DC-collectormotor

De omzetting van elektrische stroom in mechanische beweging (rotatie) wordt uitgevoerd door een elektromechanische energieomzetter - een elektrische machine. Het werkingsprincipe, dat gebaseerd is op de verschijnselen van elektromagnetische inductie en de Ampere-kracht die inwerkt op een geleider met een stroom die in een magnetisch veld beweegt.

Elektrische machines worden gedeeld door het type energieconversie:

In de meeste gevallen bestaat een elektrische machine uit twee elementen van fig. 1;
• Rotor (anker) - een roterend deel, bestaat uit de ankerwikkeling en het collectorknooppunt;
• De stator is een vast onderdeel, bestaat uit een bron van magnetisch veld. Permanente magneet of elektromagneet.

DC-collectormotor

Gewoonlijk zijn er bij motoren met laag vermogen slechts twee polen van de bekrachtigingswikkeling (één paar) en een drie-klauwanker. Drie tanden is het minimum om vanuit elke positie te beginnen, maar hoe meer tanden de wikkeling effectiever wordt gebruikt, minder stromingen en een gladder moment, omdat kracht een projectie is op de hoek en het actieve deel van de wikkeling een kleinere hoek is ingeschakeld.

In de collectormotor voert de borstel-collectoreenheid gelijktijdig twee functies uit:
• is een rotorhoeksensor (hoeksensor) met schuifcontacten;
• een stroomrichtingschakelaar met schuifcontacten in de rotorwikkelingen, afhankelijk van de hoekpositie van de rotor.

De borstel-collectoreenheid zelf is een onbetrouwbaar element van elektrische machines, aangezien de glijdende contacten intensief van wrijving dragen.

Elektrische motoren worden gekenmerkt door twee hoofdparameters: de rotatiesnelheid van de as (rotor) en het koppel dat op de as is ontwikkeld. In algemene termen zijn beide parameters afhankelijk van de spanning die aan de motor wordt geleverd en de stroom in de wikkelingen.

Het principe van de werking van de DC-collectormotor.

Een rechthoekig frame (rotor) dat vrij rond zijn as roteert, wordt tussen de permanente magneten geplaatst. Als er een stroom door het frame loopt, zullen de elektrodynamische krachten aan beide zijden werken. De actie van deze krachten zet het frame in beweging. Het kader zal bewegen totdat het de positie bereikt wanneer de borstels de diëlektrische spleet tussen de collectorplaten raken. Het frame door traagheid slaat deze positie over, de richting van de stroom in het frame zal naar het tegenovergestelde veranderen, maar de krachten die op het frame werken, zullen hun richting niet veranderen, en het zal zijn rotatie in dezelfde richting voortzetten.


Varianten van DC-collectormotoren:

Laag vermogen (watt), bedrijfsspanning 3-9 V:
• driepolige rotor met glijlagers;
• collectoreenheid van twee borstels - koperen platen;
• bipolaire stator van permanente magneten.

Krachtiger (tientallen watt), bedrijfsspanning 12-24 V:
• meerpolige rotor op wentellagers;
• collectoreenheid van twee of vier grafietborstels;
• vierpolige permanente magneetstator.

Hoog vermogen (honderden watt):
• Vierpolige stator van elektromagneten.

Statorwikkeling

De statorwikkelingen kunnen op verschillende manieren worden verbonden:

2. Parallel aan de rotor (parallelle bekrachtiging), zie fig. 5

3. Een deel van de wikkelingen parallel met de rotor, een deel in serie (gemengde bekrachtiging), zie fig. 6.

4. Een afzonderlijke voedingsbron (onafhankelijke bekrachtiging), zie fig. 7.

De algemene voordelen van DC-collectormotoren: gemakkelijk produceren, bedienen en repareren, voldoende materiaal.
De nadelen zijn onder andere dat efficiënte constructies (met een hoog rendement en een lage massa) van dergelijke motoren een laag koppel en hoge snelheid (honderden en duizenden omwentelingen per minuut) hebben, daarom zijn voor de meeste aandrijvingen versnellingsbakken nodig (behalve voor ventilatoren en pompen).

Regeling van DC-collectormotoren.

Om de motor te laten werken, volstaat het om er gelijkspanning op aan te leggen. Problemen beginnen zich voor te doen wanneer het nodig is om de rotatiesnelheid van de as van een dergelijke motor aan te passen. Houd er rekening mee dat bij draaien op lage snelheden het koppel op de as hetzelfde klein zal zijn. Als lage rotatiesnelheden vereist zijn, wordt een versnellingsbak gebruikt.

In DC-collectormotoren wordt de startstroom uitgesproken, die de nominale stroom meerdere keren overschrijdt (10-40 keer). Waarom gebeurt dit? Dit werkt de counter emf. Wanneer de motor staat, hangt de stroom die er doorheen kan gaan slechts af van twee parameters - de voedingsspanning en de weerstand van de ankerwikkeling (8).


Ioya - ankerwikkelstroom;
U - netspanning;
Σr - weerstand van de ankerwikkelingen;

Zodra de motor begint te bewegen, is er een EMF-terugloop - Епр. De ankerwikkeling beweegt over het magnetische veld van de stator en induceert een emf erin, zoals in een generator, maar is gericht tegengesteld aan die welke de motor roteert. En als gevolg daarvan neemt de stroom door het anker scherp af, hoe meer hoe hoger de snelheid, de formule 9.


Het verminderen van de startstroom kan worden bereikt door de voedingsspanning te verlagen of de weerstand van de ankerwikkeling te vergroten. Om de weerstand van de ankerwikkeling te vergroten, wordt de invoer van extra weerstand Rd, formule (10) toegepast.


Het is dus mogelijk om een ​​startstroomwaarde te bereiken in het gewenste bereik, veilig voor de motor. Extra weerstand kan in de vorm van een reostaat zijn of in de vorm van verschillende weerstanden. Dit is nodig om de weerstand in het ankercircuit tijdens het starten van de motor te wijzigen.

Enpr - tegenhanger, afhankelijk van motorontwerp en omwentelingen, formule 11.


Ce is een van de constructieve constanten. Ze zijn afhankelijk van het ontwerp van de motor, het aantal polen, het aantal bochten, de dikte van de openingen tussen het anker en de stator. We hebben het niet echt nodig, het kan desgewenst experimenteel worden berekend. Het belangrijkste is dat het constant is en de vorm van de bochten niet beïnvloedt.
F - de stroom van opwinding. dwz stator magnetische veldsterkte. In motoren, waar het wordt ingesteld door een permanente magneet, is dit ook een constante, en in motoren met een bekrachtigingswikkeling kan deze parameter worden gewijzigd.
n - ankerbochten.

De afhankelijkheid van het moment M op de stroom en stroom, formule 12.


Zie - constructieve constante.

Pulsbesturingsmethode.


tand - pulsduur;
Ti - periode.

DC elektromotoren

Elektrische motoren zijn machines die elektrische energie kunnen omzetten in mechanische energie. Afhankelijk van het type verbruikte stroom, zijn ze verdeeld in AC- en DC-motoren. Dit artikel bespreekt de tweede, die afgekort DPT zijn. DC-motoren omringen ons elke dag. Ze zijn uitgerust met elektrisch gereedschap, werkend op batterijen of accu's, elektrische voertuigen, sommige industriële machines en nog veel meer.

