DC-motoren zijn zeldzaam in huishoudens. Maar ze zijn altijd te vinden in al het kinderspeelgoed dat wordt aangedreven door batterijen die lopen, rennen, rijden, vliegen, enz. Motoren Gelijkstroom(DPT) zijn geïnstalleerd in auto's: in ventilatoren en verschillende aandrijvingen... Ze worden bijna altijd gebruikt in elektrische voertuigen en minder vaak in de productie.
Voordelen van DC-motoren ten opzichte van asynchrone motoren:
- Ze lenen zich goed voor aanpassing.
- Uitstekende starteigenschappen.
- Rotatiesnelheden kunnen meer dan 3000 tpm zijn.
Nadelen van DPT:
- Lage betrouwbaarheid.
- De complexiteit van fabricage.
- Hoge prijs.
- Hoge onderhouds- en reparatiekosten.
Het werkingsprincipe van een DC-motor
Het ontwerp van de motor is vergelijkbaar met synchrone motoren wisselstroom... Ik zal mezelf niet herhalen, als je het niet weet, kijk dan in deze van ons.
Elke moderne elektromotor werkt op basis van de wet van magnetische inductie van Faraday en de "Linkerhandregel". Als een elektrische stroom is aangesloten op het onderste deel van de ankerwikkeling in de ene richting en op het bovenste deel in de tegenovergestelde richting, zal deze beginnen te draaien. Volgens de linkerregel worden de geleiders die in de ankergroeven zijn gelegd, naar buiten gedrukt door het magnetische veld van de gelijkstroommotor- of statorwikkelingen.
Het onderste deel wordt duw naar rechts en de bovenste naar links, zodat het anker begint te draaien totdat de delen van het anker zijn verwisseld. Om continue rotatie te creëren, moet de polariteit van de ankerwikkeling constant worden omgekeerd. Dit is wat de collector doet, die bij het roteren de ankerwikkelingen omzet. De spanning van de stroombron wordt met behulp van een paar grafietdrukborstels op de collector aangelegd.
DC-motor schematische diagrammen:
Indien AC-motoren zijn vrij eenvoudig zijn verbonden, dan is met DPT alles ingewikkelder. U moet het merk van de motor kennen en vervolgens op internet informatie vinden over het aansluitschema.
Vaak voor middelgrote en krachtige motoren gelijkstroom zijn er aparte uitgangen van het anker en van de bekrachtigingswikkeling (OB) in de klemmenkast. In de regel wordt de volledige spanning van de voeding op het anker toegepast en een geregelde stroom door een weerstand of wisselspanning... De RPT-snelheid is afhankelijk van de grootte van de OF-stroom. Hoe hoger het is, hoe hogere snelheid rotatie.
Afhankelijk van hoe het anker en de OB zijn aangesloten, worden elektromotoren onafhankelijk bekrachtigd vanuit een afzonderlijke stroombron en zelfbekrachtigd, die parallel, in serie en gemengd kunnen zijn.
In productie gebruiken ze motoren met onafhankelijke bekrachtiging van de OB, die is aangesloten op een stroombron die gescheiden is van het anker. 
Er is geen elektrische verbinding tussen de veldwikkelingen en het anker.
Aansluitschema met parallelle excitatie
in wezen is het vergelijkbaar met het circuit met onafhankelijke bekrachtiging van de OF. Het enige verschil is dat er geen aparte stroombron nodig is. 
Motoren hebben, indien ingeschakeld volgens beide schema's, dezelfde starre kenmerken, daarom worden ze gebruikt in werktuigmachines, ventilatoren, enz.
Serie opgewonden motoren gebruikt wanneer een grote startstroom vereist is, zachte eigenschappen. Ze worden gebruikt in trams, trolleybussen en elektrische locomotieven. Volgens dit schema zijn de veldwikkelingen en armaturen in serie met elkaar verbonden. 
Wanneer er spanning wordt aangelegd, zullen de stromen in beide wikkelingen hetzelfde zijn. Het grootste nadeel is dat met een afname van de belasting op de as van minder dan 25% van de nominale waarde, er een sterke toename van de rotatiesnelheid is, waardoor waarden worden bereikt die gevaarlijk zijn voor gelijkstroommotoren. Daarom is een constante belasting van de as vereist voor een probleemloze werking.
Soms gebruikt DPT met gemengde opwinding, waarbij één wikkeling van de OB in serie is geschakeld met het ankercircuit en de andere parallel. 
Het komt zelden voor in het leven.
Gelijkstroommotoren omkeren
Om de draairichting te veranderen: DPT met seriebekrachtiging, het is noodzakelijk om de richting van de stroom in de OF of de ankerwikkeling te veranderen. In de praktijk gebeurt dit door de polariteit om te draaien: de plus- en minplaats verwisselen. Als we tegelijkertijd de polariteit in de excitatie- en ankercircuits veranderen, verandert de draairichting niet. Het omgekeerde gebeurt op dezelfde manier voor AC-motoren.
Omkeren DPT met parallelle of gemengde bekrachtiging het is beter om te produceren door de richting van de elektrische stroom in de ankerwikkeling te veranderen. Wanneer de bekrachtigingswikkeling breekt, bereikt de EMF gevaarlijke waarden en is een storing van de draadisolatie mogelijk.
DC motor snelheidsregeling:
DPT met sequentiële excitatie gemakkelijkst te reguleren variabele weerstand: in de ankerketting. Het kan alleen worden aangepast om de snelheid te verlagen in een verhouding van 2: 1 of 3: 1. In dit geval treden grote verliezen op in de regelweerstand (R reg). Deze methode gebruikt in kranen en elektrische trolleys met frequente onderbrekingen in de dienst. 
