Принцип действия двигателей постоянного тока: Принцип действия электродвигателей постоянного тока

Содержание

Принцип действия электродвигателей постоянного тока


 

 

        Работа электрических машин основана на физических законах электромагнитной индукции и действия электромагнитных сил. Согласно этим законам на проводник с током, помещенный в магнитное поле, будет действовать сила, стремящаяся вытолкнуть его из магнитного поля.

       Для работы любого электродвигателя является необходимым наличие взаимодействия магнитного поля и проводников, по которым проходит ток. Момент электромагнитных сил, приводящий в движение якорь электродвигателя, пропорционален магнитной индукции, длине проводника и проходящему по нему току; направление момента легко определить по правилу левой руки.

     На рисунке выше приведена схема, показывающая принцип действия электродвигателя постоянного тока. Два неподвижных полюса магнита 1 создают магнитный поток, направленный от северного полюса N к южному S. В пространстве между полюсами расположена вращающаяся часть двигателя, называемая якорем, с обмоткой из одного витка 2. Концы витка присоединены к переключающему устройству — коллектору 3, выполненному в виде двух полуколец, на которые через щетки 5 подается напряжение от источника постоянного тока 4. При подключении щеток двигателя к источнику тока в витке обмотки, помещенном в магнитное поле, начинает идти ток

I. С возникновением тока в витке возникают электромагнитные силы F, стремящиеся повернуть виток относительно оси ОIО. При повороте витка с полукольцами па 90° ток в витке изменит направление на противоположное. Следовательно, при вращении витка ток в проводнике через каждые пол-оборота изменяет свое направление, что позволяет сохранить постоянное направление вращения якоря. Вращающий момент (н • см) можно определить по формуле:

              где Р — мощность на валу электродвигателя, вт

              n — скорость        вращения якоря, об/мин.

        Потребляемый электрическим двигателем ток зависит от режима работы. Так, при неподвижном якоре ток, потребляемый электродвигателем, определяется по закону Ома и зависит от напряжения источника тока и суммы сопротивлений обмоток и щеточно-коллекторного перехода:

            где  U — напряжение источника тока, в;

           R — сопротивление двигателя, ом

           I — потребляемый электрическим двигателем ток, а.

         Этот режим называют режимом короткого замыкания электродвигателя.

Режим короткого замыкания возникает в первый момент включения двигателя, затем ток начинает уменьшаться до некоторой величины, достигая своего наименьшего значения при отсутствии на валу нагрузки. Режим работы электродвигателя, при котором вал не нагружен, называют режимом  холостого хода.

         Уменьшение потребляемого электродвигателем тока при переходе от режима короткого замыкания к режиму холостого хода объясняется тем, что при вращении якоря в магнитном поле в витках его обмотки наводится э.д.с, направленная против напряжения источника тока, питающего двигатель. Потребляемый электродвигателем ток определяется по формуле:

                    где Е э. д. с, наводимая в витках обмотки якоря при его вращении, в.

        Электродвигатель постоянного тока легко заставить вращаться в противоположную сторону, для чего обычно достаточно изменить полярность подключения источника тока к обмотке якоря.  

 

       На рисунке выше показана схема, обеспечивающая при помощи трехпозиционного тумблера остановку и включение вращения якоря в двух направлениях, то есть реверсирование электродвигателя.

 

       Развитие полупроводниковой техники создало предпосылки для создания двигателей постоянного тока без коллектора и щеток. Функции механического переключателя — коллектора со щетками — выполняют в этом случае транзисторные переключатели. Такой электрический двигатель получил название

бесколлекторного двигателя постоянного тока. Бесколлекторные двигатели постоянного тока имеют ряд преимуществ перед обычными электродвигателями постоянного тока. Эти преимущества выражаются увеличением времени работы двигателей, повышением их надежности, отсутствием износа щеток, искрения и радиопомех. И хотя бесколлекторные двигатели постоянного тока имеют несколько большие габариты и массу за счет полупроводникового переключателя, они находят широкое применение в системах автоматики и в качестве основного двигателя — на авто- и судомоделях.

Материал взят из книги «Модельные двигатели» Зуев. В.П

Похожие материалы:

       

 

Общие сведения о двигателях постоянного тока

Принцип действия (на примере двигателя параллельного возбуждения).  Если к двигателю подведено напряжение U, то по цепи возбуждения протекает ток I

в, а по цепи якоря – ток Iя. Ток возбуждения создает МДС Fв = Iв Wв, которая возбуждает в машине магнитный поток Фв. Ток якоря, в свою очередь, создает магнитный поток реакции якоря Фя. Результирующий магнитный поток Фрез = Фв +  Фя.

Рис.1.23                                                                Рис. 1.24

В цепи якоря ток  Iя создает падение напряжения Rя Iя. В соответствии с законом электромагнитной силы ЭМС при взаимодействии тока Iя и магнитного потока Фрез создается вращающий момент Мвр. В  установившемся режиме Мвр. = Мпр. Когда проводники якоря пересекают магнитное поле Фрез, в них в соответствии с законом электромагнитной индукции ЭМИ наводится ЭДС, которая направлена против напряжения сети U.

Классификация двигателей. По схеме включения обмоток возбуждения главных полюсов двигатели постоянного тока делятся на двигатели независимого, параллельного, последовательного  и  смешанного возбуждения.

В двигателях независимого возбуждения обмотка возбуждения питается от отдельного источника постоянного напряжения. В двигателях параллельного возбуждения обмотка возбуждения и обмотка якоря включены параллельно и питаются от одного источника. В двигателях последовательного и смешанного возбуждения есть обмотка возбуждения, включенная  последовательно с обмоткой якоря. В двигателях малой мощности  поток возбуждения может быть создан с помощью постоянных магнитов. Наибольшее применение находят двигатели параллельного и смешанного возбуждения.

Основные уравнения и величины, характеризующие двигатели. Такими величинами являются: механическая мощность на валу Р

2, питающее напряжение U, ток, потребляемый из сети I, ток якоря Iя, ток возбуждения Iв, частота вращения n, электромагнитный момент Мэм. Зависимость между этими величинами  описывается:

Ø  уравнением электромагнитного момента:

Мэм = См Iя Ф;

Ø  уравнением электрического состояния цепи якоря:

U = Епр +  Rя Iя;                                           (1.4)

Епр = СEnФ;

Ø  уравнением моментов:

Мэм = Мс + Мпот + Мд,

где Мс – момент сопротивления на валу, создаваемый нагрузкой; Мпот – момент потерь, создаваемый всеми видами потерь в двигателе; Мд – динамический момент, создаваемый инерционными силами;

Характеристики двигателей.

Важнейшей из характеристик является механическая n (Мс) – зависимость частоты вращения n от момента на валу (далее индекс «с» опускается) при U = const, Iв = const. Она показывает влияние механической нагрузки (момента) на валу двигателя на частоту вращения, что особенно важно знать при выборе и эксплуатации двигателей. Другие характеристики двигателей: регулировочная n (Iв), скоростная n (Iя), рабочие М, Р1, n , I, h(Р2) – здесь подробно не рассматриваются.

Механические характеристики могут быть естественными и искусственными. Под естественными характеристиками понимаются характеристики, снятые при отсутствии в схеме каких-либо дополнительных сопротивлений, например, реостатов в цепях якоря или возбуждения,  искусственными– при наличии таких сопротивлений.

Уравнение механической характеристики двигателя. Оно может быть получено из (1.1). Подставим вместо Е ее значение в (1.4), тогда

n = (U – Rя Iя)/СЕФ.                                      (1.5)

Заменяя Iя его значением из (1.2), получаем уравнение механической характеристики:

n = (1.6)

Вид механической характеристики определяется характером зависимости потока отнагрузки двигателя, что в свою очередь зависит от схемы включения обмотки возбуждения.

Реверсирование двигателя. Под реверсированием двигателя понимают изменение направления вращения  его якоря. Возможные способы реверсирования вытекают из соотношения (1.2). Если изменить направление тока якоря или потока машины, то знак, а следовательно, и направление вращающего момента изменяется. Практически это достигается переключением выводов или обмотки якоря, или обмотки возбуждения. Однако одновременное переключение выводов обеих обмоток или изменение полярности питающего двигатель напряжения (кроме двигателя независимого возбуждения) к изменению знака вращающего момента и, следовательно, к изменению направления вращения не приводит.

Пуск в ход двигателей постоянного тока. К пуску двигателей предъявляются два основных требования: обеспечить необходимый для трогания с места и разгона якоря вращающий момент и не допустить при пуске протекания через якорь чрезмерно большого тока, опасного для двигателя. Практически возможны три способа пуска: прямой пуск, пуск при включении реостата в цепь якоря и пуск при пониженном напряжении в цепи якоря.

При прямом пуске цепь якоря включается сразу на полное напряжение. Так как в первый момент пуска якорь неподвижен (n = 0), то противо-ЭДС отсутствует            (Епр = СЕ nФ). Тогда из (1.4) следует, что пусковой ток якоря Iя,п = U/Rя.

Так как Rя = 0,02 ¸ 1,10 Ом, то Iя,п = (50 ¸100) Iном, что недопустимо. Поэтому прямой пуск возможен только у двигателей малой мощности, где I

я,п (4¸6) Iном и разгон двигателя длится менее 1 с.

Пуск при включении пускового реостата Rп последовательно с якорем рассмотрим на примере схемы рис. 1.25. Пусковой ток в этом случае равен:

Iя,п = U/( Rя + Rп).                                         (1.7)

Сопротивление Rп = U/ Iя,п – Rя выбирают таким, чтобы в начальный момент пуска, когда Епр = 0,  Iя,п = (1,4¸2,5) Iном (большее число относится к двигателям меньшей мощности).

По мере разгона якоря  возрастает Епр, которая  снижает напряжение на якоре (т.е. уменьшается числитель (1.7)), а сопротивление реостата Rп выводится.

Перед пуском реостат Rр выводится, что необходимо для обеспечения  максимального потока и, следовательно, момента при пуске (Мп = См Iя,п Ф). По мере разгона якоря реостат Rр вводится до достижения требуемой частоты вращения.

Пуск с ограниченным пусковым током возможен при питании якоря двигателя от отдельного источника (генератора, выпрямителя) с регулируемым напряжением. Ограничение пускового тока и плавный разгон двигателя обеспечиваются постепенным повышением напряжения на якоре от нуля до требуемого значения.

Рассматриваемый метод находит применение в системах управления и регулирования мощных двигателей постоянного тока (см. п.1.14.3).

Устройство и принцип действия двигателя постоянного тока.

Устройство простейшего электродвигателя постоянного тока. На рис. 1-1 представлен простейший электродвигатель постоянного тока, а на рис. 1-2 дано его схематическое изображение в осевом направлении. Неподвижная часть двигателя, называемая индуктором, состоит из полюсов и круглого стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в электродвигателе основного магнитного потока. Индуктор изображенной на рис. 1-1 простейшего электродвигателя имеет два полюса 1 (ярмо индуктора на рис. 1-1 не показано). Вращающаяся часть электродвигателя состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря 2 и коллектора. 3. Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, укрепленной на сердечнике якоря. Обмотка якоря в показанном на рис. 1-1 и 1-2 простейшем электродвигателе имеет один виток. Концы витка соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора, число которых в рассматриваемом случае равно двум. На коллектор налегают две неподвижные щетки 4, с помощью которых обмотка якоря соединяется с внешней цепью. Основной магнитный поток в нормальных электродвигателях постоянного тока создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S и от него через ярмо снова к северному полюсу. Сердеч­ники полюсов и ярмо также изготовляются из ферромагнитных материалов. Режим генератора. Рассмотрим сначала работу электродвигателя в режиме генератора.

Рис. 1-1. Простейший электродвигатель постоянного тока Рис. 1-2. Работа простейшего электродвигателя постоянного тока в режиме Генератора (а) и двигателя (б).

Предположим, что якорь электродвигателя (рис. 1-1 и 1-2, а) приводится во вращение по часовой стрелке. Тогда в проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС, направление которой может быть определено по правилу правой руки (рис. 1-3, а) и показано на рис. 1-1 и 1-2, а. Поскольку поток полюсов предполагается неизменным, то эта ЭДС индуктируется только вследствие вращения якоря и называется ЭДС вращения. В обоих проводниках вследствие симметрии индуктируются одинаковые ЭДС, которые по контуру витка складываются. Частота ЭДС f в двухполюсном электродвигателе равна скорости вра­щения якоря n, выраженной в оборотах в секунду: f = n, а в общем случае, когда машина имеет р пар полюсов с чередующейся полярностью: f = pn

Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи. Рис. 1-3. Правила правой (а) и левой (б) руки.

