DC ankkurimoottori. DC-moottoreiden käyttöalueet. DPT rengasankkurilla ja Gram-käämityksellä

Moottorit tasavirta(DPT), käytetään muuntamaan vakio sähköenergiaa V mekaaninen työ. Tämäntyyppinen moottori oli ensimmäinen kaikista keksityistä pyörivistä sähkökoneista. Sen toimintaperiaate on ollut tiedossa viime vuosisadan puolivälistä lähtien, ja tähän päivään asti ne palvelevat edelleen uskollisesti ihmistä käynnistäen suuri määrä koneita ja mekanismeja.

Vuonna 1821 Faraday, joka suoritti kokeita johtimien vuorovaikutuksesta virran ja magneetin kanssa, näki, että sähkövirta saa johtimen pyörimään magneetin ympäri. Siten Faradayn kokemus tasoitti tietä sähkömoottorin luomiselle. Hieman myöhemmin Thomas Davenport valmisti vuonna 1833 ensimmäisen pyörivän sähkömoottorin ja toteutti sen liikkeessä mallijunassa. Vuotta myöhemmin B. S. Jacobi loi maailman ensimmäisen Sähkömoottori DC, joka käytti moottorin liikkuvan osan suoran pyörityksen periaatetta. Ja jo 13. syyskuuta 1838 Venäjän valtakunnassa ensimmäinen moottorivene 12 matkustajalla purjehti pitkin Nevaa virtaa vastaan. Terillä varustetut pyörät käytettiin sähkömoottorilla, joka sai virran 320 kennon akusta.

Vuonna 1886 sähkömoottorista tuli samanlainen kuin nykyaikaiset versiot. Myöhemmin sitä modernisoitiin yhä enemmän.

Nykyään teknologisen sivilisaatiomme elämä on täysin mahdotonta ilman sähkömoottoria. Sitä käytetään melkein kaikkialla: junissa, johdinautoissa, raitiovaunuissa. Tehtaat ja tehtaat käyttävät tehokkaita sähkökoneita ja -laitteita kodinkoneet(Sähköiset lihamyllyt, monitoimikoneet, kahvimyllyt, pölynimurit) jne.

Nykyään kestomagneetti-DC-moottoreita käytetään laajalti erilaisia sovelluksia, jossa pienet mitat, suuri teho ja halpa. Hyvän pyörimisnopeutensa ansiosta niitä käytetään usein yhdessä vaihteiston kanssa, mikä johtaa alhainen nopeus ja vääntömomentin merkittävä kasvu.

Kestomagneetti-DC-moottorit ovat moottoreita, joissa on riittävästi yksinkertainen laite ja perussäädöt. Huolimatta siitä, että niiden ohjaus on hyvin yksinkertaista, niiden pyörimisnopeutta ei määrätä ohjaussignaalilla, koska se riippuu monista tekijöistä, ensisijaisesti akseliin kohdistuvasta kuormituksesta ja jatkuvasta syöttöjännitteestä. Ihanteellisen moottorin vääntömomentin ja nopeuden välinen suhde on lineaarinen, ts. lisää kuormaa akselilla, niin hitaampi nopeus ja mitä enemmän ampeeria käämissä.

Suurin osa sähkömoottoreista toimii magneettisen repulsion ja vetovoiman fysiikan mukaisesti. Jos asetat langan magneetin pohjois- ja etelänavan väliin ja johdat sen läpi sähkövirtaa, se alkaa puristua, koska kun se muodostaa ympärilleen magneettikentän johtimen koko pituudelta. Tämän kentän suunta voidaan määrittää gimlet-säännöllä.

Kun johtimen pyöreä magneettikenttä on vuorovaikutuksessa magneetin tasaisen kentän kanssa, napojen välinen kenttä pienenee toisella puolella ja kasvaa toisella. Toisin sanoen tuloksena oleva voima työntää langan ulos magneetin kentästä 90 asteen kulmassa :n mukaiseen suuntaan. , ja arvo lasketaan kaavalla

jossa B on magneettikentän induktion arvo; I – johtimessa kiertävä virta; L – langan pituus

Sähkömoottoreissa virta vähissä Vakiokestomagneetteja käytetään jatkuvan magneettikentän luomiseen. Keskisuurella ja suurella teholla generoidaan tasainen magneettikenttä käyttämällä virityskäämiä.

Tarkastellaan yksityiskohtaisemmin mekaanisen liikkeen saamista sähköllä. Aseta lankakehys pystysuoraan tasaiseen magneettikenttään ja kytke se vakiojännitelähteeseen. Kehys alkaa pyöriä ja saavuttaa vaaka-asennon. Jota pidetään neutraalina, koska siinä kentän vaikutus virtaa kuljettavaan johtimeen on nolla. Jotta liike ei pysähdy, sinun on asetettava vähintään yksi kehys lisää virralla ja varmistettava, että liikkeen suunta vaihtuu halutulla hetkellä.

Tyypillisessä moottorissa on yhden rungon sijasta ankkuri, jossa on monia johtimia, jotka on asetettu erityisiin uriin, ja kestomagneetin sijasta siinä on staattori, jossa on virityskäämi, jossa on kaksi tai useampia napoja. Yllä olevassa kuvassa on poikkileikkaus kaksinapaisesta sähkömoottorista. Jos "meistä poispäin" liikkuva virta johdetaan ankkurin yläosan johtimien läpi ja alaosassa "meitä kohti", niin ylemmät johtimet puristuvat ulos vasemman käden säännön mukaisesti. staattorin magneettikentästä vasemmalle ja ankkurin alaosa työntyy ulos oikealle. Koska kuparilanka on sijoitettu ankkurissa oleviin erityisiin uriin, kaikki teho siirtyy siihen ja se pyörii. Siksi, kun johdin, jonka virran suunta on "meistä", on pohjassa ja seisoo staattorin luoman moottorin etelänapaa vastapäätä, se puristuu vasemmalle ja jarrutus alkaa. Tämän välttämiseksi on välttämätöntä kääntää virran suunta sillä hetkellä, kun nollaviiva ohitetaan. Tämä tehdään kollektorilla - erityisellä kytkimellä, joka yhdistää ankkurikäämin piiriin.

Joten moottorin ankkurikäämitys siirtää vääntömomentin tasavirtamoottorin akselille, joka käyttää työmekanismeja. Rakenteellisesti kaikki moottorit koostuvat kelasta ja ankkurista, jotka on erotettu toisistaan ilmaraolla.

Sähkömoottorin staattori toimii kiinteän magneettikentän luomiseksi ja koostuu rungosta, pää- ja lisänapoista. Runko on suunniteltu pää- ja lisänapojen kiinnittämiseen ja toimii magneettipiirin elementtinä. Päänapoissa on virityskäämit, joita käytetään magneettikentän luomiseen, lisänapoissa on erityinen käämi, jota käytetään parantamaan kytkentäolosuhteita.

Moottorin ankkuri koostuu erillisistä levyistä tehdystä magneettijärjestelmästä, erityisiin uriin sijoitetusta työkäämyksestä ja kollektorista tehon syöttämiseksi työkäämiin.