Apparaat en werkingsprincipe

DPT in zijn structuur lijkt op een synchrone AC-motor, het verschil tussen beide is alleen in het type stroom dat wordt verbruikt. De motor bestaat uit een vast onderdeel - een stator of een inductor, een bewegend onderdeel - een anker en een borstelcollectorsamenstel. De inductor kan worden gemaakt in de vorm van een permanente magneet, als de motor een laag vermogen heeft, maar vaker wordt hij voorzien van een bekrachtigingswikkeling met twee of meer polen. Een anker bestaat uit een set geleiders (wikkelingen) die in slots zijn bevestigd. In het eenvoudigste model van DCT werd slechts één magneet gebruikt en het frame waardoor de stroom passeerde. Een dergelijk ontwerp kan alleen als een vereenvoudigd voorbeeld worden beschouwd, terwijl een modern ontwerp een verbeterde versie is met een complexer apparaat en de nodige kracht ontwikkelt.
Het principe van de DTT is gebaseerd op de wet van de Ampere: als een geladen draadframe in een magnetisch veld wordt geplaatst, zal het beginnen te roteren. De stroom die er doorheen gaat, vormt om zich heen zijn eigen magnetisch veld, dat, bij contact met een extern magnetisch veld, het frame begint te roteren. In het geval van één frame, gaat de rotatie door totdat deze een neutrale positie inneemt parallel aan het externe magnetische veld. Om het systeem in beweging te zetten, moet u nog een kader toevoegen. In moderne DPT is het framework vervangen door een anker met een set geleiders. Er wordt een stroom toegevoerd aan de geleiders die ze oplaadt, waardoor een magnetisch veld ontstaat rondom het anker, dat in wisselwerking treedt met het magnetisch veld van de bekrachtigingswikkeling. Als gevolg van deze interactie wordt het anker onder een bepaalde hoek geroteerd. Verder stroomt de stroom naar de volgende geleiders, etc.
Om de armatuurgeleiders afwisselend op te laden, worden speciale borstels gebruikt, gemaakt van grafiet of een koperlegering met grafiet. Ze spelen de rol van contacten, die het elektrische circuit afsluiten naar de klemmen van een paar geleiders. Alle conclusies zijn geïsoleerd tussen zichzelf en gecombineerd in een collectorassemblage - een ring van verschillende lamellen die zich op de as van de ankeras bevinden. Terwijl de motor loopt, sluiten de borstelcontacten afwisselend de lamellen, waardoor de motor gelijkmatig kan draaien. Hoe meer geleiders een anker heeft, hoe gelijkmatiger DPT zal werken.
DC-motoren zijn onderverdeeld in:
- elektromotoren met onafhankelijke bekrachtiging;
- motoren met zelfexcitatie (parallel, sequentieel of gemengd).
Het circuit van gelijkstroommotor met onafhankelijke excitatie zorgt voor de verbinding van de veldwikkeling en het anker met verschillende krachtbronnen, zodat ze niet elektrisch met elkaar zijn verbonden.
Parallelle excitatie wordt gerealiseerd door parallelle verbinding van de wikkelingen van de inductor en het anker met dezelfde krachtbron. Deze twee typen motoren hebben robuuste prestaties. Ze hebben de frequentie van rotatie van de werkende as is niet afhankelijk van de belasting, en het kan worden aangepast. Dergelijke motoren zijn toegepast in machines met variabele belasting, waarbij het belangrijk is om de rotatiesnelheid van de as te regelen.
Met sequentiële excitatie zijn het anker en de veldwikkeling in serie verbonden, daarom is de waarde van de elektrische stroom hetzelfde. Dergelijke motoren zijn "zacht" in gebruik, hebben een groter bereik van snelheidsregeling, maar vereisen een constante belasting van de as, anders kan de rotatiesnelheid een kritisch punt bereiken. Ze hebben een hoog startkoppel, waardoor het gemakkelijker is om te starten, maar de draaisnelheid van de as is afhankelijk van de belasting. Ze worden gebruikt in elektrisch vervoer: in kranen, elektrische treinen en stadstrams.
Gemengd type, waarbij één bekrachtigingswikkeling parallel met het anker is verbonden, en de tweede - in serie, is zeldzaam.

Korte geschiedenis van de schepping

De pionier in de geschiedenis van het maken van elektromotoren was M. Faraday. Hij kon geen volwaardig werkmodel maken, maar hij was het die de ontdekking ontdekte die het mogelijk maakte. In 1821 voerde hij een experiment uit met een geladen draad in een kwikbad met een magneet. Bij interactie met het magnetisch veld begon de metalen geleider te draaien, waardoor de energie van een elektrische stroom in mechanisch werk veranderde. Wetenschappers uit die tijd werkten aan de creatie van een machine waarvan het werk op dit effect zou zijn gebaseerd. Ze wilden de motor krijgen, werkend op het principe van de zuiger, dat wil zeggen, dat de werkas heen en weer bewoog.
In 1834 werd de eerste DC-elektromotor gemaakt, die werd ontwikkeld en gemaakt door de Russische wetenschapper B.S. Jacobi. Hij was degene die voorstelde om de heen en weer gaande beweging van de as te vervangen door zijn rotatie. In zijn model interageerden twee elektromagneten met elkaar, waarbij de as werd gedraaid. In 1839 testte hij ook met succes een boot uitgerust met een DPT. De verdere geschiedenis van deze krachtbron, in feite - is de verbetering van de motor Jacobi.

Kenmerken van DPT

Evenals andere soorten elektromotoren, DPT verschilt in betrouwbaarheid en milieuvriendelijkheid. In tegenstelling tot wisselstroommotoren, kan het de rotatiesnelheid van de as in een breed bereik, frequentie regelen en heeft het ook een gemakkelijk starten.
De DC-motor kan worden gebruikt als de motor zelf en als een generator. Het kan ook de draairichting van de as veranderen door de stroomrichting in het anker (voor alle typen) of in de veldwikkeling (voor motoren met serieopwinding) te veranderen.
Snelheidsregeling rotatie wordt bereikt door een variabele weerstand aan te sluiten op het circuit. Met opeenvolgende excitatie bevindt deze zich in de ankerketting en is het mogelijk om de snelheid te verlagen in verhoudingen van 2: 1 en 3: 1. Deze optie is geschikt voor apparatuur met lange uitvaltijden, omdat tijdens bedrijf er een aanzienlijke opwarming van de rheostaat is. De snelheidsverhoging wordt verkregen door de regelweerstand aan te sluiten op het bekrachtigingswikkelingcircuit.
Voor motoren met parallelle bekrachtiging worden reostaten in het ankercircuit ook gebruikt om omwentelingen binnen 50% van de nominale waarden te verminderen. Door de weerstand in het bekrachtigingswikkelingcircuit in te stellen, kunt u de snelheid tot 4 keer verhogen.
Het gebruik van reostaten gaat altijd gepaard met aanzienlijk warmteverlies, daarom worden ze bij moderne motormodellen vervangen door elektronische schakelingen waarmee u de snelheid kunt regelen zonder aanzienlijk energieverlies.
Het rendement van een DC-motor hangt af van zijn vermogen. Low-power-modellen worden gekenmerkt door een laag rendement met een efficiëntie van ongeveer 40%, terwijl motoren met een vermogen van 1000 kW een efficiëntie van 96% kunnen bereiken.

De voor- en nadelen van DPT

De belangrijkste voordelen van DC-motoren zijn onder andere:
- eenvoud van ontwerp;
- gemakkelijk beheer;
- de mogelijkheid om de rotatiefrequentie van de as te regelen;
- eenvoudige start (vooral voor motoren met sequentiële excitatie);
- de mogelijkheid om als generatoren te gebruiken;
- compact formaat.
nadelen:
- een "zwakke schakel" hebben - grafietborstels die snel slijten, waardoor de levensduur wordt beperkt;
- hoge kosten;
- wanneer u op het netwerk bent aangesloten, hebt u huidige gelijkrichters nodig.

Toepassingsgebied

Wijdverbreide toepassing van gelijkstroommotoren in transport. Ze worden geïnstalleerd in trams, elektrische treinen, elektrische locomotieven, stoomlocomotieven, motorschepen, dumptrucks, kranen, enz. daarnaast worden ze gebruikt in gereedschappen, computers, speelgoed en bewegende machines. Vaak zijn ze te vinden op industriële machines, waar het nodig is om de frequentie van rotatie van de werkende schacht in een breed bereik te regelen.

DC-motoren

Gelijkstroommotoren worden gebruikt in elektrische aandrijvingen die een groot bereik van snelheidsregeling vereisen, hoge nauwkeurigheid van het handhaven van de rotatiesnelheid van de aandrijving, snelheidsregeling vanaf de nominale snelheid.

Hoe zijn de DC-motoren

De werking van een DC-elektromotor is gebaseerd op het fenomeen van elektromagnetische inductie. Uit de grondbeginselen van elektrotechniek is bekend dat een stroomvoerende geleider die in een magnetisch veld is geplaatst, wordt beïnvloed door een kracht die wordt bepaald door de linkerhandregel:

waar ik de stroom is die door de geleider stroomt, is B de inductie van het magnetisch veld; L is de lengte van de geleider.

Wanneer een geleider een magnetische veldlijn van een machine passeert, wordt er een elektromotorische kracht in geïnduceerd, die ertegen is gericht in relatie tot de stroom in de geleider, daarom wordt deze een omgekeerde of tegenovergestelde (tegengestelde S) genoemd. Het elektrisch vermogen in de motor wordt omgezet in mechanisch en wordt gedeeltelijk besteed aan het verwarmen van de geleider.