  1. Способы пуска в ход двигателей постоянного тока

При включении двигателя возникает большой пусковой ток, превышающий номинальный в 10 — 20 раз. Для ограничения пускового тока двигателей мощностью более 0,5 кВт последовательно с цепью якоря включают пусковой реостат (рис. 7).Величину сопротивления пускового реостата можно определить по выражению

Rn =U/(1,8 — 2,5)Iном-Rя

где U — напряжение сети, В;

Iном — номинальный ток двигателя. А;

Rя — сопротивление обмотки якоря, Ом.

Перед включением двигателя необходимо убедиться в том, что рычаг 2 пускового реостата (рис.7) находится на холостом контакте 0. затем включают рубильник и рычаг реостата переводят на первый промежуточный контакт. При этом двигатель возбуждается, а в цепи якоря появляется пусковой ток, величина которого ограничена всеми четырьмя секциями сопротивления Rn. По мере увеличения частоты вращения якоря пусковой ток уменьшается и рычаг реостата переводят на второй, третий контакт и т.д., пока он не окажется на рабочем контакте. Пусковые реостаты рассчитаны на кратковременный режим работы, а поэтому рычаг реостата нельзя длительно задерживать на промежуточных контактах: в этом случае сопротивления реостата перегреваются и могут перегореть. Прежде чем отключить двигатель от сети, необходимо рукоятку реостата перевести в крайнее левое положение. При этом двигатель отключается от сети, но цепь обмотки возбуждения остается замкнутой на сопротивление реостата. В противном случае могут появиться большие перенапряжения в обмотке возбуждения в момент размыкания цепи. При пуске в ход двигателей постоянного тока регулировочный реостат в цепи обмотки возбуждения следует полностью вывести для увеличения потока возбуждения. Для пуска двигателей с последовательным возбуждением применяют двухзажимные пусковые реостаты, отличающиеся от трехзажимных отсутствием медной дуги и наличием только двух зажимов — Л и Я.

  1. Механическая характеристика двигателей постоянного тока (n=f(M)) с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

Двигатели постоянного тока находят широкое применение в промышленных, транспортных и других установках, где требуется широкое и плавное регулирование скорости вращения (прокатные станы, мощные металлорежущие станки, электрическая тяга на транспорте и т. д.).

По способу возбуждения двигатели постоянного тока подразделяются аналогично генераторам на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Схемы двигателей и генераторов с данным видом возбуждения одинаковы (рис. 9-1). В двигателях независимого возбуждения токи якоря 1а и нагрузки равны: I = 1а, в двигателях параллельного и смешанного возбуждения I= Iа +Ibи в двигателях последовательного возбуждения I = 1а = Iв. С независимым возбуждением от отдельного источника тока обычно выполняются мощные двигатели с целью более удобного и экономичного регулирования величины тока возбуждения. По своим свойствам двигатели независимого и параллельного возбуждения почти одинаковы, и поэтому первые ниже отдельно не рассматриваются.

Рис 10-1 Энергетическая диаграмма двигателя параллельного возбуждения

Энергетическая диаграмма двигателя параллельного возбуждения изображена на рис. 10-1. Первичная мощность Рх является электрической и потребляется из питающей сети. За счет этой мощности покрываются потери на возбуждение рв и электрические потери рдла = PaRa в цепи якоря, а оставшаяся часть составляет электромагнитную мощность якоря РЭм = EJa, которая превращается в механическую мощность Рмх. Потери магнитные рмг, добавочные рд и механические рмх покрываются за счет механической мощности, а остальная часть этой мощности представляет собой, полезную механическую мощность Р2 на валу. Аналогичные энергетические диаграммы, иллюстрирующие преобразование энергии в двигателе, можно построить и для других типов двигателей

Двигатели постоянного тока — MirMarine

Двигателями постоянного тока называются электрические машины постоянного тока, преобразующие электрическую энергию в механическую.

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

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

Необходимо заметить, что во время пуска двигателя противоэлектродвижущая сила будет равна нулю и ток якоря может достигнуть недопустимо большого значения, так как сопротивление обмотки якоря незначительно. Поэтому в момент пуска в цепь якоря последовательно вводят дополнительное сопротивление—пусковой реостат, выполняющий роль дополнительного сопротивления при пуске во избежание разрушения обмотки якоря. С началом вращения якоря нарастает п. э. д. с., снижающая величину тока в якоре, поэтому по мере раскручивания двигателя (с увеличением числа оборотов двигателя), сопротивление пускового реостата постепенно уменьшают и совсем выключают, как только двигатель разовьет номинальное число оборотов, так как в этом случае обмотка якоря перегрузки испытывать не будет.

Электродвигатели постоянного тока, так же как и генераторы, в зависимости от способа включения обмоток возбуждения и якоря подразделяются на двигатели:

  • с независимым возбуждением;
  • с последовательным возбуждением или сериесные;
  • с параллельным возбуждением или шунтовые;
  • смешанного возбуждения или компаундные;

На судах морского флота электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения с легкой параллельной обмоткой применяются для привода в действие палубных механизмов (брашпилей, шпилей, лебедок, кранов), где требуется большой вращающий момент при пуске. Электродвигатели постоянного тока параллельного возбуждения применяются для привода механизмов, у которых необходимо иметь постоянное число оборотов независимо от их нагрузки и у которых не требуется наличие большого пускового момента (вспомогательные механизмы и насосы, обслуживающие главные двигатели и судовые системы, станки и т. д.).

Электродвигатели постоянного тока смешанного возбуждения применяются для привода в движение механизмов, требующих большого пускового момента и сохранения постоянного числа оборотов, а также имеющих значительный маховой момент (палубные механизмы, рулевые приводы, валоповоротные устройства и др.).

Наиболее широкое распространение эти двигатели получили за свои положительные качества, к которым можно отнести:

  • большой пусковой момент;
  • способность выносить значительную перегрузку;
  • допустимость регулировки числа оборотов в широких пределах;
  • сохранение постоянного числа оборотов при изменяющейся нагрузке.

По конструктивному выполнению электродвигатели делятся на электродвигатели с горизонтальным валом и электродвигатели с вертикальным валом.

По типу защиты от воздействия внешней среды электродвигатели бывают такие же, как и генераторы:

  • открытые;
  • защищенные;
  • брызгозащищенные;
  • водозащищенные;
  • герметические;
  • взрывобезопасные;

Процессы управления электродвигателями постоянного тока сводятся в основном к выполнению следующих операций:

  • пуску в ход электродвигателя;
  • остановке;
  • торможению;
  • реверсированию и регулированию скорости вращения электродвигателя

Эти операции могут быть выполнены вручную, автоматически или полуавтоматически при помощи соответствующей аппаратуры управления (пусковые и регулировочные реостаты, электрические и механические тормозные устройства и др.).

Пусковые реостаты устанавливают для ограничения силы пускового тока. Число оборотов электродвигателя регулируют изменением напряжения на зажимах якоря или изменением магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения (т. е. изменением силы тока возбуждения электродвигателя при помощи регулировочного реостата). Для быстрой остановки электродвигателей необходимо применять торможение. Торможение электродвигателей постоянного тока может быть механическим и электрическим.

Механическое торможение осуществляется при помощи колодочных, ленточных и дисковых тормозов.

Электрическое торможение может быть произведено или в виде полезного торможения, при котором двигатель обращается в генератор и возвращает электрическую энергию в сеть, или же в виде реостатного торможения, при котором электрическая энергия превращается в тепловую, выделяющуюся в реостате.

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

Похожие статьи

принцип действия. Двигатель постоянного тока: устройство

Первой из всех изобретенных в 19 веке вращающихся электромашин является двигатель постоянного тока. Принцип действия его известен с середины прошлого столетия, и до настоящего времени двигатели постоянного тока (ДПТ) продолжают верно служить человеку, приводя в движение множество полезных машин и механизмов.

Первые ДПТ

Начиная с 30-х годов 19 века в своем развитии они прошли несколько этапов. Дело в том, что до появления в конце позапрошлого века машинных генераторов переменного тока единственным источником электроэнергии был гальванический элемент. Поэтому все первые электродвигатели могли работать только на постоянном токе.

Каким же был первый двигатель постоянного тока? Принцип действия и устройство двигателей, строившихся в первой половине 19 века, являлся следующим. Явнополюсный индуктор представлял собой набор неподвижных постоянных магнитов или стержневых электромагнитов, не имевших общего замкнутого магнитопровода. Явнополюсный якорь образовывали несколько отдельных стержневых электромагнитов на общей оси, приводимых во вращение силами отталкивания и притяжения к полюсам индуктора. Типичными их представителями являлись двигатели У. Риччи (1833) и Б. Якоби (1834), оснащенные механическими коммутаторами тока в электромагнитах якорях с подвижными контактами в цепи обмотки якоря.

Как работал двигатель Якоби

Каков же был у этой машины принцип действия? Двигатель постоянного тока Якоби и его аналоги обладали пульсирующим электромагнитным моментом. В течение времени сближения разноименных полюсов якоря и индуктора под действием магнитной силы притяжения момент двигателя быстро достигал максимума. Затем, при расположении полюсов якоря напротив полюсов индуктора, механический коммутатор прерывал ток в электромагнитах якоря. Момент падал до нуля. За счет инерции якоря и приводимого в движение механизма полюсы якоря выходили из-под полюсов индуктора, в этот момент в них от коммутатора подавался ток противоположного направления, их полярность также менялась на противоположную, а сила притяжения к ближайшему полюсу индуктора сменялась на силу отталкивания. Таким образом, двигатель Якоби вращался последовательными толчками.

Появляется кольцевой якорь

В стержневых электромагнитах якоря двигателя Якоби ток периодически выключался, создаваемое ими магнитное поле исчезало, а его энергия преобразовывалась в тепловые потери в обмотках. Таким образом, электромеханическое преобразование электроэнергии источника тока якоря (гальванического элемента) в механическую происходило в нем с перерывами. Нужен был двигатель с непрерывной замкнутой обмоткой, ток в которой протекал бы постоянно в течение всего времени его работы.

И такой fuhtufn был создан в 1860 году А. Пачинотти. Чем же отличался от предшественников его двигатель постоянного тока? Принцип действия и устройство двигателя Пачинотти следующие. В качестве якоря он использовал стальное кольцо со спицами, закрепленное на вертикальном валу. При этом якорь не имел явно выраженных полюсов. Он стал неявнополюсным.

Между спицами кольца были намотаны катушки обмотки якоря, концы которых соединялись последовательно на самом якоре, а от точек соединения каждых двух катушек были сделаны отпайки, присоединенные к пластинам коллектора, расположенным вдоль окружности внизу вала двигателя, число которых равнялось числу катушек. Вся обмотка якоря была замкнута сама на себя, а последовательные точки соединения ее катушек присоединялись к соседним пластинам коллектора, по которым скользила пара токоподводящих роликов.

Кольцевой якорь был помещен между полюсами двух неподвижных электромагнитов индуктора-статора, так что силовые линии создаваемого ими магнитного поля возбуждения входили в наружную цилиндрическую поверхность якоря двигателя под северным полюсом возбуждения, проходили по кольцевому якорю, не перемещаясь во внутреннее его отверстие, и выходили наружу под южным полюсом.

Как работал двигатель Пачинотти

Какой же у него был принцип действия? Двигатель постоянного тока Пачинотти работал точно так же, как и современные ДПТ.

В магнитном поле полюса индуктора с данной полярностью всегда находилось определенное число проводников обмотки якоря с током неизменного направления, причем направление тока якоря под разными полюсами индуктора было противоположным. Это достигалось размещением токоподводящих роликов, играющих роль щеток, в пространстве между полюсами индуктора. Поэтому мгновенный ток якоря втекал в обмотку через ролик, пластину коллектора и присоединенную к ней отпайку, которая также находилась в пространстве между полюсами, далее протекал в противоположных направлениях по двум полуобмоткам-ветвям, и наконец вытекал через отпайку, пластину коллектора и ролик в другом межполюсном промежутке. При этом сами катушки якоря под полюсами индуктора менялись, но направление тока в них оставалось неизменным.

По закону Ампера, на каждый проводник катушки якоря с током, находящийся в магнитном поле полюса индуктора, действовала сила, направление которой определяется по известному правилу «левой руки». Относительно оси двигателя эта сила создавала вращающий момент, а сумма моментов от всех таких сил дает суммарный момент ДПТ, который уже при нескольких пластинах коллектора является почти постоянным.