Keräin on samanlainen kuin ED-akselille asennettu sylinteri, joka on valmistettu toisistaan eristetyistä kuparilevyistä. Keräimessä on erityiset ulkonemat-hanat, joihin käämitysosien päät juotetaan. Virta otetaan kommutaattorista harjoilla, jotka tarjoavat liukuvan kosketuksen kommutaattoriin. Harjat sijaitsevat harjapidikkeissä, jotka pitävät ne kiinni tiettyä asemaa ja luo tarvittava paine keräimen pintaan. Harjat ja harjatelineet on asennettu poikkisuuntaan ja yhdistetty runkoon.

Kommutaattori on monimutkainen, kallis ja epäluotettavin DC-moottorin komponentti. Se kipinöi usein, aiheuttaa häiriöitä ja tukkeutuu harjojen pölystä. Ja raskaalla kuormituksella se voi oikosulkea kaiken tiukasti. Sen päätehtävänä on vaihtaa ankkurin jännitettä edestakaisin.

Ymmärtääksemme paremmin kommutaattorin toimintaa, annetaan kehykselle pyörimisliike myötäpäivään. Sillä hetkellä, kun runko ottaa aseman A, suurin virta indusoituu sen johtimiin, koska johtimet ylittävät magneettiset voimalinjat liikkuen kohtisuoraan niihin nähden.

Indusoitunut virta levyyn 2 kytketystä johtimesta B seuraa harjalle 4 ja ulkoisen piirin kautta palaa harjan 3 kautta johtimeen A. Tässä tapauksessa oikea harja on positiivinen ja vasen harja negatiivinen.

Kehyksen lisäkierto (asento B) johtaa jälleen virran induktioon molemmissa johtimissa; virran suunta johtimissa on kuitenkin päinvastainen kuin se, joka niillä oli asennossa A. Koska kollektorilevyt pyörivät johtimien mukana, harja 4 antaa jälleen sähkövirtaa ulkoiseen piiriin ja harjan 3 kautta. virta palaa kehykseen.

Siksi huolimatta moottorin virran suunnan muutoksesta itse pyörivissä johtimissa, kytkennän vuoksi, virran suunta ulkoisessa piirissä ei ole muuttunut.

Seuraavalla hetkellä (D) kehys ottaa jälleen paikan nollalinjalla, johtimissa, eikä ulkoisessa piirissä enää kulje virtaa.

Seuraavina aikavälein tarkasteltu liikejakso toistuu samassa järjestyksessä, eli ulkoisen piirin virran suunta pysyy kollektorin ansiosta vakiona koko ajan ja samalla virran suuntaus pysyy vakiona. siveltimet huolletaan.

Harjakokoonpanoa käytetään syöttämään virtaa pyörivän roottorin käämeille ja kytkemään virtaa käämeissä. Harja on kiinteä kontakti. He Kanssa korkeataajuus avaa ja sulje roottorikommutaattorin kosketuslevyt. Käytä vähentääksesi jälkimmäisen kipinöintiä eri tavoilla, joista tärkein on lisäpylväiden käyttö.

Kun kiihtyvyys kasvaa, se alkaa seuraava prosessi, ankkurikäämi liikkuu staattorin magneettikentän poikki ja indusoi siihen EMF:n, mutta se on suunnattu vastapäätä sitä, joka pyörittää moottoria. Ja seurauksena virta ankkurin läpi laskee jyrkästi ja mitä voimakkaampi, sitä suurempi nopeus.

Moottorin kytkentäkaaviot. klo rinnakkaisliitäntä käämit, ankkurikäämitys on valmistettu Suuri määrä ohuen langan kierroksia. Silloin kollektorin kytkemä virta on pienempi ja levyt eivät juurikaan kipinä. Jos sinä teet sarjaliitäntä staattori- ja ankkurikäämit, sitten kelan käämitys tehdään halkaisijaltaan suuremmalla johtimella, jossa on vähemmän kierroksia. Siksi magnetointivoima pysyy vakiona ja moottorin suorituskyky kasvaa.

Tämäntyyppiset harjoilla varustetut moottorit eivät periaatteessa vaadi erillistä ohjauspiiriä, koska Kaikki tarvittavat kommutaatiot suoritetaan moottorin sisällä. Sähkömoottorin käytön aikana pari staattista harjaa liukuu pyörivän roottorin kommutaattorin päällä ja ne pitävät käämit jännitteinä. Pyörimissuunta määräytyy syöttöjännitteen napaisuuden mukaan. Jos moottoria on tarpeen ohjata vain yhteen suuntaan, syöttövirta kytketään releen tai muun yksinkertaisen menetelmän kautta, ja jos molempiin suuntiin, käytetään erityistä ohjauspiiriä.

Tämän tyyppisten moottoreiden haittoja voidaan pitää harja-kommutaattorikokoonpanon nopeana kulumisena. Edut - hyvät ominaisuudet käynnistys, yksinkertainen taajuuden ja pyörimissuunnan säätö.

Virityskäämin läsnäolo tasavirtamoottorissa mahdollistaa erilaisten kytkentämenetelmien toteuttamisen. Kenttäkäämityksen (OW) kytkennästä riippuen on olemassa tasavirtamoottoreita, joissa on riippumaton heräte ja itseherätys, jotka puolestaan jaetaan sarjaan, rinnakkain ja sekoitettuun.

Tämän tyyppisten moottoreiden käynnistämistä vaikeuttavat käynnistyshetkellä syntyvät valtavat vääntömomentit ja käynnistysvirrat. DPT:ssä käynnistysvirrat voivat ylittää nimellisvirran 10-40 kertaa. Tällainen voimakas ylimäärä voi helposti polttaa käämit. Siksi he yrittävät rajoittaa käynnistysvirrat tasolle (1,5-2) I n

Job asynkroninen moottori perustuu staattoriin ilmestyvän magneettikentän fyysisen vuorovaikutuksen periaatteisiin sen virran kanssa, jonka sama kenttä tuottaa roottorin käämitykseen.

Synkroninen moottori on sähkömoottori, joka toimii vain vaihtojännitteellä ja roottorin nopeus on sama kuin magneettikentän nopeus. Siksi se pysyy vakiona kuormituksesta riippumatta, koska synkronisen moottorin roottori on tavallinen sähkömagneetti ja sen napaparien lukumäärä on sama kuin pyörivän magneettikentän napaparien lukumäärä. Siksi näiden napojen vuorovaikutus varmistaa roottorin pyörimiskulman kulmanopeuden pysyvyyden.

Sähkömoottorit ovat laitteita sähköenergian muuttamiseksi mekaaniseksi energiaksi ja päinvastoin, mutta ne ovat jo generaattoreita. Sähkömoottoreita on valtava valikoima, ja siksi on olemassa suuri valikoima sähkömoottorien ohjauspiirejä. Katsotaanpa joitain niistä

Jos olet kiinnostunut yksityiskohdista, DC-moottorin toimintaperiaate kuvataan yksityiskohtaisesti monilla sivustoilla ja jopa kaavoilla. Päätimme puhua tämän lisäksi joistakin ominaisuuksista, jotka eivät ole niin laajasti tunnettuja.