In andere gevallen wordt de snelheidsregeling vanaf de nominale waarde omhoog gebruikt met behulp van een regelweerstand in het veldwikkelcircuit, zoals weergegeven in de rechter afbeelding.
DPT met parallelle bekrachtiging het is ook mogelijk om de snelheid naar beneden bij te stellen met behulp van de weerstand in het ankercircuit, maar niet meer dan 50 procent van de nominale waarde. Nogmaals, er zal verwarming van de weerstand zijn vanwege het verlies van elektrische energie erin.
Verhoog de snelheid met maximaal 4 keer laat de weerstand in het OF-circuit toe. De eenvoudigste en meest gebruikte methode voor snelheidsregeling.
In de praktijk worden deze regelmethoden in moderne elektromotoren zelden gebruikt vanwege hun tekortkomingen en beperkte regelbereik. Verscheidene elektronische schakelingen beheer.
Vergelijkbare materialen.
Als u geïnteresseerd bent in details, dan wordt het werkingsprincipe van een DC-motor op veel sites en zelfs met formules in detail beschreven. We hebben besloten om niet alleen hierover te praten, maar ook over enkele van de functies die niet zo algemeen bekend zijn.
Een paar woorden over DC-machines
Het werd verkregen vóór de variabele, en vanaf het moment dat het verscheen, begonnen experimenten voor wat dit beest kon worden gebruikt. Het verband tussen stroom, magnetisch veld en rotatie was snel gelegd. Het begon met het feit dat Faraday een magneet in een wikkeling met draden stopte en het uiterlijk van een stroom ontdekte. Toen ontdekte hij dat als je eerst de magneet in de spoel stopt en dan stroom aanbrengt, de magneet eruit zou worden geduwd. Of, integendeel, het trekt naar binnen. Dit is het werkingsprincipe van een DC-machine - gebruik van interactie magnetisch veld en elektriciteit... En laten we nu aandacht besteden aan het feit dat als we de magneet "plakken", we elektriciteit zullen ontvangen, en als we elektriciteit leveren, zullen we de magneet "uitduwen". Dat wil zeggen, DC-machines, het apparaat en het werkingsprincipe waarvan we het hebben, zijn precies machines. Dat wil zeggen, de motor is tegelijkertijd ook een generator, met andere woorden, dit zijn machines voor de omkeerbare omzetting van mechanische energie in elektrische energie(huidig). De magneet heeft twee polen, elektriciteit plus en min. De interactie van een magneet en een stroom gehoorzaamt in dit geval aan complexe wetten, maar als we geïnteresseerd zijn in rotatie (en progressieve wederzijdse bewegingen zijn zelden nodig in de technologie), dan kunnen we maar één richting krijgen - met de klok mee ten opzichte van de polariteit van de magneten en de richting van de stroom. Dezelfde bekende "gimbal-regel" of "linkerhandregel". We kunnen de polariteit van de wikkelstroom gemakkelijk veranderen door twee draden op bepaalde plaatsen te verwisselen, maar we kunnen de polen van de magneet niet veranderen en gewoon de motor verbranden. Ter referentie kunt u ook kijken naar de regel " rechter hand". In de elektrotechniek bestaat zoiets ook, het verwijst ook naar gelijkstroommachines, maar dan in termen van energieopwekking. 
De rotatie van de as zelf is als volgt. Binnen het magnetische veld bevindt zich een rotor met een as waarop zich een spoel bevindt. Het induceert een magnetisch veld wanneer een stroom wordt toegepast. Magneten worden aangetrokken door verschillende polen en afgestoten door dezelfde. Externe magneten "stoten" de rotor-elektromagneten die hebben gewerkt af, waardoor ze de hele tijd "afduwen" terwijl er stroom is, wat leidt tot de rotatie van de as.
Dit is het werkingsprincipe van een DC-motor, al het andere zijn details en technische details.
Kenmerken van het DC-motorapparaat:
Natuurlijk is het principe van de werking van een gelijkstroommachine in theorie duidelijk, maar een nieuwsgierige lezer zal onmiddellijk vragen: hoe zal de rotor beginnen te draaien als deze zich in een tweepolige magneet bevindt? Een dergelijke vraag is onvermijdelijk en om deze te beantwoorden, moet u de structuur van de DC-motor van naderbij bekijken. Trouwens, enige kennis zal nuttig zijn om de werking van AC-motoren te begrijpen.
Laten we beginnen met een lijst met de problemen waarmee de eerste makers van DPT te maken hadden.
- Beschikbaarheid twee blinde vlekken, waarvan een zelfstandige start onmogelijk is. (Diezelfde twee polen van magneten).
- Magnetische afstoting te zwak bij lage stroom. Of een sterke draaiweerstand die het starten verhindert.
- De rotor stoppen na één omwenteling. Geen rotatie, maar heen en weer zwaaien, want na het passeren van de halve cirkel werd de "magneet" van de rotor niet afgestoten, maar aangetrokken, dat wil zeggen, hij versnelde de rotatie niet, maar vertraagde hem.
Er waren materialen en een paar kleine dingen, zoals de implementatie van het principe van een omkeerbare elektrische machine.
De eerste die de "blinde vlekken" verslaat door niet twee, maar drie of meer magneten te gebruiken. Drie tanden op de rotor elimineren dode hoeken, één bevindt zich altijd in een magnetisch veld en de motor kan vanuit elke rotorpositie worden gestart.