ДПТ с кольцевым якорем и граммовской обмоткой

Как это часто случалось в истории науки и техники, изобретение А. Пачинотти не нашло применения. Оно было на 10 лет забыто, пока в 1870 году его независимо не повторил франко-немецкий изобретатель З. Грамм в аналогичной конструкции генератора постоянного тока. В этих машинах ось вращения уже была горизонтальной, использовались угольные щетки, скользящие по пластинам коллектора почти современной конструкции. К 70-м годам 19 века принцип обратимости электромашин стал уже хорошо известен, а машина Грамма использовалась как генератор и двигатель постоянного тока. Принцип действия его уже описан выше.

Несмотря на то, что изобретение кольцевого якоря было важным шагом в развитии ДПТ, его обмотка (названная граммовской) имела существенный недостаток. В магнитном поле полюсов индуктора находились только те ее проводники (называемые активными), которые лежали под этими полюсами на наружной цилиндрической поверхности якоря. Именно к ним были приложены магнитные силы Ампера, создающие вращающий момент относительно оси двигателя. Те же неактивные проводники, что проходили через отверстие кольцевого якоря, не участвовали в создании момента. Они только бесполезно рассеивали электроэнергию в виде тепловых потерь.

От кольцевого якоря к барабанному

Устранить этот недостаток кольцевого якоря удалось в 1873 году известному немецкому электротехнику Ф. Гефнер-Альтенеку. Как же функционировал его двигатель постоянного тока? Принцип действия, устройство его индуктора-статора такие же, как у двигателя с кольцевой обмоткой. А вот конструкция якоря и его обмотка изменились.

Гефнер-Альтенек обратил внимание, что направление тока якоря, вытекающего из неподвижных щеток, в проводниках граммовской обмотки под соседними полюсами возбуждения всегда противоположно, т.е. их можно включить в состав витков расположенной на наружной цилиндрической поверхности катушки с шириной (шагом), равным полюсному делению (части окружности якоря, приходящейся на один полюс возбуждения).

В этом случае становится ненужным отверстие в кольцевом якоря, и он превращается в сплошной цилиндр (барабан). Такая обмотка и сам якорь получили наименование барабанных. Расход меди в ней при одинаковом числе активных проводников гораздо меньше, чем в граммовской обмотке.

Якорь становится зубчатым

В машинах Грамма и Гефнер-Альтенека поверхность якоря была гладкой, а проводники его обмотки располагались в зазоре между ним и полюсами индуктора. При этом расстояние между вогнутой цилиндрической поверхностью полюса возбуждения и выпуклой поверхностью якоря достигало нескольких миллиметров. Поэтому для создания нужной величины магнитного поля требовалось применять катушки возбуждения с большой магнитодвижущей силой (с большим числом витков). Это существенно увеличивало габариты и вес двигателей. Кроме того, на гладкой поверхности якоря его катушки было трудно крепить. Но как же быть? Ведь для действия на проводник с током силы Ампера он должен находиться в точках пространства с большой величиной магнитного поля (с большой магнитной индукцией).

Оказалось, что это не является необходимым. Американский изобретатель пулемета Х. Максим показал, что если выполнить барабанный якорь зубчатым, а в образовавшиеся между зубцами пазы поместить катушки барабанной обмотки, то зазор между ним и полюсами возбуждения можно уменьшить до долей миллиметра. Это позволило существенно уменьшить размеры катушек возбуждения, но вращающий момент ДПТ нисколько не уменьшился.

Как же функционирует такой двигатель постоянного тока? Принцип действия основан на том обстоятельстве, что при зубчатом якоре магнитная сила приложена не к проводникам в его пазах (магнитное поле в них практически отсутствует), а к самим зубцам. При этом наличие тока в проводнике в пазу имеет решающее значение для возникновения этой силы.

Как избавились от вихревых токов

Еще одно важнейшее усовершенствование внес знаменитый изобретатель Т. Эдиссон. Что же добавил он в двигатель постоянного тока? Принцип действия остался неизменным, а вот материал, из которого сделан его якорь, изменился. Вместо прежнего массивного он стал шихтованным из тонких электрически изолированных друг от друга стальных листов. Это позволило уменьшить величину вихревых токов (токов Фуко) в якоре, что увеличило КПД двигателя.

Принцип действия двигателя постоянного тока

Кратко его можно сформулировать так: при подключении обмотки якоря возбужденного двигателя к источнику питания в ней возникает большой ток, называемый пусковым и превышающий в несколько раз его номинальное значение. Причем под полюсами возбуждения противоположной полярности направление токов в проводниках обмотки якоря так же противоположно, как показано на рисунке ниже. Согласно правилу «левой руки», на эти проводники действуют силы Ампера, направленные против часовой стрелки и увлекающие якорь во вращение. При этом в проводниках обмотки якоря наводится электродвижущая сила (противо-ЭДС), направленная встречно напряжению источника питания. По мере разгона якоря растет и противо-ЭДС в его обмотке. Соответственно, ток якоря уменьшается от пускового до величины, соответствующей рабочей точке на характеристике двигателя.

Чтобы повысить скорость вращения якоря, нужно либо увеличить ток в его обмотке, либо снизить противо-ЭДС в ней. Последнего можно добиться, уменьшив величину магнитного поля возбуждения путем снижения тока в обмотке возбуждения. Данный способ управления скоростью ДПТ получил широкое распространение.

Принцип действия двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

С присоединением выводов обмотки возбуждения (ОВ) к отдельному источнику электропитания (независимая ОВ) обычно выполняются мощные ДПТ, чтобы было более удобно регулировать величину тока возбуждения (с целью изменения скорости вращения). По своим свойствам ДПТ с независимой ОВ практически аналогичны ДПТ с ОВ, параллельно подключаемой к обмотке якоря.

Параллельное возбуждение ДПТ

Принцип действия двигателя постоянного тока параллельного возбуждения определяется его механической характеристикой, т.е. зависимостью скорости вращения от нагрузочного момента на его валу. Для такого двигателя изменение скорости при переходе от холостого вращения к номинальному моменту нагрузки составляет от 2 до 10%. Такие механические характеристики называются жесткими.

Таким образом, принцип действия двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением обуславливает его применение в приводах с постоянной скоростью вращения при большом диапазоне изменения нагрузки. Однако он широко используется и в регулируемом электроприводе с переменной скоростью вращения. При этом для регулирования его скорости может применяться изменение как тока якоря, так и тока возбуждения.

Последовательное возбуждение ДПТ

Принцип действия двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, как и параллельного, определяется его механической характеристикой, которая в этом случае является мягкой, т.к. частота вращения двигателя значительно варьируется при изменениях нагрузки. Где же выгоднее всего применять такой двигатель постоянного тока? Принцип действия жд тягового двигателя, скорость которого должна уменьшаться при преодолении составом подъемов и возвращаться к номинальной при движении по равнине, полностью соответствует характеристикам ДПТ с ОВ, последовательно соединенной с обмоткой якоря. Поэтому значительная часть электровозов во всем мире оснащена такими устройствами.

Принцип действия двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением реализуют также тяговые двигатели пульсирующего тока, которые представляют собой, по сути, те же ДПТ с последовательной ОВ, но специально сконструированные для работы с выпрямленным уже на борту электровоза током, имеющим значительные пульсации.

Строение двигателя постоянного тока

По принципу работы двигатели постоянного тока идентичны элементарным электрическим двигателям. Следовательно, конструкционные элементы у них тоже одинаковы, а именно:

Статор – неподвижная деталь двигателя, в которой расположены создающие магнитное поле постоянные магниты или электромагниты. В точности как в элементарном электродвигателе. · Ротор – вращающаяся деталь, которая состоит из магнитопровода и катушек. В элементарном электрическом двигателе аналогом ротора является проводная рамка.

Щёточно-коллекторный узел – деталь двигателя, расположенная на роторной оси предназначенная для передачи на катушки, расположенные на роторе, напряжения посредством специальных щёток, создающих множественные контакты. Принцип работы. Как говорилось в начале доклада, электродвигатели, работающие на постоянном токе, идентичны электрическим элементарным двигателям, которые изучались на школьных занятиях по физике.

Так что и принцип работы у них тот же. Через электромагниты, закреплённые в статоре, на постоянные электродвигатели  подаётся напряжение, которое при помощи щёточно-коллекторного узла передаётся на одну из роторных катушек, что создаёт магнитное поле, сдвигающее ротор и преобразующееся посредством его вращения в механическую силу. В процессе вращения напряжение постоянно переключается на следующую по ходу движения катушку с помощью щёточно-коллекторного узла. Каждая следующая катушка ротора поочерёдно вступает в взаимодействие с магнитным полем статора, поддерживая постоянное непрекращающееся вращение ротора.

 

Достоинства и недостатки двигателя постоянного тока.

 

К достоинствам можно отнести:

 

  • Большой пусковой момент (Хороший запуск).
  • Легкость регулировки частоты вращения.
  • Возможно использовать как двигатель и как генератор.

Среди недостатков можно отметить:

 

  • Дороговизна изготовления.
  • Уменьшенный срок эксплуатации из-за износа щеточно коллекторного узла.
  • Питание от источника постоянного тока, либо необходимо использовать выпрямители.
  • Применение двигателей постоянного тока.

 

Из-за практически прямой механической характеристики и возможности регулирования частоты вращений с высокой точностью, а также большого пускового момента двигатели постоянного тока нашли широкое применение в электротранспорте, кранах, и различных приводах.

 

 

Принцип действия двигателя постоянного тока

Хотя в современном электроприводе преобладают машины переменного тока (асинхронные электродвигатели), двигатели постоянного тока все еще используют и не только в предыдущих решениях.

Устройство простейшего электродвигателя постоянного тока

На рисунке ниже приведена простейшая машина постоянного тока:

Рисунок 1

Схематическое отображение электродвигателя постоянного тока в осевом направлении показано ниже:

Рисунок 2

 Неподвижная часть двигателя постоянного тока называется индуктором или статором. Состоит он из полюсов и круглого стального ярма, к которому крепятся полюса. Главным назначением индуктора является генерация постоянного (основного) магнитного потока машины. Индуктор простейшей машины, отображенный выше, имеет два полюса 1 (ярмо индуктора не показано).

Вращающаяся часть машины состоит из цилиндрического якоря 2, укрепленного на валу, и коллектора 3. Якорь состоит из набранного из листов электротехнической стали сердечника и обмотки, укрепленной на сердечника якоря. Обмотка якоря в показанном на рисунке простейшем двигателе имеет один виток. Концы витка соединяются с изолированными от вала медными пластинами коллектора, число которых в рассматриваемом случае равно двум. Две неподвижные щетки 4 налегают на коллектор. С помощью щеток обмотка якоря соединяется с внешней цепью.

Основной магнитный поток в электродвигателях постоянного тока создается обмоткой возбуждения, которая запитывается постоянным напряжением и располагается на сердечниках полюсов. Магнитный поток «идет» через якорь от северного полюса N к южному полюсу S, а от него через ярмо снова к северному. Ярмо и сердечники полюсов также изготавливаются из ферромагнитных материалов.

Рисунок 3

Генераторный режим двигателя постоянного тока

Предположим, что в нашем случае якорь электрической машины (рисунок 1 и рисунок 2 а)) движется по часовой стрелке. Тогда в проводниках обмотки якоря будет индуцироваться ЭДС, направление которой можно определить используя правило правой руки (рисунок 3 а)), что и показано на рисунках 1 и 2а). Поскольку поток полюсов является неизменным, то ЭДС сможет индуцироваться только в случае вращения якоря электродвигателя постоянного тока и называется ЭДС вращения.

Величина индуктируемой в проводнике обмотки якоря ЭДС будет равна:

Где: B – магнитная индукция воздушного зазора между якорем и полюсом в месте расположения проводника; l – активная длина проводника с током, то есть это длина, на протяжении которой проводник расположен в магнитном поле; υ – скорость движения проводника в магнитном поле (линейная).

В обоих проводниках из-за симметрии индуктируются одинаковые ЭДС, которые складываются по контуру витка, и поэтому полная ЭДС якоря двигателя постоянного тока будет равна:

ЭДС Еа является величиной переменной, так как проводники якорной обмотки попеременно проходят под южным и северным полюсами, в результате чего направление ЭДС в проводниках изменяется. Кривая ЭДС проводника по форме повторяет кривую распределения индукции B вдоль воздушного зазора в зависимости от времени t (рисунок 4 а)).