Muutama sana DC-koneista

Se saatiin ennen muuttujaa, ja sen ilmestymishetkestä lähtien aloitettiin kokeet siitä, mihin tätä petoa voitaisiin käyttää. Melko nopeasti saatiin yhteys virran, magneettikentän ja pyörimisen välille. Se alkoi, kun Faraday asetti magneetin käämiin langoilla ja havaitsi virran ulkonäön. Sitten hän huomasi, että jos laitat ensin magneetin kelan sisään ja sitten syötät virtaa, magneetti työntyy ulos. Tai päinvastoin, se vetää sinut sisään. Tämä on tasavirtakoneen toimintaperiaate - käyttämällä magneettikentän ja sähkön vuorovaikutusta. Kiinnitetään nyt huomiota siihen, että jos "työntää" magneettia, saamme sähköä, ja jos käytämme sähköä, "työnämme" magneetin. Toisin sanoen DC-koneet, joiden suunnittelua ja toimintaperiaatetta tarkastelemme, ovat juuri koneita. Toisin sanoen moottori on myös generaattori, toisin sanoen nämä ovat koneita mekaanisen energian palautuvaan muuntamiseen sähköenergiaksi (virraksi). Magneetissa on kaksi napaa, sähkö plus ja miinus. Magneetin ja virran vuorovaikutus on tässä tapauksessa monimutkaisten lakien alainen, mutta jos olemme kiinnostuneita pyörimisestä (ja progressiivisia paluuliikkeitä tarvitaan harvoin tekniikassa), voimme saada vain yhden suunnan - myötäpäivään suhteessa napaisuuteen. magneetit ja virran suunta. Sama tuttu "kiinnityssääntö" tai "vasemman käden sääntö". Voimme helposti muuttaa käämivirran napaisuutta vaihtamalla kaksi johtoa, mutta emme voi muuttaa magneetin napoja ja yksinkertaisesti poltamme moottorin. Viitteeksi voit katsoa myös sääntöä " oikea käsi" Jotain tällaista on sähkötekniikassa, se pätee myös tasavirtakoneisiin, mutta energiantuotannon kannalta.

Itse akselin pyöriminen tapahtuu seuraavasti. Magneettikentän sisällä on roottori, jossa on akseli, jossa on kela. Kun virtaa käytetään, se indusoi magneettikentän. Magneetit, joissa on eri navat, vetävät puoleensa, mutta samalla napoilla ne hylkivät. Ulkoiset magneetit "hylkivät" roottorin toimivat sähkömagneetit, jolloin ne "hylkivät" koko ajan virran ollessa päällä, mikä johtaa akselin pyörimiseen.

Tämä on tasavirtamoottorin toimintaperiaate, kaikki muu on yksityiskohtia ja teknisiä yksityiskohtia.

Tasavirtamoottorin suunnittelun ominaisuudet

Tietenkin teoriassa tasavirtakoneen toimintaperiaate on selvä, mutta utelias lukija kysyy heti - kuinka roottori alkaa pyöriä, jos se on kaksinapaisen magneetin sisällä? Tämä kysymys on väistämätön, ja siihen vastaamiseksi sinun on tarkasteltava lähemmin tasavirtamoottorin suunnittelua. Muuten, joistakin tiedoista on hyötyä AC-moottoreiden toiminnan ymmärtämisessä.

Aloitetaan luettelosta vaikeuksista, joita ensimmäiset DBT:n luojat kohtasivat.

Saatavuus kaksi kuollutta kohtaa, josta itsenäinen käynnistäminen on mahdotonta. (Sama kaksi napaa magneetteja).
Magneettinen hylkiminen on liian heikko alhaisella virralla. Tai voimakas pyörimisvastus, joka estää käynnistyksen.
Roottori pysähtyy yhden kierroksen jälkeen. Ei pyöriminen, vaan heiluminen edestakaisin, koska puolen ympyrän ohituksen jälkeen roottorin "magneetti" ei hylätty, vaan vetänyt puoleensa, eli se ei kiihdyttänyt pyörimistä, vaan hidasti sitä.

Jäljelle jäi materiaalit ja muutama pikku juttu, kuten käännettävän sähkökoneen periaatteen toteutus.

"Kuolleet paikat" voittivat ensimmäisinä käyttämällä kahta, vaan kolmea tai useampaa magneettia. Roottorin kolme hammasta eliminoivat kuolleita kohtia, yksi on aina magneettikentässä ja moottorin käynnistäminen on tullut mahdolliseksi mistä tahansa roottorin asennosta.

He pystyivät voittamaan kiihtyvyyden ja hidastuvuuden ongelman soveltamalla DC-koneen toimintaperiaatetta - helppo vaihtaa plus- ja miinusarvon välillä samalla kun virta säilyy. Toisin sanoen roottori aloittaa kierroksen ensimmäisen puoliskon käynnistettyään virran napaisuudesta: positiivinen ylhäällä, miinus alareunassa. Heti kun yläpiste on alimmassa asennossa, pisteiden napaisuus muuttuu miinus - plus, ja "hylkiminen - kiihtyvyys" jatkuu kierroksen loppuun, jonka jälkeen sykli toistetaan ja jarrutus poistetaan. Tätä mekanismia kutsuttiin keräilijä. Sähkömoottorin samat harjat, jotka varmistavat virran siirron kiinteästä koskettimesta pyörivälle akselille. Ja mikä show! Roottorin merkin vaihdolla 2 kertaa per kierros. Laske kuinka paljon työtä keräimen on tehtävä, jos moottorin kierrosluku on 2000 rpm.

Kommutaattori on monimutkaisin osa DC-moottorin suunnittelua harkittaessa, koska se mahdollistaa pyörimisen käänteisen muuntamisen virraksi. Pääasiallinen kulutustavara on harjat. Ostettuaan uusi laite sähkömoottorilla, varmista, että sinulla on varaosia. Älä ole laiska, kun laite on uusi, osta vielä pari sarjaa.

Keräimen monimutkaisuuden avulla voit määrittää visuaalisesti sen kunnon ja kipinän oikean toiminnan. On todella huonoa, kun kipinät (ja keräin ei ole muuta kuin kosketinkytkin) muodostavat renkaan - "kaikkipalon". Tämä tarkoittaa, että moottori ei kestä kauan. Vaikka taistelu kipinöintiä vastaan jatkuu vaihtelevalla menestyksellä, sitä ei ole mahdollista täysin voittaa, mutta DPT:n käyttöikää on voitu pidentää.

Jos sinusta tuntui, että unohdimme heikot virrat käynnistyksen aikana harkittuamme välittömästi kolmatta ongelmaa, olet väärässä. Laukaisuongelma osoittautui niin monimutkaiseksi, että tarkastelemme sitä erikseen.