Structureel bestaan ​​alle DC-elektromotoren uit een inductor en een anker, gescheiden door een luchtspleet.

De inductor van een DC-motor wordt gebruikt om een ​​stationair magnetisch veld van de machine te creëren en bestaat uit een frame, hoofd- en extra palen. Het bed dient voor het bevestigen van de hoofd- en extra palen en is een onderdeel van het magnetische circuit van de machine. Op de hoofdpolen bevinden zich de bekrachtigingswikkelingen, ontworpen om een ​​magnetisch veld van de machine te creëren, op de extra polen - een speciale wikkeling, die dient om de schakelomstandigheden te verbeteren.

Het anker van de DC-motor bestaat uit een magnetisch systeem dat is samengesteld uit afzonderlijke vellen, een werkwikkeling die in de groeven is gelegd en een collector die wordt gebruikt om DC aan de werkwikkeling te leveren.

De collector is een cilinder die op de motoras is gemonteerd en wordt geselecteerd uit koperen platen die van elkaar zijn geïsoleerd. Op de collector zijn er uitsteeksels die uitsteken en waaraan de uiteinden van de ankerwikkelingssecties zijn gesoldeerd. De stroom wordt verwijderd uit de collector door middel van borstels die schuifcontact met de collector verschaffen. De borstels worden bevestigd in de borstelhouders, die ze in een bepaalde positie houden en zorgen voor de nodige persing van de borstel op het oppervlak van de opvangbak. Borstels en borstelhouders zijn gemonteerd op een traverse die is verbonden met de motorbehuizing.

DC-motoren inschakelen

Tijdens het bedrijf van de gelijkstroommotor worden de borstels die langs het oppervlak van de roterende collector glijden achtereenvolgens overgebracht van de ene collectorplaat naar de andere. Wanneer dit gebeurt, schakelt het schakelen van de parallelle secties van de ankerwikkeling en de verandering in stroom daarin. De stroomverandering vindt plaats op een moment dat de spoelwikkeling wordt kortgesloten met een borstel. Dit schakelproces en de bijbehorende verschijnselen worden schakelen genoemd.

Op het moment van commutatie in het kortgesloten deel van de wikkeling, wordt e geïnduceerd onder de invloed van zijn eigen magnetische veld. d. a. zelfinductie. De resulterende e. d. a. veroorzaakt een extra stroom in het kortgesloten gedeelte, waardoor een ongelijkmatige verdeling van de stroomdichtheid op het contactoppervlak van de borstels ontstaat. Deze omstandigheid wordt beschouwd als de hoofdoorzaak van de boogvorming van de collector onder de borstel. De kwaliteit van het schakelen wordt geschat aan de hand van de mate van vonkvorming onder de looprand van de borstel en wordt bepaald door de schaal van de mate van vonkvorming.

Manieren om DC-motoren aan te zetten

Onder de opwinding van elektrische auto's begrijpen de creatie in hen van het magnetisch veld dat nodig is voor de werking van de elektromotor. Circuit excitatie DC-motor weergegeven in de figuur.

Excitatiecircuits van gelijkstroom elektromotoren: a - onafhankelijk, b - parallel, c - sequentieel, d - gemengd

Door de methode van opwinding, DC elektromotoren zijn onderverdeeld in vier groepen:

1. Met onafhankelijke excitatie, waarbij de excitatiewinding NOV wordt gevoed door een externe bron van gelijkstroom.

2. Met parallelle excitatie (shunt), waarbij de bekrachtigingswikkeling van de SEC parallel is geschakeld met de voedingswikkeling van het anker.

3. Met sequentiële excitatie (serie), waarbij de bekrachtigingswikkeling van SOW in serie is verbonden met de ankerwikkeling.

4. Motoren met gemengde excitatie (compound), die een seriële SOC en een parallelle SEC van de bekrachtigingswikkeling hebben.

Typen dc-motoren

Gelijkstroommotoren onderscheiden zich voornamelijk door de aard van de excitatie. Motoren kunnen onafhankelijke, sequentiële en gemengde excitatie zijn. Parallelle excitatie kan niet worden overwogen. Zelfs als de bekrachtigingswikkeling is verbonden met hetzelfde netwerk van waaruit het ankercircuit wordt gevoed, is zelfs in dit geval de bekrachtigingsstroom niet afhankelijk van de ankerstroom, omdat het voedingsnet kan worden beschouwd als een netwerk van oneindig vermogen en de spanning constant.

De bekrachtigingswikkeling is altijd rechtstreeks verbonden met het netwerk en daarom heeft de introductie van extra weerstand in het ankercircuit geen invloed op de bekrachtigingsmodus. Die specificiteit die bestaat bij parallelle excitatie in generatoren kan hier niet zijn.

Low-power DC-motoren maken vaak gebruik van magneto-elektrische excitatie van permanente magneten. Dit vereenvoudigt het schema van het inschakelen van de motor aanzienlijk, vermindert het koperverbruik. Er moet echter rekening mee worden gehouden dat, hoewel de bekrachtigingswikkeling is uitgesloten, de afmetingen en massa van het magnetische systeem niet lager zijn dan bij elektromagnetische excitatie van de machine.

De eigenschappen van motoren worden grotendeels bepaald door hun excitatiesysteem.

Hoe groter de afmetingen van de motor, hoe natuurlijker het moment dat het wordt ontwikkeld en daarmee de kracht. Daarom is het bij een hogere rotatiesnelheid en dezelfde afmetingen mogelijk om een ​​groter motorvermogen te verkrijgen. In dit opzicht zijn DC-motoren, in het bijzonder van laag vermogen, in de regel ontworpen voor een grote rotatiesnelheid - 1000-6000 tpm.

Er moet echter rekening mee worden gehouden dat de rotatiesnelheid van de werklichamen van productiemachines aanzienlijk lager is. Daarom moet tussen de motor en de werkende machine de versnellingsbak worden geïnstalleerd. Hoe groter de snelheid van de motor, hoe complexer en duurder de versnellingsbak. In installaties met hoog vermogen, waarbij de versnellingsbak een dure eenheid is, zijn de motoren op veel lagere snelheden ontworpen.

Het moet ook in gedachten worden gehouden dat een mechanische versnellingsbak altijd een significante fout introduceert. Daarom is het bij precisie-installaties wenselijk om motoren met een laag toerental te gebruiken, die ofwel direct ofwel door middel van de eenvoudigste transmissie met de werklichamen kunnen worden verbonden. In dit verband, de zogenaamde motoren met hoog koppel bij lage toerentallen. Deze motoren worden veel gebruikt in metaalsnijmachines, waar ze worden gearticuleerd met verplaatsingsorganen zonder tussenliggende schakels door middel van kogelomloopaandrijvingen.

Elektrische motoren verschillen ook in constructieve tekenen die verband houden met hun arbeidsomstandigheden. Voor normale omstandigheden worden de zogenaamde open en beschermde motoren gebruikt, gekoeld door de lucht van de ruimte waarin ze zijn geïnstalleerd.

Lucht wordt door de kanalen van de machine geblazen door middel van een ventilator die op de motoras is geplaatst. In agressieve omgevingen worden gesloten motoren gebruikt, die worden gekoeld door een extern geribbeld oppervlak of externe luchtstroom. Tenslotte worden speciale motoren voor explosieve atmosferen geproduceerd.

Specifieke eisen aan de ontwerpvormen van de motor worden gesteld wanneer het noodzakelijk is om hoge snelheden te garanderen - een snel proces van versnelling en vertraging. In dit geval moet de motor een speciale geometrie hebben - een kleine diameter van het anker met een grote lengte.

Om de inductantie van de wikkeling te verminderen, wordt deze niet in de groeven geplaatst, maar op het oppervlak van een glad anker. De wikkeling wordt gefixeerd met lijmverbindingen van het type epoxyhars. Met een kleine zelfinductie van de wikkeling worden de schakelomstandigheden bij de collector aanzienlijk verbeterd, de behoefte aan extra polen wordt geëlimineerd, een kleinere collector kan worden gebruikt. Dit laatste vermindert bovendien het traagheidsmoment van het anker van de motor.

Nog grotere mogelijkheden voor het verminderen van mechanische traagheid worden verschaft door het gebruik van een hol anker, dat een cilinder is van isolerend materiaal. Op het oppervlak van deze cilinder bevindt zich een wikkeling, die wordt vervaardigd door te drukken, door te stampen of door een matrijs op een speciale machine. De wikkeling is gemonteerd met kleefmateriaal.