Ze waren in staat om het probleem van versnelling en vertraging te overwinnen door het werkingsprincipe van een DC-machine toe te passen - gemakkelijk schakelen tussen plus en min met behoud van stroom... Met andere woorden, de rotor start de eerste helft van de omwenteling nadat hij is begonnen met de polariteit van de stroom: bovenaan, plus, onderaan, minus. Zodra het bovenste punt de onderste positie inneemt, verandert de polariteit van de punten in min - plus, en "afstoting - versnelling" gaat door tot het einde van de omwenteling, waarna de cyclus wordt herhaald en remmen wordt uitgesloten. Zo'n mechanisme heette verzamelaar... De borstels van de elektromotor, die zorgen voor de overdracht van stroom van een stationair contact naar een roterende as. En wat een overstap! Met een teken wissel op de rotor 2 keer per omwenteling. Bereken hoeveel de collector moet werken als de motor 2000 tpm heeft.
De collector is het moeilijkste onderdeel bij het overwegen van het ontwerp van een DC-motor, omdat het de omgekeerde omzetting van rotatie in stroom mogelijk maakt. Het belangrijkste verbruiksartikel zijn borstels. Door te kopen nieuw apparaat met een elektromotor, zorg dat je reserve hebt. Wees niet lui, terwijl het apparaat nieuw is, koop nog een paar sets.
De complexiteit van de collector stelt u in staat om de toestand en de juistheid van de vonkbewerking visueel te bepalen. Het is heel erg wanneer vonken (en de collector is niets anders dan een contactschakelaar) een ring vormen - "allround fire". Dit betekent dat de motor niet lang meegaat. Terwijl de strijd tegen vonken met wisselend succes aan de gang is, is het helemaal niet gelukt om het te verslaan, maar het was mogelijk om de levensduur van de DPT te verlengen.
Als het u leek dat we de zwakke stromen bij het opstarten zijn vergeten, nadat u het derde probleem meteen hebt overwogen, dan heeft u het mis. Het lanceringsprobleem bleek zo complex dat we het apart zullen bekijken.
Aanloopstromen van gelijkstroommotoren
Het werkingsprincipe van de DC-motor is dus duidelijk, we zorgden voor zelfstart, elimineerden het sectorale remmen aan de omgekeerde magnetische polen, het blijft om het aan te zetten. Maar hier is het probleem. De rotor draait nog steeds niet, hoewel alles in orde is. Het feit is dat terwijl we onze motor aan het afronden waren, de rotor zwaarder werd, hij heeft vliegwielen en zo, en de stroom is gewoon niet genoeg voor de magneten om de rotor te "zwenken". "Wat is in godsnaam een kanaal!" (c) de nieuwsgierige experimentator zal uitroepen en eenvoudig de stroom verhogen. En weet je, de motor begint echt te draaien. Met meerdere indien :
- Als de wikkelingen (draden in de spoel) niet doorbranden;
- Als de stroomstoot bestand is;
- Als tijdens een dergelijke opstart op de verdeler de schakelsectoren niet worden gelast, enz.
Daarom werd een eenvoudige toename van de inschakelstroom snel herkend verkeerde beslissing... Trouwens, we hebben het belangrijkste voordeel van DPT ten opzichte van AC-motoren nog niet genoemd - dit is directe overdracht van koppel, vanaf het moment van start... Simpel gezegd, vanaf het moment dat de rotatie begint, kan de DC-motoras alles "draaien", waardoor een aanzienlijke weerstand wordt overwonnen, die het vermogen van AC-motoren te boven gaat.
Dit voordeel is de achilleshiel van DPT geworden. Het principe van de werking van een gelijkstroommachine leek het niet mogelijk te maken om de startstroom aan één kant willekeurig te veranderen. Aan de andere kant vereisten pogingen om een grote stroom voor het starten te leveren en deze na het starten te verminderen automatisering. Oorspronkelijk gebruikt door draagraketten en starters, vooral voor DPT hoog vermogen, maar het was een doodlopende ontwikkelingstak. De weigering om de startstroom soepel af te stellen maakte het mogelijk ook hier een redelijk compromis te vinden. In feite lijkt het nu op het starten van de motor, zoals het accelereren van een auto. We beginnen in de 1e versnelling te rijden, schakelen dan de 2e, 3e in en nu razen we op 4e snelheid over de snelweg. Alleen in in dit geval"Overdrachten", dat wil zeggen stromen, schakelaars automatische starter... Al deze elektrotechniek lost tegelijkertijd twee problemen op - vlotte start DPT zonder overbelasting en het intact en veilig houden van het elektriciteitsnet (motorstroombron). Net als het werkingsprincipe van een DC-motor, is deze automatisering gebaseerd op directe conversie. Geleidelijk stijgt de stroom naar de startwaarde, zoals de balans van de ingangsstroom en de stromen op de wikkelingen voor het begin van de rotatie. Na het begin van de rotatie neemt de stroomsterkte sterk af en neemt opnieuw toe "de rotatie van de as aanpassen", enzovoort 2-3 keer.
Zo verliep de opstart niet meer “soepel”, maar werd het veilig voor iedereen. Het belangrijkste dat we met dit schema hebben weten te redden, en tegenwoordig is het de meest voorkomende, het belangrijkste voordeel is: koppel... Tegelijkertijd is het apparaat van een betrouwbare gelijkstroommotor eenvoudiger geworden, is het vermogen toegenomen en zijn startstromen, hoewel ze een hoofdpijn blijven voor deze klasse van motoren, niet langer cruciaal voor mechanismen.
