Tasavirtamoottorin magneettinen järjestelmä. DC-harjattu moottori

Niissä käyttötavoissa, joissa vaaditaan laajaa nopeudensäätöaluetta, käytetään sähköistä tasavirtamoottoria. Sen avulla voit ylläpitää pyörimisnopeutta erittäin tarkasti ja tehdä tarvittavat säädöt.

Tasasähkömoottorien suunnittelu

Tämän tyyppisen moottorin toiminta perustuu. Jos johdin, jonka läpi virtaa sähkövirta, asetetaan magneettikenttään, siihen vaikuttaa :n mukaan tietty voima.

Kun johdin ylittää magneettiset voimalinjat, siihen indusoituu sähkömotorinen voima, joka suuntautuu virran liikettä vastakkaiseen suuntaan. Tämän seurauksena tapahtuu päinvastainen reaktio. Sähköteho muunnetaan mekaaniseksi tehoksi samalla, kun johtime lämmitetään.

Laitteen koko rakenne koostuu ankkurista ja kelasta, joiden välissä on ilmarako. Induktori luo kiinteän magneettikentän ja sisältää runkoon kiinnitetyt pää- ja lisänavat. Kenttäkäämit sijaitsevat päänapoissa ja luovat magneettikentän. Lisänavat sisältävät erikoiskäämin, joka parantaa kytkentäolosuhteita.

Ankkuri sisältää magneettijärjestelmän. Sen pääelementit ovat uriin sijoitettu työkäämi, erilliset metallilevyt ja kollektori, jonka avulla työkäämiin syötetään tasavirtaa.

Keräin on tehty sylinterin muotoiseksi ja asennettu sähkömoottorin akselille. Ankkurin käämin päät juotetaan sen ulkonemiin. Sähkövirta poistetaan kommutaattorista harjoilla, jotka on asennettu erityisiin pidikkeisiin ja kiinnitetty tiettyyn asentoon.

Perusprosessit: käynnistys ja jarrutus

Jokainen tasavirtamoottori suorittaa kaksi pääprosessia: käynnistys ja jarrutus. Käynnistyksen alussa ankkuri on paikallaan, jännite ja voima vastapäätä emf:ää ovat nolla. Merkittömällä ankkuriresistanssilla käynnistysvirran arvo ylittää nimellisvirran noin 10 kertaa. Ankkurin käämin ylikuumenemisen välttämiseksi käynnistyksen aikana käytetään erityisiä käynnistysreostaatteja. Moottorin teholla 1 kilowattiin asti suoritetaan suora käynnistys.

DC-moottorit käyttävät useita jarrutusmenetelmiä. Dynaamisen jarrutuksen aikana ankkurikäämitys oikosuljetaan tai vastusten avulla. Tämä menetelmä tarjoaa tarkimman pysäytyksen. Regeneratiivinen jarrutus on taloudellisin. Tässä EMF:n suunta muuttuu päinvastaiseksi.

Jarruttaminen takaisinkytkennällä suoritetaan muuttamalla ankkurikäämin virran ja jännitteen napaisuutta, mikä mahdollistaa tehokkaan jarrutusmomentin luomisen.

Miten tasavirtamoottori toimii?

SähkömoottoritTasavirtaa käytetään niissä sähkökäytöissä, jotka vaativat laajan nopeudensäätöalueen, suurempaa tarkkuutta taajuusmuuttajan pyörimisnopeuden ylläpitämisessä ja nopeuden säätöä nimellisnopeudesta ylöspäin.

Tasasähkömoottorin toiminta perustuu. Sähkötekniikan perusteista tiedetään, että sisään sijoitettuun virtaa kuljettavaan johtimeen vaikuttaa vasemman käden säännön määräämä voima:

F = BIL

missä I on johtimen läpi kulkeva virta, B on magneettikentän induktio; L on johtimen pituus.

Kun johdin ylittää koneen magneettikentän linjat, se indusoituu siihen, mikä suhteessa johtimessa olevaan virtaan on suunnattu sitä vastaan, joten sitä kutsutaan käänteiseksi tai vastavoimaksi (counter-emf s). Moottorin sähköteho muunnetaan mekaaniseksi tehoksi ja kuluu osittain johtimen lämmittämiseen.

Rakenteellisesti kaikki DC sähkömoottorit koostuvat kelasta ja ankkurista, joita erottaa ilmarako.

Induktori sähkömoottori tasavirta luo koneen kiinteän magneettikentän ja koostuu rungosta, pää- ja lisänavoista. Runko toimii pää- ja lisänapojen kiinnittämiseen ja on osa koneen magneettipiiriä. Päänapoissa on virityskäämit, jotka on suunniteltu luomaan koneen magneettikenttä, lisänapoissa on erityinen käämi, joka parantaa kytkentäolosuhteita.

Ankkuri sähkömoottori tasavirta koostuu erillisistä levyistä kootusta magneettijärjestelmästä, uriin asetetusta työkäämyksestä ja syöttöä varten toimiva DC käämitys.

Kerääjä on sylinteri, joka on asennettu moottorin akseliin ja valmistettu toisistaan ​​eristetyistä kuparilevyistä. Kommutaattorissa on cockerel-ulokkeet, joihin ankkurikäämitysosien päät juotetaan. Virta kerätään kollektorista harjoilla, jotka tarjoavat liukuvan kosketuksen kollektoriin. Harjat on kiinnitetty harjan pidikkeet, jotka pitävät ne tietyssä asennossa ja tarjoavat tarvittavan harjan paineen kommutaattorin pintaan. Harjat ja harjatelineet on asennettu runkoon yhdistettyyn poikkisuuntaan sähkömoottori.

Vaihtaa sisään sähkömoottorit tasavirta

Käynnissä sähkömoottori DC-harjat, jotka liukuvat pyörivän kommutaattorin pintaa pitkin, liikkuvat peräkkäin kommutaattorilevyltä toiselle. Tässä tapauksessa ankkurikäämin kytkimen rinnakkaiset osat ja virta niissä muuttuvat. Virran muutos tapahtuu, kun käämitys oikosuljetaan harjalla. Tätä kytkentäprosessia ja siihen liittyviä ilmiöitä kutsutaan kommutaatioksi.

Kytkentähetkellä käämin oikosuljetussa osassa indusoituu e oman magneettikentän vaikutuksesta. d.s. itseinduktio. Tuloksena e. d.s. aiheuttaa lisävirtaa oikosulkuosaan, mikä saa aikaan epätasaisen virrantiheyden jakautumisen harjojen kosketuspinnalle. Tätä seikkaa pidetään pääasiallisena syynä kommutaattorin kipinöimiseen harjan alla. Kytkennän laatua arvioidaan harjan juoksureunan alla olevan kipinöinnin asteikolla ja se määritetään kipinäysaste-asteikolla.

Herätysmenetelmät sähkömoottorit tasavirta

Sähkökoneiden viritys tarkoittaa toimintaan tarvittavan magneettikentän luomista niihin. sähkömoottori. Herätyspiirit sähkömoottorit tasavirta näkyy kuvassa.

Herätysmenetelmän mukaan tasavirtasähkömoottorit jaetaan neljään ryhmään:

1. Itsenäisellä herätyksellä, jossa herätekäämi NO saa virran ulkopuolisesta tasavirtalähteestä.

2. Rinnakkaisvirityksellä (shuntti), jossa SHOV-virityskäämi on kytketty rinnan ankkurikäämin teholähteen kanssa.

3. Jaksottaisella virityksellä (sarja), jossa herätekäämi SOV on kytketty sarjaan ankkurikäämin kanssa.

4. Moottorit, joissa on sekoitettu heräte (yhdiste), joissa on sarja-MOV ja magnetointikäämin rinnakkais-MOV.

Tasavirtamoottorien tyypit

Tasavirtamoottorit eroavat ensisijaisesti herätyksensä luonteesta. Moottorit voivat olla itsenäisiä, peräkkäisiä ja sekoitettuja herätteitä. Rinnakkaisherätystä ei tarvitse ottaa huomioon. Vaikka kenttäkäämi olisi kytketty samaan verkkoon, josta ankkuripiiri saa virtaa, niin tässä tapauksessa kenttävirta ei riipu ankkurivirrasta, koska syöttöverkkoa voidaan pitää äärettömän tehon verkkona ja sen jännite on vakio.

