(Ya Tuhan, betapa cepatnya waktu berlalu!). Topik hari ini mungkin hanya sedikit orang yang tertarik, namun jika ada yang tertarik pasti akan sangat bermanfaat bagi mereka. Mari kita dengarkan trudnopisaka: Mohon ditulis dengan jelas tentang desain motor listrik DC. Anda dapat menggunakan salah satu tipe sebagai contoh. Memang di satu sisi prinsip pengoperasiannya sangat sederhana, namun di sisi lain jika salah satu motor listrik dibongkar, maka akan ada banyak bagian yang tidak jelas tujuannya. Dan di situs di awal hasil pencarian paling-paling hanya ada nama untuk bagian-bagian ini. Saya berencana merakit motor listrik sederhana bersama anak-anak saya agar dapat membantu pemahaman merekateknologi dan mereka tidak takut untuk menguasainya.

Tahap pertama pengembangan motor listrik (1821-1832) berkaitan erat dengan penciptaan perangkat fisik untuk menunjukkan konversi berkelanjutan energi listrik ke mekanis.

Pada tahun 1821, M. Faraday, mempelajari interaksi konduktor dengan arus dan magnet, menunjukkan hal itu arus listrik menyebabkan konduktor berputar mengelilingi magnet atau magnet berputar mengelilingi konduktor. Pengalaman Faraday menegaskan kemungkinan mendasar pembuatan motor listrik.

Perkembangan motor listrik tahap kedua (1833-1860) ditandai dengan desain dengan gerakan rotasi jangkar.

Thomas Davenport, seorang pandai besi dan penemu Amerika, merancang motor listrik DC putar pertama pada tahun 1833 dan menciptakan model kereta api yang digerakkan oleh motor tersebut. Pada tahun 1837 ia menerima paten untuk mesin elektromagnetik.

Pada tahun 1834, B. S. Jacobi menciptakan motor arus searah listrik pertama di dunia, di mana ia menerapkan prinsip putaran langsung pada bagian mesin yang bergerak. Pada tanggal 13 September 1838, sebuah perahu dengan 12 penumpang berlayar di sepanjang Neva melawan arus dengan kecepatan sekitar 3 km/jam. Perahu itu dilengkapi roda dengan bilah. Rodanya digerakkan oleh motor listrik yang menerima arus dari baterai 320 sel galvanik. Ini adalah pertama kalinya motor listrik muncul di kapal.

Pengujian berbagai desain motor listrik mengarahkan B.S. Jacobi dan peneliti lain pada kesimpulan berikut:

• perluasan penggunaan motor listrik berbanding lurus dengan pengurangan biaya energi listrik, yaitu penciptaan generator yang lebih ekonomis dibandingkan sel galvanik;
• motor listrik harus memiliki dimensi sekecil mungkin, daya tinggi dan efisiensi tinggi;
• Tahap pengembangan motor listrik dikaitkan dengan pengembangan desain dengan angker kutub tidak menonjol berbentuk cincin dan torsi yang hampir konstan.

Tahap ketiga pengembangan motor listrik ditandai dengan penemuan dan penggunaan industri prinsip eksitasi diri, sehubungan dengan prinsip reversibilitas mesin listrik akhirnya diwujudkan dan dirumuskan. Motor listrik ditenagai lebih banyak sumber murah energi listrik - generator arus searah elektromagnetik.

Pada tahun 1886, motor listrik DC memperoleh fitur utamanya desain modern. Selanjutnya, dia semakin meningkat.

Saat ini sulit membayangkan kehidupan umat manusia tanpa motor listrik. Ini digunakan di kereta api, bus troli, trem. Pabrik dan pabrik memiliki mesin listrik yang kuat. Penggiling daging listrik, pengolah makanan, penggiling kopi, penyedot debu - semua ini digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan dilengkapi dengan motor listrik.

Sebagian besar mesin listrik bekerja berdasarkan prinsip tolakan dan tarik-menarik magnet. Jika kawat diletakan di antara kutub utara dan selatan magnet dan dialiri arus listrik maka kawat tersebut akan terdorong keluar. Bagaimana ini mungkin? Faktanya adalah bahwa melewati konduktor, arus membentuk medan magnet melingkar di sekelilingnya sepanjang kawat. Arah bidang ini ditentukan oleh aturan gimlet (sekrup).

Ketika medan melingkar suatu konduktor berinteraksi dengan medan seragam magnet, di antara kutub-kutub medan magnet melemah di satu sisi dan menguat di sisi lain. Artinya, medium menjadi elastis dan gaya yang dihasilkan mendorong kawat keluar dari medan magnet dengan sudut 90 derajat ke arah yang ditentukan oleh aturan tangan kiri (aturan tangan kanan digunakan untuk generator, dan aturan tangan kiri digunakan untuk generator, dan aturan tangan kiri digunakan untuk generator, dan aturan tangan kiri digunakan untuk generator, dan aturan tangan kiri digunakan untuk generator, dan aturan tangan kiri digunakan untuk generator. aturan tangan hanya cocok untuk motor). Gaya ini disebut “Ampere” dan besarnya ditentukan oleh hukum Ampere F=BxIxL, dimana B adalah nilai induksi magnet medan; I – arus yang bersirkulasi dalam konduktor; L – panjang kawat.