Рисунок 4

В двухполюсной машине частота ЭДС f равна скорости вращения якоря n, выраженной в оборотах в секунду: f = n. А вот в общем случае, когда двигатель постоянного тока имеет p пар полюсов с чередующеюся полярностью:

 Обмотка якоря с помощью щеток замыкается через внешнюю цепь и, соответственно, в этой цепи начинает протекать ток Ia. В обмотке якоря будет протекать переменный ток и его кривая аналогична кривой ЭДС (рисунок 4). Однако во внешней цепи протекает постоянный ток, это объясняется действием коллектора. При повороте коллектора и якоря на 900 (рисунок 1) происходит смена коллекторных пластин под щетками и изменение направления ЭДС в проводниках. Вследствие чего под верхней щеткой всегда будет находиться пластина соединенная с проводником северного полюса, а под нижней щеткой пластина соединенная с проводником южного полюса. В результате такого соединения направление тока и полярность щеток для внешней цепи остаются неизменными.

Таким образом, коллекторный узел является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток якоря в постоянный ток внешней цепи.

Изменив знак второго полупериода кривой на рисунке 4 а), получим форму кривой напряжения и тока внешней цепи (рисунок 4 б)). Пульсирующий ток внешней цепи малопригоден для практических целей. Для избавления от пульсаций применяют более сложные по своему устройству коллектор и якорь двигателя постоянного напряжения, однако основные свойства машины постоянного тока могут быть рассмотрены на примере рассматриваемого нами простейшего двигателя постоянного тока.

Постоянное напряжение на зажимах якоря генератора будет меньше Еа на величину падения напряжения в сопротивлении обмотки якоря ra:

Поскольку проводники якоря находятся в магнитном поле и через них протекает ток Ia, то на них будут действовать электромагнитные силы (рисунки 1, 2 а)):

Направление этих сил определяют с помощью правила левой руки (рисунок 3 б)). Данные силы и создают электромагнитный вращающий момент, который будет равен:

Здесь Da это диаметр якоря машины. Из рисунков 1-2 а) можно увидеть, что в генераторном режиме данный момент действует против направления вращения якоря и является тормозящим.

Режим двигателя

Простейший двигатель постоянного напряжения может работать не только в режиме генератора, но и в режиме двигателя, если к обмотке якоря подвести напряжение от внешнего источника. На проводники обмотки якоря будут действовать электромагнитные силы Fпр в результате чего создается электромагнитный момент Мэм. Как и для режима генератора, величины Fпр и  Мэм вычисляются из равенств (4) и (5). При достаточной величине Мэм якорь электрической машины придет в движение и будет развивать механическую мощность. Момент Мэм в таком случае будет являться движущим, и приводить в движение якорь в направлении вращения.

Если мы хотим, чтобы при той же полярности полюсов направление вращения генератора (рисунок 1-2 а)) и двигателя (рисунок 1-2 б)) были одинаковы, то направление действия Мэм, а также тока Iа у электродвигателя постоянного напряжения должны быть обратными по сравнению с генератором (рисунок 1-2 б)).

Коллектор превращает постоянный ток из внешней цепи в переменный ток якоря в режиме двигателя, что смело можно назвать механическим инвертором тока.

Проводники обмотки якоря электрической машины тоже вращаются в магнитном поле, из-за чего в обмотке якоря двигателя индуцируется ЭДС Еа, величину которой можно определить из формулы (1). В электродвигателе направление этой ЭДС (рисунок 1-2 б)) такое же, как и в генераторе (рисунок 1-2 а)). Таким образом, ЭДС якоря Еа в двигателе направлена против тока Ia и приложенного напряжения Ua к зажимам якоря. Поэтому довольно часто ЭДС якоря называют противоэлектродвижущей силой.

Напряжение, приложенное к якорю электрической машины, уравновешивается падением напряжения на обмотке якоря и ЭДС Еа:

Если сравнить уравнения (3) и (6) можно увидеть одну очень важную особенность – в режиме генератора Ua < Ea, в режиме двигателя Ua > Ea.

Принцип обратимости электродвигателя

Из изложенных выше формул и описаний следует вывод, что каждая машина постоянного тока (и не только постоянного) может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. Такое свойство имеют все электрические машины, и оно носит название обратимость.

Для перехода двигателя постоянного тока из режима генератора в режим двигателя и обратно при неизменной полярности щеток и полюсов, а также при неизменном направлении вращения необходимо всего лишь изменить направление тока в обмотке якоря (что сейчас легко делается с помощью тиристорных преобразователей и других управляемых выпрямителей).

В современных системах такой переход осуществляется автоматически.

Преобразование энергии в двигателе постоянного тока

На рисунке 5 показаны направления действия электрических и механических величин в якоре двигателя и генератора постоянного тока.

Рисунок 5

В соответствии с первым законом Ньютона в применении к вращающемуся телу, действующие на это тело тормозящие и вращающие моменты уравновешивают друг друга. Поэтому в установившемся режиме работы генератора электромагнитный момент будет равен:

Здесь Мв – момент на валу генератора, который развивает приводной двигатель, Мтр – момент трения на коллекторе электрической машины и в подшипниках, а также сопротивления воздуха, Мс – тормозящий момент, вызываемый потерями на вихревые токи и гистерезис в сердечнике якоря. Данные потери мощности возникают вследствие вращения сердечника якоря в неподвижном магнитном поле полюсов. Электромагнитные силы, возникающие при вращении ротора электрической машины постоянного тока, оказывают на ротор тормозящее действие и в таком представлении ведут себя подобно силам трения.

Электромагнитный момент двигателя постоянного тока в установившемся режиме работы будет равен:

Здесь Мв – развиваемый рабочей машиной (насос, тележка, кран…) тормозящий момент на валу электродвигателя.

В режиме генератора электромагнитный момент Мэм является движущем, а в режиме двигателя наоборот, тормозящим. При этом в обеих случаях Мв и Мэм противоположны по направлению.

Электромагнитная мощность Рэм, развиваемая электромагнитным моментом Мэм, будет равна:

Где:

В данном случае ω – это угловая скорость машины постоянного тока.

Подставив значения Мэм и ω в формулу (8) из формул (5) и (9) и учтем, что линейная скорость на окружности якоря:

Или же на основании выражения (1):

Под действием тока Ia и ЭДС Еа в обмотке якоря развивается внутренняя электрическая мощность:

Исходя из формул (10) и (11), Рэм = Ра, то есть внутренняя электрическая мощность якоря равна электромагнитной мощности, которую развивает электромагнитный момент, что довольно наглядно демонстрирует процесс преобразования электрической энергии в механическую в режиме двигателя, и процесс преобразования механической энергии в электрическую в режиме генератора.

Умножив соотношения (3) и (6) на Ia получим следующие выражения для генератора:

Левые части приведенных выше формул представляют собой электрическую мощность на зажимах якоря, первые члены первых частей электромагнитную мощность все того же якоря, и последние выражение мощность потерь в якорной цепи.

Хотя полученные формулы приведены для простейшей машины постоянного тока (рисунок 1), они все равно будут действовать и в более сложной обмотке якоря, так как моменты отдельных проводников и ЭДС складываются. Данные формулы являются выражением закона сохранения энергии и отражают процесс преобразования энергии в машине постоянного тока.

Подведем итоги

Развиваемая на валу генератора приводным электродвигателем механическая мощность, за вычетом магнитных и механических потерь, превращается в электрическую мощность (с вычетом потерь в обмотке) и передается во внешнюю цепь. В режиме двигателя электрическая мощность, подающаяся на якорь электрической машины, частично расходуется на потери, а остальная ее часть преобразуется в мощность электромагнитного поля – потом в механическую мощность, которая после вычета потерь в стали якоря и сил трения с помощью вала передается рабочей машине (лифт, станок, тяговый привод электротранспорта и другие).    

Общие закономерности превращения энергии для двигателей постоянного тока также актуальны и для двигателей переменного тока.

Двигатели постоянного тока — принципы работы


В любом электродвигателе работа основана на простом электромагнетизм. Токопроводящий проводник создает магнитное поле; когда это затем помещенный во внешнее магнитное поле, он будет испытать силу, пропорциональную току в проводнике и прочности внешнее магнитное поле.Как вам хорошо известно от игры с магнитами в детстве, напротив (Север и юг) полярности притягиваются, в то время как полярности (север и север, юг и юг) отталкивать. Внутренняя конфигурация DC двигатель предназначен для использования магнитного взаимодействие между токонесущими проводник и внешнее магнитное поле к генерировать вращательное движение.

Давайте начнем с простого 2-полюсного ОКРУГ КОЛУМБИЯ электродвигатель (красный цвет обозначает магнит или обмотка с «северной» поляризацией, зеленая представляет собой магнит или обмотку с «югом» поляризация).

Каждый DC Двигатель состоит из шести основных частей — оси, ротора (а.к.а., якорь), статор, коммутатор, полевой магнит (ы) и кисти. В наиболее распространенных двигателях постоянного тока (и все такое Лучи увидим), внешнее магнитное поле создается на высокопрочных постоянных магнитах 1 . В статор — это неподвижная часть двигателя — это включает кожух двигателя, а также два и более полюсные наконечники с постоянными магнитами.Ротор (вместе с осью и присоединенным коммутатором) вращаются с относительно статора. Ротор состоит из обмоток (обычно на сердечнике), причем обмотки электрически подключен к коммутатору. Вышесказанное На схеме показана общая компоновка двигателя — с ротор внутри статорных (полевых) магнитов.

Геометрия щеток коллектора контакты, а обмотки ротора таковы, что при подаче питания полярность обмотка под напряжением и статор магнит (ы) смещены, а ротор будет вращаться, пока не будет почти выровнен с полевыми магнитами статора.Как ротор достигает совмещения, щетки двигаются к следующим контактам коммутатора, и запитать следующую обмотку. Учитывая наши пример двухполюсного двигателя, вращение меняет направление тока через обмотку ротора, приводя к «переворот» магнитного поля ротора, ведя его, чтобы продолжить вращение.

Однако в реальной жизни DC двигателей всегда будет больше двух полюса (три — очень распространенное число). В в частности, это позволяет избежать «мертвых зон» в коммутатор. Вы можете себе представить, как с в нашем примере двухполюсный двигатель, если ротор находится точно в середине своего вращения (идеально совмещен с полем магниты), он там «застрянет».Между тем, с двухполюсным двигателем есть момент, когда коммутатор закорачивает источник питания (т.е. обе щетки соприкасаются оба контакта коммутатора одновременно). Это плохо скажется на блоке питания, тратить энергию и повредить компоненты двигателя также. Еще один недостаток такого простой двигатель в том, что он будет показывать высокий крутящий момент «рябь» (величина крутящего момента он может производить циклично с положение ротора).

Итак, поскольку самый маленький DC двигатели трехполюсные, давайте поработаем с работой одного через интерактивный анимация (требуется JavaScript):

Вы заметите несколько вещей из этого, а именно: один полюс полностью запитан за раз (но два другие «частично» находятся под напряжением).Как каждая кисть переходы от одного контакта коммутатора к затем поле одной катушки быстро схлопнется, так как поле следующей катушки будет быстро заряжаться (это происходит в течение нескольких микросекунд). Мы увидим больше о последствиях этого позже, но в Между тем вы можете видеть, что это прямой результат последовательной разводки обмоток катушки:

Наверное, нет лучшего способа увидеть как средний DC двигатель собран, чем просто открытие одного.К сожалению, это утомительная работа, а также требующая разрушение совершенно хорошего мотора.

К счастью для вас, я пошел вперед и сделал это вместо вас. Кишки мотор Mabuchi FF-030-PN в разобранном виде ( такой же модель, которую Solarbotics продает) доступны для просмотра здесь (на миллиметровой бумаге 10 линий / см).Это основной 3-полюсный DC мотор, с 2-мя щетками и 3-мя коллектором контакты.

Использование якоря с железным сердечником (как в Мабучи, см. Выше) довольно часто встречается и имеет номер Достоинств 2 . Во-первых, железный сердечник обеспечивает прочную жесткую опору обмоток — особенно важное соображение для тяговитый моторы.Сердечник также отводит тепло от обмотки ротора, позволяющие приводить в действие двигатель сложнее, чем могло бы быть в противном случае. Железное ядро строительство также относительно недорогое по сравнению с другими типами строительства.

Но конструкция с железным сердечником также имеет несколько недостатки. Железная арматура имеет относительно высокая инерция, ограничивающая ускорение двигателя.Этот конструкция также приводит к высокой индуктивности обмоток которые ограничивают срок службы щеток и коммутатора.