Tasavirtamoottoreiden käynnistysvirrat

Joten DC-moottorin toimintaperiaate on selvä, olemme varmistaneet itsekäynnistyksen, eliminoineet sektorijarrutuksen käänteisillä magneettinapoilla, jäljellä on vain kytkeä se päälle. Mutta tässä on ongelma. Roottori ei edelleenkään pyöri, vaikka kaikki on kunnossa. Tosiasia on, että kun jalostimme moottoriamme, roottorista tuli raskaampi, siinä oli vauhtipyörät ja kaikkea muuta, ja virta ei yksinkertaisesti riittänyt magneeteilla roottorin "käynnistämiseen". "Mikä helvetin roisto!" (c) utelias kokeilija huudahtaa ja yksinkertaisesti lisää virtaa. Ja tiedäthän, moottori alkaa todella pyörimään. Useiden kanssa Jos :

Jos käämit (käämin johdot) eivät pala;
Jos nykyinen aalto kestää;
Jos kytkentäsektorien jne. hitsausta ei tapahdu keräimessä tällaisen käynnistyksen aikana.

Siksi pelkkä käynnistysvirran lisääminen tunnistettiin nopeasti väärä päätös. Emme muuten ole vielä maininneet DPT:n pääetua AC-moottoreihin verrattuna - tätä vääntömomentin suora siirto käynnistyshetkestä alkaen. Yksinkertaisesti sanottuna, siitä hetkestä lähtien, kun se alkaa pyöriä, DPT-akseli voi "kääntää" mitä tahansa, voittamalla merkittävän vastuksen, joka on AC-moottoreiden tehon ulkopuolella.

Tästä edusta tuli DBT:n akilleen kantapää. Tasavirtakoneen toimintaperiaate ei näyttänyt sallivan mielivaltaisia käynnistysvirran muutoksia toisella puolella. Toisaalta yritykset tarjota korkea virta käynnistykselle ja pienentää sitä käynnistyksen jälkeen vaativat automaatiota. Aluksi kantoraketteja ja käynnistimiä käytettiin erityisesti suuritehoisissa DVT:issä, mutta tämä oli kehityksen umpikuja. Kieltäytyminen käynnistysvirran tasaisesta säädöstä mahdollisti kohtuullisen kompromissin löytämisen myös tässä. Itse asiassa nyt se näyttää moottorin käynnistämiseltä, kuin auton kiihdyttämiseltä. Aloitamme ajamisen 1. vaihteella, vaihdamme sitten 2., 3. vaihteeseen ja nyt kilpailemme moottoritiellä neljännellä nopeudella. Vain sisään tässä tapauksessa"lähetyksiä", eli virtoja, kytkimiä automaattinen käynnistys. Kaikki nämä sähkölaitteet ratkaisevat kaksi ongelmaa samanaikaisesti - tasavirtamoottorin tasaisen käynnistyksen ilman ylikuormituksia ja sähköverkon (moottorin virtalähteen) eheyden ylläpitämisen. Kuten tasavirtamoottorin toimintaperiaate, tämä automaatio perustuu suoraan muuntamiseen. Virta nousee tasaisesti aloitusarvoon, kuten tasapaino tulovirta ja virrat käämeissä ennen pyörimisen alkamista. Pyörimisen alkamisen jälkeen virta pienenee jyrkästi ja kasvaa jälleen "säätämällä akselin pyörimistä" ja niin edelleen 2-3 kertaa.

Näin ollen käynnistys ei ollut enää "sujuva", vaan siitä tuli turvallinen kaikille. Tärkein asia, joka säilytettiin tällä järjestelmällä, ja nykyään se on yleisin, tärkein etu on vääntömomentti. Samaan aikaan luotettavan tasavirtamoottorin suunnittelu on yksinkertaistunut, teho on lisääntynyt ja käynnistysvirrat, vaikka ne ovatkin tämän moottoriluokan päänsärky, eivät ole enää kriittisiä mekanismeille.

DC-moottoreiden sovellukset

DPT:tä, kuten DC-koneita, joiden suunnittelua ja toimintaperiaatetta tarkastelimme, käytetään siellä, missä ei ole tarkoituksenmukaista käyttää pysyvä yhteys verkkoihin ( hyvä esimerkki- auton käynnistin, joka on DPT), jos tällainen yhteys on mahdoton (esimerkiksi lasten lelut, joissa on moottoreita) tai jos tällainen liitäntä ei riitä. Esimerkiksi rautatieliikenne, joka näyttää olevan kytkettynä vaihtovirtaverkkoihin, mutta vaaditut momentit ovat sellaiset, että voidaan käyttää vain tasavirtamoottoreita, joiden periaatteet eivät ole muuttuneet. Ja itse asiassa sisällä Viime aikoina Soveltamisala ei vähene, vaan vain kasvaa. Miten lisää kapasiteettia akku, sitä kauemmin tällainen moottori toimii itsenäisesti. Mitä pienemmät mitat, sitä suurempi tehonlisäys.

Taloudellinen- tämä on tulevaisuuden asia, toistaiseksi ei ole mitään erityistä säästettävää eikä kysymystä ole nostettu, muuttuvat moottorit ovat yksinkertaisempia. Mutta he eivät voi syrjäyttää DPT:tä. Nämä ovat DCT:t eli tasavirtakoneet, joiden rakennetta ja toimintaperiaatetta opiskelimme 6-8 luokilla, mutta olemme jo kauan sitten unohtaneet.

Sähkömoottorit ovat koneita, jotka voivat muuntaa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi. Kulutetun virran tyypistä riippuen ne jaetaan AC- ja DC-moottoreihin. Tämä artikkeli keskittyy jälkimmäisiin, joista käytetään lyhennettä DBT. Tasavirtamoottorit ympäröivät meitä joka päivä. Ne on varustettu akkukäyttöisillä sähkötyökaluilla, sähköajoneuvoilla, joillakin teollisuuskoneilla ja paljon muuta.

Suunnittelu ja toimintaperiaate

DBT on rakenteeltaan samanlainen synkroninen sähkömoottori AC, ero niiden välillä on vain kulutetun virran tyypissä. Moottori koostuu kiinteästä osasta - staattorista tai kelasta, liikkuvasta osasta - ankkurista ja harja-keräysyksiköstä. Induktori voidaan valmistaa kestomagneetin muodossa, jos moottori on pienitehoinen, mutta useammin se on varustettu virityskäämityksellä, jossa on kaksi tai useampia napoja. Ankkuri koostuu joukosta johtimia (käämeitä), jotka on kiinnitetty uriin. DFC:n yksinkertaisimmassa mallissa käytettiin vain yhtä magneettia ja kehystä, jonka läpi virta kulki. Tätä mallia voidaan pitää vain yksinkertaistettuna esimerkkinä, kun taas moderni muotoilu on parannettu versio, jossa on enemmän monimutkainen laite ja tarvittavan tehon kehittäminen.