Herätyskäämi on aina kytketty suoraan verkkoon, ja siksi lisävastuksen lisääminen ankkuripiiriin ei vaikuta herätetilaan. Olemassa olevaa erityispiirrettä ei voi olla tässä.

Pienitehoiset tasavirtamoottorit käyttävät usein kestomagneeteista saatavaa magnetosähköistä viritystä. Samalla moottorin kytkentäpiiri yksinkertaistuu merkittävästi ja kuparin kulutus vähenee. On kuitenkin pidettävä mielessä, että vaikka herätekäämitys on eliminoitu, magneettijärjestelmän mitat ja paino eivät ole pienempiä kuin koneen sähkömagneettisella virityksellä.

Moottoreiden ominaisuudet määräytyvät suurelta osin niiden viritysjärjestelmästä.

Mitä suuremmat moottorin mitat ovat, sitä suurempi on luonnollisesti sen vääntömomentti ja vastaavasti teho. Siksi suuremmalla pyörimisnopeudella ja samoilla mitoilla voit saada enemmän moottorin tehoa. Tältä osin tasavirtamoottorit, erityisesti pienitehoiset, on yleensä suunniteltu korkealle pyörimisnopeukselle - 1000-6000 rpm.

On kuitenkin pidettävä mielessä, että tuotantokoneiden työkappaleiden pyörimisnopeus on huomattavasti pienempi. Siksi moottorin ja työkoneen väliin on asennettava vaihdelaatikko. Mitä korkeampi moottorin nopeus, sitä monimutkaisempi ja kalliimpi vaihteisto tulee. Suuritehoisissa asennuksissa, joissa vaihteisto on kallis komponentti, moottorit suunnitellaan huomattavasti pienemmillä nopeuksilla.

On myös pidettävä mielessä, että mekaaninen vaihteisto aiheuttaa aina merkittävän virheen. Siksi tarkkuusasennuksissa on toivottavaa käyttää hidaskäyntisiä moottoreita, jotka voidaan kytkeä työkappaleisiin joko suoraan tai yksinkertaisella voimansiirrolla. Tässä suhteessa ilmestyi niin kutsuttuja korkean vääntömomentin moottoreita alhaisille pyörimisnopeuksille. Näitä moottoreita käytetään laajalti metallinleikkauskoneissa, joissa ne on kytketty kuularuuveilla liikkuviin osiin ilman välilenkkejä.

Sähkömoottorit eroavat myös käyttöolosuhteisiinsa liittyviltä suunnitteluominaisuuksilta. Normaaleissa olosuhteissa käytetään ns. avoimia ja suojattuja moottoreita, joita jäähdytetään sen huoneen ilmalla, johon ne on asennettu.

Ilmaa puhalletaan koneen kanavien kautta moottorin akselilla sijaitsevan tuulettimen avulla. Aggressiivisissa ympäristöissä käytetään suljettuja moottoreita, joiden jäähdytys tapahtuu ulkoisen uritetun pinnan tai ulkoisen ilmavirran ansiosta. Lopuksi on saatavilla erikoismoottoreita räjähdysherkkiin ympäristöihin.

Moottorin suunnittelumuodoille asetetaan erityisiä vaatimuksia, kun on tarpeen varmistaa korkea suorituskyky - nopeat kiihdytys- ja jarrutusprosessit. Tässä tapauksessa moottorilla on oltava erityinen geometria - ankkurin pieni halkaisija, jolla on suuri pituus.

Käämityksen induktanssin vähentämiseksi sitä ei sijoiteta uriin, vaan tasaisen ankkurin pinnalle. Käämitys kiinnitetään liimalla, kuten epoksihartsilla. Pienen käämin induktanssin ansiosta kollektorin kytkentäolosuhteet paranevat merkittävästi, lisänapoja ei tarvita ja voidaan käyttää pienempää kollektoria. Jälkimmäinen vähentää edelleen moottorin ankkurin hitausmomenttia.

Vielä suuremmat mahdollisuudet mekaanisen hitauden vähentämiseen tarjoavat onton ankkurin käyttö, joka on eristävästä materiaalista valmistettu sylinteri. Tämän sylinterin pinnalla on käämitys, joka on valmistettu tulostamalla, leimaamalla tai langasta erityisellä koneella mallin mukaan. Käämitys on kiinnitetty liimamateriaalilla.

Pyörivän sylinterin sisällä on terässydän, jota tarvitaan magneettivuon reittien luomiseen. Moottoreissa, joissa on sileät ja ontot ankkurit, käämien ja eristysmateriaalien viemisestä niihin johtuvan magneettipiirin rakojen lisääntymisen vuoksi tarvittava magnetointivoima vaaditun magneettivuon suorittamiseksi kasvaa merkittävästi. Vastaavasti magneettinen järjestelmä osoittautuu kehittyneemmäksi.

Pieniinertiaisiin moottoreihin kuuluu myös levy-ankkureilla varustetut moottorit. Levyt, joille käämitykset asetetaan tai liimataan, on valmistettu ohuesta eristävästä materiaalista, joka ei ole vääntymisen kohteena, kuten lasi. Kaksinapainen magneettijärjestelmä koostuu kahdesta kannakkeesta, joista toisessa on virityskäämit. Ankkurikäämin alhaisesta induktiivisuudesta johtuen koneessa ei pääsääntöisesti ole kollektoria ja virta kerätään suoraan käämistä harjoilla.

On myös syytä mainita lineaarimoottori, joka tarjoaa pikemminkin translaatiota kuin pyörivää liikettä. Se on moottori, jonka magneettinen järjestelmä on ikään kuin käytössä ja navat on asennettu ankkurin ja koneen vastaavan työosan liikeradalle. Ankkuri on yleensä suunniteltu matalahitaiseksi ankkuriksi. Moottorin mitat ja hinta ovat suuret, koska tarvitaan huomattava määrä napoja liikkeen varmistamiseksi tietyllä polun osuudella.

DC-moottorien käynnistys

Moottorin käynnistyshetkellä ankkuri on liikkumaton ja vastakkain mm. d.s. ja ankkurin jännite on nolla, joten Iп = U / Rя.

Ankkurin resistanssi on pieni, joten käynnistysvirta ylittää 10 - 20 kertaa nimellisvirran tai enemmän. Tämä voi aiheuttaa merkittävää ylikuumenemista ankkurikäämitykseen, joten moottori käynnistetään ankkuripiiriin kuuluvilla aktiivisilla vastuksilla.

Moottorit, joiden teho on enintään 1 kW, mahdollistavat suoran käynnistyksen.

Käynnistysreostaatin vastusarvo valitaan moottorin sallitun käynnistysvirran perusteella. Reostaatti on tehty vaiheittain sähkömoottorin tasaisen käynnistyksen parantamiseksi.

Käynnistyksen alussa otetaan käyttöön reostaatin koko vastus. Kun ankkurin nopeus kasvaa, tapahtuu counter-e. d.s., joka rajoittaa käynnistysvirtoja. Poistamalla asteittain reostaattivastus ankkuripiiristä asteittain, ankkuriin syötettävä jännite kasvaa.

Nopeuden säätö sähkömoottori tasavirta

DC-moottorin nopeus:

jossa U on syöttöjännite; I - ankkurivirta; R i - ankkuriketjun vastus; kc - magneettijärjestelmää kuvaava kerroin; F - sähkömoottorin magneettivuo.

Kaavasta on selvää, että pyörimistaajuus sähkömoottori Tasavirtaa voidaan säätää kolmella tavalla: muuttamalla sähkömoottorin viritysvirtaa, muuttamalla sähkömoottoriin syötettyä jännitettä ja muuttamalla ankkuripiirin vastusta.

Kaksi ensimmäistä ohjaustapaa ovat yleisimpiä, kolmatta menetelmää käytetään harvoin: se on epätaloudellinen ja moottorin nopeus riippuu merkittävästi kuormituksen vaihteluista. Tässä tapauksessa saadut mekaaniset ominaisuudet on esitetty kuvassa.