В небольших двигателях часто используется альтернативная конструкция. с обмоткой якоря без сердечника. Эта конструкция зависит от самого провода катушки для целостность конструкции. В результате арматура полый, и постоянный магнит может быть установлен внутри катушки ротора.Coreless DC двигатели имеют гораздо меньшую индуктивность якоря чем двигатели с железным сердечником сопоставимого размера, увеличивая щеточная и коммутаторная жизнь.


Диаграмма любезно предоставлена MicroMo

Конструкция без сердечника также позволяет производителям строить двигатели меньшего размера; Между тем, из-за отсутствия железо в роторах, двигатели без сердечника в некоторой степени склонны к перегреву.В результате этот дизайн обычно используется только в небольших двигателях малой мощности. Лучи чаще всего будет видеть DC без ядра моторы в виде моторов пейджера.

Опять разборка безсердечного мотора может быть поучительным — в данном случае мой несчастной жертвой оказался дешевый пейджер-вибратор мотор.Внутренности этого мотора в разобранном виде доступны для просмотра здесь (на миллиметровой бумаге 10 линий / см). Это (точнее, было ) 3-полюсный двигатель постоянного тока без сердечника.

Я выпотрошу их, чтобы у тебя не было до …

Чтобы получить лучшее от DC моторы в BEAMbots, нам нужно поближе взглянуть на DC двигательное поведение — как очевидное, так и неявное.



Примечания:

1. Другое (как правило, очень большой или довольно старый) DC двигатели используют обмотки для производства внешнее поле. Используя постоянные магниты, современный DC двигатели более эффективны, имеют уменьшение внутреннего нагрева и меньшее использование сила.

2. Следующие 3 абзаца довольно свободно заимствовать материал по ряду страниц MicroMo Веб-сайт. Это отличный сайт, и дает более подробную информацию о и выходы из конструкции двигателя без сердечника и представление. Особое внимание следует уделить на свои страницы на Motor Строительство и на разработка электродвижущей силы .

Двигатель постоянного тока: типы, принцип работы, применение

Определить двигатель постоянного тока?

Двигатель постоянного тока относится к любому классу вращающихся электродвигателей, которые преобразуют электрическую энергию постоянного тока в механическую. Наиболее распространенные типы зависят от сил, создаваемых магнитными полями. Практически все типы двигателей постоянного тока имеют внутренний механизм.

Скачать PDF-файл о двигателе постоянного тока

Конструкция двигателя постоянного тока

Внутри находится статор с полюсами с медной связкой, также называемой привязкой поля, потому что к ней прикреплены магнитные поля .Это постоянные магнитные поля, которые контролируются переключателем включения и выключения. Затем идет Арматура и привязка к ней. Коммутатор находится между двумя щетками. Там происходит движение и на вал поступает давление .

Детали двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока состоит из следующих основных частей:

Якорь или ротор

Якорь представляет собой цилиндр из магнитных пластин, изолированных друг от друга.Якорь расположен перпендикулярно оси цилиндра. Якорь двигателя постоянного тока представляет собой вращающуюся часть, которая вращается вокруг своей оси и отделена от катушки возбуждения воздушным зазором.

Катушка возбуждения или статор

Катушка возбуждения двигателя постоянного тока подразумевает неподвижную часть, в которой обмотка намотана для создания магнитного поля. Между полюсами этого электромагнита имеется цилиндрическая полость.

Коммутатор и щетки

Коммутатор двигателя постоянного тока представляет собой цилиндрическую конструкцию и состоит из медных сегментов, уложенных вместе, но изолированных друг от друга из-за слюды.Основная функция коммутатора — подача электрического тока на обмотку якоря.

Щетки в основном представляют собой углеродные структуры и сделаны из графита. Эти щетки проводят электрический ток от внешнего поля к вращающемуся коммутатору.

Принцип работы двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока работает по принципу правила левой руки Флеминга: когда проводник с током помещается в магнитное поле, он испытывает крутящий момент и имеет тенденцию двигаться.Это известно как Motoring Action. Если направление тока в проводе меняется на противоположное, направление вращения также меняется на противоположное. Когда магнитное поле и электрическое поле взаимодействуют, они создают механическую силу, которая стремится вращать якорь.

Типы двигателей постоянного тока

Двигатели постоянного тока имеют широкий диапазон применений, от электробритв до автомобилей. Исходя из этого широкого диапазона применений, они классифицируются на различные типы в зависимости от соединений обмотки возбуждения с якорем следующим образом:

  • Самовозбуждающийся двигатель постоянного тока
  • Электродвигатель постоянного тока с отдельным возбуждением

Самовозбуждающийся двигатель постоянного тока

Обмотка возбуждения устанавливается последовательно или параллельно обмотке якоря в двигателях постоянного тока с самовозбуждением.Двигатели постоянного тока с самовозбуждением можно разделить на:

  • Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
  • Двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой
  • Двигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой

Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой: Здесь обмотка возбуждения параллельна к арматуре.

Двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой: Здесь обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря.

Электродвигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой: Электродвигатели постоянного тока с параллельной обмоткой и последовательной обмоткой возбуждения называются электродвигателями постоянного тока с комбинированной обмоткой.Составной двигатель дополнительно подразделяется на:

  • Накопительный составной двигатель
  • Дифференциальный составной двигатель

Двигатель постоянного тока с отдельным возбуждением

Катушки возбуждения получают питание от внешнего источника постоянного тока в двигателе постоянного тока с независимым возбуждением.

Применение двигателей постоянного тока

Ниже приведены области применения различных типов двигателей постоянного тока:

Параллельные двигатели постоянного тока

Поскольку параллельные двигатели постоянного тока обладают довольно постоянной скоростью и средним пусковым моментом, они используются в следующих приложениях:

  • Токарные станки
  • Центробежные и поршневые насосы
  • Воздуходувки и вентиляторы
  • Сверлильные и фрезерные станки
  • Станки

Двигатели постоянного тока серии

Из-за высокого пускового момента и переменной скорости серийных двигателей постоянного тока они используются в следующих приложениях:

  • Конвейеры
  • Подъемники, лифты
  • Краны
  • Электровозы

Кумулятивные комбинированные двигатели постоянного тока

Из-за высокого пускового момента кумулятивных комбинированных двигателей постоянного тока они используются в следующих приложений:

  • Ножницы
  • Heavy Pl aners
  • Прокатные станы
  • Лифты

Правило Флеминга для левой руки

В нем говорится, что если указательный палец, средний палец и большой палец вашей левой руки вытянуты взаимно перпендикулярно друг другу и если указательный палец представляет В направлении магнитного поля средний палец указывает направление тока, затем большой палец представляет направление, в котором сила действует на вал двигателя постоянного тока

Что следует помнить

  • Двигатель постоянного тока (DC) форма электрической машины, которая преобразует электрическую энергию в механическую.
  • Двигатели
  • постоянного тока получают электроэнергию через постоянный ток и преобразуют эту энергию в механическое вращение.
  • Доступны три основных типа двигателей постоянного тока: шунтирующий, последовательный и составной.
  • Шунтирующие двигатели постоянного тока
  • могут использоваться во многих областях, таких как экструзия пластмассы или проволоки.
  • Отказ двигателя постоянного тока может привести к снижению эффективности и даже к полному простою некоторых операций.

Примеры вопросов

Que 1.Скорость холостого хода какого из следующих двигателей самая высокая? (2 балла)

  1. Дифференциальный составной мотор
  2. Совокупный составной мотор
  3. Мотор серии
  4. Шунтирующий мотор
004 Ответ:

Мотор

Мотор

время пуска в двигателе постоянного тока очень мало. Итак, как мы знаем обратную зависимость между скоростью и потоком, т.е.потоки уменьшаются при увеличении скорости. Поэтому мы никогда не запускаем двигатель постоянного тока без нагрузки.

Que 2. Какая из следующих нагрузок обычно требует пускового момента, превышающего номинальный? (3 балла)

  1. Конвейеры
  2. Воздуходувки
  3. Центробежный насос
  4. Воздушный компрессор

Ответы: 1. Конвейеры

крутящий момент также называется крутящий момент заторможенного ротора и ток двигателя в этот момент называются «током заторможенного ротора».На этом этапе реактивное сопротивление ротора выше, чем его сопротивление, поскольку частота ротора является максимальной (равна частоте питания). Пусковой крутящий момент — это крутящий момент, необходимый для преодоления инерции неподвижного двигателя. Конвейеры требуют высокого пускового момента, потому что материал помещается перед запуском конвейерной ленты.

Очевидно, что нам требуется больший крутящий момент для преодоления нагрузки в начальный период. Поэтому конвейер требовал высокого пускового момента и постоянной скорости.Серийный двигатель подходит для конвейерных лент, работающих в определенной области характеристик крутящего момента и скорости. В отраслях промышленности используется BLDC, так как BLDC обеспечивает метод управления скоростью PWM, который легче изменять, а также требует минимального обслуживания.

Que 3. Какое из следующих правил используется для определения направления вращения двигателя постоянного тока? (2 балла)

  1. Закон Колумба
  2. Закон Ленца
  3. Правило Флеминга для правой руки
  4. Правило Флеминга для левой руки

.Правило левой руки Флеминга.

Пояснение:

Когда токопроводящий проводник, такой как провод, подключенный к цепи, перемещается в магнитном поле, в проводе индуцируется электрический ток в соответствии с законом индукции Фарадея. В правой руке большой, первый и второй пальцы удерживаются перпендикулярно друг другу. Большой палец указывает направление движения проводника относительно магнитного поля, то есть направление силы. Указательный палец направлен в направлении магнитного поля.Средний палец показывает направление индуцированного или генерируемого тока внутри проводника.

Вопрос 4. Какая часть двигателя постоянного тока может выдерживать максимальное повышение температуры? (2 балла)

  1. Обмотка якоря
  2. Обмотка возбуждения
  3. Контактное кольцо
  4. Коммутатор

Ответ: 4. Коммутатор

. сегменты.Эти медные сегменты изолированы друг от друга с помощью слюды. Слюда имеет очень высокое диэлектрическое напряжение около 1180 кВ / см, и следующим лучшим является алмаз. Он может выдерживать высокие температуры, до 600 ° C.

Вопрос 5. Отношение пускового момента к крутящему моменту при полной нагрузке наименьшее в: (2 балла)

  1. Дифференциальный комбинированный двигатель
  2. Параллельный двигатель
  3. Двигатель серии
  4. Накопительный составной двигатель

Ответ: 1.Дифференциальный составной двигатель

Пояснение:

В дифференциальном составном двигателе две обмотки возбуждения, т. Е. Шунтирующая и последовательная обмотки, противоположны друг другу. Это вызывает уменьшение магнитного потока и, как следствие, уменьшение крутящего момента.

Вопрос 6. Число полюсов в малом двигателе постоянного тока мощностью до 5 л.с. составляет: (2 отметки)

  1. 2 полюса
  2. 4 полюса
  3. 8 полюсов
  4. 10 полюсов

Ответ: 1.2 полюса

Пояснение:

Двигатели малой мощности требуют только 2 полюса, потому что количество полюсов обратно пропорционально скорости, поэтому двухполюсный двигатель работает на более высокой скорости, чем четырехполюсный двигатель. Двухполюсный двигатель имеет более высокий КПД. Двухполюсный двигатель имеет лучшие показатели частоты вращения и шума.

Вопрос 7. КПД двигателя постоянного тока при максимальной мощности составляет: (2 балла)

  1. 90%
  2. 100%
  3. Около 80%
  4. Менее чем 50%

Ответ: 4.Менее 50%

Пояснение:

Почему КПД двигателя постоянного тока ниже 50%. Двигатель постоянного тока развивает максимальную мощность, когда обратная ЭДС составляет половину подаваемого напряжения Eb = V / 2. Практически невозможно развить точные 50% максимальной мощности, потому что в этом случае ток будет намного больше номинального тока двигателя. Часть энергии тратится в виде тепла и других потерь. Следовательно, КПД двигателя ниже 50%.

Вопрос 8. В каких из следующих приложений используется двигатель постоянного тока? (2 балла)

  1. Центробежный насос
  2. Работа двигателя в постоянном и переменном токе
  3. Привод водяного насоса
  4. Стартер для автомобиля

Ans: 4.Автомобильный стартер

Пояснение:

В двигателях постоянного тока Крутящий момент (Ta) увеличивается пропорционально квадрату тока якоря (Ia) Ta ∝ Ia2. Таким образом, двигатель постоянного тока обеспечивает высокий пусковой крутящий момент, необходимый для запуска автомобиля.