DPT:n toimintaperiaate perustuu Amperen lakiin: jos varautunut lankakehys asetetaan magneettikenttään, se alkaa pyöriä. Sen läpi kulkeva virta muodostaa ympärilleen oman magneettikentän, joka joutuessaan kosketuksiin ulkoisen magneettikentän kanssa alkaa pyörittää kehystä. Yhden kehyksen tapauksessa pyöriminen jatkuu, kunnes se ottaa neutraaliasennon ulkoisen magneettikentän suuntaisesti. Jos haluat saada järjestelmän liikkeelle, sinun on lisättävä toinen kehys. Nykyaikaisissa DPT:issä kehykset korvataan armatuurilla, jossa on johtimia. Virta kohdistetaan johtimiin, jotka lataavat niitä, jolloin ankkurin ympärille muodostuu magneettikenttä, joka alkaa olla vuorovaikutuksessa kenttäkäämin magneettikentän kanssa. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena ankkuri pyörii tietyssä kulmassa. Seuraavaksi virta kulkee seuraaviin johtimiin jne.
Vaihtoehtoisesti ankkurijohtimien lataamiseen käytetään erityisiä grafiitista tai kupari-grafiittiseoksesta valmistettuja harjoja. Heillä on läheisten kontaktien rooli virtapiiri johdinparin liittimiin. Kaikki liittimet on eristetty toisistaan ja yhdistetty kollektoriyksikköön - useiden lamellien renkaaksi, joka sijaitsee ankkuriakselin akselilla. Moottorin käytön aikana kontaktiharjat vuorotellen sulkevat lamellit, mikä mahdollistaa moottorin tasaisen pyörimisen. Mitä enemmän johtimia ankkurissa on, sitä tasaisemmin DPT toimii.

DC-moottorit on jaettu:
— sähkömoottorit, joissa on itsenäinen heräte;
— sähkömoottorit, joissa on itseherätys (rinnakkais-, sarja- tai sekoitettu).
DPT-piiri itsenäisellä herätyksellä mahdollistaa virityskäämin ja ankkurin kytkemisen eri teholähteisiin siten, että ne eivät ole sähköisesti kytkettyjä toisiinsa.
Rinnakkaisherätys toteutetaan rinnakkaisliitäntä induktori- ja ankkurikäämit yhteen virtalähteeseen. Näillä kahdella moottorityypillä on kovat suorituskykyominaisuudet. Niiden työakselin pyörimisnopeus ei riipu kuormituksesta, ja sitä voidaan säätää. Tällaisia moottoreita on käytetty vaihtelevalla kuormituksella varustetuissa koneissa, joissa on tärkeää säätää akselin pyörimisnopeutta
Sarjavirityksellä ankkuri ja kenttäkäämi kytketään sarjaan, joten sähkövirran arvo on sama. Tällaiset moottorit ovat "pehmeämpiä" toiminnassa, niillä on suurempi nopeudensäätöalue, mutta ne vaativat jatkuvan kuormituksen akselille, muuten pyörimisnopeus voi saavuttaa kriittisen pisteen. Niissä on korkea käynnistysmomentti, mikä helpottaa käynnistystä, mutta akselin pyörimisnopeus riippuu kuormituksesta. Niitä käytetään sähköajoneuvoissa: nostureissa, sähköjunissa ja kaupunkiraitiovaunuissa.
Sekatyyppi, jossa yksi virityskäämi on kytketty ankkuriin rinnakkain ja toinen sarjaan, on harvinainen.

Lyhyt luomishistoria

M. Faradaysta tuli edelläkävijä sähkömoottoreiden luomisen historiassa. Luo täysimittainen toimiva malli hän ei voinut, mutta hän teki löydön, joka teki sen mahdolliseksi. Vuonna 1821 hän suoritti kokeen käyttämällä ladattua lankaa, joka oli asetettu elohopeaan kylpyyn, jossa oli magneetti. Kun metallijohdin oli vuorovaikutuksessa magneettikentän kanssa, se alkoi pyöriä ja muutti sähkövirran energian mekaaniseksi työksi. Tuon ajan tutkijat työskentelivät luodakseen koneen, jonka toiminta perustuisi tähän vaikutukseen. He halusivat saada moottorin, joka toimi mäntäperiaatteella eli siten, että työakseli liikkui edestakaisin.
Vuonna 1834 luotiin ensimmäinen tasavirtasähkömoottori, jonka kehitti ja loi venäläinen tiedemies B. S. Jacobi. Hän ehdotti akselin edestakaisen liikkeen korvaamista sen pyörimisellä. Hänen mallissaan kaksi sähkömagneettia olivat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa pyörittäen akselia. Vuonna 1839 hän testasi onnistuneesti DPT:llä varustettua venettä. Tämän voimayksikön myöhempi historia on olennaisesti Jacobi-moottorin parannus.

DBT:n ominaisuudet

Kuten muutkin sähkömoottorit, DPT on luotettava ja ympäristöystävällinen. Toisin kuin AC-moottoreissa, sitä voidaan säätää laajalla akselin nopeudella ja taajuudella, ja se on helppo käynnistää.
DC-moottoria voidaan käyttää sekä moottorina että generaattorina. On myös mahdollista muuttaa akselin pyörimissuuntaa muuttamalla virran suuntaa ankkurissa (kaikki tyypit) tai kenttäkäämityksessä (moottorit, joissa on peräkkäinen heräte).
Pyörimisnopeuden säätö saavutetaan kytkemällä piiriin muuttuva vastus. Jaksottaisella virityksellä se sijaitsee ankkuripiirissä ja mahdollistaa nopeuden alentamisen suhteissa 2:1 ja 3:1. Tämä vaihtoehto sopii laitteille, joissa on pitkiä ajanjaksoja seisokkiaika, koska reostaatti lämpenee huomattavasti käytön aikana. Nopeuden lisäys varmistetaan kytkemällä reostaatti virityskäämipiiriin.
Shunttikäämitetyissä moottoreissa käytetään myös ankkuripiirissä reostaatteja nopeuden alentamiseksi 50 %:iin nimellisarvoista. Asettamalla vastuksen virityskäämipiirissä voit lisätä nopeutta jopa 4 kertaa.
Reostaattien käyttöön liittyy siis aina merkittäviä lämpöhäviöitä moderneja malleja moottorit, joihin ne vaihdettiin elektroniset piirit, jonka avulla voit hallita nopeutta ilman merkittäviä energiahäviöitä.
Tasavirtamoottorin hyötysuhde riippuu sen tehosta. Pienitehoiset mallit ovat alhaisia, hyötysuhde on noin 40 %, kun taas 1000 kW:n moottoreiden hyötysuhde voi olla jopa 96 %.

DBT:n edut ja haitat

DC-moottoreiden tärkeimmät edut ovat:
— suunnittelun yksinkertaisuus;
- helppokäyttöisyys;
— kyky säätää akselin pyörimisnopeutta;
— helppo käynnistys (erityisesti moottoreille, joissa on peräkkäinen heräte);
— mahdollisuus käyttää generaattoreita;
- kompaktit mitat.
Vikoja:
- niissä on "heikko lenkki" - grafiittiharjat, jotka kuluvat nopeasti, mikä rajoittaa niiden käyttöikää;
- hintava;
— verkkoon kytkeytyessään ne vaativat virran tasasuuntaajia.