Paksu suora on nopeuden luonnollinen riippuvuus akselin vääntömomentista tai, mikä on sama, ankkurivirrasta. Luonnollisten mekaanisten ominaisuuksien suora viiva poikkeaa hieman vaakasuuntaisesta katkoviivasta. Tätä poikkeamaa kutsutaan epävakaudeksi, epäjäykkyydeksi ja joskus staattisuudeksi. Ei-rinnakkaisten suorien I ryhmä vastaa nopeudensäätöä virityksellä, rinnakkaiset suorat II saadaan ankkurijännitteen muuttamisen seurauksena ja lopuksi puhallin III on tulosta aktiivisen vastuksen tuomisesta ankkuripiiriin.

Tasavirtamoottorin viritysvirtaa voidaan säätää reostaatilla tai millä tahansa laitteella, jonka aktiivista vastusta voidaan muuttaa arvoltaan, kuten transistorilla. Kun vastus piirissä kasvaa, viritysvirta pienenee ja moottorin nopeus kasvaa. Kun magneettivuo heikkenee, mekaaniset ominaisuudet sijoittuvat luonnollisten ominaisuuksien yläpuolelle (eli ominaisuuksien yläpuolelle reostaatin puuttuessa). Moottorin kierrosluvun lisääminen lisää kipinöintiä harjojen alla. Lisäksi kun sähkömoottori toimii heikentyneellä virtauksella, sen toiminnan vakaus heikkenee, erityisesti akselin vaihtelevilla kuormituksilla. Siksi nopeudensäätörajat tällä tavalla eivät ylitä 1,25 - 1,3 nimellisarvosta.

Jännitteensäätö vaatii vakiovirtalähteen, kuten generaattorin tai muuntimen. Tällaista säätöä käytetään kaikissa teollisuuden sähkökäyttöjärjestelmissä: generaattori - DC-moottori (G - DMC), sähköinen konevahvistin - DC-moottori (EMU - DPT), magneettivahvistin - DC-moottori (MU - DPT), - DC-moottori (T - DPT).

Jarrutus sähkömoottorit tasavirta

Sähkökäytöissä sähkömoottorit DC, käytetään kolmea jarrutusmenetelmää: dynaaminen, regeneratiivinen ja takaisinkytkentäjarrutus.

Dynaaminen jarrutus suoritetaan oikosulkemalla moottorin ankkurikäämitys tai läpi. Jossa DC moottori alkaa toimia generaattorina ja muuttaa varastoimaansa mekaanisen energian sähköenergiaksi. Tämä energia vapautuu lämmön muodossa vastuksessa, jolle ankkurikäämi on suljettu. Dynaaminen jarrutus varmistaa tarkan moottorin pysäytyksen.

Regeneratiivinen jarrutusDC moottori suoritetaan verkkoon liitettynä sähkömoottori pyörii toimilaitteen toimesta nopeudella, joka ylittää ihanteellisen joutokäyntinopeuden. Siis eh. Moottorikäämissä indusoitunut d.s ylittää verkkojännitteen arvon, moottorikäämin virta muuttaa suuntaa päinvastaiseksi. Sähkömoottori kytkeytyy toimintaan generaattoritilassa ja toimittaa energiaa verkkoon. Samanaikaisesti sen akselille syntyy jarrutusmomentti. Tämä tila voidaan saavuttaa nostomekanismien käyttöjärjestelmissä kuormaa laskettaessa, samoin kuin moottorin kierroslukua säädettäessä ja jarrutusprosesseissa tasavirtakäytöissä.

Tasavirtamoottorin regeneratiivinen jarrutus on taloudellisin tapa, koska tällöin sähkö palautetaan verkkoon. Metallinleikkauskoneiden sähkökäytössä tätä menetelmää käytetään nopeuden säätämiseen G - DPT ja EMU - DPT -järjestelmissä.

TakajarrutusDC moottori suoritetaan muuttamalla ankkurikäämin jännitteen ja virran napaisuutta. Kun ankkurivirta on vuorovaikutuksessa kenttäkäämin magneettikentän kanssa, syntyy jarrutusmomentti, joka pienenee pyörimisnopeuden pienentyessä sähkömoottori. Kun pyörimisnopeus laskee sähkömoottori nollaan, sähkömoottori on irrotettava verkosta, muuten se alkaa kääntyä vastakkaiseen suuntaan.

Ensimmäinen kaikista 1800-luvulla keksityistä pyörivistä sähkökoneista on tasavirtamoottori. Sen toimintaperiaate on ollut tiedossa viime vuosisadan puolivälistä lähtien, ja tähän päivään asti tasavirtamoottorit (DCM) palvelevat ihmisiä uskollisesti ajaen monia hyödyllisiä koneita ja mekanismeja.

Ensimmäinen DBT

1800-luvun 30-luvulta lähtien ne ovat käyneet läpi useita kehitysvaiheita. Tosiasia on, että ennen konevoiman ilmestymistä viime vuosisadan lopulla ainoa sähkönlähde oli galvaaninen kenno. Siksi kaikki ensimmäiset sähkömoottorit saattoivat toimia vain tasavirralla.

Mikä oli ensimmäinen tasavirtamoottori? 1800-luvun alkupuoliskolla rakennettujen moottoreiden toimintaperiaate ja suunnittelu olivat seuraavat. Näyttävä napainduktori oli joukko kiinteitä kestomagneetteja tai sauvaelektromagneetteja, joilla ei ollut yhteistä suljettua magneettipiiriä. Näyttävä napa-ankkuri muodostui useista erillisistä sauvasähkömagneeteista yhteisellä akselilla, jotka ohjattiin pyörimään hylkimis- ja vetovoimilla kelan napoihin. Niiden tyypillisiä edustajia olivat U. Riccin (1833) ja B. Jacobin (1834) moottorit, jotka oli varustettu mekaanisilla virtakommutaattoreilla ankkurisähkömagneeteissa, joissa on liikkuvat koskettimet ankkurin käämipiirissä.

Kuinka Jacobi-moottori toimi

Mikä oli tämän koneen toimintaperiaate? Jacobi DC -moottorilla ja sen analogeilla oli sykkivä sähkömagneettinen vääntömomentti. Sinä aikana, kun ankkurin ja induktorin vastakkaisia ​​napoja lähestyttiin magneettisen vetovoiman vaikutuksesta, moottorin vääntömomentti saavutti nopeasti maksiminsa. Sitten, kun ankkurin navat sijaitsivat kelan napoja vastapäätä, mekaaninen kommutaattori katkaisi virran ankkurin sähkömagneeteissa. Hetki putosi nollaan. Ankkurin ja käyttömekanismin hitaudesta johtuen ankkurin navat tulivat ulos kelan napojen alta, tällä hetkellä niille syötettiin vastakkaisen suunnan virta kommutaattorista, myös niiden napaisuus muuttui päinvastoin, ja induktorin lähimpään napaan kohdistuva vetovoima korvattiin hylkivällä voimalla. Siten Jacobi-moottori pyöri peräkkäisillä työntövoimalla.

Näkyviin tulee rengasankkuri

Jacobi-moottorin ankkuritanko-sähkömagneeteissa virta katkaistiin ajoittain, niiden luoma magneettikenttä katosi ja sen energia muuttui lämpöhäviöiksi käämeissä. Siten sähkömekaaninen sähkön muuntaminen ankkurivirtalähteestä (galvaanikenno) mekaaniseksi energiaksi tapahtui ajoittain. Tarvittiin jatkuva suljetulla käämityksellä varustettu moottori, jossa virta kulkisi jatkuvasti koko toiminnan ajan.

Ja tällaisen fuhtufnin loi vuonna 1860 A. Pacinotti. Miten sen tasavirtamoottori erosi edeltäjistään? Pacinotti-moottorin toimintaperiaate ja rakenne ovat seuraavat. Ankkurina hän käytti teräsrengasta, jonka pinnat oli asennettu pystysuoraan akseliin. Samaan aikaan ankkurilla ei ollut selkeästi määriteltyjä napoja. Siitä on tullut huomaamaton.

Renkaan pinnojen väliin kierrettiin ankkurikäämin käämit, joiden päät kytkettiin sarjaan itse ankkuriin, ja kummankin kelan liitoskohdista tehtiin hanat, jotka kiinnitettiin kehän varrella sijaitseviin keräilylevyihin. ympyrä moottorin akselin alaosassa, jonka lukumäärä oli yhtä suuri kuin kelojen lukumäärä. Koko ankkurikäämitys suljettiin itsestään ja sen käämien peräkkäiset liitoskohdat kiinnitettiin vierekkäisiin kollektorilevyihin, joita pitkin liuku pari virtaa kuljettavaa rullaa.