Вопрос 9. В машине постоянного тока используется обмотка с дробным шагом: (3 отметки)

  1. Для уменьшения гармоник в генерируемой ЭДС
  2. Улучшить охлаждение
  3. Увеличить ЭДС
  4. Для уменьшения потерь в меди

Ответ: 1.Для уменьшения гармоник в генерируемой ЭДС

Пояснение:

В полных катушках, когда один провод витка в катушке разрезает полюс N, другой проводник того же витка разрезает полюс S, что приводит к возникновению наведенной ЭДС (E ), т.е. фазовый угол составляет 180 градусов. В катушках с коротким шагом оба проводника одного витка не перерезают соответствующие полюса одновременно. Таким образом, фазовый угол немного меньше 180 градусов. В результате величина наведенной ЭДС уменьшается до E × Cos (nα / 2)

, где E × Cos (nα / 2) называется фактором основного тона

Для устранения 3-й гармоники из генерируемой ЭДС,

Cos ( 3α / 2) = 0

3α / 2 = π / 2

α = π / 3 = 60 °

Вопрос 10.Трехточечный пускатель подходит для: (2 отметки)

  • Шунтирующий двигатель
  • Двигатель серии
  • Шунтирующий и составной двигатель
  • Шунтирующий, последовательный и составной двигатель

Ответ: 3-точечные пускатели в шунтирующих и комбинированных машинах постоянного тока служат для следующих целей. Он ограничивает высокий пусковой ток якоря за счет высокого сопротивления во время пуска и уменьшения его во время работы.Он также защищает двигатель от перегрузки и пониженного напряжения.

Вопрос 11. Может ли двигатель постоянного тока работать от двигателя переменного тока? (2 балла)

Ответ: Да, двигатель серии постоянного тока работает от однофазного источника переменного тока из-за крутящего момента, который изменяется как произведение тока якоря и тока возбуждения, которое всегда положительно. Таким образом, положительный средний крутящий момент заставляет двигатель вращаться.

Двигатели постоянного тока серии

: принцип работы, детали и типы

Двигатели постоянного тока

используются для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую.Есть три различных типа двигателей постоянного тока; а именно, двигатель постоянного тока с постоянными магнитами (двигатель PMDC), двигатель постоянного тока с независимым возбуждением и двигатель постоянного тока с самовозбуждением.

В зависимости от типа электрических соединений между обмотками возбуждения и цепью якоря, двигатели постоянного тока с самовозбуждением подразделяются на три категории: последовательные, шунтовые и составные, каждая со своими уникальными характеристиками. В следующей статье основное внимание уделяется двигателям постоянного тока. Итак, если вам интересно узнать больше о характеристиках, принципе работы, преимуществах, недостатках и применении серийных двигателей постоянного тока, вы попали в нужное место.

⇒ Просмотреть список серийных двигателей постоянного тока для продажи и их поставщиков ⇐

Что такое серийный двигатель постоянного тока? Двигатели постоянного тока серии

представляют собой группу двигателей постоянного тока с самовозбуждением, в которых катушка возбуждения подключена последовательно к обмотке якоря и, таким образом, через нее проходит более высокий ток.

Последовательный двигатель постоянного тока предназначен для преобразования электрической энергии в механическую на основе закона электромагнитного поля. В этом процессе взаимодействие между магнитным полем вокруг проводника с током и внешним полем приводит к вращательному движению на выходном валу.

После этого краткого введения в серию двигателей постоянного тока, давайте перейдем к более важным вопросам и обсудим детали и принцип работы этих двигателей, чтобы вы могли сделать осознанный выбор на основе требований и условий.

Различные части серийных двигателей постоянного тока

Серийные двигатели постоянного тока очень похожи на другие щеточные двигатели постоянного тока по конструкции и деталям. Он также состоит из таких компонентов, как статор, коммутатор, якорь, ось, щетки и обмотки возбуждения, которые являются типичными компонентами таких вращающихся электрических машин.

Толстые провода в качестве обмоток возбуждения

Как упоминалось ранее, в последовательных двигателях постоянного тока обмотки возбуждения соединены последовательно с обмотками якоря, и, таким образом, через них проходит равный ток от источника питания. В результате обмотки возбуждения в таких двигателях сделаны из толстых проводов с низким сопротивлением и несколькими витками, чтобы выдерживать большую нагрузку по току.

Как работает серийный двигатель постоянного тока?

Последовательный двигатель постоянного тока преобразует электрическую энергию в механическую на основе электромагнитного принципа.В этом типе двигателя постоянного тока клемма источника питания находится на одном конце якоря и катушек возбуждения. При подаче напряжения на этих выводах начинается питание, которое проходит через якорь и обмотки возбуждения.

Поскольку проводники в этих обмотках огромны, они имеют минимальное сопротивление. В результате двигатель получает огромную мощность от клемм. Путем протекания этого большого тока в катушках якоря и возбуждения создается сильное магнитное поле, которое создает огромный крутящий момент на валах.Этот сильный крутящий момент, в свою очередь, раскручивает якорь и производит целевую механическую энергию. Двигатели постоянного тока серии

имеют свой недостаток, заключающийся в том, что их скорость очень сильно зависит от нагрузки; Чем тяжелее нагрузка, тем ниже будет скорость якоря двигателя, и по мере уменьшения нагрузки скорость соответственно возрастет. Следовательно, при полном снятии нагрузки двигатель будет работать так быстро, что якорь может развалиться на части.

Помня об этой особенности, перейдем к следующему разделу статьи, посвященному применению серийных двигателей постоянного тока.

Каковы области применения двигателей SDC?

Некоторые из важных моментов, которые мы узнали о серийных двигателях постоянного тока, заключаются в том, что они создают высокий пусковой крутящий момент и правильно работают в условиях большой нагрузки. Эти особенности делают двигатели SDC хорошим выбором для промышленного применения.

Эти двигатели используются в самолетах в качестве стартеров двигателей и источника для подъема и опускания крыльев и капота. Они также могут запускать двигатель автомобиля и являются хорошим выбором для использования в мобильном электрооборудовании, крошечных электроприборах, лебедках и подъемниках.Изменяемая скорость двигателей SDC также делает их полезными в таких инструментах, как пылесосы, швейные машины, лифты и т. Д.

Однако в случаях, когда стабильная скорость является важным фактором, серийные двигатели постоянного тока не лучший вариант. Это потому, что их скорость зависит от изменений нагрузки. К тому же изменить их скорость — непростая задача. Так что лучше выбрать более подходящие конструкции, которые есть на рынке.

Подробнее о Linquip

Двигатели SDC Преимущества и недостатки: Двигатели постоянного тока серии

имеют свои плюсы и минусы, которые перечислены ниже:

Двигатели SDC Преимущества

  • Обеспечение высокого пускового момента
  • Экономичность
  • Простота сборки и дизайна
  • Простота обслуживания.

Двигатели SDC Недостатки

К недостаткам двигателей постоянного тока относятся следующие:

  • Управлять их скоростью сложно,
  • Увеличение скорости сопровождается резким уменьшением крутящего момента, и
  • Как скорость двигатель зависит от нагрузки, они не могут использоваться во многих случаях, когда нагрузка снимается.

Заключение

В этой статье содержится вся необходимая информация о сериях двигателей постоянного тока.При переходе от исчерпывающего определения раскрываются различия между серийными двигателями постоянного тока и другими типами таких двигателей, и отображается их структура.

Более подробно о введении серийных двигателей постоянного тока в статье объясняется, что эти двигатели делают, как они работают и где их можно использовать. Затем в качестве двух основных характеристик таких двигателей были обсуждены создание высокого пускового момента и необходимость в условиях большой нагрузки для правильной работы.

Наконец, в последнем разделе этой статьи были исследованы плюсы и минусы использования серийных двигателей постоянного тока.

Если у вас есть какая-либо информация и личный опыт относительно серийных двигателей постоянного тока, поделитесь ею с нами. А если у вас есть какие-либо вопросы об этом типе двигателей постоянного тока, их функциях, частях и применении, вы всегда можете проконсультироваться с нашими специалистами в Linquip. Все, что вам нужно сделать, это зарегистрироваться.

Купить оборудование или запросить 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

Принцип работы двигателя постоянного тока

Принцип работы электрического двигателя постоянного тока:

На приведенном ниже рисунке показан электродвигатель постоянного тока. Хотите узнать , что такое электродвигатель постоянного тока . Это электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Эти электродвигатели постоянного тока могут работать, подавая как переменный, так и постоянный ток. Текущий.


  • Он имеет входные и выходные клеммы. Входные клеммы подключены к электрическому току, а механическая энергия собирается с выходных клемм.
  • Он работает по принципу из законов электромагнитной индукции Фарадея .

    Внутренние части электродвигателя показаны ниже на рисунке:

      Принцип работы электродвигателя постоянного тока:

      Машина, конвертирующая d.c. мощность в механическую мощность известна как d.c.

      мотор . Его работа основана на принципе , что при наличии тока

      проводник помещен в магнитное поле, на проводник действует механическая сила. Направление этой силы задается правилом левой руки Флеминга , а величина определяется как;

      F = Билньютон

      По сути, конструктивной разницы между d.c. двигатель и постоянный ток. генератор . То же d.c. Машина может работать как генератор или двигатель. Принцип работы двигателя постоянного тока можно объяснить с помощью правила левой руки Флеминга.

      Правило левой руки Флеминга:
      • Согласно правилу левой руки Флеминга , если проводник с током помещен в магнитное поле, то на него действует сила, перпендикулярная магнитному полю и направлению тока.
      • Если мы протянем большой, указательный и средний пальцы левой руки перпендикулярно, и если указательный палец представляет направление магнитного поля, а средний палец представляет направление тока, то большой палец представляет направление силы, которую испытывает проводник с током.

      Работа двигателя постоянного тока:

      Рассмотрим часть многополюсной цепи постоянного тока . двигатель , как показано на рисунке ниже. Когда клеммы двигателя подключены к внешнему источнику d.c. предложение:

      (i) полевые магниты возбуждаются, образуя чередующиеся полюса N и S;

      (ii) по проводникам якоря течет ток. Все проводники под N-полюсом

      переносят токи в одном направлении, в то время как все проводники под S-полюсом

      переносят токи в обратном направлении.

      Предположим, что проводники под N-полюсом переносят токи в плоскость бумаги, а проводники под S-полюсом переносят токи из плоскости бумаги, как показано на рисунке выше.Поскольку каждый проводник якоря проводит ток и находится в магнитном поле, на него действует механическая сила. Ссылаясь на приведенный выше рисунок и применяя правило левой руки Флеминга , становится ясно, что сила, действующая на каждый проводник, имеет тенденцию вращать арматуру против часовой стрелки. Все эти силы в сумме создают крутящий момент, который заставляет якорь вращаться.

      Когда проводник перемещается от одной стороны щетки к другой, ток в этом проводнике меняется на противоположный, и в то же время он попадает под влияние следующего полюса, имеющего противоположную полярность.Следовательно, направление силы на проводник остается прежним. Коммутатор
      будет давать однонаправленный крутящий момент. Если его нет, то движение (сила) проводника менялось бы каждый раз при изменении направления магнитного поля. Это , как работает двигатель постоянного тока .

      Типы двигателей постоянного тока: детали, работа, применение [PDF]

      Из этой статьи вы узнаете , что такое двигатель постоянного тока? Как это работает? и различных типов двигателей постоянного тока объяснены с помощью частей , конструкции деталей, приложений и других.Кроме того, загрузите PDF-файл этой статьи в конце.

      Двигатели постоянного тока и типы

      Что такое двигатель постоянного тока?

      Электродвигатель — это машина, которая в основном преобразует электрическую энергию в механическую. Двигатель постоянного тока — это электрическая машина, которая преобразует механическую энергию в постоянный ток и наоборот.

      Работа двигателя постоянного тока

      Как работает двигатель постоянного тока?

      Рассмотрим часть многополюсного двигателя постоянного тока, как показано на рисунке.Когда основное питание подается на проводники якоря и возбуждаются полевые магниты, проводники испытывают силу, которая стремится вращать якорь.

      Предполагается, что проводники якоря под N-полюсом проводят ток вниз, а S-полюса — вверх. Теперь, применяя правило левой руки Флеминга, можно определить направление силы на каждый проводник. Это показано маленькими стрелками на рисунке в каждом проводе.