Soveltamisala

Tasavirtamoottoreita käytetään laajasti liikenteessä. Ne asennetaan raitiovaunuihin, sähköjuniin, sähkövetureihin, höyryvetureihin, moottorialuksiin, kippiautoihin, nostureihin jne. Lisäksi niitä käytetään työkaluissa, tietokoneissa, leluissa ja liikkuvissa mekanismeissa. Niitä löytyy usein tuotantokoneista, joissa on tarpeen säätää työakselin nopeutta laajalla alueella.

Tämän päivän artikkelimme aihe on tasavirtasähkömoottorin toimintaperiaate. Jos vierailet verkkosivuillamme, tiedät todennäköisesti jo, että päätimme käsitellä tätä aihetta kattavammin ja tutkimme vähitellen kaikentyyppisiä sähkömoottoreita ja sähkögeneraattoreita.

Tasavirta on ollut ihmiskunnan tiedossa noin 200 vuotta, ja he oppivat käyttämään sitä tehokkaasti vähän myöhemmin, mutta nykyään on vaikea kuvitella ihmisen toimintaa, jossa energiaa ei käytetä. Sähkömoottorien kehitys tapahtui suunnilleen samalla tavalla.

Sähkötekniikan nopea kehitys ei ole pysähtynyt tämän fysiikan suunnan syntymisen jälkeen. Ensimmäiset sähkömoottoreihin liittyvät kehityssuunnat olivat monien tutkijoiden työtä 1800-luvun 20-luvulla. Kaikenlaiset keksijät yrittivät rakentaa mekaanisia koneita, jotka pystyvät muuttamaan sähköenergian kineettiseksi energiaksi.

Erityisen tärkeitä ovat M. Faradayn tutkimukset, joka vuonna 1821 suoritti kokeita nykyisten ja erilaisia johtimia, selvitti, että johdin voi pyöriä magneettikentän sisällä, aivan kuten magneetti voi pyöriä johtimen ympäri.
Toinen kehitysvaihe kesti pidemmän ajanjakson 1830-luvulta 1860-luvulle. Nyt kun energian muuntamisen perusperiaatteet olivat ihmiselle tiedossa, hän yritti luoda moottorin, jossa oli pyörivä ankkuri, tehokkain.
Vuonna 1833 amerikkalainen keksijä ja osa-aikainen seppä Thomas Davenport pystyi rakentamaan ensimmäisen tasavirralla toimivan pyörivän moottorin ja rakentamaan mallijunan, jota se ohjasi. Omillasi sähköauto hän sai patentin 4 vuotta myöhemmin.

Vuonna 1834 venäläis-saksalainen fyysikko ja keksijä Boris Semenovich Jacobi loi maailman ensimmäisen tasavirtasähkömoottorin, jossa hän pystyi toteuttamaan tällaisten koneiden toimintaperiaatteen, joka on edelleen käytössä - jatkuvasti pyörivällä osa.
Vuonna 1838, 13. syyskuuta, Nevaa pitkin laskettiin vesille todellinen vene, jossa oli 12 matkustajaa - näin tehtiin Jacobi-moottorin kenttäkokeet. Vene kulki 3 km/h nopeudella virtaa vastaan. Moottorin käyttö oli kytketty sivuilla oleviin siipipyöriin, kuten tuolloinkin höyrylaivoissa. Sähkö toimitettiin yksikköön akusta, joka sisältää 320 galvaanikennoa.

Testien tuloksena oli mahdollisuus muodostaa perusperiaatteet edelleen kehittäminen sähkömoottorit:

Ensinnäkin, kävi selväksi, että niiden soveltamisalan laajentaminen riippuu suoraan sähköenergian tuotantomenetelmien kustannusten alentamisesta - tarvittiin luotettava ja edullinen generaattori, ei tuolloin kalliita galvaanisia akkuja.
toiseksi, oli tarpeen luoda melko kompakteja moottoreita, joilla olisi kuitenkin korkea hyötysuhde.
Ja kolmanneksi– Pyörivien ei-polaaristen ankkurien moottoreiden edut jatkuvalla vääntömomentilla olivat ilmeisiä.

Sitten tulee sähkömoottoreiden kehityksen kolmas vaihe, jolle on tunnusomaista sähkövirtamoottorin itseherätysilmiön löytäminen, jonka jälkeen muodostui tällaisten koneiden palautuvuuden periaate, eli moottori voidaan generaattori ja päinvastoin. Nyt moottorin tehostamiseksi he alkoivat käyttää halpoja virtageneraattoreita, mitä periaatteessa tehdään edelleen tänään.

Mielenkiintoista tietää! Minkä tahansa sähköverkko kytkettynä voimalaitokseen, joka tuottaa virtaa. Itse asema on joukko tehokkaita generaattoreita, joita ohjataan eri tavoilla: jokivirtaus, tuulienergia, ydinreaktiot jne. Poikkeuksena ovat kenties valokennot aurinkoenergialla toimiva, mutta tämä on toinen, rakas tarina, joka ei ole vielä löytänyt riittävää jakelua.

Sähkömoottori sai nykyaikaisen muotoilunsa jo vuonna 1886, minkä jälkeen siihen tehtiin vain muutoksia ja parannuksia.

Toimintaperiaatteet

Mikä tahansa sähkömoottori perustuu magneettisen vetovoiman ja hylkimisen periaatteeseen. Kokeiluna voit suorittaa tämän yksinkertaisen kokeen.

Magneettikentän sisälle on asetettava johdin, jonka läpi sähkövirta on kuljetettava.
Tätä varten on kätevintä käyttää hevosenkengän muotoista magneettia, ja päistä akkuun kytketty kuparilanka sopii johtimeksi.
Kokeen tuloksena näet, että lanka työnnetään pois kestomagneetin toiminta-alueelta. Miksi tämä tapahtuu?
Tosiasia on, että kun virta kulkee johtimen läpi, sen ympärille syntyy sähkömagneettinen kenttä, joka on vuorovaikutuksessa olemassa olevan kanssa kestomagneetista. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena näemme johtimen mekaanisen liikkeen.
Tarkemmin ottaen se näyttää tältä. Kun johtimen ympyräkenttä on vuorovaikutuksessa magneetin vakion kanssa, magneettikentän voimakkuus toisella puolella kasvaa ja toisella pienenee, minkä vuoksi lanka työnnetään ulos magneetin toiminta-alueelta 90 asteen kulmassa.

Suunta, johon johdinta työnnetään, voidaan määrittää vasemman käden säännöllä, joka koskee vain sähkömoottoreita. Sääntö on seuraava: vasen käsi on asetettava magneettikenttään niin, että sen voimalinjat tulevat siihen kämmenestä, ja 4 sormea on suunnattu positiivisten varausten liikesuuntaan, sitten sivulle siirretty peukalo näyttää johtimeen vaikuttavan käyttövoiman suunnan.

Nämä yksinkertaiset periaatteet DC-moottoreita käytetään edelleen. Nykyaikaisissa yksiköissä kestomagneettien sijasta käytetään kuitenkin sähkömagneetteja, ja kehykset korvataan monimutkaisilla käämijärjestelmillä.