Toepassingsgebieden van DC-motoren
DPT wordt, net als DC-machines, waarvan we het apparaat en het werkingsprincipe hebben overwogen, gebruikt waar het onpraktisch is om te gebruiken permanente verbinding naar netwerken ( goed voorbeeld- een autostarter, dat is een DPT), waar zo'n aansluiting niet mogelijk is (bijvoorbeeld speelgoed met motortjes voor kinderen), of waar zelfs zo'n aansluiting niet voldoende is. Bijvoorbeeld het spoorvervoer, dat lijkt te zijn aangesloten op wisselstroomnetwerken, maar de benodigde koppels zijn zodanig dat alleen gelijkstroommotoren kunnen worden gebruikt, waarvan de principes niet zijn veranderd. En eigenlijk in recente tijden het toepassingsgebied wordt niet verminderd, maar alleen vergroot. Hoe groter de accucapaciteit, hoe langer zo'n motor autonoom zal werken. Hoe kleiner de afmetingen, hoe groter de vermogenswinst.
winstgevendheid- dit is een kwestie van de toekomst, terwijl er niets speciaals te redden valt en de vraag niet is gesteld, variabele motoren zullen eenvoudiger zijn. Maar ze zullen de DPT niet kunnen vervangen. Dat zijn ze - DPT- of DC-machines, waarvan we de structuur en het werkingsprincipe hebben bestudeerd in de 6e-8e klas, maar die al lang vergeten zijn.
DC-motoren zijn ontworpen om gelijkstroom-energie om te zetten in mechanisch werk.
Gelijkstroommotoren komen veel minder vaak voor dan wisselstroommotoren. Dit is voornamelijk te wijten aan de relatief hoge kosten, het complexere apparaat en de moeilijkheden bij het verstrekken van voedsel. Maar ondanks al deze nadelen heeft DPT veel voordelen. Zo zijn AC-motoren moeilijk te regelen, terwijl DC-motoren op verschillende manieren perfect kunnen worden geregeld. Bovendien hebben DPT's strengere Mechanische eigenschappen en kunt u een groot startkoppel leveren.
DC-elektromotoren worden gebruikt als tractiemotoren, in elektrische voertuigen, als verschillende actuatoren.
DC-motorapparaat:
Het ontwerp van een gelijkstroommotor is vergelijkbaar met dat van een wisselstroommotor, maar er zijn toch significante verschillen. Op de basis 7, die van staal is, is een bekrachtigingswikkeling geïnstalleerd in de vorm van spoelen 6. Tussen de hoofdpolen kunnen extra polen 5 worden geïnstalleerd om de eigenschappen van de gelijkstroommotor te verbeteren. Binnenin is een anker 4 aangebracht, dat bestaat uit een kern en een collector 2, en met behulp van lagers 1 in het motorhuis wordt gemonteerd. De collector is een significant verschil met AC-motoren. Het is verbonden met borstels 3, waardoor het kan worden gevoed in generatoren, integendeel, om de spanning van het ankercircuit te verwijderen.
Operatie principe
Het werkingsprincipe van de DCT is gebaseerd op de interactie van de magnetische velden van de excitatiewikkeling en het anker. Het is denkbaar dat we in plaats van een anker een frame hebben waar een stroom doorheen gaat, en in plaats van een bekrachtigingswikkeling een permanente magneet met polen N en S. Wanneer er een gelijkstroom door het frame vloeit, wordt het magnetische veld van een permanent magneet begint erop in te werken, dat wil zeggen, het frame begint te draaien, en aangezien de richting van de stroom niet verandert, blijft de draairichting van het frame hetzelfde.
Wanneer er spanning op de motorklemmen wordt aangelegd, begint er een stroom te vloeien in de ankerwikkeling en, zoals we al weten, begint het magnetische veld van de machine erop in te werken, terwijl het anker begint te draaien, en aangezien het anker roteert in een magnetisch veld begint zich een EMF te vormen. Deze EMF is tegen de stroom in gericht, in dit opzicht wordt het de tegen-EMK genoemd. Het kan worden gevonden door de formule
Waar Ф de magnetische flux van excitatie is, is n de rotatiefrequentie en is Ce het ontwerpmoment van de machine, dat er constant voor blijft.
De spanning op de klemmen is groter dan de back-emf door de hoeveelheid spanningsval in het ankercircuit.
En als je deze uitdrukking vermenigvuldigt met de stroom, dan krijgen we de vermogensbalansvergelijking.
Elektrische motorengelijkstroom wordt gebruikt in die elektrische aandrijvingen waar een groot bereik van snelheidsregeling is vereist, een hoge nauwkeurigheid van het handhaven van de rotatiesnelheid van de aandrijving en controle van de snelheid naar boven vanaf de nominale snelheid.
De werking van een DC-elektromotor is gebaseerd op. Uit de grondbeginselen van de elektrotechniek is bekend dat een kracht bepaald door de linkerregel inwerkt op een geleider met een stroom die wordt geplaatst in:
F = BIL,
waar I de stroom is die door de geleider vloeit, V is de magnetische inductie; L is de lengte van de geleider.
Wanneer een geleider de magnetische krachtlijnen van de machine kruist, wordt deze erin geïnduceerd, die ertegen is gericht in relatie tot de stroom in de geleider, daarom wordt het omgekeerd of tegengesteld (tegen-emf) genoemd. Elektrische energie in de motor wordt omgezet in mechanisch en deels besteed aan het verwarmen van de geleider.
Structureel alles DC elektromotoren bestaan uit een spoel en een armatuur, gescheiden door een luchtspleet.
Spoel elektrische motor Gelijkstroom dient om een stationair magnetisch veld van de machine te creëren en bestaat uit een frame, hoofd- en extra polen. Het frame wordt gebruikt voor het bevestigen van de hoofd- en extra polen en is een onderdeel van het magnetische circuit van de machine. Op de hoofdpolen bevinden zich bekrachtigingswikkelingen die zijn ontworpen om een magnetisch veld van de machine te creëren, op de extra polen bevindt zich een speciale wikkeling die dient om de schakelomstandigheden te verbeteren.
Anker elektrische motor Gelijkstroom bestaat uit een magnetisch systeem samengesteld uit losse vellen, de werkende wikkeling, in de groeven gelegd en dienend om te voeden werkende gelijkstroomwikkeling.
Het spruitstuk is een cilinder die op de motoras is gemonteerd en is geselecteerd uit koperen platen die van elkaar zijn geïsoleerd. Op de collector bevinden zich uitsteeksels - hanen, waaraan de uiteinden van de ankerwikkelingssecties zijn gesoldeerd. De stroomafname van de collector gebeurt met borstels die voor glijdend contact met de collector zorgen. De borstels zitten vast in borstel houders, die ze in een bepaalde positie houden en zorgen voor de nodige druk van de borstel op het oppervlak van de collector. Borstels en borstelhouders zijn bevestigd op een traverse die is verbonden met het lichaam elektrische motor.
afkoop in elektrische motoren Gelijkstroom
Bezig elektrische motor gelijkstroomborstels, glijdend langs het oppervlak van de roterende collector, gaan achtereenvolgens van de ene collectorplaat naar de andere. In dit geval worden de parallelle secties van de ankerwikkeling geschakeld en verandert de stroom daarin. De stroomverandering vindt plaats terwijl de wikkeling door de borstel wordt kortgesloten. Dit schakelproces en de daarmee samenhangende verschijnselen worden schakelen genoemd.
Op het moment van schakelen wordt e onder invloed van zijn eigen magneetveld in het kortgesloten deel van de wikkeling geïnduceerd. enz. met. zelfinductie. De resulterende e. enz. met. 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 belangrijkste reden voor het vonken van de collector onder de borstel. De kwaliteit van de commutatie wordt beoordeeld door de mate van vonkvorming onder de lopende rand van de borstel en wordt bepaald door de schaal van de vonkgraden.
Excitatie methoden elektrische motoren Gelijkstroom
Onder de bekrachtiging van elektrische machines wordt verstaan het creëren van een magnetisch veld daarin, dat nodig is voor de werking. elektrische motor... Excitatie circuits elektrische motoren Gelijkstroom weergegeven in de afbeelding:.
Volgens de excitatiemethode zijn DC-elektromotoren verdeeld in vier groepen:
1. Met onafhankelijke bekrachtiging, waarbij de bekrachtigingswikkeling van de NOV wordt gevoed vanuit een externe gelijkstroombron.
2. Met parallelle bekrachtiging (shunt), waarbij de bekrachtigingswikkeling SHOV parallel is geschakeld met de stroombron van de ankerwikkeling.
3. Met sequentiële bekrachtiging (serie), waarbij de bekrachtigingswikkeling van de IDS in serie is geschakeld met de ankerwikkeling.
4. Motoren met gemengde bekrachtiging (compound), die een seriële IDS en een parallelle SHOV van de bekrachtigingswikkeling hebben.
Typen gelijkstroommotoren
DC-motoren verschillen voornamelijk in de aard van hun bekrachtiging. Motoren kunnen van onafhankelijke, sequentiële en gemengde bekrachtiging zijn. Parallelle excitatie kan buiten beschouwing worden gelaten. Zelfs als de bekrachtigingswikkeling is aangesloten op hetzelfde netwerk van waaruit het ankercircuit wordt gevoed, is in dit geval de bekrachtigingsstroom niet afhankelijk van de ankerstroom, aangezien het voedingsnetwerk kan worden beschouwd als een netwerk van oneindig vermogen, en zijn spanning is constant.
De bekrachtigingswikkeling is altijd rechtstreeks verbonden met het netwerk en daarom heeft de introductie van een extra weerstand in het ankercircuit geen invloed op de bekrachtigingsmodus. De specificiteit die bestaat kan hier niet zijn.
DC-motoren met laag vermogen maken vaak gebruik van permanente magneetexcitatie. Tegelijkertijd wordt het circuit voor het inschakelen van de motor sterk vereenvoudigd en wordt het koperverbruik verminderd. Houd er echter rekening mee dat, hoewel de veldwikkeling is uitgesloten, de afmetingen en het gewicht van het magnetische systeem niet lager zijn dan bij elektromagnetische bekrachtiging van de machine.
De eigenschappen van motoren worden grotendeels bepaald door hun bekrachtigingssysteem.
Hoe groter de afmetingen van de motor, hoe groter natuurlijk het koppel dat hij ontwikkelt en dus ook het vermogen. Daarom kunt u met een hogere rotatiesnelheid en dezelfde afmetingen meer motorvermogen krijgen. In dit opzicht zijn DC-motoren, vooral met een laag vermogen, in de regel ontworpen voor een hoge rotatiesnelheid - 1000-6000 tpm.
Houd er echter rekening mee dat de rotatiesnelheid van de werkende lichamen van productiemachines aanzienlijk lager is. Daarom moet er een versnellingsbak tussen de motor en de werkende machine worden geïnstalleerd. Hoe hoger het motortoerental, hoe complexer en duurder de versnellingsbak wordt. In installaties met hoog vermogen, waar de versnellingsbak een dure eenheid is, zijn de motoren ontworpen voor aanzienlijk lagere toerentallen.
Houd er ook rekening mee dat een mechanische versnellingsbak altijd een significante fout introduceert. Daarom is het in precisie-installaties wenselijk om motoren met een laag toerental te gebruiken die rechtstreeks of door middel van eenvoudigste transmissie... In dit opzicht verschenen de zogenaamde motoren met hoog koppel op lage snelheden rotatie. Deze motoren worden veel gebruikt in metaalsnijmachines, waar ze door middel van kogelomloopspillen worden scharnierend met verplaatsingsorganen zonder tussenschakels.
Elektromotoren verschillen ook in ontwerptekens die verband houden met hun bedrijfsomstandigheden. Voor normale omstandigheden worden zogenaamde open en beschermde motoren gebruikt, gekoeld door de lucht van de ruimte waarin ze zijn geïnstalleerd.
Door middel van een ventilator op de motoras wordt lucht door de kanalen van de machine geblazen. V agressieve omgevingen Er worden gesloten motoren gebruikt, waarvan de koeling wordt uitgevoerd door een uitwendig geribbeld oppervlak of uitwendig blazen. Tot slot zijn er speciale motoren beschikbaar voor explosieve atmosferen.
Specifieke eisen voor de ontwerpvormen van de motor worden opgelegd wanneer het nodig is om processen met hoge snelheid - snelle acceleratie en vertraging te garanderen. In dit geval moet de motor een speciale geometrie hebben - een kleine ankerdiameter met een grote ankerlengte.
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 vastgezet met lijmen zoals epoxyhars. Met een lage inductantie van de wikkeling worden de commutatiecondities op de collector aanzienlijk verbeterd, er zijn geen extra polen nodig, een collector met kleinere afmetingen kan worden gebruikt. Dit laatste reduceert het traagheidsmoment van het motoranker verder.
Nog grotere mogelijkheden voor het verminderen van mechanische traagheid worden geboden door het gebruik van een hol anker, dat een cilinder is van isolerend materiaal. Op het oppervlak van deze cilinder is een wikkeling gemaakt door bedrukking, stempelen of van een draad volgens een sjabloon op een speciale machine. De wikkeling is vastgemaakt met zelfklevende materialen.
In de roterende cilinder bevindt zich een stalen kern om magnetische fluxpaden te creëren. In motoren met gladde en holle armaturen neemt de vereiste magnetiserende kracht om de vereiste magnetische flux te geleiden aanzienlijk toe, vanwege de toename van de openingen in het magnetische circuit als gevolg van de introductie van wikkelingen en isolatiematerialen daarin. Dienovereenkomstig blijkt het magnetische systeem meer ontwikkeld te zijn.
Motoren met lage inertie omvatten ook schijfankermotoren. De schijven waarop de windingen worden aangebracht of gelijmd zijn gemaakt van dun isolatiemateriaal dat niet kromtrekt, zoals glas. Het magnetische systeem met een tweepolige uitvoering bestaat uit twee beugels, waarvan er één de veldwikkelingen bevat. Vanwege de lage inductantie van de ankerwikkeling heeft de machine in de regel geen collector en wordt de stroom door borstels direct van de wikkeling afgenomen.
Het moet ook worden vermeld over de lineaire motor, die geen roterende beweging biedt, maar translatie. Het is een motor waarvan het magnetische systeem als het ware wordt ingezet en de polen zijn geïnstalleerd op de bewegingslijn van het anker en het bijbehorende werklichaam van de machine. Het anker is meestal ontworpen als een anker met lage inertie. De afmetingen en kosten van de motor zijn groot, aangezien een aanzienlijk aantal polen nodig is om beweging over een bepaald segment van het pad te verzekeren.
DC-motoren starten
Op het eerste moment van het starten van de motor staat het anker stil en tegengesteld. enz. met. en de spanning in het anker is nul, dus Ip = U / Rя.
De weerstand van het ankercircuit is laag, daarom is de startstroom 10 - 20 keer en meer dan de nominale stroom. Dit kan aanzienlijke oververhitting van de ankerwikkeling en overmatige oververhitting veroorzaken, daarom wordt de motor gestart met actieve weerstanden die zijn opgenomen in het ankercircuit.
Motoren tot 1 kW kunnen direct worden gestart.
De weerstandswaarde van de startweerstand wordt geselecteerd op basis van de toegestane startstroom van de motor. De regelweerstand wordt stapsgewijs gemaakt om de soepelheid van het starten van de elektromotor te verbeteren.
Aan het begin van het opstarten wordt alle weerstand van de regelweerstand geïntroduceerd. Naarmate de snelheid van het anker toeneemt, ontstaat er een tegen-ee. d.s, die inschakelstromen beperkt. Door stap voor stap de weerstand van de regelweerstand uit het ankercircuit te verwijderen, wordt de aan het anker geleverde spanning verhoogd.
Snelheidsregeling elektrische motor Gelijkstroom
DC-motorsnelheid:
waarbij U de voedingsspanning is; Iya - ankerstroom; R I - de weerstand van het kettinganker; kc - coëfficiënt die het magnetische systeem kenmerkt; Ф is de magnetische flux van de elektromotor.
Uit de formule blijkt dat de rotatiesnelheid elektrische motor gelijkstroom kan op drie manieren worden geregeld: door de bekrachtigingsflux van de elektromotor te veranderen, de aan de elektromotor geleverde spanning te veranderen en de weerstand in het ankercircuit te veranderen.
De eerste twee regelmethoden zijn het meest wijdverbreid gebruikt, de derde methode wordt zelden gebruikt: het is oneconomisch en het motortoerental is sterk afhankelijk van belastingsschommelingen. De mechanische eigenschappen die worden verkregen, zijn weergegeven in de figuur.
De dikgedrukte lijn is de natuurlijke afhankelijkheid van het toerental van het koppel op de as, of, wat hetzelfde is, van de ankerstroom. De rechte lijn van natuurlijke mechanische eigenschappen wijkt enigszins af van de horizontale stippellijn. Deze afwijking wordt instabiliteit, niet-stijfheid, soms statisme genoemd. De groep niet-parallelle rechte lijnen I komt overeen met de regeling van de snelheid door excitatie, parallelle rechte lijnen II worden verkregen als gevolg van het veranderen van de ankerspanning, ten slotte is ventilator III het resultaat van het introduceren van een actieve weerstand in het ankercircuit .
De grootte van de bekrachtigingsstroom van de DC-motor kan worden aangepast met behulp van een regelweerstand of een ander apparaat actieve weerstand die in grootte kan worden veranderd, bijvoorbeeld een transistor. Bij toenemende weerstand in het circuit neemt de veldstroom af, het motortoerental neemt toe. Bij een verzwakking van de magnetische flux bevinden de mechanische kenmerken zich boven de natuurlijke (d.w.z. boven de kenmerken bij afwezigheid van een regelweerstand). Het verhogen van het motortoerental veroorzaakt meer vonken onder de borstels. Bovendien, wanneer de elektromotor met een verzwakte flux werkt, neemt de stabiliteit van zijn werking af, vooral bij variabele belastingen op de as. Daarom zijn de toerentalregelingslimieten op deze manier niet hoger dan 1,25 - 1,3 van de nominale waarde.
Spanningsregeling vereist een constante stroombron zoals een generator of omvormer. Deze verordening wordt gebruikt in alle industriële systemen elektrische aandrijving: generator - gelijkstroommotor (G - DPT), elektrische machine versterker - DC-motor (EMU - DPT), magnetische versterker - DC-motor (MU - DPT), - DC-motor (T - DPT).
remmen elektrische motoren Gelijkstroom
Bij elektrische aandrijvingen met elektrische motoren DC worden drie remmethoden gebruikt: dynamisch, regeneratief en oppositieremmend.
Dynamisch remmen wordt uitgevoerd door kortsluiting van de motorankerwikkeling of door. Waarin gelijkstroommotor begint te werken als een generator en zet de opgeslagen mechanische energie om in elektrische energie. Deze energie komt vrij in de vorm van warmte in de weerstand, waarop de ankerwikkeling is gesloten. Dynamisch remmen zorgt voor nauwkeurig stoppen van de motor.
Regeneratief remmengelijkstroommotor uitgevoerd wanneer aangesloten op het netwerk elektrische motor geroteerd door de actuator met een snelheid die het ideale stationaire toerental overschrijdt. Dan e. d.s geïnduceerd in de motorwikkeling zal de waarde van de netspanning overschrijden, de stroom in de motorwikkeling keert van richting om. Elektrische motor gaat aan het werk in generatormodus en geeft energie aan het netwerk. Tegelijkertijd ontstaat er een remkoppel op zijn as. Een dergelijke modus kan worden verkregen in de aandrijvingen van hefmechanismen bij het laten zakken van de last, evenals bij het regelen van de snelheid van de motor en tijdens remprocessen in elektrische gelijkstroomaandrijvingen.
Regeneratief remmen van een DC-motor is de meest economische methode, omdat in dit geval de elektriciteit wordt teruggeleverd aan het netwerk. In de elektrische aandrijving van metaalsnijmachines wordt deze methode gebruikt voor snelheidsregeling in de G - DPT en EMU - DPT systemen.
oppositie remmengelijkstroommotor uitgevoerd door de polariteit van spanning en stroom in de ankerwikkeling te veranderen. Wanneer de ankerstroom interageert met het magnetische veld van de excitatiewikkeling, wordt een remkoppel gecreëerd, dat afneemt naarmate de rotatiesnelheid afneemt elektrische motor. Met afnemende snelheid elektrische motor tot nul, moet de elektromotor worden losgekoppeld van het netwerk, anders begint deze in de tegenovergestelde richting te draaien.
Een apparaat dat elektrische energie omzet in mechanische energie kan worden gebruikt als motor of generator, aangezien het ontwerp en de werking van een gelijkstroommotor (DC-motor) vergelijkbaar is met die van een generator. Een kenmerk van de DCT is een mechanische omvormer (schakelaar). Deze commutator heeft sleepcontacten in de vorm van borstels, die zo zijn geplaatst dat ze tijdens het draaien de polariteit van de ankerwikkelingen (spoelen) veranderen.
Functies en apparaat DPT
DPT is een roterende elektrische machine aangedreven door gelijkstroom. Afhankelijk van de stroomrichting wordt onderscheid gemaakt tussen een motor (elektromotor met elektrisch en mechanisch vermogen) en een generator ( elektrische generator, waaraan mechanisch vermogen wordt geleverd, evenals elektriciteit). DPT's kunnen onder belasting worden gestart, hun snelheid is eenvoudig te wijzigen. In generatormodus DPT zet wisselspanning om geleverd door de rotor in een pulserende constante spanning.
Geschiedenis van de uitvinding
Voortbouwend op de ontwikkeling van de eerste elektrochemische cellen in de eerste helft van de 19e eeuw, waren gelijkstroommachines de eerste elektromechanische energieomzetters. De oorspronkelijke vorm van de elektromotor werd in 1829 ontwikkeld en in 1832 bouwde de Fransman Hippolyte Piksii de eerste generator. Antonio Pacinotti bouwde in 1860 een gelijkstroom-elektromotor met een meercomponentencommutator. Friedrich von Hefner-Alteneck ontwikkelde het trommelanker in 1872, wat de mogelijkheid opende voor industrieel gebruik op het gebied van grootschalige machinebouw.
In de daaropvolgende decennia verloren dergelijke machines door de ontwikkeling van driefasige wisselstroom hun belang in de grootschalige machinebouw. Synchrone machines en systemen met laag niveau onderhoud asynchrone motor hebben ze in veel apparaten vervangen.
Motor ontwerp
Om het werkingsprincipe van de DPT te begrijpen, moet u deze eerst bestuderen. ontwerpkenmerken, waarvan er één is dat een roterend geleidend circuit is geïnstalleerd in het magnetische veld van een permanente magneet.
Als we deze structuur vereenvoudigen, kunnen we zeggen dat: de motor bestaat uit twee hoofdcomponenten:
- De hoofdmagneet (permanente magneet) die aan de stator is bevestigd. Het magnetische veld kan ook elektrisch worden opgewekt. De zogenaamde bekrachtigingswikkelingen (spoelen) bevinden zich op de stator.