Binnen de roterende cilinder bevindt zich een stalen kern, die nodig is om paden te creëren voor de doorgang van magnetische flux. In motoren met gladde en holle ankers als gevolg van een toename in openingen in het magnetische circuit, als gevolg van de introductie van wikkelings- en isolatiematerialen, neemt de vereiste magnetisatiekracht voor het uitvoeren van de vereiste magnetische flux aanzienlijk toe. Dienovereenkomstig is het magnetische systeem meer ontwikkeld.

Onder de motoren met lage traagheid bevinden zich ook motoren met schijfankers. De schijven waarop de windingen zijn aangebracht of gelijmd, zijn gemaakt van een dun isolatiemateriaal dat niet is onderworpen aan kromtrekken, bijvoorbeeld glas. Het magnetische systeem met een bipolaire versie bestaat uit twee beugels, waarvan er één een bekrachtigingswikkeling heeft. Vanwege de lage inductantie van de ankerwikkeling heeft de machine in de regel geen collector en wordt de stroom direct door de borstels verwijderd met behulp van borstels.

We moeten ook de lineaire motor vermelden, die geen rotatiebeweging en translatie verschaft. Het is een motor waarvan het magnetische systeem als het ware wordt ingezet en de polen worden geïnstalleerd in de bewegingslijn van het anker en het bijbehorende werklichaam van de machine. Anker wordt meestal uitgevoerd als een lage inertie. De afmetingen en kosten van de motor zijn groot, omdat een aanzienlijk aantal palen nodig is om beweging op een bepaald segment van het pad te garanderen.

Gelijkstroommotor starten

Op het eerste moment van starten van de motor is het anker stil en tegengesteld. d. a. en de spanning aan het anker is nul, dus In = U / Rя.

De weerstand van het anker circuit is klein, dus de startstroom is 10 tot 20 keer of meer nominaal. Dit kan aanzienlijke elektrodynamische krachten in de ankerwikkeling en overmatige oververhitting veroorzaken. Daarom wordt de motor gestart met reostaten - actieve weerstanden in het ankercircuit.

Motoren tot 1 kW maken direct starten mogelijk.

De weerstandswaarde van de startweerstand wordt gekozen door de toegestane startstroom van de motor. De rheostaat wordt stapsgewijs uitgevoerd om de soepelheid van de motorstart te verbeteren.

Aan het begin van de start wordt alle weerstand van de reostaat ingevoerd. Naarmate de ankersnelheid toeneemt, treedt counter-e op. DC, die de startstromen beperkt. Geleidelijk aan het stapsgewijs onttrekken verhoogt de weerstand van de reostaat uit het ankercircuit de spanning die op het anker wordt uitgeoefend.

Regeling van de rotatiefrequentie van de elektromotor van een gelijkstroom

DC-motorsnelheid:

waarbij U de netspanning is; Iya - ankerstroom; R i - weerstandskettingankers; kc is de coëfficiënt die het magnetisch systeem kenmerkt; F - de magnetische flux van de motor.

Uit de formule kan worden afgeleid dat de frequentie van rotatie van een gelijkstroom elektromotor op drie manieren kan worden geregeld: door de excitatiestroom van de elektromotor te veranderen, door de aan de elektromotor toegevoerde spanning te veranderen en door de weerstand in het ankercircuit te veranderen.

De eerste twee methoden van regulering worden het meest gebruikt, de derde methode wordt zelden gebruikt: het is oneconomisch en het motortoerental is sterk afhankelijk van belastingfluctuaties. Mechanische eigenschappen, die worden verkregen, worden getoond in de figuur.

Mechanische eigenschappen van een DC-motor met verschillende methoden voor snelheidsregeling

De dikke rechte lijn is een natuurlijke afhankelijkheid van de snelheid van het koppel op de as of, equivalent, van de ankerstroom. De rechte lijn van de natuurlijke mechanische karakteristiek wijkt enigszins af van de horizontale stippellijn. Deze afwijking wordt instabiliteit, slapheid en soms statisme genoemd. De groep van niet evenwijdige rechte lijnen I komt overeen met de regeling van de excitatiesnelheid, parallelle rechte lijnen II worden verkregen als een resultaat van een verandering in de ankerspanning en tenslotte is ventilator III het resultaat van het introduceren van actieve weerstand in de ankerschakeling.

De grootte van de excitatiestroom van de DC-motor kan worden aangepast met behulp van een regelweerstand of een apparaat waarvan de weerstand in grootte kan worden gevarieerd, zoals een transistor. Met toenemende weerstand in het circuit neemt de bekrachtigingsstroom af, het motortoerental neemt toe. Wanneer de magnetische flux wordt verzwakt, liggen de mechanische eigenschappen hoger dan de natuurlijke (dat wil zeggen hogere kenmerken in afwezigheid van een reostaat). Verhogen van het motortoerental veroorzaakt vonken onder de borstels. Wanneer de motor wordt bediend met een verzwakte stroming, neemt de stabiliteit van de werking daarvan af, in het bijzonder bij variabele belastingen op de as. Daarom zijn de grenzen van de snelheidsregeling op deze manier niet hoger dan 1,25 - 1,3 van nominaal.

Spanningsregeling vereist een constante stroombron, zoals een generator of een omzetter. Een dergelijke regeling wordt gebruikt in alle industriële systemen van de elektrische aandrijving: generator - DC constante stroomaandrijving (G - DFT), elektromotorversterker - gelijkstroommotor (EMU - DFT), magnetische versterker - gelijkstroommotor (MU - DFT), thyristoromvormer - constante motor stroom (T - DPT).

DC-motorremmen

Bij elektrische aandrijvingen met gelijkstroommotoren worden drie remmethoden gebruikt: dynamisch, regeneratief en remmend door remming.

Dynamisch remmen van de DC-motor vindt plaats door kortsluiting van de motorankerwikkeling of door een weerstand. In dit geval begint de gelijkstroommotor te werken als een generator en transformeert hij de mechanische energie die hij heeft opgeslagen in elektrische energie. Deze energie wordt vrijgegeven als warmte in de weerstand waartoe de ankerwikkeling is gesloten. Dynamisch remmen zorgt voor een nauwkeurige motorstop.

Regeneratief remmen van de gelijkstroommotor wordt uitgevoerd in het geval dat de in het netwerk opgenomen elektromotor geroteerd wordt door een uitvoermechanisme met een snelheid die de snelheid van een ideaal stationair toerental overschrijdt. Dan uh. Als de spanning geïnduceerd in de motorwikkeling groter is dan de waarde van de netspanning, verandert de stroom in de motorwikkeling van richting naar het tegenovergestelde. De elektromotor gaat aan het werk in de generatormodus en geeft energie aan het netwerk. Tegelijkertijd treedt er een remkoppel op zijn as op. Deze modus kan worden verkregen in de aandrijvingen van de hefmechanismen bij het neerlaten van de last, evenals bij het regelen van het toerental van de motor en tijdens de remprocessen in elektrische DC-aandrijvingen.

Regeneratief remmen van de gelijkstroommotor is de meest economische manier, omdat in dit geval het vermogen terugkeert naar het netwerk. In de elektrische aandrijving van gereedschapsmachines voor metaalbewerking, wordt deze methode gebruikt voor snelheidsregeling in systemen G - DFT en EMA - DFT.

Remmen door de tegenwerking van de gelijkstroommotor wordt uitgevoerd door de polariteit van spanning en stroom in de ankerwikkeling te veranderen. Wanneer de ankerstroom in wisselwerking staat met het magnetisch veld van de bekrachtigingswikkeling, wordt een remkoppel gecreëerd, dat afneemt naarmate de rotatiesnelheid van de elektromotor afneemt. Wanneer de rotatiefrequentie van de motor tot nul wordt teruggebracht, moet de motor worden losgekoppeld van het netwerk, anders zal deze in de tegenovergestelde richting gaan draaien.

ELEKTROSAM.RU

zoeken

DC-motoren. Apparaat en werk. types

Elektrische motoren aangedreven door gelijkstroom worden veel minder vaak gebruikt dan motoren aangedreven door wisselstroom. In huishoudelijke omstandigheden worden DC-elektromotoren gebruikt in kinderspeelgoed, aangedreven door gewone batterijen met gelijkstroom. Bij de productie van gelijkstroommotoren bedienen verschillende eenheden en apparatuur. De stroomvoorziening voor hen wordt geleverd met batterijen van krachtige batterijen.

Apparaat en werkingsprincipe

Gelijkstroommotoren zijn vergelijkbaar qua ontwerp met synchrone wisselstroommotoren, met het verschil in type stroom. Bij eenvoudige demonstratiemodellen werden één magneet en een frame met stroom door het model gebruikt. Een dergelijk apparaat werd als een eenvoudig voorbeeld beschouwd. Moderne engines zijn geavanceerde geavanceerde apparaten die meer kracht kunnen ontwikkelen.

De hoofdwikkeling van de motor is het anker, dat wordt aangedreven door de collector en het borstelmechanisme. Hij voert een rotatiebeweging uit in een magnetisch veld gevormd door de statorpolen (motorhuis). Het anker is gemaakt van verschillende wikkelingen die in de sleuven zijn gelegd en daar zijn vastgemaakt met een speciale epoxyverbinding.

De stator kan bestaan ​​uit veldwikkelingen of permanente magneten. Bij motoren met laag vermogen worden permanente magneten gebruikt en bij krachtige motoren is de stator voorzien van bekrachtigingswikkelingen. De stator aan de uiteinden wordt gesloten met deksels met daarin ingebedde lagers die dienen voor het draaien van de ankeras. Aan het ene uiteinde van deze as is een koelventilator bevestigd, die luchtdruk creëert en deze tijdens bedrijf naar de binnenkant van de motor leidt.

Het principe van de werking van een dergelijke motor is gebaseerd op de wet van Ampere. Wanneer het draadframe in een magnetisch veld wordt geplaatst, zal het draaien. Een stroom die er doorheen gaat, creëert een magnetisch veld om zich heen, in wisselwerking met een extern magnetisch veld, waardoor het frame roteert. In het moderne ontwerp van de motor wordt de rol van het frame gespeeld door een anker met wikkelingen. Er wordt een stroom op toegepast, waardoor een magnetisch veld rond het anker wordt gecreëerd, waardoor het wordt gedraaid.

Om afwisselend stroom te leveren aan de ankerwikkelingen, worden speciale borstels gemaakt van een legering van grafiet en koper gebruikt.

De conclusies van de wikkelingen van het anker worden gecombineerd in één eenheid, een collector genoemd, gemaakt in de vorm van een ring van lamellen bevestigd aan de ankeras. Wanneer de as roteert, voeren de borstels op hun beurt de ankerwikkelingen door de lamellen van de collector. Dientengevolge roteert de motoras met een uniforme snelheid. Hoe meer windingen een anker heeft, hoe gelijkmatiger de motor zal werken.

De borsteleenheid is het meest kwetsbare mechanisme in het motorontwerp. Tijdens bedrijf worden koper-grafietborstels op de collector gewreven, waarbij de vorm wordt herhaald en met constante kracht erop wordt gedrukt. Tijdens bedrijf slijten de borstels en wordt het geleidende stof, dat het product is van deze slijtage, op de motoronderdelen afgezet. Dit stof moet periodiek worden verwijderd. Meestal wordt stof verwijderd met hogedruklucht.

Borstels hebben hun periodieke beweging in de groeven en blaaslucht nodig, omdat ze in de geleidegroeven van het opgehoopte stof kunnen blijven steken. Dit zorgt ervoor dat de borstels over de collector hangen en ervoor zorgen dat de motor niet goed werkt. Borstels moeten periodiek worden vervangen vanwege slijtage. Op het contactpunt van de collector met de borstels treedt ook slijtage van de collector op. Daarom wordt het anker bij slijtage verwijderd en wordt een collector op een draaibank bewerkt. Na de groef van de collector wordt de isolatie tussen de lamellen van de collector tot een ondiepe diepte geslepen zodat deze de borstels niet vernietigt, aangezien de sterkte ervan de sterkte van de borstels aanzienlijk overtreft.

types

Gelijkstroommotoren worden gedeeld door de aard van de excitatie.

Onafhankelijke opwinding

Bij dit type excitatie is de wikkeling verbonden met een externe voedingsbron. In dit geval zijn de motorparameters vergelijkbaar met de permanente magneetmotor. Revoluties worden aangepast door de weerstand van de ankerwikkelingen. De snelheid wordt geregeld door een speciale regelweerstand die is opgenomen in het bekrachtigingswikkelingcircuit. Met een aanzienlijke afname in weerstand of een open circuit stijgt de ankerstroom tot gevaarlijke waarden.

Elektromotoren met onafhankelijke bekrachtiging mogen niet starten zonder belasting of met een kleine belasting, omdat de snelheid ervan dramatisch zal toenemen en de motor zal uitvallen.

Parallelle stimulatie

De wikkelingen van de bekrachtiging en de rotor zijn parallel verbonden met een enkele stroombron. In dit schema is de bekrachtigingswikkelingstroom aanzienlijk lager dan de rotorstroom. De parameters van de motoren worden te rigide, ze kunnen worden gebruikt om ventilatoren en werktuigmachines aan te drijven.

Aanpassing van het motortoerental wordt verschaft door een regelweerstand in een serieschakeling met bekrachtigingswikkelingen of in een rotorcircuit.

Consistente opwinding

In dit geval is de opwindende winding in serie verbonden met het anker, waardoor dezelfde stroom door deze wikkelingen vloeit. De draaisnelheid van een dergelijke motor is afhankelijk van de belasting. De motor mag niet onbelast draaien. Deze motor heeft echter een fatsoenlijke startparameter, dus dit schema wordt gebruikt in het werk van zware elektrische voertuigen.

Gemengde opwinding

Dit schema omvat het gebruik van twee bekrachtigingswikkelingen in paren aan elke pool van de motor. Deze windingen kunnen op twee manieren worden verbonden: met de sommatie van de stromen, of met hun aftrekking. Dientengevolge kan de elektromotor dezelfde eigenschappen hebben als de motoren met parallelle of serie-excitatie.

Om de motor in de andere richting te laten roteren, wordt de polariteit van een van de windingen veranderd. Om de draaisnelheid van de motor en zijn start te regelen met behulp van de stapschakeling van verschillende weerstanden.

Kenmerken van de bediening

DC-motoren zijn milieuvriendelijk en betrouwbaar. Het grootste verschil met AC-motoren is de mogelijkheid om de rotatiesnelheid in een groot bereik aan te passen.

Dergelijke elektromotoren kunnen ook als een generator worden gebruikt. Door de richting van de stroom in de veldwikkeling of in het anker te veranderen, is het mogelijk om de draairichting van de motor te veranderen. De omwentelingen van de motoras aanpassen met behulp van een variabele weerstand. Bij motoren met een serieel bekrachtigingscircuit bevindt deze weerstand zich in het ankercircuit en kan de rotatiesnelheid met 2-3 keer worden verlaagd.

Deze optie is geschikt voor mechanismen met lange uitvaltijd, omdat de reostaat tijdens het gebruik erg heet is. De snelheidsverhoging wordt gecreëerd door in het circuit de opwindende winding van de reostaat op te nemen.

Voor motoren met een parallel excitatieschakeling in het ankercircuit, worden reostaten ook gebruikt om omwentelingen te halveren. Als weerstand is verbonden met het bekrachtigingswikkelingcircuit, kan dit de snelheid tot 4 keer verhogen.

Het gebruik van een reostaat houdt verband met het vrijkomen van warmte. Daarom, in moderne motorontwerpen, worden reostaten vervangen door elektronische elementen die de snelheid beheersen zonder veel verwarming.

Het rendement van een DC-motor wordt beïnvloed door zijn vermogen. Zwakke modellen van elektromotoren hebben een laag rendement en hun efficiëntie is ongeveer 40%, terwijl elektrische motoren met een vermogen van 1 MW een rendement tot 96% kunnen hebben.

Het principe van de werking van de DC-motor

Aandrijvingen en DC-motoren

Werkingsprincipe

DC-motoren

Op de stator bevindt zich een inductorwikkeling (excitatiewikkeling) waarop een gelijkstroom wordt aangelegd - als resultaat wordt een constant magnetisch veld (excitatieveld) gecreëerd. Bij motoren met permanente magneten wordt het excitatieveld gecreëerd door permanente magneten.

Er wordt ook een constante stroom toegevoerd aan de rotorwikkeling (ankerwikkeling), waarop de Ampere-kracht werkt vanuit het magnetische veld van de stator - er wordt een koppel gegenereerd dat de rotor 90 graden elektrisch ronddraait, waarna het borstelcollectorknooppunt de rotorwindingen wisselt - rotatie gaat door.

Door de methode van opwinding DC-motoren zijn verdeeld in vier groepen:

  • Onafhankelijke excitatie - de bekrachtigingswikkeling wordt aangedreven door een onafhankelijke bron
  • Met parallelle excitatie - de bekrachtigingswikkeling is parallel verbonden met de voeding van de ankerwikkeling
  • Met sequentiële excitatie - de bekrachtigingswikkeling is in serie verbonden met de ankerwikkeling
  • Met gemengde bekrachtiging - de motor heeft twee wikkelingen: parallel en serieel.

Start DC-motor

Met een directe start kan de ankerstroom de nominale stroom met een orde van grootte overschrijden, daarom wordt bij het starten de startweerstand van de startreostaat ingebracht in het ankercircuit. Voor een soepele start maakt de weerstand het stapsgewijs - op het eerste moment worden alle stappen ingeschakeld (maximale weerstand), naarmate de motor accelereert, de back-EMF toeneemt, de ankerstroom daalt - de stappen worden één voor één uitgeschakeld.

DC motor snelheidsregeling

  • De snelheid onder de nominale waarde wordt geregeld door de spanning op het anker (het vermogen is evenredig aan de snelheid, het moment is ongewijzigd)
  • Een hogere snelheid dan de nominale snelheid wordt geregeld door de bekrachtigingswikkelingstroom - hoe zwakker het bekrachtigingsveld, hoe hoger de snelheid (het moment daalt bij constant vermogen)

Regeling van het vermogen van het anker en de bekrachtigingswikkeling wordt uitgevoerd met thyristoromzetters (gelijkstroomaandrijvingen).

Voor- en nadelen van DC-motoren

voordelen:

  • Bijna lineaire motorprestaties:
    • mechanisch kenmerk (afhankelijkheid van frequentie op het moment)
    • regelkarakteristiek (frequentie-afhankelijkheid van anker spanning)
  • Pas de snelheid over een breed bereik aan.
  • Groot startmoment
  • Compact formaat.

nadelen:

  • Extra kosten voor preventief onderhoud van opvangborstels
  • Beperkte levensduur door slijtage van de collector
  • Duurdere asynchrone motoren.

Hoe te kiezen

Selectie van DC-motor

  • Ashoogte
  • Nominale anker spanning
  • Nominaal excitatievoltage
  • Geschatte snelheid
  • Nominaal vermogen
  • Nominaal moment
  • Geschatte ankerstroom
  • Excitatiekracht
  • Maximumsnelheid wanneer het veld wordt verlaagd (vermogen daalt tot boven deze snelheid)
  • Maximaal toegestane werksnelheid (boven deze snelheid begint mechanische vernietiging)
  • rendement
  • Traagheidsmoment
  • IP-classificatie
  • De mate van weerstand tegen trillingen (persen, etc.)
  • Isolatieklasse (voor werking vanaf converter niet lager dan F)
  • Omgevingstemperatuur (om te werken bij negatieve temperaturen in de omstandigheden van de Russische winter, zijn speciale prestaties vereist: smeermiddel, speciale stalen as, enz.)
  • Installatiehoogte boven zeeniveau (kenmerken laten vallen boven 1000 meter)
  • Het ontwerp van de methode van installatie van elektromotoren
    • Olieafdichtingsflens voor het verbinden van de versnellingsbak
  • De positie van de aansluitdoos (rechts, boven, etc.)
  • Geforceerde koeling type:
    • Convectie: luchtfilter, luchtstroomregeling, ingebouwd (blaasrichting) of externe (pijpaansluiting) ventilator
    • Door warmtewisselaar
  • Classificatiemethoden voor het koelen van elektrische motoren
  • kleur
  • lagers
    • Rolling (radiale stuwkracht)
    • Versterkte lagers voor verhoogde radiale belastingen op de as
    • Met smeermiddel bijvullen
    • Om de versnellingsbak aan te sluiten
  • Motoras
    • Met spiebaan
  • Snelheidssensor

    • tacho
    • encoder
  • rem
  • Controle van de borstelslijtage
    • Venster voor visuele inspectie
    • Microschakelaar voor het beperken van de resterende lengte van borstels
  • Motor verwarmingsregeling
    • Thermistorbeveiliging - controle van grenswaarden (waarschuwing, uitschakeling)
    • Continue temperatuurbewaking met een KTY-sensor
  • Kachel van de gestopte motor (tegen condensatie)
  • Geluidsniveau.

Selectie van DC-omzetter

  • Operatie modus:
    • Eén kwadrant (1Q) - niet omkeerbaar
    • Vierkwadrant (4Q) - omkeerbaar.
  • Nominale voedingsspanning
  • Nominale ingangsstroom
  • Stroomvoorziening (apart)
    • fan
    • Besturingseenheid (elektronica)
    • opwinding
  • Omgevingstemperatuur
  • Installatiehoogte boven zeeniveau
  • Vochtbestendigheidsklasse (bekleding van platen met compound)
  • IP-classificatie
  • EMC-filter (radio-interferentiefilter).
  • Nominale gelijkspanning (motoranker)
  • Nominale anker gelijkstroom
  • Overstroomvermogen
  • Nominaal vermogen
  • Vermogensverlies (vermogensdissipatie) bij nominale stroom
  • Nominale constante spanning van de veldwikkeling (veldspanning)
  • Nominale constante stroom van veldwikkeling (veldstroom)
  • Operatorpaneel (verwijderbaar, parameteropslag, ondersteuning voor de Russische taal)
  • Communicatie-interface voor gegevensuitwisseling met PLC, HMI (PROFIBUS, etc.)
  • Nauwkeurigheid van de verordening
  • Ingebouwde PID-controllers
  • Ingebouwde logische controllerfuncties
  • Signaal (discrete en analoge) inputs-outputs.

© Tumanov A.V. 2016-2017

Het principe van de werking van een DC-motor

De elektromotor is een onschatbare uitvinding van de mens. Dankzij dit apparaat is onze beschaving de afgelopen honderden jaren ver vooruit gegaan. Het is zo belangrijk dat het principe van de werking van de elektromotor ook vanaf school wordt bestudeerd. De cirkelvormige rotatie van de elektrische aandrijfas wordt gemakkelijk omgezet in alle andere soorten bewegingen. Daarom kan elke machine die is ontworpen om arbeid te vergemakkelijken en de tijd voor het vervaardigen van producten te verminderen, worden aangepast om een ​​verscheidenheid aan taken uit te voeren. Wat is het principe van de elektromotor, hoe het werkt en wat het apparaat is - dit alles wordt in het gepresenteerde artikel in een duidelijke taal begrepen.

Hoe werkt DC Motor?

De overgrote meerderheid van elektrische auto's werkt volgens het principe van magnetische afstoting en aantrekking. Als er een draad tussen de noord- en zuidpool van een magneet wordt geplaatst en er stroom doorheen gaat, wordt deze naar buiten gedrukt. Hoe is dit mogelijk? Het is een feit dat de stroom door een geleider loopt, een rond magnetisch veld rondom zichzelf vormt over de gehele lengte van de draad. De richting van dit veld wordt bepaald door de regelimet (schroef). Wanneer het cirkelvormige veld van de geleider interageert met het uniforme magneetveld, verzwakt het magnetische veld tussen de polen aan de ene kant en neemt toe op het andere. Dat wil zeggen, het medium wordt elastisch en de resulterende kracht duwt de draad uit het magneetveld onder een hoek van 90 graden in de richting bepaald door de linkerregel (de rechterregel wordt gebruikt voor generatoren en de linkerhandregel is alleen geschikt voor motoren). Deze kracht wordt "ampère" genoemd en de waarde ervan wordt bepaald door de wet F = BUXIхL van de Ampère, waarbij B de waarde van de inductie van het magnetisch veld is; Ik ben de huidige circulerende in de dirigent; L is de lengte van de draad.

Dit fenomeen werd gebruikt als het basisprincipe van de werking van de eerste elektromotoren, hetzelfde principe wordt nog steeds gebruikt. In laagvermogen gelijkstroommotoren worden permanente magneten gebruikt om een ​​permanent magnetisch veld te creëren. In elektromotoren met gemiddeld en hoog vermogen wordt een uniform magnetisch veld gecreëerd met behulp van een bekrachtigingswikkeling of inductor.

Overweeg het principe van het creëren van mechanische beweging met behulp van elektriciteit in meer detail. De dynamische illustratie toont de eenvoudigste elektromotor. In een uniform magnetisch veld positioneren we het draadframe verticaal en voeren het de stroom door. Wat is er aan de hand Het frame draait en beweegt met traagheid enige tijd totdat het een horizontale positie bereikt. Deze neutrale positie - dood punt - is de plaats waar het veldeffect op de geleider met stroom nul is. Om ervoor te zorgen dat de beweging doorgaat, moet u minstens één frame toevoegen en ervoor zorgen dat de richting van de stroom in het frame op het juiste moment wordt gewijzigd. Op de trainingsvideo onderaan deze pagina is dit proces duidelijk zichtbaar.

Het principe van de werking van moderne elektromotoren

Een moderne DC-motor in plaats van een enkel frame heeft een anker met een veelvoud aan geleiders in groeven, en in plaats van een permanente hoefijzermagneet heeft het een stator met een bekrachtigingswikkeling met twee of meer polen. De afbeelding toont een bipolaire elektromotor in doorsnede. Het principe van zijn werking is als volgt. Als de draden die "van ons" bewegen (gemarkeerd met een kruis) door de draden van het bovenste deel van het anker gaan en "naar ons toe" (gemarkeerd met een punt) in het onderste gedeelte, dan zullen volgens de linkerhandregel de bovenste geleiders uit het magnetische veld van de stator naar links worden geduwd en de geleiders van het onderste deel halve ankers op hetzelfde principe worden naar rechts geduwd. Aangezien de koperdraad in de sleuven van het anker wordt gelegd, zal de hele kracht van de botsing daarop worden overgedragen en zal deze draaien. Dan kun je zien dat wanneer de geleider met de stroomrichting "van ons" naar beneden kantelt en tegen de zuidpool komt die door de stator is gecreëerd, deze naar links wordt gedrukt en er zal geremd worden. Om dit te voorkomen, moet u de richting van de stroom in de draad naar het tegenovergestelde wijzigen, zodra de neutrale lijn is gepasseerd. Dit gebeurt met behulp van een collector - een speciale schakelaar die de ankerwikkeling omzet met het algemene schema van de elektromotor.

Aldus draagt ​​de ankerwikkeling het koppel over naar de motoras, die op zijn beurt de werkmechanismen van elke uitrusting aandrijft, zoals bijvoorbeeld een machine met een kettingblad. Hoewel in dit geval een asynchrone AC-motor wordt gebruikt, is het basisprincipe van de werking ervan identiek aan het werkingsprincipe van een gelijkstroommotor - het is de uitwerping van een geleider met stroom uit een magnetisch veld. Alleen een asynchrone elektromotor heeft een roterend magnetisch veld en een gelijkstroommotor heeft een statisch veld.

Voortgaand op het thema van de gelijkstroommotor, dient te worden opgemerkt dat het principe van de werking van de elektrische motor is gebaseerd op het omkeren van de gelijkstroom in het ankercircuit, zodat er niet wordt geremd en de rotatie van de rotor op een constant ritme wordt gehouden. Als u de richting van de stroom in de bekrachtigingswikkeling van de stator verandert, zal volgens de regel van de linkerhand de draairichting van de rotor veranderen. Hetzelfde zal gebeuren als we de borstelcontacten wijzigen die stroom leveren van de bron naar de ankerwikkeling. Maar als u de "+" "-" en daar en daar verandert, zal de draairichting van de as niet veranderen. Daarom kan in principe wisselstroom worden gebruikt voor het aandrijven van een dergelijke motor, aangezien de stroom in de inductor en het anker zullen gelijktijdig veranderen. In de praktijk worden dergelijke apparaten zelden gebruikt.

Wat het elektrische circuit van de motor betreft, er zijn er verschillende en deze worden in de figuur getoond. Wanneer de windingen parallel zijn geschakeld, wordt de ankerwikkeling gemaakt van een groot aantal omwentelingen van dunne draad. Met een dergelijke verbinding zal de commutator-geschakelde stroom veel minder zijn vanwege de grote weerstand en zullen de platen niet sterk vonken en uitbranden. Als u een seriële verbinding maakt tussen de wikkelingen van de inductor en het anker, dan is de wikkeling van de inductor gemaakt van een draad met een grotere diameter met een kleiner aantal windingen, aangezien de gehele ankerstroom wordt door de statorwikkeling geleid. Met dergelijke manipulaties met een proportionele verandering in stroomwaarden en het aantal windingen, blijft de magnetisatiekracht constant en worden de kwaliteitskenmerken van het apparaat beter.

Tegenwoordig worden DC-motoren weinig gebruikt in de productie. Onder de tekortkomingen van dit type elektrische machines kan de snelle slijtage van de borstel-verzameleenheid worden genoemd. Voordelen - goede starteigenschappen, eenvoudige aanpassing van de frequentie en draairichting, bedieningsgemak en bediening.

DC-motorwerk

Gelijkstroommotoren (gelijkstroommotoren) worden gebruikt om DC-energie om te zetten in mechanisch werk. DPT was de eerste van alle uitgevonden roterende elektrische machines. Het principe van de werking ervan is al sinds het midden van de vorige eeuw bekend en tot op de dag van vandaag blijft DPT de mens trouw dienen, waarbij een groot aantal machines en mechanismen in gang worden gezet.

DC-motor - historische achtergrond

In 1821 zag Faraday, experimenten uitvoeren in de interactie van geleiders met een stroom en een magneet, dat een elektrische stroom ervoor zorgt dat een geleider rond een magneet roteert. Aldus zette de ervaring van Faraday het podium voor de creatie van een elektrische motor. Iets later produceerde Thomas Davenport in 1833 de eerste roterende elektrische gelijkstroommotor en voerde een modeltrein in toen deze in beweging was. Een jaar later creëerde B. S. Jacobi de eerste DC-elektromotor ter wereld, waarbij het principe van directe rotatie van het bewegende deel van de motor werd gebruikt. En al op 13 september 1838 in het Russische rijk zeilde de eerste motorboot met 12 passagiers over de Neva tegen de stroming in. Wielen met bladen werden aangedreven door een elektromotor, die stroom ontving van een batterij van 320 cellen.

In 1886 werd de DC-motor vergelijkbaar met moderne versies. In de toekomst wordt hij meer en meer gemoderniseerd.

Tegenwoordig is het leven van onze technologische beschaving zonder een elektromotor absoluut onmogelijk. Het wordt bijna overal gebruikt: in treinen, trolleybussen, trams. Krachtige elektrische machines, apparaten voor huishoudelijke apparaten (elektrische vleesmolens, keukenmachines, koffiemolens, stofzuigers), enz. Worden gebruikt in fabrieken en fabrieken.

Werkingsprincipe DC-motor

De overgrote meerderheid van elektromotoren werken in overeenstemming met de fysica van magnetische afstoting en aantrekking. Als er een draad tussen de noord- en zuidpool van een magneet wordt gestoken en de elektrische stroom er doorheen wordt geleid, dan wordt deze uitgeperst, omdat de stroom door de geleider stroomt. het vormt een magnetisch veld om zich heen langs de gehele lengte van de geleider. De richting van dit veld kan worden gevonden door de boorregel.

Tijdens de interactie van het cirkelvormige magnetische veld van de geleider en het uniforme magneetveld tussen de polen, neemt het veld aan de ene kant af en neemt aan de andere kant toe. Dat wil zeggen, de medium resulterende kracht duwt de draad uit het magneetveld onder een hoek van 90 graden in de richting, in overeenstemming met de regel van de linkerhand. en de waarde wordt berekend door de formule

waarbij B de waarde van de magnetische veldinductie is; Ik ben de huidige circulerende in de dirigent; L - draadlengte

In elektrische motoren met gelijkstroom met een laag vermogen worden typische permanente magneten gebruikt om een ​​constant magnetisch veld te creëren. In het geval van middelmatig en hoog vermogen wordt een uniform magnetisch veld gegenereerd door een excitatiewikkeling.

Overweeg het proces van het verkrijgen van mechanische beweging met behulp van elektriciteit in meer detail. In een uniform magnetisch veld plaatsen we het draadframe verticaal en verbinden het met de huidige bron. Het kader begint te draaien en bereikt een horizontale positie. Dat wordt als neutraal beschouwd, omdat daarin het veldeffect op de geleider met stroom nul is. Om ervoor te zorgen dat de beweging niet stopt, is het noodzakelijk om minstens één frame meer met stroom te plaatsen en ervoor te zorgen dat de stroomrichting op het gewenste moment wordt gewijzigd.

Een typische motor, in plaats van een enkel frame, heeft een anker met een veelvoud van geleiders die in speciale groeven zijn gerangschikt, en in plaats van een permanente magneet, een stator met een veldwikkeling met twee of meer polen. De bovenstaande afbeelding toont een bipolaire elektromotor in doorsnede. Als de draden die "van ons" bewegen door de draden van het bovenste deel van het anker gaan en "naar ons" in het onderste deel, dan zullen volgens de linkerregel de bovenste geleiders naar links uit het magnetische veld van de stator worden gedrukt en het onderste deel van het anker naar rechts worden geduwd. Omdat de koperdraad speciaal wordt geplaatst in de sleuven van het anker, gaat alle kracht naar hem toe en zal hij draaien. Daarom, wanneer de geleider met de richting van de huidige "weg van ons" blijkt te zijn beneden en wordt tegen de zuidpool gemaakt door de stator, zal het worden geperst aan de linkerkant, en het remmen zal beginnen. Om dit te voorkomen, is het nodig om de richting van de stroom naar het tegenovergestelde te veranderen, op het moment dat de neutrale lijn wordt gepasseerd. Dit gebeurt met behulp van een collector - een speciale schakelaar die de ankerwikkeling met het circuit pendelt.

Dus, de ankerwikkeling stuurt het koppel naar de as van de gelijkstroommotor en dat drijft de werkingsmechanismen aan. Structureel, alle motoren bestaan ​​uit een inductor en een anker, gescheiden door een luchtspleet.

De stator van een elektromotor dient om een ​​stationair magnetisch veld te creëren en bestaat uit een frame, hoofd- en extra palen. Het bed is ontworpen voor het monteren van de hoofd- en extra palen en dient als een element van het magnetische circuit. Bij de hoofdpolen zijn er excitatiewindingen die worden gebruikt om een ​​magnetisch veld te creëren, op de extra polen bevindt zich een speciale wikkeling die wordt gebruikt om de schakelcondities te verbeteren.

Het DC-anker bestaat uit een magnetisch systeem dat bestaat uit afzonderlijke vellen, een werkwikkeling die in speciale groeven is gelegd en een collector voor het leveren van de werkwikkeling van de voeding.

De collector is vergelijkbaar met een cilinder gemonteerd op een ED-as en gemaakt van koperen platen geïsoleerd van elkaar. Op de collector bevinden zich speciale uitsteeksels-hanen, waaraan de uiteinden van de wikkelingssecties zijn gesoldeerd. De stroom wordt verwijderd uit de collector door middel van borstels die schuifcontact met de collector verschaffen. De borstels bevinden zich in de borstelhouders, die ze in een bepaalde positie houden en de vereiste druk op het collectoroppervlak creëren. Borstels en borstelhouders zijn op een traverse gemonteerd en met het lichaam verbonden.

De collector is een complexe, dure en meest onbetrouwbare knooppunt-ED. Het schittert vaak, interfereert, verstopt het stof van de borstels. En met een grote belasting kan dit alles kortsluiten. Zijn belangrijkste taak is om de ankerspanning heen en weer te schakelen.

Om het werk van de verzamelaar beter te begrijpen, zullen we het frame van de rotatiebeweging in kloksgewijze richting informeren. Op het moment dat het frame een positie inneemt, A, wordt de grootste stroom in de geleiders geïnduceerd, terwijl de geleiders de magnetische krachtlijnen kruisen en loodrecht daarop bewegen.

De geïnduceerde stroom van de op de plaat 2 aangesloten geleider B volgt de borstel 4 en keert door het externe circuit terug door de borstel 3 naar de geleider A. Tegelijkertijd zal de rechter borstel positief zijn en zal de linker borstel negatief zijn.

Verdere rotatie van het frame (positie B) zal opnieuw de stroom in beide geleiders induceren; echter, de richting van de stroom in de geleiders zal tegengesteld zijn aan die welke ze hadden in positie A. Terwijl de collectorplaten samen met de geleiders draaien, zal borstel 4 opnieuw elektrische stroom afgeven aan de externe schakeling, en in borstel 3 zal de stroom terugkeren naar het frame.

Daarom is, ondanks de verandering in de richting van de stroom in de roterende geleiders zelf, als gevolg van het schakelen, de richting van de stroom in het externe circuit niet veranderd.

Het volgende moment (D) neemt het frame opnieuw een positie in op de neutrale lijn, in de geleiders en in het externe circuit zal er geen stroom meer zijn.

In de daaropvolgende tijdsintervallen zal de beschouwde bewegingscyclus in dezelfde volgorde worden herhaald, zodat de richting van de stroom in het externe circuit als gevolg van de collector constant constant zal blijven, en daarmee de polariteit van de borstels.

Het borstelsamenstel wordt gebruikt voor het voeden van de spoelen op de roterende rotor en om de stroom in de wikkelingen te schakelen. Een penseel is een vast contact. Ze met een hoge frequentie openen en sluiten de plaatcontact-collectorrotor. Om de vonken van de laatste te verminderen, worden verschillende methoden gebruikt, waarvan de belangrijkste het gebruik van extra polen is.

Bij toenemende versnelling begint het volgende proces, waarbij de ankerwikkeling over het magnetische veld van de stator beweegt en daarin een emf induceert. maar het is gericht tegengesteld aan dat wat ED draait. Dientengevolge neemt de stroom door het anker sterk af en des te sterker, des te groter de snelheid.

Bedradingsschema van de motor. Met een parallelle verbinding van de wikkelingen, wordt de ankerwikkeling gemaakt van een groot aantal windingen van dunne draad. Dan zal de stroom die door de collector wordt geschakeld lager zijn en zullen de platen niet veel vonken. Als u een seriële verbinding van de stator- en ankerwikkelingen uitvoert, wordt de spoelwikkeling uitgevoerd door een geleider met een grotere diameter met een kleiner aantal windingen. Daarom blijft de magnetiserende kracht constant en nemen de karakteristieken van de ED toe.

De nadelen van DC ED kunnen worden beschouwd als een snelle slijtage van de borstelcollectoreenheid. Voordelen - goede starteigenschappen, eenvoudige aanpassing van de frequentie en draairichting.

DC-motorbekrachtigingswikkeling

De aanwezigheid van de bekrachtigingswikkeling van de DC-motor maakt het mogelijk verschillende bedradingsschema's te implementeren. Afhankelijk van hoe de bekrachtigingswikkeling (S) is verbonden, zijn er DC-motoren met onafhankelijke bekrachtiging en zelfexcitatie, die op hun beurt is verdeeld in series, parallel en gemengd.

Start DC-motor

Het begin van DC-motoren wordt gecompliceerd door de enorme waarden van momenten en inkomende stromen die zich voordoen op het moment van lancering. In DPT kunnen de startstromen de nominale stromen met 10-40 keer overschrijden. Zo'n sterke overmaat kan gemakkelijk de windingen verbranden. Daarom proberen ze tijdens het opstarten de stroom te beperken tot (1,5-2) In

Asynchrone motor. Apparaat en werkingsprincipe

De werking van een asynchrone motor is gebaseerd op de principes van de fysieke interactie van het magnetische veld in de stator met de stroom die dit veld genereert in de rotorwikkeling.

Synchrone motor. Werkingsprincipe

Een synchrone motor is een type elektromotoren die alleen op wisselspanning werken en de rotatiesnelheid van de rotor valt samen met de rotatiefrequentie van het magnetische veld. Dat is de reden waarom het constant blijft ongeacht de belasting, omdat de rotor van een synchrone motor een gewone elektromagneet is en het aantal poolparen ervan samenvalt met het aantal poolparen van een roterend magnetisch veld. Daarom zorgt de interactie van deze polen voor de constantheid van de hoeksnelheid waarmee de rotor draait.

Motorbesturingsschema's

Elektromotoren zijn apparaten voor het omzetten van elektrische energie in mechanische energie en omgekeerd, maar dit zijn al generatoren. Er is een grote verscheidenheid aan typen elektromotoren, daarom zijn er een groot aantal motorbesturingscircuits. Overweeg sommige ervan.

Je Wilt Over Elektriciteit

  • Hoe te leren solderen?

    Verlichting

    Stapsgewijze beheersing van soldeervaardighedenDegenen die pas sinds kort vertrouwd zijn met elektronica, staan ​​op het eerste gezicht voor een eenvoudige taak om te leren hoe ze op de juiste manier kunnen solderen.

  • Retro open bedrading

    Uitrusting

    De bedrading in een houten huis in alle regels doen is heel, heel moeilijk. Volgens standaarden is verborgen leggen van kabels van metalen kabelkanalen of gips met een minimale dikte van 2 cm toegestaan ​​Beide opties zijn moeilijk te implementeren, tijdrovend en kostbaar.