Moottorin rakenne

Katsotaanpa nyt tarkemmin, miten tasavirtamoottori toimii, mitä osia se sisältää ja miten ne ovat vuorovaikutuksessa keskenään.

Jatkoa teorialle

Voit helposti rakentaa yksinkertaisen tasavirtamoottorin omin käsin. Ohjeet ovat seuraavat: riittää, kun rakennat suorakaiteen muotoisen kehyksen johtimesta, joka pystyy pyörimään keskiakselin ympäri.

Kehys asetetaan magneettikenttään, jonka jälkeen jatkuva paine, samasta akusta.
Joten heti kun virta alkaa virrata kehyksen läpi, se alkaa liikkua, kunnes se ottaa vastaan vaaka-asento, jota kutsutaan neutraaliksi tai "kuolleeksi", kun kentän vaikutus johtimeen on nolla.
Teoriassa kehyksen pitäisi pysähtyä, mutta näin ei tapahdu, koska se ohittaa "kuolleen" pisteen hitaudella, mikä tarkoittaa, että sähkömotoriset voimat alkavat taas kasvaa. Mutta koska virta kulkee nyt vastakkaiseen suuntaan magneettikenttään nähden, havaitaan voimakas jarrutusvaikutus, joka on vertaansa vailla moottorin normaaliin toimintaan.
Jotta prosessi etenee normaalisti, on välttämätöntä saada aikaan sellainen malli rungon liittämiseksi virtalähteeseen, jossa sillä hetkellä, kun virta kulkee nollapisteen läpi, navat vaihtuvat, mikä tarkoittaa, että suhteessa magneettikentässä virta kulkee samaan suuntaan.

Tällainen laite käyttää eristetyistä levyistä koostuvaa keräilijää, mutta puhutaan siitä hieman myöhemmin.

Vaihtoehtoisesti voit tehdä yllä olevassa kuvassa näkyvän kehyksen. Sen erona on, että virta kulkee samaan suuntaan rungon kahta ääriviivaa pitkin, mikä mahdollistaa kommutaattorin poistamisen, mutta tällainen sähkömoottori on erittäin tehoton jatkuvasti vaikuttavien jarrutusvoimien vuoksi.

Kun olet saanut roottorin pyörimisen, voit kiinnittää siihen vetolaitteen ja antaa moottorin tehoon verrattavan kuorman, jolloin saadaan toimiva malli.

Tasasähkömoottorin rakenne

Joten siirrytään moottoreiden rakenteeseen:

Staattori tai kela– moottorin kiinteä osa, joka on osa, joka luo jatkuvan sähkömagneettisen kentän. Staattori koostuu ytimestä, joka on valmistettu ohuesta teräslevystä (osa on koottu tietyn profiilin levyistä sopivan kokoinen) ja käämit.

Käämitys sopii ytimen uriin tietyllä tavalla muodostaen pää- ja lisämagneettiset navat, luonnollisesti verkkoon kytkettynä.
Kenttäkäämitys sijaitsee pääpylväissä, kun taas muissa se parantaa kommutaatiota - se lisää moottorin hyötysuhdetta ja sen hyötysuhdetta.

Moottorin roottori, joka on tässä ankkuri, on myös rakenteeltaan samanlainen, mutta se erottaa sen ensinnäkin, että tämä moottoriyksikkö on liikuteltava. Juuri tämä korvaa pyörivän kehyksen edellä käsitellyistä esimerkeistä.
Ankkurikäämitys kääntyy eristetty toisistaan ja kytketty kollektorin kosketinlevyihin, joiden kautta virta syötetään.
Kaikki roottorin osat on kiinnitetty metalliakseliin, joka on moottorin keskiakseli. Siihen on kytketty käyttölaite, joka välittää vääntömomentin ulkoisiin mekanismeihin.

Keräilijä(akselille asennettu raidallinen sylinteri) liitetään virtalähteeseen harjojen kautta, jotka on useimmiten valmistettu grafiitista. Yleisesti ottaen kommutaattorin rakenne on sellainen, että myös kosketinlevyt on eristetty, mikä mahdollistaa virran suunnan tehokkaan muuttamisen piirissä moottorijarrutuksen välttämiseksi.
Harjat itse niillä on liukuva kosketus kommutaattorilevyihin ja ne pidetään yhdessä asennossa harjanpitimien avulla. Jouset auttavat ylläpitämään jatkuvaa kosketusjännitystä (ja tiedämme, että harjat kuluvat ja ohenevat).

Harjat on kytketty kuparijohtimilla virtalähteeseen. Seuraavaksi tulee ulkoinen virtalähde ja ohjauspiiri, josta puhumme hieman myöhemmin.

Kommutaattorin jälkeen akselilla on vierintälaakeri varmistaen tasaisen pyörimisen. Yläpuolella se on suojattu erityisellä polymeerirenkaalla, joka suojaa sitä pölyltä.

Neuvoja! Yksi toistuvia vikoja sähkömoottorit, on laakerivika. Jos et vaihda tätä pientä rakenneosaa ajoissa, voit helposti polttaa koko moottorin.

KANSSA kääntöpuoli käämit, samalla akselilla, siipipyörä sijaitsee, jonka ilmavirta jäähdyttää tehokkaasti moottoria.
Käyttölaite on yleensä kiinnitetty juoksupyörän taakse, joiden parametrit vaihtelevat sen yksikön käyttötarkoituksen mukaan, johon tasavirtamoottori on asennettu.

Pohjimmiltaan siinä kaikki. Kuten näet, suunnittelu on melko yksinkertainen ja mikä tärkeintä, erittäin tehokas.

Kommutaattorimoottoreiden ominaisuudet

Yleensä kommutaattorimoottori on todella hyvä laite. Tällaisia yksiköitä on helppo säätää. Nopeuden nostaminen tai laskeminen ei ole ongelma. On helppo antaa selkeä vääntömomentti tai jäykkä mekaaninen ominaisuus.

Useista kiistattomista eduista huolimatta moottorin kokoonpano on kuitenkin monimutkaisempi verrattuna AC-moottoreihin, joissa on itseherättyvä roottori tai muut harjattomat yksiköt, sekä pienempi luotettavuus. Ja koko ongelma on juuri tässä keräilijässä.

Tämä yksikkö on melko kallis, ja sen korjauskustannukset ovat joskus verrattavissa uusi osa, jos toipumismahdollisuuksia on ollenkaan.
Se tukkeutuu käytön aikana johtavasta pölystä, mikä voi ajan myötä aiheuttaa koko moottorin vian.
Kerääjä kipinöi aiheuttaen häiriöitä, ja suurella kuormituksella se voi jopa leimahtaa aiheuttaen pyöreän tulipalon. Tässä tapauksessa se oikosuljetaan kaarella, mikä ei ole yhteensopiva moottorin käyttöiän kanssa.

Olemme jo edellä sanoneet, että sen tehtävänä on muuttaa virran suuntaa käämin käännöksissä, ja nyt haluamme tarkastella kysymystä yksityiskohtaisemmin.

Eli pohjimmiltaan Tämä osa Roottori toimii virran tasasuuntaajana, eli vaihtovirta sen läpi kulkeva muuttuu vakioksi, mikä pätee generaattoreihin, tai muuttaa virran suuntaa jos me puhumme moottoreista.
Edellä käsitellyssä esimerkissä magneettikentässä pyörivän rungon tapauksessa vaadittiin kahdesta eristetystä puolirenkaasta koostuva kollektori.
Rungon päät on kytketty erilaisiin puolirenkaisiin, mikä estää piirin oikosulun.
Kuten muistamme, kommutaattori on kosketuksessa harjoihin, jotka on asennettu siten, että ne eivät kosketa toisiaan samanaikaisesti ja vaihda puolirenkaita rungon ohittaessa nollapisteen.

Kaikki on erittäin yksinkertaista, mutta sellaisilla moottoreilla ja generaattoreilla ei voi olla normaalia tehoa suunnittelunsa vuoksi. Tämän seurauksena ankkuria alettiin tehdä monilla kierroksilla niin, että aktiiviset johtimet olivat aina mahdollisimman lähellä magneetin napoja, koska muistaen sähkömagneettisen induktion lain käy selväksi, että tämä asento on tehokkain. .

Koska kierrosten määrä kasvaa, se tarkoittaa, että keräin on jaettava suurempi määrä osat, mikä on itse asiassa syy tämän elementin valmistuksen monimutkaisuuteen ja korkeisiin kustannuksiin.

Vaihtoehto harjatulle moottorille

Puolijohteiden aikakausi on hallinnut pitkään elektroniikassa, mikä mahdollistaa luotettavien ja kompaktien mikropiirien valmistamisen. Joten miksi käytämme edelleen harjattuja moottoreita? Mutta oikeasti?

Insinöörit eivät myöskään jättäneet ongelmaa huomaamatta. Tämän seurauksena keräin korvattiin virtakytkimillä. Lisäksi suunnitteluun sisältyi antureita, jotka tallentavat roottorin nykyisen asennon, joten järjestelmä määrittää automaattisesti käämikytkimien hetken.
Kuten muistamme, sillä ei ole merkitystä, liikkuuko magneetti suhteessa johtimeen vai tapahtuuko se päinvastoin. Siksi staattorista tulee ankkuri, ja roottorissa on kestomagneetti tai yksinkertainen käämi, joka on kytketty tehoon liukurenkaiden kautta, jota on paljon helpompi pyörittää rakenteen sisällä.

Liukurenkaiden rakenne muistuttaa hieman kommutaattoria, mutta ne ovat paljon luotettavampia ja helpompia valmistaa tuotantoolosuhteissa.

Lopulta se selvisi uusi tyyppi moottori, nimittäin harjaton tasavirtamoottori eli BLDC. Laitteessa on samat edut kuin kommutaattorimoottorilla, mutta pääsemme eroon ärsyttävästä kommutaattorista.

Tällaisia moottoreita käytetään kuitenkin vain kalliissa laitteissa yksinkertainen tekniikka Esimerkiksi mehupuristin tai sama vasarapora on kustannustehokkaampaa valmistaa, jos asennat niihin klassiset kommutaattorimoottorimallit.

DC-moottorin ohjaus

Joten, kuten jo ymmärrät, DC-moottorin perusperiaate on kääntää virran suunta ankkuripiirissä, muuten tapahtuisi jarrutusta, joka johtaa moottorin pysähtymiseen. Siten moottori pyörii yhteen suuntaan, mutta tämä moodi ei ole ainoa, vaan moottori voidaan saada pyörimään vastakkaiseen suuntaan.

Tätä varten riittää, kun muutat jännittävän käämin virran suuntaa tai vaihdat harjat, joiden kautta virta syötetään roottorin käämiin.

Neuvoja! Jos teet molemmat käsittelyt samanaikaisesti, moottorille ei tapahdu mitään ja se jatkaa pyörimistä samaan suuntaan kuin ennen.

Nämä eivät kuitenkaan ole kaikki kohdat, joita on säädettävä tällaisessa moottorissa. Kun sinun on säädettävä selkeästi tällaisen yksikön nopeutta tai järjestettävä erityinen nopeudensäätötila, vaihtokytkimien ja kytkimien lisäksi ohjauspiiriin sisältyy monimutkaisempia elementtejä.

Seuraavat haitat on otettava huomioon: kommutaattorimoottorit: alhainen vääntömomentti alhaisilla moottorin kierrosnopeuksilla, minkä vuoksi laitteet vaativat vaihteiston, mikä lisää suunnittelun kustannuksia ja monimutkaisuutta; sukupolvi voimakasta häiriötä; No, ja keräilijän alhainen luotettavuus, josta kirjoitimme yllä.
On myös huomioitu, että virrankulutus ja akselin pyörimisnopeus riippuvat myös akseliin kohdistuvasta mekaanisesta kuormituksesta.
Joten pääparametri, joka määrittää akselin pyörimisnopeuden, on käämiin syötetty jännite, joten logiikkaa noudattaen tämän parametrin ohjaamiseen käytetään laitteita, jotka säätelevät lähtöjännitettä.

Tällaiset laitteet ovat säädettäviä jännitteen stabilaattoreita. Nykyään on tarkoituksenmukaisempaa käyttää halpoja kompensoivia integroituja stabilaattoreita, kuten LM. Ohjauspiiri tällaisella laitteella on esitetty yllä olevassa kaaviossa.

Järjestelmä on melko primitiivinen, mutta se näyttää melko yksinkertaiselta ja mikä tärkeintä, tehokkaalta ja halvalta. Näemme, että lähtöjännitteen rajoitusta säätelee lisävastus, jonka nimi on Rlim, jonka resistanssilaskenta on spesifikaatiossa. On ymmärrettävä, että se huonontaa koko piirin suorituskykyä stabilointiaineena.
Näemme, että järjestelmästä esitetään kaksi muunnelmaa, kumpi toimii paremmin? Vaihtoehto "a" tuottaa lineaarisen ominaisuuden kätevää säätöä varten, mikä tekee siitä erittäin suositun.
Vaihtoehdolla "b" on päinvastoin epälineaarinen ominaisuus. Todellinen ero on havaittavissa, kun muuttuva vastus epäonnistuu: ensimmäisessä tapauksessa saamme suurin nopeus kierto, ja toisessa - päinvastoin minimaalinen.

Emme syvenny viidakkoon, koska artikkelimme on enimmäkseen tiedotustarkoituksessa. Olemme tutkineet tasavirtamoottoreiden toimintaperiaatteita, ja tämä on jo jotain. Jos kysymys kiinnostaa sinua, muista katsoa seuraava video. Ja tällä sanomme hyvästit sinulle! Toivottaen!

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, se indusoituu sähkömotorinen voima, joka on suunnattu nykyistä liikettä vastakkaiseen suuntaan. Tämän seurauksena tapahtuu päinvastainen reaktio. Muutos tapahtuu Sähkövoima mekaaniseksi, jossa johtime lämmitetään samanaikaisesti.

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 sisään kiinnitetyillä harjoilla erikoistelineet 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.