Rengasankkuri sijoitettiin induktori-staattorin kahden kiinteän sähkömagneetin napojen väliin siten, että niiden synnyttämän viritysmagneettikentän voimalinjat menivät moottorin ankkurin lieriömäiseen ulkopintaan pohjoisen viritysnavan alla ja kulkivat rengasta pitkin. armatuuri siirtymättä sen sisäiseen reikään ja tuli ulos etelänavan alta.

Kuinka Pacinottin moottori toimi

Mikä oli hänen toimintaperiaatteensa? Pacinottin tasavirtamoottori toimi täsmälleen kuten nykyaikaiset tasavirtamoottorit.

Tietyn napaisuuden omaavan kelan navan magneettikentässä oli aina tietty määrä ankkurikäämin johtimia, joiden virta oli vakio, ja ankkurivirran suunta induktorin eri napojen alla oli päinvastainen. Tämä saavutettiin sijoittamalla induktorin napojen väliseen tilaan virtaa kuljettavat telat, jotka toimivat harjoina. Siksi hetkellinen ankkurivirta virtasi käämiin rullan, keräinlevyn ja siihen liitetyn hanan kautta, joka myös sijaitsi napojen välisessä tilassa, sitten kulki vastakkaisiin suuntiin kahta puolikäämin haaraa pitkin ja lopuksi virtasi ulos hanan, keruulevyn ja toisessa välissä olevan telan kautta. Samanaikaisesti itse ankkurikäämit induktorin napojen alla muuttuivat, mutta ne pysyivät ennallaan.

Kuhunkin induktorin navan magneettikentässä sijaitsevaan ankkurikäämin johtimeen vaikutti voima, jonka suunta määräytyy tunnetun "vasemman käden" säännön mukaan. Suhteessa moottorin akseliin tämä voima loi vääntömomentin, ja kaikkien tällaisten voimien momenttien summa antaa DMF:n kokonaisvääntömomentin, joka on lähes vakio jopa useilla keräyslevyillä.

DPT rengasankkurilla ja Gram-käämityksellä

Kuten tieteen ja tekniikan historiassa usein tapahtui, A. Pacinottin keksintö ei löytänyt sovellusta. Se unohdettiin 10 vuodeksi, kunnes vuonna 1870 ranskalais-saksalainen keksijä Z. Gramm toisti sen itsenäisesti samanlaisena. Näissä koneissa pyörimisakseli oli jo vaakasuorassa, hiiliharjoja liukuen pitkin kommutaattorilevyjä. lähes moderni muotoilu. 1800-luvun 70-luvulla sähkökoneiden käännettävyyden periaate oli jo tullut tunnetuksi ja Gram-konetta käytettiin generaattorina ja tasavirtamoottorina. Sen toimintaperiaate on jo kuvattu edellä.

Huolimatta siitä, että rengasankkurin keksiminen oli tärkeä askel DPT:n kehityksessä, sen käämityksellä (kutsutaan Gram-käämitykseksi) oli merkittävä haittapuoli. Induktorin napojen magneettikentässä oli vain sen johtimia (jota kutsutaan aktiivisiksi), jotka olivat näiden napojen alla ankkurin ulkopinnalla. Heihin kohdistettiin magneettisia, jotka loivat vääntömomentin suhteessa moottorin akseliin. Samat inaktiiviset johtimet, jotka menivät rengasankkurin reiän läpi, eivät osallistuneet hetken luomiseen. Ne vain haihduttivat sähköä turhaan lämpöhäviöiden muodossa.

Rengasankkurista rumpuankkuriin

Kuuluisa saksalainen sähköinsinööri F. Geffner-Alteneck onnistui poistamaan tämän rengasarmatuurin epäkohdan vuonna 1873. Kuinka hänen DC-moottorinsa toimi? Sen induktori-staattorin toimintaperiaate ja rakenne ovat samat kuin rengaskäämityksellä varustetun moottorin. Mutta ankkurin rakenne ja sen käämitys ovat muuttuneet.

Gefner-Altenek havaitsi, että kiinteistä harjoista virtaavan ankkurivirran suunta Gram-käämin johtimissa vierekkäisten viritysnapojen alla on aina päinvastainen, ts. ne voidaan sisällyttää sylinterimäisellä ulkopinnalla olevan käämin kierroksiin, jonka leveys (jako) on yhtä suuri kuin napajako (osa ankkurikehää yhtä viritysnapaa kohden).

Tässä tapauksessa rengasmaisen ankkurin reikä muuttuu tarpeettomaksi, ja se muuttuu kiinteäksi sylinteriksi (rummuksi). Tätä käämiä ja itse ankkuria kutsutaan rumpukäämeiksi. Kuparin kulutus siinä samalla määrällä aktiivisia johtimia on paljon pienempi kuin Gram-käämissä.

Ankkuri muuttuu rosoiseksi

Gram- ja Gefner-Altenek-koneissa ankkurin pinta oli sileä ja sen käämityksen johtimet sijaitsivat sen ja induktorin napojen välisessä raossa. Tässä tapauksessa viritysnavan koveran sylinterimäisen pinnan ja ankkurin kuperan pinnan välinen etäisyys saavutti useita millimetrejä. Siksi vaaditun magneettikentän suuruuden luomiseksi oli tarpeen käyttää herätekeloja suurella magnetomotorisella voimalla (suurella määrällä kierroksia). Tämä lisäsi merkittävästi moottoreiden kokoa ja painoa. Lisäksi kelojen kiinnittäminen ankkurin sileään pintaan oli vaikeaa. Mutta mitä voimme tehdä? Todellakin, jotta johdin voisi vaikuttaa johtimeen ampeerivirralla, sen on sijaittava avaruuden pisteissä, joissa on suuri magneettikenttä (suuri magneettinen induktio).

Kävi ilmi, että tämä ei ole välttämätöntä. Amerikkalainen konekiväärin keksijä H. Maxim osoitti, että jos rummun ankkuri tehdään hammastettuna ja rummun käämityskelat asetetaan hampaiden väliin muodostuviin uriin, niin sen ja viritysnapojen välinen rako voidaan pienentää murto-osiksi. millimetrin verran. Tämä mahdollisti merkittävästi virityskäämien koon pienentämisen, mutta tasavirtamoottorin vääntömomentti ei vähentynyt ollenkaan.

Miten tällainen tasavirtamoottori toimii? Toimintaperiaate perustuu siihen, että hammaspyörän ankkurilla magneettista voimaa ei kohdisteta sen urissa oleviin johtimiin (niissä ei käytännössä ole magneettikenttää), vaan itse hampaisiin. Tässä tapauksessa virran läsnäolo urassa olevassa johtimessa on ratkaisevan tärkeää tämän voiman synnyttämiselle.

Kuinka päästä eroon pyörrevirroista

Toisen tärkeän parannuksen teki kuuluisa keksijä T. Edison. Mitä hän lisäsi tasavirtamoottoriin? Toimintaperiaate on pysynyt ennallaan, mutta materiaali, josta sen ankkuri on valmistettu, on muuttunut. Aiemman massiivisen tilalle se laminoitiin ohuista teräslevyistä, jotka oli sähköisesti eristetty toisistaan. Tämä mahdollisti pyörrevirtojen (Foucault-virtojen) määrän vähentämisen ankkurissa, mikä lisäsi moottorin hyötysuhdetta.

DC-moottorin toimintaperiaate

Lyhyesti sanottuna se voidaan muotoilla seuraavasti: kun viritetyn moottorin ankkurikäämi kytketään virtalähteeseen, syntyy siihen suuri virta, jota kutsutaan käynnistysvirraksi ja joka ylittää useita kertoja nimellisarvonsa. Lisäksi vastakkaisnapaisten viritysnapojen alla ankkurikäämin johtimien virtojen suunta on myös päinvastainen, kuten alla olevasta kuvasta näkyy. Vastaavasti näihin johtimiin vaikuttavat ampeerivoimat, jotka suunnataan vastapäivään ja vetävät ankkurin pyörimään. Tässä tapauksessa ankkurikäämin johtimiin indusoituu suunnattu jännite teholähteestä. Ankkurin kiihtyessä myös sen käämityksen taka-EMF kasvaa. Vastaavasti ankkurivirta pienenee käynnistysvirrasta arvoon, joka vastaa moottorin ominaiskäyrän toimintapistettä.