      Сила «F», действующая на каждый проводник, стремится вращать якорь против часовой стрелки.Непрерывный и однонаправленный крутящий момент создается коммутатором, который меняет направление тока в каждом проводнике, когда он проходит от одного полюса к другому.

      Читайте также: Двигатели переменного тока: типы, работа, конструкция, применение и многое другое

      Принцип работы двигателя постоянного тока

      Работа двигателя постоянного тока основана на принципе работы, когда токопроводящий проводник находится в магнитном поле. поле, он подвергается действию механической силы, подчиняющейся правилу левой руки Флеминга, величина которой определяется выражением:

      F = BIl ньютонов.

      Где,

      • B = плотность потока в куб / м²
      • I = ток через проводник в амперах.
      • l = длина жилы в метрах.

      Читайте также: Резисторы: типы резисторов и их обозначения, а также выбор резисторов

      Конструкция и детали двигателя постоянного тока

      Двигатель постоянного тока имеет такую ​​же конструкцию, что и генератор постоянного тока.

      Ниже приведены детали двигателя постоянного тока:

      1. Хомут или рама
      2. Полевые полюса
      3. Обмотка возбуждения
      4. Щетки
      5. Торцевые экраны
      6. Сердечник якоря
      7. Обмотка якоря
      8. 9015
      9. Коммутатор

        1) Хомут или рама: Это неподвижная часть, называемая стартером.Функции ярма:

        • Он поддерживает полюса возбуждения и обмотку возбуждения.
        • Обеспечивает магнитный путь к потоку основного поля.
        • Обеспечивает защиту арматуры от механических повреждений.

        2) Полюса: Основными функциями полюсов являются:

        • Обеспечивает поддержку обмотки возбуждения.
        • Обеспечьте путь медленного реактивного сопротивления к потоку основного поля.
        • Равномерно распределяет поток основного поля по периферии якоря.

        3) Обмотки возбуждения: Они создают магнитное поле, когда через них проходит постоянный ток.

        4) Щетки: Они принимают постоянный ток от сети и подают его на обмотку якоря через коммутатор.

        5) Торцевые щиты: Основные функции:

        • Поддерживает подшипники, в которых вращается якорь.
        • Покрывает якорь и защищает его.

        6) Сердечник якоря: Он вмещает обмотки в паз и обеспечивает путь с низким реактивным сопротивлением для основного потока поля и потока якоря.

        7) Обмотки якоря: Создает магнитный поток якоря, когда через них проходит ток. Этот поток реагирует с потоком основного поля и создает вращение или крутящий момент.

        8) Коммутатор: Он собирает постоянный ток с щеток, преобразует его в переменный ток и подает его на обмотки якоря.

        9) Вал: Основные функции:

        • Он обеспечивает поддержку якоря, обмоток и коммутатора.
        • Помогает якорю вращаться.

        Типы двигателей постоянного тока

        Ниже представлены три основных типа двигателей постоянного тока :

        1. Двигатель постоянного тока с отдельным возбуждением
        2. Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом
        3. Самовозбуждающийся двигатель постоянного тока
        4. Шунтирующие двигатели постоянного тока
        5. Двигатели постоянного тока серии
        6. Двигатели постоянного тока с комбинированной обмоткой
        7. Совокупный комбинированный двигатель постоянного тока
        8. Дифференциальный комбинированный двигатель постоянного тока
        9. Короткий шунтирующий двигатель постоянного тока
        10. Длинный шунтирующий двигатель постоянного тока

        # 1 Двигатель постоянного тока с раздельным возбуждением

        В этом типе двигателя Для двигателя постоянного тока питание подается отдельно на обмотку возбуждения и обмотку якоря.В этом случае ток якоря не проходит через обмотку возбуждения, поскольку обмотка возбуждения питается от отдельного внешнего источника постоянного тока.

        Итак, из уравнения крутящего момента двигателя постоянного тока, мы получаем

        T g = K a φ I a

        В этом случае крутящий момент изменяется в зависимости от магнитный поток поля φ , и он не зависит от тока якоря I a .

        # 2 Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом

        Двигатель постоянного тока с постоянным магнитом имеет обмотку якоря, как обычный двигатель, но не имеет обмотки возбуждения. В этом типе двигателя постоянного тока радиально намагниченные постоянные магниты размещены внутри сердечника статора для создания магнитного потока. А ротор состоит из обычного якоря постоянного тока с коллекторным сегментом и щетками.

        Применяя уравнение крутящего момента двигателя постоянного тока,

        T g = K a φ I a

        Значение φ постоянно, потому что постоянные магниты требуемая магнитная индукция выбирается во время изготовления и не может быть изменена в дальнейшем.

        Для двигателя постоянного тока с постоянными магнитами,

        T g = K a1 I a

        Где K a1 = K — постоянная.

        В этом случае крутящий момент двигателя постоянного тока можно регулировать, управляя питанием якоря.

        # 3 Двигатель постоянного тока с самовозбуждением

        В двигателе постоянного тока с самовозбуждением обмотка возбуждения подключена последовательно или параллельно, частично последовательно или частично параллельно обмотке якоря.Двигатели постоянного тока с самовозбуждением делятся на 3 типа:

        Эти типы двигателей постоянного тока характеризуются соединением обмотки возбуждения по отношению, в частности, к якорю.

        1. Двигатель с параллельной обмоткой: , в котором обмотка возбуждения подключена параллельно якорю.
        2. Двигатель с последовательной обмоткой: , в котором обмотка возбуждения двигателя соединена последовательно с якорем.
        3. Электродвигатель с комбинированной обмоткой: с двумя обмотками возбуждения: одна подключена параллельно якорю, а другая — последовательно с ним.

        # 4 Шунтирующий двигатель

        Шунтирующий двигатель постоянного тока (также известный как двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой) — это тип самовозбуждающегося двигателя постоянного тока, в котором обмотка возбуждения встряхивается или подключается параллельно обмотке якоря двигателя. Поскольку они соединены параллельно, якорь и обмотка возбуждения подвергаются одинаковому напряжению питания.

        Но есть отдельные ветви для потока тока якоря и тока возбуждения, как показано на рисунке выше.

        Конструкция и принцип работы

        Конструкция параллельного двигателя постоянного тока аналогична другим типам двигателей постоянного тока, как показано на рисунке.Этот двигатель может состоять из основных частей, таких как обмотка возбуждения (статор), коммутатор и якорь (ротор).

        Принцип работы параллельного двигателя постоянного тока заключается в том, что всякий раз, когда двигатель постоянного тока внезапно включается, постоянный ток протекает через весь статор, а также через ротор. Этот ток будет создавать два поля, в частности полюс и якорь.

        На воздушном расстоянии между якорем и полевыми башмаками есть два магнитных поля, и они будут реагировать друг с другом, вращая якорь.Коммутатор меняет направление тока через якорь через обычные интервалы.

        Следовательно, поле якоря, в отличие от полюсного поля, все время вращает якорь в одинаковом направлении.

        Читайте также: Электрическая цепь: Типы цепей, закон Кирхгофа и его классификация

        Преимущества электродвигателя с параллельной обмоткой постоянного тока

        Ниже приведены преимущества электродвигателя с параллельной обмоткой:

          Параллельные электродвигатели постоянного тока
        1. могут использоваться в тяжелой промышленности где крутящий момент и скорость находятся в широком диапазоне.
        2. Двигатель с параллельной обмоткой, способный работать с заданной скоростью.
        3. Источник питания двигателя постоянного тока недорогой.
        Недостатки двигателя постоянного тока с параллельной обмоткой

        Ниже приведены недостатки двигателя с параллельной обмоткой:

        1. Установка двигателя постоянного тока с параллельной обмоткой дороже по сравнению с другими типами двигателей.
        2. Поскольку параллельные двигатели являются двигателями с постоянной скоростью, это может быть недостатком там, где необходимо работать с переменной скоростью.
        3. Двигатели с параллельной обмоткой неточны при работе на малой скорости.

        Двигатель с обмоткой серии 5

        Двигатель постоянного тока похож на любой другой двигатель, поскольку основная функция этого двигателя — преобразовывать электрическую энергию в механическую. Работа серийного двигателя существенно зависит от электромагнитного принципа.

        Всякий раз, когда магнитное поле приблизительно формируется, проводник с током взаимодействует с внешним магнитным полем, и тогда может возникать вращательное движение.

        Конструкция двигателя серии DC

        Двигатель серии DC состоит из ротора (якоря), коллектора, статора, оси, обмоток возбуждения и щеток. Неподвижным элементом двигателя является статор, который состоит из двух или более частей полюса электромагнита.

        Ротор состоит из якоря и обмоток на соответствующем сердечнике якоря. Источник питания щеточного массива, связанный с коммутатором, может быть подключен к обмотке якоря.

        Ротор включает центральную ось для вращения, и из-за большого количества тока во всей обмотке обмотка возбуждения должна выдерживать более высокий ток, тем больше будет крутящий момент, создаваемый двигателем.

        Принцип работы двигателя постоянного тока

        Внешний источник напряжения применяется в последовательной конфигурации обмотки возбуждения и якоря. Таким образом, один конец источника напряжения присоединяется к обмотке, а другой конец присоединяется к якорю через щетку.

        Первоначально двигатель запускается с источником напряжения, подключенным к двигателю, он формирует большой ток, потому что и обмотка, и якорь двигателя состоят из больших проводников, обеспечивающих минимальное сопротивление пути тока.Большой ток через обмотку создает сильное магнитное поле.

        Это сильное магнитное поле передает высокий крутящий момент на вал якоря, вызывая вращательное действие якоря. Следовательно, вначале двигатель начинает вращаться с максимальной скоростью. Вращающийся якорь в присутствии магнитного поля возникает во встречной ЭДС, ограничивая нарастание тока в последовательной комбинации якоря и обмотки.

        Таким образом, серийные двигатели будут предлагать максимальную скорость и крутящий момент после запуска, но с постепенным увеличением скорости их крутящий момент будет снижаться из-за низкого тока.На практике это требуется от моторов. Из-за высокого крутящего момента, создаваемого якорем, нагрузка на валу изначально настроена на вращение.

        Следовательно, низкий крутящий момент будет перемещать нагрузку вперед. Это дополнительно помогает увеличить тепловыделение двигателя. Но величина крутящего момента, создаваемого двигателем, прямо пропорциональна току обмотки.

        Преимущества электродвигателя с последовательной обмоткой

        Ниже приведены преимущества электродвигателя с последовательной обмоткой:

        1. Пусковой крутящий момент электродвигателя постоянного тока относительно высок по сравнению с другими электродвигателями, поэтому такие электродвигатели широко используются в тяговых приложениях.
        2. Его можно использовать для питания переменного или постоянного тока, поэтому он также известен как универсальный двигатель.
        3. Параллельный двигатель развивает большую мощность при том же размере конструкции по сравнению с параллельным двигателем постоянного тока.
        Недостатки двигателей с последовательной обмоткой постоянного тока

        Ниже приведены недостатки двигателей с последовательной обмоткой:

        1. Контроль скорости и регулирование двигателя с последовательной обмоткой постоянного тока недостаточно хорош.
        2. Двигатели серии
        3. постоянного тока необходимо нагружать перед запуском. Поэтому двигатели серии постоянного тока не годятся для использования там, где нагрузка не применяется на начальном этапе.

        # 6 Электродвигатель с комбинированной обмоткой

        Электродвигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой — это тип самовозбуждающегося электродвигателя, который состоит из серии катушек возбуждения и шунтирующих катушек возбуждения, прикрепленных к обмотке якоря. Обе катушки возбуждения обеспечивают ожидаемую величину магнитного потока, который соединяется с катушкой якоря и обеспечивает крутящий момент, необходимый для облегчения вращения с желаемой скоростью.

        Как мы знаем, электродвигатель с комбинированной обмоткой в ​​основном образован путем объединения электродвигателя постоянного тока с шунтирующей обмоткой и электродвигателя постоянного тока с последовательной обмоткой для получения лучших закрывающих свойств обоих этих типов.

        Как и с шунтирующей обмоткой, двигатель постоянного тока предлагается с высокоэффективной характеристикой регулирования скорости, в то время как двигатель постоянного тока имеет высокий пусковой момент. Таким образом, двигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой является компромиссом с точки зрения обеих этих характеристик и имеет хорошее сочетание правильного регулирования скорости и высокого пускового момента.

        Однако его начальный крутящий момент не такой высокий, как в случае двигателя постоянного тока, и его регулирование скорости не так хорошо, как у параллельного двигателя постоянного тока. Общие характеристики параллельного двигателя постоянного тока находятся между этими двумя крайними пределами.