- Geleidende lus (versterking) op de ankerkern, meestal samengesteld uit gelamineerde metalen platen.
Beide ontwerpen worden extern bekrachtigde DC-motoren genoemd. De elektrodynamische wet geeft aan dat de geleidende lus van een geleider in een magnetisch veld een kracht [F] is, afhankelijk van de stroom [I] en de sterkte van het magnetische veld [B]. Een geleidende geleider is omgeven door een cirkelvormig magnetisch veld. Als je het magnetische veld van het magnetische veld combineert met het magnetische veld van de geleidende lus, kun je de superpositie van de twee velden vinden, evenals het resulterende krachteffect.
De ankerwikkeling bestaat uit twee spoelhelften. Als u een gelijkspanning toepast op de twee uiteinden van de ankerwikkeling, kunt u zich voorstellen dat bewegende ladingsdragers de onderste helft van de spoel binnenkomen vanaf de bovenste helft van de spoel.
Elke geleidende spoel ontwikkelt zijn eigen magnetisch veld en het magnetische veld van de permanente magneet wordt gesuperponeerd op het magnetische veld van de onderste helft van de spoel en het veld van de bovenste helft van de spoel. De veldlijnen van een constant magnetisch veld zijn altijd in dezelfde richting, ze tonen altijd van de noord- tot de zuidpool. Daarentegen hebben de velden van de twee helften van de spoel tegengestelde richtingen.
Aan de linkerkant van het spoelhalfveld lopen de veldlijnen van het bekrachtigingsveld en het spoelveld in dezelfde richting. Dit krachteffect creëert een koppel in de tegenovergestelde richting aan de onder- en boveneinden van het anker, waardoor het anker gaat roteren.
Het anker is een zogenaamd I-beam anker. Dit ontwerp dankt zijn naam aan zijn vorm, die lijkt op twee T-stukken. De ankerspoelen zijn verbonden met de commutator (collector) boards. De stroom in de ankerwikkeling wordt meestal geleverd via koolborstels, die zorgen voor glijdend contact met de roterende commutator en de spoelen van elektriciteit voorzien. Borstels zijn gemaakt van zelfsmerend grafiet, gedeeltelijk gemengd met koperpoeder voor kleine motoren.
Werkingsprincipe en gebruik
Dit apparaat is een elektrische machine die elektrische energie omzet in mechanische energie. Het werkingsprincipe van een gelijkstroommotor is dat wanneer een geleider die wordt gedragen door een stroom, in een magnetisch veld wordt geplaatst, deze een mechanische kracht ervaart.
Een permanente magneet zet elektrische energie om in mechanische energie door de interactie van twee magnetische velden. Het ene veld wordt gecreëerd door een assemblage met permanente magneten, het andere - elektrische schok stromen in de motorwikkelingen. Deze twee velden resulteren in een koppel dat de neiging heeft om de rotor te roteren. Terwijl de rotor draait, wordt de stroom in de wikkelingen geschakeld, waardoor een continu koppel wordt geleverd.
De schakelaar bestaat uit geleidende koperen segmenten (staven), die de afsluiting vormen van afzonderlijke draadspoelen die rond de wapening zijn verdeeld. De tweede helft van de mechanische schakelaar is voorzien van borstels. Deze borstels blijven meestal stationair met het motorhuis.
Terwijl elektrische energie door de borstels en het anker gaat, wordt een torsiekracht gecreëerd in de vorm van een reactie tussen het motorveld en het anker, waardoor het motoranker gaat roteren. Wanneer het anker draait, schakelen de borstels over naar aangrenzende strips op de commutator. Deze actie brengt elektrische energie over naar de aangrenzende wikkeling en het anker.
De beweging van het magnetische veld wordt bereikt door de stroom tussen de spoelen in de motor te schakelen. Deze actie wordt schakelen genoemd. Veel motoren hebben ingebouwde commutatie. Dit betekent dat wanneer de motor draait, de mechanische borstels automatisch de spoelen op de rotor omwisselen.
Snelheidsinstelling
DPT kan eenvoudig worden aangepast. De snelheid kan worden gewijzigd met behulp van de volgende variabelen:
De eenvoudigste methode om de rotatiesnelheid te regelen, is door de aandrijfspanning te regelen. Hoe hoger de spanning, hoe hoger de snelheid die de motor probeert te bereiken. In veel toepassingen kan eenvoudige spanningsregeling leiden tot grote vermogensverliezen in het regelcircuit, daarom wordt pulsbreedtemodulatie veel gebruikt.
Op de belangrijkste manier met pulsbreedtemodulatie het bedrijfsvermogen wordt in- en uitgeschakeld om de stroom te moduleren. De verhouding van de aan-tijd tot de uit-tijd bepaalt het motortoerental.
Een extern bekrachtigde motor is eenvoudig te regelen omdat de stromen door de anker- en statorwikkelingen afzonderlijk kunnen worden geregeld. Daarom hadden dergelijke motoren duidelijke betekenis vooral op het gebied van zeer dynamische aandrijfsystemen, bijvoorbeeld voor het aandrijven van gereedschapsmachines met nauwkeurige snelheids- en koppelregeling.
Moderne applicatie
DPT wordt op verschillende gebieden gebruikt.
Het is een essentieel element in verschillende producten:
- speelgoed;
- servomechanische apparaten;
- klepaandrijvingen;
- robots;
- auto-elektronica.
Dagelijkse artikelen van hoge kwaliteit (keukenapparatuur) maken gebruik van een servomotor die bekend staat als een universele motor. Deze universele motoren zijn typische gelijkstroommotoren waarbij de stationaire en roterende spoelen seriële draden zijn.