Ankkurin pyörimisnopeuden lisäämiseksi sinun on joko lisättävä sen käämin virtaa tai vähennettävä sen taka-EMF. Jälkimmäinen voidaan saavuttaa vähentämällä viritysmagneettikentän suuruutta vähentämällä virityskäämin virtaa. Tämä menetelmä DPT:n nopeuden säätämiseksi on yleistynyt.

Erikseen viritettävän tasavirtamoottorin toimintaperiaate

Kytkemällä virityskäämin (OB) liittimet erilliseen virtalähteeseen (riippumattomaan OB:hen) tehdään yleensä tehokkaita DFC:itä helpottamaan viritysvirran arvon säätöä (kiertonopeuden muuttamiseksi). Ominaisuuksiensa suhteen riippumattomalla OV:lla varustetut DFC:t ovat melkein samanlaisia ​​kuin OV:lla varustetut DFC:t, jotka on kytketty rinnan ankkurikäämin kanssa.

DBT:n rinnakkaisherätys

Rinnakkaisheräteisen DC-moottorin toimintaperiaate määräytyy sen mekaanisten ominaisuuksien, ts. pyörimisnopeuden riippuvuus sen akselin kuormitusmomentista. Tällaisessa moottorissa nopeuden muutos siirtyessä joutokäynnistä nimelliskuorman vääntömomenttiin vaihtelee välillä 2-10%. Tällaisia ​​mekaanisia ominaisuuksia kutsutaan jäykiksi.

Siten tasavirtamoottorin, jossa on rinnakkaisherätys, toimintaperiaate määrää sen käytön taajuusmuuttajissa, joilla on vakio pyörimisnopeus laajalla kuormitusvaihtelualueella. Sitä käytetään kuitenkin laajalti myös muuttuvanopeuksisissa taajuusmuuttajissa. Tässä tapauksessa sen nopeuden säätämiseen voidaan käyttää sekä ankkurivirran että herätevirran muutosta.

DBT:n peräkkäinen heräte

Sarjaviritetyn tasavirtamoottorin sekä rinnakkaismoottorin toimintaperiaatteen määräävät sen mekaaniset ominaisuudet, jotka tässä tapauksessa ovat pehmeitä, koska Moottorin nopeus vaihtelee huomattavasti kuormituksen muutosten mukaan. Missä on kannattavinta käyttää tällaista tasavirtamoottoria? Rautatien vetomoottorin toimintaperiaate, jonka nopeuden pitäisi laskea junan ylittäessä kaltevia ja palata nimellisarvoon tasangolla liikkuessaan, vastaa täysin ankkurin kanssa sarjaan kytketyn OV:n DFC:n ominaisuuksia. käämitys. Siksi merkittävä osa sähkövetureista ympäri maailmaa on varustettu tällaisilla laitteilla.

Sarjaherätetyn tasavirtamoottorin toimintaperiaate toteutetaan myös sykkivävirtavetomoottoreilla, jotka ovat pohjimmiltaan samoja tasavirtamoottoreita, joissa on sarja OB, mutta jotka on erityisesti suunniteltu toimimaan jo sähköveturissa tasasuunnatulla virralla. , jolla on merkittäviä pulsaatioita.

Useimmat koneet toimivat ottamalla sähkötehoa ja muuttamalla sen mekaaniseksi tehoksi. Laitetta, joka suorittaa tämän muutoksen, kutsutaan sähkömoottoriksi. Tasavirtamoottorit ovat erittäin suosittuja, ja niistä käytetään lyhennettä DPT. Niiden merkitystä elämässämme ei voi yliarvioida: sähkömoottorin rakennetta ja toimintaperiaatetta tutkitaan jopa kouluissa fysiikan tunneilla.

Onnettomuuden perusteena on magneettikentän vaikutus siihen johdettuun virtaa kuljettavaan johtimeen. Jos sähkövirran annetaan virrata johtimen läpi, muodostuu magneettikenttä, jonka viivat ovat samankeskisiä ympyröitä, joiden keskipiste on tässä johdossa. Näiden viivojen suunnan selvittämiseksi sinun on sovellettava gimlet-sääntöä. Sen mukaan, jos johtimessa oleva sähkövirta suunnataan meistä poispäin kuvion tasoa kohti, niin magneettiviivat suunnataan myötäpäivään. Jos se virtaa tasosta meitä kohti, niin viivojen suunta on vastapäivään.

Kuvittele nyt kaaren muotoinen magneetti. Se on havainnollistettu alla olevassa kuvassa. Se muodostaa magneettikentän, ja pohjois- ja etelänavan välissä sen linjat ovat yhdensuuntaisia ​​suoria linjoja. Lisäksi he lähtevät pohjoisesta ja saapuvat eteläiseen.

Kuvittele nyt, mitä tapahtuu, jos johdin, jonka läpi sähkövirta kulkee, viedään kaaren muotoisen kestomagneetin magneettikenttään. Kuva tulee olemaan seuraava: toisella puolella tämän johtimen magneettikentän ympyräviivojen suunta menee vastakkain magneettikentän linjojen kanssa. Vektorin lisäyssäännön mukaan tuloksena oleva kenttä on heikko. Ja vastakkaisella puolella ympyräviivojen suunta on sama kuin kestomagneetin kenttälinjojen suunta. Siksi tässä paikassa tuloksena oleva kenttä on vahva. Magneettikentän erilaisista ominaisuuksista johtuen johdin siirtyy vahvemmalta alueelta heikommalle.

Voit järjestää johtimen kestomagneetin napojen väliin useilla tavoilla. Voit tehdä pohjoisnavasta ylimmän tai etelänavan ylimmän. Johtimessa oleva virta voi lähteä meistä yhdessä kokeessa ja meitä kohti toisissa. Nämä pienet yksityiskohdat määräävät, mihin suuntaan magneettikenttä työntää johtimen. Ja sen määrittämiseksi tarkasti, sähkömoottoreille käytetään vasemman käden sääntöä. Sen merkitys on, että jos asetat vasemman kätesi niin, että kestomagneetin magneettikentän linjat leikkaavat kämmenelle ja neljä sormea ​​katsovat johtimessa olevan sähkövirran polkua pitkin, 90 astetta pidennetty peukalo osoittaa missä tämä johdin poikkeaa.

Viitteeksi! Voimaa, joka pakottaa johtimen liikkumaan kentässä, kutsutaan ampeerivoimaksi. Numeerisesti se vastaa johdossa olevan virran ja sen pituuden tuloa sekä sen kentän magneettisen induktion vektoria, johon tämä lanka on sijoitettu. Kaava: F = IBL.

DPT malli

Teoreettisista perusteista on selvää, että sähkömoottorille jatkuvan magneettikentän läsnäolo on pakollista. Tätä tarkoitusta varten pienitehoisissa tasavirtamoottoreissa käytetään kestomagneetteja. Keski- ja suuritehoisiin yksiköihin tarvittaisiin erittäin isoja magneetteja, joten ne korvataan virityskäämillä, joskus kelalla. Virta kulkee niiden läpi ja ne muodostavat magneettikentän.

Onnettomuuden perusmalli on tasainen magneettikenttä, jonka sisään sijoitetaan kehys. Sen läpi kulkee virta. Ensin hän kääntyy ympäri, ja kun hän saavuttaa "vaaka-asennon", hän pysähtyy. Tätä asemaa kutsutaan kuolleeksi pisteeksi. Kehys pysähtyy, koska toisella puolella virta kulkee yhteen suuntaan ja toisaalta - vastakkaiseen suuntaan. Tämä tarkoittaa, että ne muodostavat keskenään käänteisiä kenttiä. He kompensoivat toistensa toimia, ja liike pysähtyy. Jotta se olisi loputon, tarvitaan toinen kehys, joka on linkitetty ensimmäiseen. Tällöin toinen kahdesta kehyksestä luo aina heterogeenisyyttä kenttään, mikä pakottaa koko kehysjärjestelmän liikkumaan.