        Преимущества электродвигателя постоянного тока с комбинированной обмоткой

        Ниже приведены преимущества электродвигателя с комбинированной обмоткой:

        1. Двигатель может быстро запускаться и останавливаться.
        2. Реверс и ускорение двигателя можно делать быстро.
        Недостатки электродвигателя с комбинированной обмоткой постоянного тока

        Ниже приведены недостатки электродвигателя с комбинированной обмоткой:

        1. Стоимость эксплуатации и технического обслуживания электродвигателей с комбинированной обмоткой высока.
        2. Двигатели постоянного тока не могут работать в опасной ситуации, когда в щетке двигателя есть искра.

        Составной двигатель постоянного тока можно разделить на два типа в зависимости от характера компаундирования.

        # 7 Кумулятивный составной двигатель постоянного тока

        Если шунтирующий составной двигатель постоянного тока, поддерживаемый потоком основного поля, который создается основным полем, последовательно соединенным с обмоткой якоря, называется кумулятивным составным двигателем постоянного тока.

        # 8 Дифференциальный составной двигатель постоянного тока

        Если шунтирующая и последовательная обмотка устроены таким образом, что поток поля, создаваемый шунтирующей обмоткой возбуждения, уменьшает влияние магнитного потока основной последовательной обмотки возбуждения, то это называется дифференциальным составным. Двигатель постоянного тока.

        Оба типа составных двигателей постоянного тока могут быть короткозамкнутыми или долгосрочно закрытыми, в зависимости от конструкции.

        # 9 Короткий шунтирующий двигатель постоянного тока

        Когда шунтирующая обмотка возбуждения двигателя подключена параллельно обмотке якоря, это называется коротким шунтирующим двигателем постоянного тока. Схематическое изображение двигателя с коротким шунтом показано на рисунке выше.

        # 10 Длинный шунтирующий двигатель постоянного тока

        Когда шунтирующая обмотка возбуждения двигателя подключена параллельно как обмотке якоря, так и последовательной обмотке возбуждения, это называется длинным шунтирующим двигателем постоянного тока.Схематическое изображение двигателя с длинным шунтом показано на рисунке выше.

        Применение двигателей постоянного тока:

        1. Двигатель серии: Он используется там, где требуется очень высокий пусковой крутящий момент и регулируемая скорость, например, при работе с электрическими фракциями, электровозах, тележках, кранах, подъемниках, конвейерах. воздушные компрессоры, пылесосы, фены, швейные машины и т. д.
        2. Параллельные двигатели: Это там, где требуется постоянная скорость с низким пусковым моментом, например, для токарных станков, центробежных насосов, вентиляторов, поршневых насосов, сверлильных станков, расточных станков.Прядильные и ткацкие станки и т. Д.
        3. Составной двигатель: Он используется там, где прилагаются или снимаются внезапные нагрузки, например, для ножниц, штампов, машин для резки угля, подъемников, конвейеров, тяжелых строгальных станков, прокатных станов, льдогенераторов, печатных прессов и т. Д. воздушные компрессоры и т. д.

        Вот и все, спасибо за чтение. Если у Вас возникли вопросы по «Двигатели постоянного тока типа », задавайте их в комментариях. Если вы нашли эту статью полезной, поделитесь ею со своими друзьями.

        Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления о новых статьях:

        Загрузите эту статью в формате PDF отсюда:

        Прочтите следующее:

        Двигатель постоянного тока (DC)

        Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами — Рамки NEMA, полностью закрытые , без вентиляции, с C-образной поверхностью и основанием Двигатели постоянного тока

        уже много лет используются в промышленности. В сочетании с приводом постоянного тока, двигатели постоянного тока обеспечивают очень точное управление. Двигатели постоянного тока могут использоваться с конвейерами, подъемниками, экструдерами, морскими приборами, погрузочно-разгрузочными работами, бумагой, пластмассой, резиной, сталью и текстилем, и это лишь некоторые из них.

        Двигатели постоянного тока состоят из нескольких основных компонентов, в том числе следующих:

        • Рама
        • Вал
        • Подшипники
        • Основное поле. Обмотки. (Статор)
        • Якорь. (Ротор)
        • Коммутатор
        • Щетка . Сборка

        Базовая конструкция двигателя постоянного тока показана на Рисунок 1 . Стандартные двигатели постоянного тока доступны в одной из двух основных форм:

        • Поле с обмоткой , где магнитный поток в двигателе регулируется током, протекающим в обмотке возбуждения или возбуждения, обычно расположенной на статоре.
          .
        • Постоянный магнит , где магнитный поток в двигателе создается постоянными магнитами, имеющими изогнутую поверхность для создания постоянного воздушного зазора с обычным якорем, расположенным на роторе. Они обычно используются при мощности примерно до 3 кВт.

        Крутящий момент в двигателе постоянного тока создается произведением магнитного поля , создаваемого обмоткой возбуждения или магнитов, и тока, протекающего в обмотке якоря. Действие механического коммутатора переключает ток якоря с одной обмотки на другую, чтобы поддерживать положение тока относительно поля, тем самым создавая крутящий момент независимо от положения ротора.

        Схема двигателя постоянного тока с параллельной обмоткой ( Рис. 2 ) показывает якорь M , сопротивление якоря R a и обмотку возбуждения. Напряжение питания якоря В, и обычно подается от управляемой тиристорной системы, а напряжение возбуждения В, , , — от отдельного мостового выпрямителя.

        Рисунок 1 — Схема двигателя постоянного тока
        Рисунок 2 — Двигатель постоянного тока с обмоткой

        При вращении якоря электродвижущая сила (ЭДС) E a индуцируется в цепи якоря и называется обратной ЭДС поскольку он противостоит приложенному напряжению В, и (согласно закону Ленца).Ea связано со скоростью вращения якоря и потоком основного поля следующим образом:

        E a = k 1 (1)

        , где n — скорость вращения, φ — поток поля и k 1 — постоянная двигателя. Из Рисунок 1 видно, что напряжение якоря на клеммах В a определяется по формуле:

        В a = E a + I a R a (2)

        Умножение каждой стороны eqn 2 на I a дает:

        V a I a = E a I a + I 0 2 3 a (3)

        (или общая потребляемая мощность = выходная мощность + потери якоря).Взаимодействие магнитного потока поля и магнитного потока якоря создает крутящий момент якоря, как указано в уравнение 4 .

        Крутящий момент M = k 2 I f I a (4)

        , где k 2 — постоянная двигателя, а I f — ток возбуждения. Это подтверждает прямолинейную и линейную характеристику двигателя постоянного тока, и рассмотрение этих простых уравнений покажет его управляемость и внутреннюю стабильность.Характеристика скорости двигателя обычно представлена ​​кривыми зависимости скорости от входного тока или крутящего момента, и ее форма может быть получена из формул 1 и 2 :

        k 1 nφ = V a — (I a R a ) (5)

        Если поток поддерживается постоянным, поддерживая постоянным ток возбуждения в правильно скомпенсированном двигателе, то:

        n = k 2 [V a — (I a R a )] (6)

        Из eqns 4 и 6 , следует, что полное управление двигателем постоянного тока может быть достигнуто посредством управления полем ток и ток якоря.В двигателе с шунтирующей обмоткой постоянного тока, показанном на рис. , рис. 2, , , этими токами можно управлять независимо.

        Большинство промышленных контроллеров двигателей постоянного тока или приводов питаются напряжением; то есть прикладывается напряжение, и ток регулируется путем измерения тока и регулирования напряжения для получения желаемого тока.

        Рисунок 3 — Структура управления для двигателя постоянного тока с параллельной обмоткой

        Эта базовая схема показана на Рисунок 3 .

        Двигатели постоянного тока существуют и в других форматах. В последовательном двигателе постоянного тока, показанном на рис. 4 , обмотки возбуждения и якоря соединены последовательно. В этом случае ток возбуждения и ток якоря равны и показывают характерно разные результаты производительности, хотя по-прежнему определяются с помощью eqns 4 и 6 .

        В параллельном двигателе на магнитный поток поля φ лишь незначительно влияет ток якоря, а значение IaRa при полной нагрузке редко превышает 5 процентов от В a , давая кривую крутящий момент-скорость, обычно показываемую как a в Рис. 6 , где скорость остается практически постоянной в широком диапазоне крутящего момента нагрузки.

        Рисунок 4 — Схема последовательного двигателя постоянного тока
        Рисунок 5 — Составной двигатель постоянного тока

        Двигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой, показанный на Рисунок 5 сочетает в себе как параллельные, так и последовательные характеристики. Форма характеристики крутящий момент – скорость определяется значениями сопротивления шунтирующего и последовательного полей.

        Характеристика небольшого спада ( кривая b на Рисунке 6 ) имеет преимущество во многих приложениях, заключающееся в уменьшении механических эффектов ударной нагрузки.

        Рисунок 6 — Характеристика крутящего момента / скорости (a — двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой, b — комбинированный двигатель постоянного тока, c — последовательный двигатель постоянного тока)

        Кривая последовательного двигателя постоянного тока ( c на рисунке 6 ) показывает, что начальный магнитный поток увеличивается пропорционально току, спадающему из-за магнитного насыщения. Кроме того, в цепь якоря входит сопротивление обмотки возбуждения, и скорость становится примерно обратно пропорциональной току. Если нагрузка падает до низкого значения, скорость резко возрастает, что может быть опасно, поэтому обычно не следует использовать серийный двигатель там, где есть вероятность потери нагрузки.

        Но поскольку он обеспечивает высокие значения крутящего момента на низкой скорости и его характеристика — скорость падения с увеличением нагрузки, он полезен в таких приложениях, как тяга и подъем, а также в некоторых смешивающих режимах, где преобладает начальное заедание.

        При управлении полупроводниковым преобразователем с обратной связью по скорости от тахогенератора форма кривой скорость – нагрузка в значительной степени определяется контроллером. Стало стандартом использовать шунтирующий двигатель постоянного тока с преобразователем, даже несмотря на кривую скорость-нагрузка, когда при управлении с разомкнутым контуром часто наблюдается небольшой спад.

        Предел мощности-скорости для двигателя постоянного тока составляет приблизительно 3 × 106 кВт об / мин из-за ограничений, накладываемых коммутатором.

        Ссылки:

        D.F.Warne — Справочник инженера-энергетика Newnes
        Siemens — Основы двигателей постоянного тока

        Принцип работы — Johnson Electric

        Универсальные моторы

        Универсальный двигатель — это однофазный последовательный двигатель, который может работать как от переменного (ac), так и от постоянного (dc) тока, а характеристики одинаковы как для переменного, так и для постоянного тока.Обмотки возбуждения последовательных двигателей соединены последовательно с обмотками якоря

        .
        Основные принципы Universal Motors

        Областями электрического проектирования универсального двигателя являются магнитная цепь, обмотки возбуждения и якоря, коммутатор и щетки, изоляция и система охлаждения.


        Процесс коммутации универсальных двигателей

        Тактико-технические характеристики универсальных двигателей

        Двигатели с экранированными полюсами

        Двигатель с экранированными полюсами — это однофазный асинхронный двигатель переменного тока.Вспомогательная обмотка, состоящая из медного кольца, называется затеняющей катушкой. Ток в этой катушке задерживает фазу магнитного потока в этой части полюса, чтобы создать вращающееся магнитное поле. Направление вращения — от незатененной стороны к заштрихованному кольцу.


        Основные принципы двигателя с экранированными полюсами
        • Это устройство затеняющих катушек (кольцо) смещает ось затененных полюсов от оси основных полюсов
        • Когда питание подается на статор, магнитный поток в основной части полюса индуцирует напряжение в затеняющей катушке, которая действует как вторичная обмотка трансформатора.
        • Поскольку ток во вторичной обмотке трансформатора не в фазе с током в первичной обмотке.
        • Ток в затеняющей катушке не в фазе с током в основной обмотке возбуждения.
        • Таким образом, поток затеняющего полюса не совпадает по фазе с потоком основного полюса.


        Вращающееся поле двигателя с экранированными полюсами

        Двигатели синхронные

        Синхронные двигатели переменного тока — это электродвигатели с постоянной скоростью, которые работают синхронно с частотой сети.Скорость синхронного двигателя определяется количеством пар полюсов и всегда является отношением частоты сети.

        • Статор снабжен двумя простыми катушками, которые можно напрямую подключить к сети.
        • Ротор состоит из цилиндрического постоянного двухполюсного магнита, диаметрально намагниченного.


        Основные принципы синхронных двигателей .

        Добавить комментарий

        Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *