Var används en DC-motor? När borstarna rör sig över trumman skapas en gnista. DC-motordesign och underhåll

Likströmsmotorer finns sällan i hushåll. Men de finns alltid i alla batteridrivna barnleksaker som går, springer, rider, flyger etc. Motorer likström(DPT) installeras i bilar: i fläktar och olika enheter. De används nästan alltid i elfordon och mer sällan i tillverkningen.

Fördelar med DPT jämfört med asynkronmotorer:

• Väl justerbar.
• Utmärkta startegenskaper.
• Rotationshastigheter kan vara mer än 3000 rpm.

Nackdelar med DBT:

1. Låg tillförlitlighet.
2. Svårigheter att tillverka.
3. Högt pris.
4. Höga underhålls- och reparationskostnader.

Funktionsprincip för en DC-motor

Motorkonstruktionen liknar synkronmotorer växelström. Jag kommer inte att upprepa mig själv, om du inte vet, titta i den här av våra.

Vilken modern elmotor som helst verk baserat på Faradays lag om magnetisk induktion och "Vänsterhandsregeln". Om en elektrisk ström är ansluten till den nedre delen av ankarlindningen i en riktning, och till den övre delen i motsatt riktning, kommer den att börja rotera. Enligt den vänstra regeln kommer ledare som läggs i ankarslitsarna att tryckas ut av magnetfältet i lindningarna på DPT-huset eller statorn.

Den nedre delen kommer tryck till höger och den översta till vänster, så att ankaret börjar rotera tills ankarets delar byter plats. För att skapa kontinuerlig rotation är det nödvändigt att ständigt vända polariteten hos ankarlindningen. Detta är vad kommutatorn gör, som, när den roterar, växlar ankarlindningarna. Spänning från strömkällan tillförs kollektorn med hjälp av ett par pressande grafitborstar.

Schematiska diagram av en DC-motor

Om AC-motorer är ganska enkla ansluta, sedan med DPT är allt mer komplicerat. Du måste känna till motorns märke och sedan ta reda på dess anslutningskrets på Internet.

Oftare för medelstora och kraftfulla motorer DC det finns separata plintar i anslutningslådan från ankaret och från fältlindningen (OB). Som regel matas hela strömförsörjningsspänningen till ankaret, och en kontrollerad ström tillförs excitationslindningen av en reostat eller växelspänning. DC-motorns hastighet kommer att bero på storleken på OB-strömmen. Ju högre den är, desto snabbare hastighet rotation.

Beroende på hur ankaret och OB är anslutna, elmotorer kommer med oberoende magnetisering från en separat strömkälla och med självexcitering, som kan vara parallell, serie och blandad.

Används i produktionen motorer med oberoende magnetisering, som är ansluten till en strömkälla separat från ankaret. Det finns ingen elektrisk koppling mellan fält- och ankarlindningarna.

Kopplingsschema med parallell excitation i huvudsak liknar den en krets med oberoende excitation av OB. Den enda skillnaden är att det inte finns något behov av att använda en separat strömkälla. Motorer, när de slås på enligt båda dessa scheman, har samma stela egenskaper, därför används de i verktygsmaskiner, fläktar etc.

Serielindade motorer används när hög startström och mjuk karakteristik krävs. De används i spårvagnar, trolleybussar och elektriska lok. Enligt detta schema är fält- och ankarlindningarna anslutna till varandra i serie. När spänning appliceras kommer strömmarna i båda lindningarna att vara desamma. Den största nackdelen är att när belastningen på axeln minskar till mindre än 25% av det nominella värdet, sker en kraftig ökning av rotationshastigheten och når värden som är farliga för DPT. Därför är en konstant belastning på axeln nödvändig för problemfri drift.

Används ibland DBT med blandad upphetsning, i vilken en OB-lindning är ansluten i serie till ankarkretsen och den andra parallellt. Förekommer sällan i livet.

Reverserande DC-motorer

För att ändra rotationsriktningen DPT med seriemagnetisering kräver att strömriktningen ändras i OB- eller armaturlindningen. I praktiken görs detta genom att ändra polariteten: vi byter plus- och minuspositioner. Om du ändrar polariteten i excitations- och ankarkretsarna samtidigt, kommer rotationsriktningen inte att ändras. Det omvända görs på liknande sätt för motorer som körs med växelström.

Reverserande DPT med parallell eller blandad excitation Det är bättre att göra detta genom att ändra riktningen på den elektriska strömmen i ankarlindningen. När excitationslindningen går sönder når EMF farliga värden och ett sammanbrott av trådisoleringen är möjlig.

Reglera hastigheten på DC-motorer

DPT med sekventiell excitation lättast att reglera variabelt motstånd i armaturkedjan. Den kan endast justeras för att minska hastigheten i förhållandet 2:1 eller 3:1. I detta fall uppstår stora förluster i kontrollreostaten (R reg). Den här metoden används i kranar och elektriska vagnar som har täta avbrott i driften. I andra fall justeras hastigheten uppåt från det nominella värdet med hjälp av en reostat i fältlindningskretsen, som visas i den högra bilden.

DPT med parallell excitation Du kan också reglera varvtalet nedåt med hjälp av motstånd i ankarkretsen, dock högst 50 procent av det nominella värdet. Återigen kommer det att bli uppvärmning av motståndet på grund av förluster av elektrisk energi i det.

Öka hastigheten med max 4 gånger tillåter en reostat i OB-kretsen. Den enklaste och vanligaste metoden för att justera rotationshastigheten.

I praktiken, i moderna elmotorer, används dessa styrmetoder sällan på grund av deras brister och begränsade reglerområde. Olika används elektroniska kretsar förvaltning.

Liknande material.

Om du är intresserad av detaljer beskrivs principen för driften av en DC-motor i detalj på många platser och till och med med formler. Vi bestämde oss för att prata inte bara om detta, utan också om några funktioner som inte är så allmänt kända.

Några ord om DC-maskiner

Den erhölls före variabeln, och från ögonblicket av dess uppträdande började experiment på vad detta odjur kunde användas till. Ganska snabbt etablerades ett samband mellan ström, magnetfält och rotation. Det började med att Faraday placerade en magnet i en lindning med ledningar och upptäckte utseendet på en ström. Sedan upptäckte han att om man först sätter in en magnet inuti spolen och sedan lägger på ström så kommer magneten att trycka ut. Eller tvärtom, det kommer att dra in dig. Detta är driftsprincipen för en DC-maskin - användning av interaktion magnetiskt fält och el. Låt oss nu uppmärksamma det faktum att om vi "petar" en magnet kommer vi att få elektricitet, och om vi använder elektricitet kommer vi att "skjuta ut" magneten. Det vill säga DC-maskiner, vars design och funktionsprincip vi överväger, är just maskiner. Det vill säga att motorn också är en generator, med andra ord är detta maskiner för reversibel omvandling av mekanisk energi till elektrisk energi(nuvarande). En magnet har två poler, el plus och minus. Samspelet mellan magneten och strömmen är i det här fallet föremål för komplexa lagar, men om vi är intresserade av rotation (och progressiva returrörelser behövs sällan inom tekniken), så kan vi bara få en riktning - medurs i förhållande till polariteten på magneterna och strömriktningen. Samma välbekanta "gimlet-regel", eller "vänsterhandsregel". Vi kan enkelt ändra polariteten på lindningsströmmen genom att byta två ledningar, men vi kommer inte att kunna ändra magnetens poler och kommer helt enkelt att bränna motorn. Som referens kan du också titta på regeln " höger hand" Det finns något liknande inom elektroteknik, det gäller även DC-maskiner, men vad gäller energigenerering.

Själva axelrotationen sker enligt följande. Inuti magnetfältet finns en rotor med en axel på vilken det sitter en spole. Det inducerar ett magnetfält när ström appliceras. Magneter med olika poler lockar, men med samma poler stöter de bort. Externa magneter "stötar bort" rotorns fungerande elektromagneter, vilket får dem att "avstöta" hela tiden medan det finns ström, vilket leder till rotation av axeln.

Detta är driftprincipen för en DC-motor, allt annat är detaljer och tekniska detaljer.

Funktioner i DC-motordesignen

Naturligtvis, i teorin, är principen för driften av en DC-maskin tydlig, men en nyfiken läsare kommer omedelbart att fråga - hur kommer rotorn att börja rotera om den är inuti en tvåpolig magnet? Denna fråga är oundviklig och för att svara på den måste du titta närmare på likströmsmotorns design. Förresten, viss kunskap kommer att vara användbar för att förstå driften av AC-motorer.

Låt oss börja med en lista över svårigheter som de första skaparna av DBT mötte.

1. Tillgänglighet två döda platser, varifrån oberoende lansering är omöjlig. (Samma två poler av magneter).
2. Magnetisk repulsion är för svag vid låg ström. Eller starkt rotationsmotstånd som hindrar start.
3. Rotorn stannar efter ett varv. Inte rotation, utan svängning fram och tillbaka, för efter att ha passerat halva cirkeln stöttes inte rotorns "magnet" bort, utan attraherades, det vill säga den accelererade inte rotationen utan saktade ner den.

Det som återstod var materialen och några småsaker, som implementeringen av principen om en vändbar elektrisk maskin.

De "döda punkterna" var de första som vann, med inte två, utan tre eller fler magneter. Tre tänder på rotorn eliminerar döda punkter, en är alltid i magnetfältet, och det har blivit möjligt att starta motorn från vilken position som helst på rotorn.

De kunde övervinna problemet med acceleration och retardation genom att tillämpa principen om drift av en DC-maskin - lätt att växla mellan plus och minus med bibehållen ström. Med andra ord, rotorn börjar den första halvan av varvet efter att ha börjat med strömmens polaritet: positiv upptill, minus längst ned. Så snart den övre punkten upptar bottenpositionen ändras punkternas polaritet till minus - plus, och "repulsion - acceleration" fortsätter till slutet av varvet, varefter cykeln upprepas och bromsning elimineras. Denna mekanism kallades samlare. Samma borstar av elmotorn som säkerställer överföring av ström från en stationär kontakt till en roterande axel. Och vilken show! Med byte av tecken på rotorn 2 gånger per varv. Räkna ut hur mycket arbete uppsamlaren måste göra om motorn har 2000 rpm.

Kommutatorn är den mest komplexa delen när man överväger designen av en DC-motor, eftersom den tillåter omvänd omvandling av rotation till ström. Den huvudsakliga förbrukningsvaran är borstar. Efter att ha köpt ny enhet med en elmotor, se till att du har reservdelar. Var inte lat, medan enheten är ny, köp ett par uppsättningar till.

Komplexiteten hos samlaren gör att du visuellt kan bestämma dess tillstånd och gnistans korrekta funktion. Det är riktigt illa när gnistor (och samlaren är inget annat än en kontaktbrytare) bildar en ring - "allround brand". Det betyder att motorn inte kommer att hålla länge. Medan kampen mot gnistbildning pågår med varierande framgång är det inte möjligt att helt besegra den, men det har varit möjligt att förlänga livslängden för DPT.

Om det verkade för dig att vi glömde svaga strömmar under uppstarten, efter att omedelbart ha övervägt det tredje problemet, har du fel. Lanseringsproblemet visade sig vara så komplext att vi kommer att överväga det separat.

Startströmmar för DC-motorer

Så principen för driften av en DC-motor är tydlig, vi har säkerställt självstartande, eliminerad sektorbroms på de omvända magnetpolerna, allt som återstår är att slå på den. Men här är problemet. Rotorn roterar fortfarande inte, även om allt är bra. Faktum är att medan vi förfinade vår motor blev rotorn tyngre, den hade svänghjul och allt det där, och strömmen räckte helt enkelt inte till för att magneterna skulle "veva" rotorn. "Vilken i helvete rackare!" (c) den nyfikna experimenteraren kommer att utropa och helt enkelt öka strömmen. Och du vet, motorn börjar faktiskt snurra. Med flera Om :

• Om lindningarna (trådarna i spolen) inte brinner ut;
• Om strömstyrkan kan motstå;
• Om svetsning av kopplingssektorer etc. inte sker på kollektorn under en sådan uppstart.

Därför upptäcktes snabbt att bara öka startströmmen fel beslut. Förresten, vi har ännu inte nämnt den största fördelen med DPT över AC-motorer - detta direkt överföring av vridmoment från startögonblicket. Enkelt uttryckt, från det ögonblick som den börjar rotera kan DPT-axeln "vända" vad som helst och övervinna ett betydande motstånd, vilket är bortom kraften hos AC-motorer.

Denna fördel blev DBTs akilleshäl. Själva principen för driften av en DC-maskin verkade inte tillåta godtyckliga förändringar i startströmmen på ena sidan. Å andra sidan krävde försök att tillhandahålla en hög ström för uppstart och minska den efter uppstart automatisering. Till en början använde de launchers och starters, speciellt för DPT hög kraft, men det var en återvändsgränd inom utvecklingen. Att vägra smidig justering av startströmmen gjorde det möjligt att hitta en rimlig kompromiss även här. Faktum är att det nu ser ut som att starta en motor, som att accelerera en bil. Vi börjar köra i 1:ans växel, växlar sedan till 2:an, 3:an och nu tävlar vi längs motorvägen i 4:e hastigheten. Bara i I detta fall"överföringar", det vill säga strömmar, omkopplare automatisk startmotor. All denna elektroteknik löser två problem samtidigt - smidig start DPT utan överbelastning och bibehåller integriteten hos elnätet (motorkraftkälla). Liksom driftprincipen för en DC-motor är denna automatisering baserad på direkt omvandling. Strömmen stiger gradvis till startvärdet, liksom balansen mellan ingångsströmmen och strömmarna på lindningarna innan rotationen börjar. Efter att rotationen börjar minskar strömmen kraftigt och ökar igen, "justerar rotationen av axeln" och så vidare 2-3 gånger till.

Därmed var uppstarten inte längre "smidig", utan blev säker för alla. Det viktigaste som bevarades med detta schema, och idag är det det vanligaste, den största fördelen är vridmoment. Samtidigt har designen av en pålitlig DC-motor blivit enklare, effekten har ökat och startströmmar, även om de förblir en huvudvärk för denna klass av motorer, har slutat att vara kritiska för mekanismer.

Tillämpningar av DC-motorer

DPT, liksom DC-maskiner, vars design och funktionsprincip vi undersökte, används där det är olämpligt att använda permanent anslutning till nätverk ( bra exempel- en bilstartare, som är en DPT), där en sådan anslutning är omöjlig (till exempel leksaker med motorer för barn), eller där ens en sådan anslutning inte räcker. Till exempel järnvägstransport, som verkar vara kopplad till AC-nät, men de erforderliga vridmomenten är sådana att endast DC-motorer kan användas, vars principer inte har förändrats. Och faktiskt i Nyligen Tillämpningsområdet minskar inte utan bara ökar. Ju större batterikapacitet desto längre kommer en sådan motor att fungera autonomt. Ju mindre dimensioner, desto större maktvinst.

Ekonomisk– det här är en fråga för framtiden, för nu finns det inget speciellt att spara och frågan har inte ställts, variabla motorer blir enklare. Men de kommer inte att kunna ersätta DPT. Det här är DCT, eller likströmsmaskiner, vars struktur och funktionsprincip vi studerade i årskurs 6-8, men som för länge sedan har glömt bort.

DC-motorer utformad för att omvandla likströmsenergi till mekaniskt arbete.

DC-motorer är mycket mindre vanliga än AC-motorer. Detta beror i första hand på den jämförelsevis höga kostnaden, den mer komplexa enheten och svårigheterna att tillhandahålla ström. Men trots alla dessa nackdelar har DBT många fördelar. AC-motorer är till exempel svåra att reglera, men DFC:er är perfekt reglerade på en mängd olika sätt. Dessutom har DPT strängare mekaniska egenskaper och möjliggör högt startmoment.

DC-elmotorer används som dragmotorer, i elfordon och som olika ställdon.

Design av DC-motorer

Utformningen av en DC-motor liknar en AC-motor, men det finns fortfarande betydande skillnader. På ramen 7, som är gjord av stål, är en magnetiseringslindning installerad i form av spolar 6. Mellan huvudpolerna kan ytterligare poler 5 installeras för att förbättra egenskaperna hos DFC. En armatur 4 är installerad inuti, som består av en kärna och en kollektor 2, och är installerad med hjälp av lager 1 i motorhuset. Kommutatorn är en betydande skillnad från AC-motorer. Den är ansluten till borstar 3, vilket gör att du kan mata eller tvärtom ta bort spänning från ankarkretsen i generatorer.

Funktionsprincip

Funktionsprincipen för DPT är baserad på interaktionen mellan magnetfälten i excitationslindningen och ankaret. Man kan tänka sig att vi istället för en armatur har en ram genom vilken ström flyter, och istället för en excitationslindning en permanentmagnet med polerna N och S. När likström flyter genom ramen börjar permanentmagnetens magnetfält att agera på det, det vill säga ramen börjar rotera, och eftersom strömriktningen inte ändras, förblir ramens rotationsriktning densamma.

När spänning appliceras på motorterminalerna börjar ström att flyta i ankarlindningen, och som vi redan vet börjar maskinens magnetfält att verka på det, medan ankaret börjar rotera, och eftersom ankaret roterar in magnetfältet börjar en EMF bildas. Denna EMF är riktad mot strömmen, varför den kallas tillbaka EMF. Den kan hittas med hjälp av formeln

Där Ф är det magnetiska excitationsflödet, n är rotationsfrekvensen och Ce är maskinens designmoment, som förblir konstant för den.

Spänningen vid terminalerna är större än den bakre EMF med värdet på spänningsfallet i ankarkretsen.

Och om vi multiplicerar detta uttryck med strömmen får vi effektbalansekvationen.

Elektriska motorerDC används i de elektriska frekvensomriktare som kräver ett stort intervall av varvtalsreglering, större noggrannhet för att bibehålla frekvensomriktarens rotationshastighet och hastighetskontroll upp från den nominella hastigheten.

Driften av en DC elmotor är baserad på. Från grunderna i elektroteknik är det känt att en strömförande ledare som placeras i påverkas av en kraft som bestäms av vänsterregeln:

F = BIL

där I är strömmen som flyter genom ledaren, B är magnetfältsinduktionen; L är längden på ledaren.

När en ledare korsar en maskins magnetfältslinjer induceras den i den, som i förhållande till strömmen i ledaren riktas mot den, därför kallas det omvänd eller motverkande (mot-emf s). Elkraft i motorn omvandlas den till mekanisk energi och går delvis åt att värma upp ledaren.

Strukturellt allt DC elmotorer består av en induktor och ett ankare, åtskilda av ett luftgap.

Induktor elektrisk motor likström tjänar till att skapa ett stationärt magnetfält hos maskinen och består av en ram, huvud- och ytterligare poler. Ramen tjänar till att fästa huvud- och extrapolerna och är ett element i maskinens magnetiska krets. På huvudpolerna finns det excitationslindningar utformade för att skapa ett magnetfält i maskinen, på de extra polerna finns det en speciell lindning som tjänar till att förbättra omkopplingsförhållandena.

Ankare elektrisk motor likström består av ett magnetiskt system sammansatt av separata blad, arbetslindningen, läggs i spåren, och tjänar för matning fungerande DC-lindning.

Uppsamlaren är en cylinder monterad på motoraxeln och gjord av kopparplattor isolerade från varandra. Kommutatorn har tupputsprång till vilka ändarna av ankarlindningssektionerna är fastlödda. Ström dras från kollektorn med hjälp av borstar som ger glidkontakt med kollektorn. Borstarna är fixerade i borsthållare, som håller dem i ett visst läge och ger det nödvändiga trycket från borsten på kommutatorns yta. Borstar och borsthållare är monterade på en travers kopplad till kroppen elektrisk motor.

Byter in elektriska motorer likström

Pågående elektrisk motor DC-borstar, som glider längs ytan på en roterande kommutator, flyttas sekventiellt från en kommutatorplatta till en annan. I det här fallet ändras de parallella sektionerna av ankarlindningsbrytaren och strömmen i dem. Strömändringen sker när lindningsvarvet kortsluts av borsten. Denna omkopplingsprocess och de fenomen som är förknippade med den kallas kommutering.

Vid omkopplingsögonblicket induceras ett e i den kortslutna delen av lindningen under påverkan av dess eget magnetfält. d.s. självinduktion. Det resulterande e. d.s. orsakar ytterligare ström i den kortslutna sektionen, vilket skapar en ojämn fördelning av strömtätheten på kontaktytan på borstarna. Denna omständighet anses vara den främsta orsaken till gnistor från kommutatorn under borsten. Kvaliteten på omkopplingen bedöms av graden av gnistbildning under borstens löpkant och bestäms på en skala av grader av gnistbildning.

Excitationsmetoder elektriska motorer likström

Excitering av elektriska maskiner innebär skapandet i dem av ett magnetfält som är nödvändigt för drift. elektrisk motor. Excitationskretsar elektriska motorer likström visas i figuren.

Enligt excitationsmetoden är DC-elektriska motorer indelade i fyra grupper:

1. Med oberoende magnetisering, där excitationslindningen NO drivs från en extern likströmskälla.

2. Med parallell magnetisering (shunt), där SHOV-excitationslindningen är parallellkopplad med ankarlindningens kraftkälla.

3. Med sekventiell excitering (seriell), där excitationslindningen SOV är seriekopplad med ankarlindningen.

4. Motorer med blandad excitation (förening), som har en serie MOV och en parallell MOV av excitationslindningen.

Typer av DC-motorer

DC-motorer skiljer sig i första hand i naturen av deras excitation. Motorer kan vara oberoende, sekventiell och blandad excitation. Parallell excitation behöver inte beaktas. Även om fältlindningen är ansluten till samma nätverk från vilket ankarkretsen drivs, beror i detta fall inte fältströmmen på ankarströmmen, eftersom försörjningsnätet kan betraktas som ett nätverk med oändlig kraft, och dess spänningen är konstant.

Excitationslindningen är alltid ansluten direkt till nätverket, och därför påverkar inte införandet av ytterligare motstånd i ankarkretsen excitationsläget. Den specificitet som finns kan inte existera här.

DC-motorer med låg effekt använder ofta magnetoelektrisk excitation från permanentmagneter. Samtidigt förenklas motoromkopplingskretsen avsevärt och kopparförbrukningen minskar. Det bör dock komma ihåg att även om excitationslindningen är eliminerad, är dimensionerna och vikten av det magnetiska systemet inte lägre än med elektromagnetisk excitation av maskinen.

Motorernas egenskaper bestäms till stor del av deras excitationssystem.

Ju större dimensioner motorn har, desto större, naturligtvis, utvecklar den vridmoment och följaktligen effekten. Därför kan du vid högre varvtal och samma dimensioner få mer motorkraft. I detta avseende är som regel DC-motorer, särskilt lågeffektsmotorer, utformade för en hög rotationshastighet - 1000-6000 rpm.

Man bör dock komma ihåg att rotationshastigheten för arbetskropparna i produktionsmaskiner är betydligt lägre. Därför måste en växellåda installeras mellan motorn och arbetsmaskinen. Ju högre motorvarvtal desto mer komplex och dyrare blir växellådan. I högeffektsinstallationer, där växellådan är en dyr komponent, konstrueras motorer med betydligt lägre hastigheter.

Man bör också komma ihåg att en mekanisk växellåda alltid introducerar ett betydande fel. Därför är det i precisionsinstallationer önskvärt att använda låghastighetsmotorer som kan kopplas till arbetskropparna antingen direkt eller genom enklaste överföringen. I detta avseende uppträdde så kallade motorer med högt vridmoment låga hastigheter rotation. Dessa motorer används i stor utsträckning i metallskärmaskiner, där de är kopplade med rörliga delar utan några mellanliggande länkar via kulskruvar.

Elmotorer skiljer sig också i designegenskaper relaterade till deras driftsförhållanden. För normala förhållanden används så kallade öppna och skyddade motorer, kylda av luften i rummet där de är installerade.

Luft blåses genom maskinens kanaler med hjälp av en fläkt placerad på motoraxeln. I aggressiva miljöer slutna motorer används, vars kylning utförs på grund av en extern räfflad yta eller externt luftflöde. Slutligen finns specialmotorer för explosiva miljöer.

Specifika krav på motorns designformer ställs när det är nödvändigt för att säkerställa hög prestanda - snabba accelerations- och bromsprocesser. I det här fallet måste motorn ha en speciell geometri - en liten diameter på armaturen med en stor längd.

För att minska lindningens induktans placeras den inte i spår, utan på ytan av en slät armatur. Lindningen är fäst med lim som epoxiharts. Med låg lindningsinduktans förbättras kopplingsförhållandena på kollektorn avsevärt, det finns inget behov av ytterligare poler och en mindre kollektor kan användas. Det senare minskar ytterligare tröghetsmomentet för motorankaret.

Ännu större möjligheter att minska den mekaniska trögheten ges genom användningen av ett ihåligt ankare, som är en cylinder gjord av isolerande material. På ytan av denna cylinder finns en lindning gjord genom tryckning, stämpling eller från tråd enligt en mall på en speciell maskin. Lindningen är fäst med självhäftande material.

Inuti den roterande cylindern finns en stålkärna som är nödvändig för att skapa magnetiska flödesbanor. I motorer med släta och ihåliga armaturer, på grund av ökningen av gap i magnetkretsen på grund av införandet av lindningar och isoleringsmaterial i dem, ökar den erforderliga magnetiseringskraften för att leda det erforderliga magnetiska flödet avsevärt. Följaktligen visar sig det magnetiska systemet vara mer utvecklat.

Motorer med låg tröghet inkluderar även motorer med skivankare. Skivorna som lindningarna appliceras på eller limmas på är gjorda av ett tunt isoleringsmaterial som inte utsätts för vridning, såsom glas. Det magnetiska systemet med tvåpolig design består av två konsoler, varav den ena rymmer magnetiseringslindningarna. På grund av armaturlindningens låga induktans har maskinen som regel ingen kollektor och strömmen samlas direkt från lindningen med borstar.

Det är också värt att nämna den linjära motorn, som ger translationell snarare än roterande rörelse. Det är en motor, vars magnetiska system så att säga är utplacerat och polerna är installerade på ankarets rörelselinje och motsvarande arbetsdel av maskinen. Ankaret är vanligtvis utformat som ett ankare med låg tröghet. Motorns dimensioner och kostnad är stora, eftersom det krävs ett betydande antal stolpar för att säkerställa rörelse över en given sektion av banan.

Starta DC-motorer

I det första ögonblicket för start av motorn är ankaret orörligt och mot-t.ex. d.s. och spänningen i ankaret är noll, så Iп = U / Rя.

Armaturkretsens motstånd är litet, så startströmmen överstiger 10 - 20 gånger eller mer märkströmmen. Detta kan orsaka betydande överhettning i ankarlindningen, så motorn startas med aktiva motstånd som ingår i ankarkretsen.

Motorer med effekt upp till 1 kW tillåter direktstart.

Resistansvärdet för startreostaten väljs baserat på motorns tillåtna startström. Reostaten är gjord i steg för att förbättra den mjuka starten av elmotorn.

I början av uppstarten införs hela resistansen hos reostaten. När ankarhastigheten ökar uppstår counter-e. d.s., vilket begränsar inkopplingsströmmar. Genom att gradvis ta bort reostatmotståndet steg för steg från ankarkretsen, ökas spänningen som tillförs ankaret.

Hastighetskontroll elektrisk motor likström

DC motorhastighet:

där U är matningsspänningen; I - armaturström; R i - armaturkedjemotstånd; kc - koefficient som kännetecknar det magnetiska systemet; F - magnetiskt flöde av elmotorn.

Från formeln är det tydligt att rotationsfrekvensen elektrisk motor Likström kan justeras på tre sätt: genom att ändra elmotorns excitationsflöde, genom att ändra spänningen som tillförs elmotorn och genom att ändra motståndet i ankarkretsen.

De två första styrmetoderna är de mest använda, den tredje metoden används sällan: den är oekonomisk och motorvarvtalet beror avsevärt på belastningsfluktuationer. De mekaniska egenskaperna som erhålls i detta fall visas i figuren.

Den tjocka raka linjen är hastighetens naturliga beroende av vridmomentet på axeln, eller, vad som är detsamma, av ankarströmmen. Den raka linjen av naturliga mekaniska egenskaper avviker något från den horisontella streckade linjen. Denna avvikelse kallas instabilitet, icke-rigiditet och ibland staticism. Grupp av icke-parallella räta linjer I motsvarar hastighetsstyrning genom excitation, parallella räta linjer II erhålls som ett resultat av ändring av ankarspänningen, och slutligen är fläkt III resultatet av att införa aktivt motstånd i ankarkretsen.

En DC-motors exciteringsström kan justeras med hjälp av en reostat eller vilken enhet som helst aktivt motstånd som kan ändras i storlek, till exempel en transistor. När motståndet i kretsen ökar, minskar excitationsströmmen och motorvarvtalet ökar. När det magnetiska flödet försvagas är de mekaniska egenskaperna belägna ovanför de naturliga (dvs ovanför egenskaperna i frånvaro av en reostat). Ökat motorvarvtal orsakar ökade gnistor under borstarna. Dessutom, när elmotorn arbetar med ett försvagat flöde, minskar stabiliteten i dess drift, särskilt med varierande belastningar på axeln. Därför överstiger hastighetskontrollgränserna på detta sätt inte 1,25 - 1,3 från den nominella.

Spänningskontroll kräver en konstant strömkälla, såsom en generator eller omvandlare. Sådan reglering används i alla industriella system elektrisk drivning: generator - likströmsmotor (G - DPT), elektrisk maskinförstärkare - DC-motor (EMU - DPT), magnetisk förstärkare - DC-motor (MU - DPT), - DC-motor (T - DPT).

Bromsning elektriska motorer likström

I elektriska drivningar med elektriska motorer DC, tre bromsmetoder används: dynamisk, regenerativ och back-on bromsning.

Dynamisk bromsning utförs genom att kortsluta motorns ankarlindning eller genom. Vart i likströmsmotor börjar fungera som en generator och omvandlar den mekaniska energi den lagrar till elektrisk energi. Denna energi frigörs i form av värme i det motstånd som ankarlindningen är stängd mot. Dynamisk bromsning säkerställer exakt stopp av elmotorn.

Regenerativ bromsninglikströmsmotor utförs i fallet när den är ansluten till nätverket elektrisk motor roterar av ställdonet med en hastighet som överstiger det ideala tomgångsvarvtalet. Sen va. d.s inducerad i motorlindningen överstiger värdet på nätverksspänningen, strömmen i motorlindningen ändrar riktning till motsatt. Elektrisk motor växlar till drift i generatorläge, levererar energi till nätverket. Samtidigt uppstår ett bromsmoment på dess axel. Detta läge kan erhållas i drivmekanismerna för lyftmekanismer vid sänkning av en last, såväl som vid reglering av motorvarvtalet och under bromsprocesser i DC-elektriska drivningar.

Regenerativ bromsning av en DC-motor är den mest ekonomiska metoden, eftersom elektricitet i detta fall återförs till nätverket. I den elektriska drivningen av metallskärmaskiner används denna metod för att styra hastigheten i G - DPT och EMU - DPT-systemen.

Bakbromsninglikströmsmotor utförs genom att ändra polariteten för spänning och ström i ankarlindningen. När ankarströmmen samverkar med fältlindningens magnetfält skapas ett bromsmoment som minskar när rotationshastigheten minskar elektrisk motor. När rotationshastigheten minskar elektrisk motor till noll måste elmotorn kopplas bort från nätverket, annars börjar den svänga i motsatt riktning.

En enhet som omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi kan användas som en motor eller en generator, eftersom konstruktionen och funktionsprincipen för en likströmsmotor (DCM) liknar den för en generator. En speciell egenskap hos DPT är en mekanisk växelriktare (switch). Denna kommutator har glidkontakter i form av borstar, som är anordnade så att de ändrar polariteten på ankarlindningarna (spolarna) under rotationsrörelse.

Funktioner och design av DPT

En DPT är en roterande elektrisk maskin som drivs av likström. Beroende på kraftflödets riktning skiljer man mellan en motor (en elmotor med elektrisk och mekanisk kraft) och en generator ( elektrisk generator, till vilken mekanisk kraft tillförs, såväl som elektrisk energi). DCT kan startas under belastning och deras hastighet kan enkelt ändras. I generatorläge DPT omvandlar växelspänning, tillförd av rotorn, till en pulserande likspänning.

Uppfinningens historia

Baserat på utvecklingen av de första voltaiska cellerna under första hälften av 1800-talet var de första elektromekaniska energiomvandlarna likströmsmaskiner. Den ursprungliga formen av elmotorn utvecklades 1829, och 1832 byggde fransmannen Hippolyte Pixie den första generatorn. Antonio Pacinotti byggde en likströmsmotor med en flerkomponentskommutator 1860. Friedrich von Hefner-Alteneck utvecklade trumankaret 1872, vilket öppnade möjligheten för industriell användning inom området storskalig ingenjörskonst.

Under efterföljande decennier förlorade sådana maskiner, på grund av utvecklingen av trefas växelström, sin betydelse i storskalig maskinteknik. Synkrona maskiner och system med låg nivå service asynkron motor ersatt dem i många enheter.

Motordesign

För att förstå hur DBT fungerar måste du först studera det. design egenskaper, av vilka en är att en roterande ledande krets är installerad i magnetfältet hos en permanentmagnet.

Förenkla denna struktur kan vi säga det Motorn består av två huvudkomponenter:

1. Huvudmagneten (permanent magnet) som är fäst på statorn. Ett magnetfält kan också alstras elektriskt. Statorn innehåller de så kallade exciterande lindningarna (spolarna).
2. En ledande slinga (förstärkning) på ankarkärnan, vanligtvis bestående av laminerade metallplåtar.

Båda designerna kallas externt exciterade DC-motorer. Den elektrodynamiska lagen indikerar att en strömförande slinga av en ledare i ett magnetfält representerar en kraft [F], beroende på strömmen [I] och magnetfältets styrka [B]. En strömförande ledare är omgiven av ett cirkulärt magnetfält. Om du kombinerar magnetfältet i ett magnetfält med magnetfältet i en ledande slinga kan du hitta en överlagring av de två fälten, såväl som en resulterande krafteffekt.

Ankarlindningen består av två halvor av spolen. Om en likspänning appliceras på de två ändarna av ankarlindningen, kan rörliga laddningsbärare tänkas komma in i den nedre halvan av spolen från den övre halvan av spolen.

Varje strömförande spole utvecklar sitt eget magnetfält, och permanentmagnetens magnetfält överlagras på magnetfältet i den nedre halvan av spolen och fältet för den övre halvan av spolen. Konstanta magnetfältslinjer är alltid i samma riktning, de pekar alltid från nord- till sydpolen. Däremot har fälten för de två halvorna av spolen motsatta riktningar.

På vänster sida av fälthalvan av spolen har fältlinjerna för magnetiseringsfältet och spolfältet samma riktning. På grund av denna krafteffekt skapas ett vridmoment i motsatt riktning vid armeringens nedre och övre ändar, vilket orsakar en rotationsrörelse av ankaret.

Ankaret är ett så kallat I-balkankare. Denna design fick sitt namn på grund av sin form, som liknar två sammansatta "Ts". Ankarspolarna är anslutna till kommutatorns (kollektor) kort. Tillförseln av ström till ankarlindningen sker vanligtvis genom kolborstar, som ger glidkontakt med den roterande kommutatorn och förser spolarna med elektricitet. Borstarna är tillverkade av självsmörjande grafit, delvis blandat med kopparpulver för små motorer.

Funktionsprincip och användning

Denna enhet är en elektrisk maskin som omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi. Funktionsprincipen för en likströmsmotor är att när en ledare som bärs av ström placeras i ett magnetfält, utsätts den för en mekanisk kraft.

En permanent magnet omvandlar elektrisk energi till mekanisk energi genom växelverkan mellan två magnetfält. Det ena fältet skapas av en sammansättning av permanentmagneter, det andra - elchock flyter i motorlindningarna. Dessa två fält resulterar i ett vridmoment som tenderar att rotera rotorn. När rotorn roterar växlas strömmen i lindningarna, vilket ger kontinuerligt vridmoment.

Kommutatorn består av ledande segment (stavar) av koppar, som är avslutningen av enskilda trådspolar fördelade runt ankaret. Den andra halvan av den mekaniska omkopplaren är utrustad med borstar. Dessa borstar förblir vanligtvis stationära med motorhuset.

När elektrisk energi passerar genom borstarna och beslagen skapas en vridkraft i form av en reaktion mellan motorfältet och ankaret, vilket får motorankaret att rotera. När ankaret vrids växlar borstarna till intilliggande remsor på kommutatorn. Denna åtgärd överför elektrisk energi till den intilliggande lindningen och ankaret.

Rörelsen av magnetfältet uppnås genom att växla ström mellan spolarna inuti motorn. Denna åtgärd kallas kommutering. Många motorer har inbyggd kommutering. Detta innebär att när motorn roterar, kopplar de mekaniska borstarna automatiskt om spolarna på rotorn.

Hastighetsinställning

DPT kan enkelt justeras. Hastigheten kan ändras med hjälp av följande variabler:

Den enklaste metoden för att styra rotationshastigheten är att styra drivspänningen. Ju högre spänning, desto högre hastighet försöker motorn uppnå. I många applikationer kan enkel spänningsreglering resultera i stora effektförluster i styrkretsen, så pulsbreddsmodulering är en mycket använd teknik.

I huvudsak med pulsbreddsmodulering driftström slås på och av för att modulera strömmen. Förhållandet mellan tillslagstiden och "av"-tiden bestämmer motorns hastighet.

En externt exciterad motor är lätt att styra eftersom strömmarna genom ankar- och statorlindningarna kan styras separat. Därför hade sådana motorer visst värde, speciellt inom området högdynamiska drivsystem, till exempel för att driva verktygsmaskiner med exakt hastighet och vridmomentkontroll.

Modern applikation

DBT används inom olika områden.

Det är ett viktigt inslag i olika produkter:

1. leksaker;
2. servomekaniska anordningar;
3. ventilställdon;
4. robotar;
5. bilelektronik.

Högkvalitativa vardagsartiklar (köksapparater) använder en servomotor känd som en universalmotor. Dessa universalmotorer är typiska DFC:er där de stationära och roterande spolarna är serietrådar.