DPT:n rakenne ja toimintaperiaate

DC-moottorin suunnittelu sisältää:

• Ankkuri– moottorin liikkuva osa, sen roottori. Visuaalisesti nämä ovat levyjä tai akselia, jossa on uria, joihin johdin asetetaan;
• Staattori– staattinen osa, joka toimii hevosenkengän magneetin roolissa. Staattorissa voi olla enemmän kuin kaksi napaa, mutta kuvaamme kaksinapaisen sähkömoottorin toimintaa (kuva alla);
• Keräilijä– kytkin, joka yhdistää ankkurikäämin moottorin sähköpiiriin. Tarvitaan johdon virran suunnan muuttamiseen.

Nyt DC-moottorin toiminnasta:

1. Sähkövirta lähetetään ankkurin yläjohdinta pitkin, joka on suunnattu kuvion tasoa kohti;
2. Ankkurin alajohdinta pitkin sähkövirta suunnataan piirustuksesta meitä kohti;
3. Ylälangat siirtyvät vasemman käden säännön mukaan ampeerivoiman vaikutuksesta oikealle;
4. Saman säännön mukaiset alemmat johdot on suunnattu vasemmalle. Mutta koska johdot asetetaan akselin uriin, joka yhdistää kaikki käämit yhdeksi järjestelmäksi, koko ankkuri on liikkeessä;
5. Kun käämi, jossa sähkövirta liikkuu kohti piirin tasoa, saavuttaa vasemman käden säännön mukaan ala-asennon, se työntää ankkuria vasemmalle. Siksi akselin liike hidastuu;
6. Moottorit on suunniteltu jatkuvaan käyttöön, joten ankkurin jarruttamista ei pitäisi sallia. Tätä varten sähkövirran suuntaa on muutettava kuolleen pisteen ylityshetkellä. Tähän tarkoitukseen käytetään keräilijää.

Huomio! Kerääjä muuttaa virran suuntaa vain rungossa, jonka roolina on ankkurin käämitys. Ulkoisessa piirissä virtaus pysyy samana.

DBT:n tyypit

PT-moottorit on jaettu neljään ryhmään:

1. Keräilijä .
   Ne luokitellaan alatyypeittäin:
   1. Yhdellä keräimellä ja parillisella määrällä käämiä;
   2. Parilla keräilijällä ja kahdella käämityksellä;
   3. Kolmella keräimellä ja samalla määrällä käämiä;
   4. Neljä kerääjää ja kaksi käämiä;
   5. Neljä kerääjää ja sama määrä ankkurikäämiä;
   6. Kahdeksalla keräilijällä ja kehyksettömällä ankkurilla.

Tämä on edellä kuvattu sähkömoottorityyppi. Sen etuja ovat erinomainen käynnistys, ei ole vaikeuksia peruuttaa ja säätää moottorin nopeutta. Etuja ovat myös yksinkertainen laite ja helppo ohjaus. On vain yksi haittapuoli - keräilijä kuluu erittäin nopeasti. Ja tämä ei ole halvin moottorielementti.

1. Invertteri .

Invertteri-DPT:llä on samat edut kuin keräilijällä. Ainoa ero on, että kytkentä tapahtuu elektronisesti välittämällä tietoa roottorin asentoanturista. Siksi moottori saa lisäedun - kuluvien elementtien puuttumisen, mikä tekee moottorista taloudellisemman.

1. Unipolaarinen DBT .

Tällaisen moottorin toimintaperiaate perustuu samaan magneettikentän vaikutukseen virtaa kuljettavaan johtimeen. Mutta se, mitä kenttään sijoitetaan, ei ole lankakäämi, vaan levy akselilla. Virta syötetään seuraavasti: yksi kosketin on kytketty levyn akseliin ja toinen sen reunaan.

1. Universaali keräilijä DPT .

Rakenne ja toimintaperiaate ovat samanlaiset kuin DC-kommutaattorimoottorilla. Erona on se, että ankkurikäämitys voidaan syöttää sekä tasa- että vaihtovirtalähteestä. Verkoissa sähkövirran taajuus on 50 Hz. Tämä tarkoittaa, että virta kulkee 50 kertaa sekunnissa yhteen suuntaan ja 50 kertaa toiseen. Näyttää siltä, ​​​​että ankkurin tulisi tässä tapauksessa pyöriä samalla taajuudella yhteen tai toiseen suuntaan. Mutta näin ei tapahdu, koska yhteinen moottoripiiri on kytketty sarjaan. Ja jos virta ankkurissa muuttuu, niin myös staattori. Siksi akselin pyörimissuunta säilyy.

DC moottori,

Suunnittelusta riippumatta mikä tahansa sähkömoottori on suunniteltu samalla tavalla: paikallaan olevan käämin (staattorin) sylinterimäisen uran sisällä pyörii roottori, jossa viritetään magneettikenttä, mikä johtaa sen napojen hylkäämiseen staattorista.

Jatkuvan repulsion ylläpitäminen edellyttää joko roottorin käämien uudelleenkommutointia, kuten tehdään harjatuissa sähkömoottoreissa, tai pyörivän magneettikentän luomista itse staattoriin (klassinen esimerkki on asynkroninen kolmivaihemoottori).

Sähkömoottorien tyypit ja niiden ominaisuudet

Laitteiden tehokkuus ja luotettavuus riippuvat suoraan sähkömoottorista, joten sen valinta vaatii vakavaa lähestymistapaa.

Sähkömoottorin avulla sähköenergia muunnetaan mekaaniseksi energiaksi. Teho, kierrokset minuutissa, jännite ja virtalähteen tyyppi ovat sähkömoottoreiden tärkeimmät indikaattorit. Myös paino-, koko- ja energiaindikaattorit ovat erittäin tärkeitä.

Sähkömoottoreilla on suuria etuja. Näin ollen sähkömoottorit ovat kooltaan paljon pienempiä verrattuna teholtaan vertailukelpoisiin lämpömoottoreihin. Ne soveltuvat erinomaisesti asennettavaksi pienille alueille, esimerkiksi raitiovaunujen, sähkövetureiden laitteisiin ja työstökoneisiin eri tarkoituksiin.

Niitä käytettäessä ei vapaudu höyryä tai hajoamistuotteita, mikä varmistaa ympäristön puhtauden. Sähkömoottorit jaetaan tasa- ja vaihtovirtamoottoreihin, askelmoottoreihin, servomoottoreihin ja lineaarimoottoreihin.

Vaihtovirtasähkömoottorit puolestaan ​​jaetaan synkronisiin ja asynkronisiin.

