатель постоянного тока не использует внешнее устройство переключения тока, вместо этого он использует механический соединитель, называемый коммутатором, который представляет собой сегментированную втулку, обычно изготовленную из меди, установленную на вращающемся валу. Ток +/- подается на эти сегменты коммутатора с помощью щеток.

ЩЕТКИ: При вращении двигателя щетки скользят по сегментам коллектора, тем самым создавая переменное магнитное поле в разных плечах через сегменты коммутатора, прикрепленные к обмоткам.Следовательно, при приложении напряжения к щеткам в двигателе создается динамическое магнитное поле.

Коллекторный двигатель постоянного тока имеет механический скользящий контакт между щетками и коллекторным кольцом. Щетки и пружина, по которой течет ток, время от времени нуждаются в замене. Коллектор также нуждается в периодической очистке или замене.

Производители
Балдор, Бош, Цирк, Эмерсон, Грошопп, Кинетек, Линч Мотор Компани, Мет Моторс, МикроМо, Группа управления движением, Нью Бхарат Электрик, Питтман, Портескап, Пауэртек, Теко
Для получения дополнительной информации
[1] Коллекторный электродвигатель постоянного тока, Википедия.
[2] Что такое двигатель постоянного тока?, Мудрый Компьютерщик.
[3] Электродвигатели постоянного тока, учебное пособие на веб-сайте гиперфизики Университета штата Джорджия.
[4] Понимание и использование спецификаций двигателей постоянного тока, Gears Educational Systems, LLC.
[5] Как работает двигатель постоянного тока?, eHow.com.
[6] Основы работы с коллекторным двигателем постоянного тока, часть 1 из 2, YouTube, 22 декабря 2008 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.