• DC moottorit
  Niitä käytetään säädettävien sähkökäyttöjen luomiseen, joilla on korkeat dynaamiset ja suorituskykyindikaattorit. Näitä indikaattoreita ovat korkea tasaisuus pyörintä ja uudelleenlatauskyky. Niitä käytetään paperinvalmistus-, värjäys- ja viimeistely- ja materiaalinkäsittelykoneiden, polymeerilaitteiden, porauslaitteiden ja kaivinkoneiden apuyksiköiden valmistukseen. Niitä käytetään usein kaikentyyppisten sähköajoneuvojen varustamiseen.
• 
  Niillä on suurempi kysyntä kuin tasavirtamoottoreilla. Niitä käytetään usein jokapäiväisessä elämässä ja teollisuudessa. Niiden tuotanto on paljon halvempaa, suunnittelu on yksinkertaisempaa ja luotettavampaa, ja toiminta on melko yksinkertaista. Lähes kaikki kodinkoneet on varustettu AC-moottoreilla. Niitä käytetään pesukoneissa, keittiön liesituulettimissa jne. Suurilla teollisuudenaloilla niitä käytetään työstökoneiden, raskaiden kuormien siirtämiseen tarkoitettujen vinssien, kompressorien, hydraulisten ja pneumaattisten pumppujen sekä teollisuuspuhaltimien ohjaamiseen.
• Askelmoottorit
  Ne toimivat periaatteella, jossa sähköimpulssit muunnetaan luonteeltaan diskreetiksi mekaaniseksi liikkeeksi. Suurin osa toimisto- ja tietokonelaitteista on varustettu niillä. Tällaiset moottorit ovat hyvin pieniä, mutta erittäin tuottavia. Joskus niillä on kysyntää tietyillä toimialoilla.
• Servo moottorit
  Viittaa tasavirtamoottoreihin. Ne ovat huipputeknologiaa. Heidän työnsä tehdään negatiivisen palautteen avulla. Tällainen moottori on erityisen tehokas ja pystyy kehittämään suuren akselin pyörimisnopeuden, jonka säätö suoritetaan tietokoneohjelmistolla. Tämä toiminto tekee siitä suositun tuotantolinjojen varustuksessa ja nykyaikaisissa teollisuuskoneissa.
• Lineaarimoottorit
  Niillä on ainutlaatuinen kyky pyörittää roottoria ja staattoria suoraviivaisesti suhteessa toisiinsa. Tällaiset moottorit ovat välttämättömiä sellaisten mekanismien toiminnalle, joiden toiminta perustuu työkappaleiden eteenpäin ja edestakaisin liikkeelle. Lineaarisen sähkömoottorin käyttö voi lisätä mekanismin luotettavuutta ja tehokkuutta, koska se yksinkertaistaa merkittävästi sen toimintaa ja eliminoi lähes kokonaan mekaanisen voimansiirron.
• Synkroniset moottorit
  Ne ovat eräänlaisia ​​vaihtovirtasähkömoottoreita. Niiden roottorin pyörimistaajuus on yhtä suuri kuin ilmaraossa olevan magneettikentän pyörimistaajuus. Niitä käytetään kompressoreissa, suurissa puhaltimissa, pumpuissa ja tasavirtageneraattoreissa, koska ne toimivat vakionopeudella.
• Asynkroniset moottorit
  Ne kuuluvat myös AC-sähkömoottorien luokkaan. Niiden roottorin pyörimisnopeus eroaa magneettikentän pyörimistaajuudesta, joka syntyy staattorikäämin virran vaikutuksesta. Asynkroniset moottorit jaetaan kahteen tyyppiin roottorin rakenteesta riippuen: oravahäkki ja kierretty roottori. Staattorin rakenne on sama molemmissa tyypeissä, ainoa ero on käämityksessä.

Sähkömoottorit ovat välttämättömiä nykymaailmassa. Niiden ansiosta ihmisten työ helpottuu huomattavasti. Niiden käyttö auttaa vähentämään ihmisten energiakustannuksia ja tekemään arjesta paljon mukavampaa.

Moottorisarjan nimi:

• AIR, A, 4A, 5A, AD, 7АVER - yleiset teollisuussähkömoottorit tehonsäädöllä GOST 51689-2000 mukaan
• AIS, 6A, IMM, RA, AIS - yleiset teollisuussähkömoottorit eurooppalaisen standardin DIN (CENELEC) mukaan
• AIM, AIML, 4VR, VA, AV, VAO2, 1VAO, 3V - räjähdyssuojatut sähkömoottorit
• AIU, VRP, AVR, 3AVR, VR - räjähdyssuojatut kaivossähkömoottorit
• A4, DAZO4, AOM, DAV, AO4 - korkeajännitteiset sähkömoottorit

Sähkömoottorin muutoksen merkki:

• M - modernisoitu sähkömoottori (esimerkiksi: ADM63A2U3)
• K - sähkömoottori, jossa on kierretty roottori (esimerkiksi: 5ANK280A6)
• X - sähkömoottori alumiinirungossa (esimerkiksi: 5AMH180M2U3)
• E - yksivaiheinen sähkömoottori 220 V (esimerkiksi: AIRE80S2U3)
• N - suojattu sähkömoottori, jossa on itsetuuletus (esimerkiksi: 5AN200M2U3)
• F - suojattu sähkömoottori pakkojäähdytyksellä (esimerkiksi: 5AF180M2U3)
• C - sähkömoottori suurennetulla luistolla (esimerkiksi: AIRS180M4U3)
• B - sisäänrakennettu sähkömoottori (esimerkiksi: ADMV63V2U3)
• R - sähkömoottori suurennetulla käynnistysmomentilla (esimerkiksi: AIRR180S4U3)
• P - sähkömoottori tuulettimien ohjaamiseen siipikarjatiloilla ("siipikarjatalo") (esimerkiksi: AIRP80A6U2)

Yleisesti hyväksytty ilmastosuunnittelu GOST koskee kaikentyyppisiä koneita, instrumentteja, sähkömoottoreita ja muita teknisiä tuotteita. Alla on täydellinen selitys nimeämisestä.

Kirjain osoittaa ilmastovyöhykkeen

• U - lauhkea ilmasto;
• T - trooppinen ilmasto;
• CL - kylmä ilmasto;
• M – merellinen kohtalaisen kylmä ilmasto;
• O - yleinen ilmastollinen versio (paitsi meri);
• OM - yleinen ilmastollinen meriversio;
• B - ilmastollinen versio.

• 1 - ulkona;
• 2 - katoksen alla tai sisätiloissa, joissa olosuhteet ovat samat kuin ulkona, lukuun ottamatta auringonsäteilyä;
• 3 - sisätiloissa ilman ilmasto-olosuhteiden keinotekoista säätelyä;
• 4 - sisätiloissa ilmasto-olosuhteiden keinotekoisella säätelyllä (ilmanvaihto, lämmitys);
• 5 - huoneissa, joissa on korkea kosteus, ilman ilmasto-olosuhteiden keinotekoista säätelyä

Toimintatyypin mukaan nämä moottorit jaetaan:

• synkroniset moottorit;
• asynkroniset moottorit;.

Vaiheiden lukumäärän mukaan moottorit ovat:

• yksivaihe
• kaksivaiheinen
• kolmivaiheinen

Olennainen ero on, että synkronisissa koneissa staattorin magnetomotorisen voiman 1. harmoninen liikkuu roottorin pyörimisnopeuden mukana (siksi roottori itse pyörii staattorissa olevan magneettikentän pyörimisnopeudella), kun taas asynkronisissa koneissa on ja pysyy ero roottorin pyörimisnopeuden ja staattorin magneettikentän pyörimisnopeuden välillä (kenttä pyörii nopeammin kuin roottori).

Tällaisen sähkömoottorin roottori on metallisylinteri, jonka uriin painetaan tai kaadetaan johtavat johtimet kulmassa pyörimisakseliin nähden, ja roottorin päissä ne yhdistetään renkailla yhdeksi kokonaisuudeksi. Staattorin vaihtuva magneettikenttä herättää roottorissa vastavirran, joka muistuttaa oravapyörää, ja vastaavasti magneettikentän, joka hylkii sen staattorista.

Staattorikäämien lukumäärästä riippuen asynkroninen moottori voi olla:

• Yksivaihe- tässä tapauksessa moottorin suurin haittapuoli on kyvyttömyys käynnistyä itsestään, koska hylkäysvoiman vektori kulkee tiukasti pyörimisakselin läpi. Käynnistys vaatii joko käynnistystyöntöä tai erillisen käynnistyskäämin liittämisen, mikä luo ylimääräisen voimamomentin, joka siirtää niiden kokonaisvektoria ankkurin akseliin nähden.
• Kaksivaiheinen sähkömoottori on kaksi käämiä, joissa vaiheita siirretään kulmassa, joka vastaa käämien välistä geometristä kulmaa. Tässä tapauksessa sähkömoottoriin syntyy niin sanottu pyörivä magneettikenttä (kentänvoimakkuuden väheneminen yhden käämin navoissa tapahtuu synkronisesti sen lisääntymisen kanssa toisessa). Tällainen moottori pystyy käynnistymään itsestään, mutta sillä on vaikeuksia peruuttaa. Koska nykyaikainen teholähde ei käytä kaksivaiheisia verkkoja, tällaisia ​​sähkömoottoreita käytetään itse asiassa yksivaiheisissa verkoissa, jolloin toinen vaihe on kytketty vaiheensiirtoelementin (yleensä kondensaattorin) kautta.
• Kolmivaiheinen asynkroninen sähkömoottori- edistynein asynkronisen moottorin tyyppi, koska se on mahdollista helposti kääntää - vaihekäämien kytkentäjärjestyksen muuttaminen muuttaa magneettikentän ja vastaavasti roottorin pyörimissuuntaa.

AC-kommutaattorimoottoreita käytetään tapauksissa, joissa vaaditaan suuria pyörimisnopeuksia (asynkroniset sähkömoottorit eivät voi ylittää staattorin magneettivuon pyörimisnopeutta - 50 Hz:n teollisuusverkossa tämä on 3000 rpm). Lisäksi ne hyötyvät käynnistysmomentista (tässä se on verrannollinen virtaan, ei kierroksiin) ja niillä on pienempi käynnistysvirta, mikä vähemmän ylikuormittaa sähköverkkoa käynnistyksen aikana. Niiden avulla on myös helppo hallita nopeuttasi.

Näiden etujen haittapuolena ovat korkeat kustannukset (vaatii pinotun ytimen, useiden käämien ja keräimen valmistuksen, jota on myös vaikeampi tasapainottaa) ja lyhyempi käyttöikä. Sen lisäksi, että kuluttavat harjat on vaihdettava säännöllisesti, itse kommutaattori kuluu ajan myötä.

Synkronisella sähkömoottorilla on se erikoisuus, että roottorin magneettikenttää ei aiheuta staattorin magneettikenttä, vaan sen oma käämitys, joka on kytketty erilliseen tasavirtalähteeseen. Tästä johtuen sen pyörimistaajuus on yhtä suuri kuin staattorin magneettikentän pyörimistaajuus, josta termi "synkroninen" tulee.

Kuten tasavirtamoottori, AC-synkroninen moottori on käännettävissä: kun staattoriin syötetään jännite, se toimii kuten sähkömoottori, kun sitä pyöritetään ulkoisesta lähteestä, se itse alkaa virittää vaihtovirtaa vaihekäämeissä. Synkronisten sähkömoottorien pääasiallinen käyttöalue on suuritehoiset käyttölaitteet. Tässä tehokkuuden kasvu suhteessa asynkronisiin sähkömoottoreihin tarkoittaa merkittävää sähköhäviöiden vähenemistä.

Synkronimoottoreita käytetään myös sähköajoneuvoissa. Tässä tapauksessa nopeuden ohjaamiseen tarvitaan kuitenkin tehokkaita taajuusmuuttajia, mutta jarrutuksen aikana energiaa voidaan palauttaa verkkoon.

Koska tasavirta ei pysty luomaan muuttuvaa magneettikenttää, roottorin jatkuvan pyörimisen varmistaminen edellyttää käämien pakotettua uudelleenkommutointia tai diskreettiä magneettikentän suunnan muutosta.

Vanhin tunnettu menetelmä on sähkömekaanisen kommutaattorin käyttö. Tässä tapauksessa sähkömoottorin ankkurissa on useita monisuuntaisia ​​käämiä, jotka on kytketty kommutaattorilamelleihin, jotka sijaitsevat sopivassa paikassa harjoihin nähden. Kun virta kytketään päälle, harjoihin kytketyssä käämissä tapahtuu pulssi, jonka jälkeen roottori pyörii ja uusi käämi kytketään päälle samassa paikassa suhteessa staattorin napoihin.

Koska staattorin magnetointi ei muutu DC-kommutaattorimoottorin käytön aikana, voidaan käämitetyn sydämen sijasta käyttää voimakkaita kestomagneetteja, mikä tekee moottorista kompaktimman ja kevyemmän.

Nämä moottorit, joissa on harjakommutaattoriyksikkö, ovat:

• Keräilijä- sähkölaite, jossa roottorin asentoanturi ja käämien virtakytkin ovat sama laite - harja-keräinyksikkö.
• Harjaton- suljettu sähkömekaaninen järjestelmä, joka koostuu synkronisesta laitteesta, jossa magneettikenttä jakautuu sinimuotoisesti raossa, roottorin asentoanturista, koordinaattimuuntimesta ja tehovahvistimesta. Harjattuihin moottoreihin verrattuna kalliimpi vaihtoehto.

Kommutaattorimoottorilla ei ole monia haittoja. Tämä:

• korkea häiriötaso, sekä välittyvä syöttöverkkoon ankkurikäämityksiä vaihdettaessa että kipinöivien harjojen kiihottama;
• kommutaattorin ja harjojen väistämätön kuluminen;
• lisääntynyt melu käytön aikana.

Nykyaikainen tehoelektroniikka on mahdollistanut näiden puutteiden poistamisen käyttämällä ns. askelmoottoria - siinä roottorissa on pysyvä magnetointi, ja ulkoinen laite muuttaa peräkkäin virran suuntaa useissa staattorikäämeissä. Itse asiassa yhdellä virtapulssilla roottori pyörii kiinteässä kulmassa (askel), josta tämän tyyppisten sähkömoottorien nimi tulee.

Askelmoottorit ovat hiljaisia ​​ja mahdollistavat myös vääntömomentin (pulssin amplitudin) ja nopeuden (taajuuden) säätämisen laajimmalla alueella, ja ne voidaan myös helposti kääntää muuttamalla signaalien järjestystä. Tästä syystä niitä käytetään laajasti servoissa ja automaatiossa, mutta niiden maksimiteho määräytyy tehonsäätöpiirin ominaisuuksien mukaan, jota ilman askelmoottorit eivät toimi.

Yksivaiheinen asynkroninen sähkömoottori

Laite on asynkroninen sähkömoottori, jossa staattorissa on vain yksi toimiva käämi. Laite on tarkoitettu kytkettäväksi yksivaiheiseen vaihtovirtaverkkoon. Yksikköä käytetään täydentämään käyttöjärjestelmiä pienitehoisille teollisuus- ja kodinkoneille - pumput, työstökoneet, myllyt, mehupuristimet, lihamyllyt, tuulettimet, kompressorit jne.

Tämän laitteen edut:

• yksinkertainen muotoilu;
• taloudellinen sähkönkulutus;
• monipuolisuus (yksivaiheista sähkömoottoria käytetään monilla tuotantoalueilla);
• hyväksyttävä tärinä- ja melutaso käytön aikana;
• lisääntynyt käyttöikä;
• kestää erilaisia ​​ylikuormituksia.

Näiden valmistajien yksivaiheisten sähkömoottoreiden erillinen etu on kyky liittää yksikkö 220 voltin verkkoon. Tämän ansiosta laitetta voidaan käyttää paitsi tuotannossa myös päivittäisten kotitalouksien ongelmien ratkaisemiseen. Esitellyt yksivaiheiset asynkroniset sähkömoottorit on helppo kytkeä eivätkä vaadi erityistä huoltoa

Kolmivaiheinen asynkroninen sähkömoottori

Yksikkö on asynkroninen AC-moottori, joka koostuu roottorista ja staattorista kolmella käämityksellä. Laite on tarkoitettu liitettäväksi kolmivaiheiseen vaihtovirtaverkkoon. Tämä asynkroninen sähkömoottori on löytänyt laajan sovelluksen teollisuudessa: sitä käytetään usein tehokkaiden laitteiden, kuten kompressoreiden, murskaimien, myllyjen ja sentrifugien, valmistukseen. Lisäksi yksikkö sisältyy useiden automaatio- ja telemekaniikan laitteiden, lääketieteellisten laitteiden sekä erilaisten kotikäyttöön tarkoitettujen koneiden ja sahojen suunnitteluun.

Esitettyjen laitteiden eduista on huomattava:

• korkea tehokkuus ja tuottavuus;
• monipuolisuus (kolmivaiheista asynkronista sähkömoottoria käytetään eri toiminta-aloilla);
• alhainen tärinä ja melu käytön aikana;
• kevyt, mutta samalla luotettava ja kulutusta kestävä runko;
• eurooppalaisten laatustandardien tiukkojen vaatimusten noudattaminen.

Lisäksi kolmivaiheisille asynkronisille sähkömoottoreille on ominaista helppo asennus ja pitkä käyttöikä. On syytä huomata, että joidenkin valmistajien malleihin on mahdollista asentaa lisämoduuleja asiakkaan pyynnöstä. Esimerkiksi BN-sarjan kolmivaiheiset sähkömoottorit voidaan varustaa pakotetulla jäähdytysjärjestelmällä, joka mahdollistaa yksikön oikean ja tehokkaan toiminnan alhaisilla nopeuksilla.

mirprivoda.ru, eltechbook.ru