Fenomena ini digunakan sebagai prinsip dasar pengoperasian motor listrik pertama, dan prinsip yang sama masih digunakan hingga saat ini. Pada motor DC daya rendah untuk membuat permanen medan magnet magnet permanen digunakan. Pada motor listrik berdaya sedang dan tinggi, medan magnet seragam dibuat menggunakan belitan eksitasi atau induktor.

Mari kita lihat lebih dekat prinsip pembuatan gerak mekanis dengan menggunakan listrik. Ilustrasi dinamis menunjukkan motor listrik sederhana. Dalam medan magnet seragam, kita menempatkan rangka kawat secara vertikal dan mengalirkan arus melaluinya. Apa yang terjadi? Bingkai berputar dan bergerak secara inersia selama beberapa waktu hingga mencapai posisi horisontal. Posisi netral ini adalah titik mati - tempat di mana pengaruh medan pada penghantar pembawa arus adalah nol. Agar pergerakan dapat berlanjut, Anda perlu menambahkan setidaknya satu frame lagi dan memastikan bahwa arah arus dalam frame dialihkan. saat yang tepat. Video pelatihan di bagian bawah halaman dengan jelas menunjukkan proses ini.

Motor DC modern, alih-alih satu rangka, memiliki jangkar dengan banyak konduktor yang diletakkan dalam alur, dan sebagai pengganti magnet tapal kuda permanen, ia memiliki stator dengan belitan eksitasi dengan dua kutub atau lebih. Gambar tersebut menunjukkan penampang motor listrik dua kutub. Prinsip pengoperasiannya adalah sebagai berikut. Jika arus yang bergerak “menjauhi kita” (ditandai dengan tanda silang) dialirkan melalui kabel-kabel di bagian atas jangkar, dan di bagian bawah - “ke arah kita” (ditandai dengan titik), maka menurut sebelah kiri - Aturan tangan, konduktor atas akan didorong keluar dari medan magnet stator ke kiri, dan konduktor bagian bawah jangkar akan didorong ke kanan sesuai dengan prinsip yang sama. Karena kawat tembaga diletakkan di alur jangkar, maka seluruh gaya pengaruh akan ditransfer ke sana, dan itu akan berputar. Terlihat lebih jauh bahwa ketika penghantar dengan arah arus “menjauhi kita” turun dan berdiri berhadapan dengan kutub selatan yang diciptakan oleh stator, maka akan terjepit menjadi sisi kiri, dan pengereman akan terjadi. Untuk mencegah hal ini terjadi, Anda perlu membalikkan arah arus pada kabel segera setelah garis netral dilewati. Ini dilakukan dengan menggunakan kolektor - saklar khusus yang mengganti belitan jangkar skema umum motor listrik.

Dengan demikian, belitan jangkar mentransmisikan torsi ke poros motor listrik, yang pada gilirannya menggerakkan mekanisme kerja peralatan apa pun, misalnya, mesin untuk jaring rantai. Meskipun dalam hal ini digunakan motor asinkron arus bolak-balik, prinsip dasar pengoperasiannya identik dengan prinsip pengoperasian motor arus searah - ia mendorong konduktor berarus keluar dari medan magnet. Hanya motor listrik asinkron yang mempunyai medan magnet berputar, sedangkan motor listrik DC mempunyai medan magnet statis.

Secara struktural, semua motor listrik DC terdiri dari induktor dan jangkar yang dipisahkan oleh celah udara.

Induktor (stator) motor listrik DC digunakan untuk menciptakan medan magnet stasioner mesin dan terdiri dari rangka, kutub utama dan kutub tambahan. Rangka berfungsi untuk mengencangkan kutub utama dan kutub tambahan serta merupakan elemen rangkaian magnet mesin. Pada kutub utama terdapat belitan eksitasi yang dirancang untuk menciptakan medan magnet mesin, pada kutub tambahan terdapat belitan khusus yang berfungsi untuk memperbaiki kondisi peralihan.

Angker motor listrik DC terdiri dari sistem magnet yang dirangkai lembar terpisah, belitan kerja yang diletakkan dalam alur, dan kolektor yang berfungsi untuk mensuplai arus searah ke belitan kerja.

Kolektor adalah sebuah silinder yang dipasang pada poros mesin dan terbuat dari pelat tembaga yang diisolasi satu sama lain. Komutator memiliki tonjolan ayam tempat ujung bagian belitan jangkar disolder. Arus diambil dari komutator menggunakan sikat yang memberikan kontak geser dengan komutator. Sikat dipasang pada dudukan sikat, yang menahannya pada posisi tertentu dan memberikan tekanan sikat yang diperlukan pada permukaan komutator. Sikat dan tempat sikat dipasang pada balok melintang yang terhubung ke rumah motor listrik.

Mesin kolektor sangat bagus. Sangat mudah dan fleksibel untuk disesuaikan. Anda dapat meningkatkan kecepatan, menurunkannya, karakteristik mekanisnya tangguh, menahan torsi dengan keras. Ketergantungan itu bersifat langsung. Ya, itu dongeng, bukan motor. Jika bukan karena satu lalat dalam salep dalam semua kelezatan ini - seorang kolektor.

Ini adalah unit yang rumit, mahal dan sangat tidak dapat diandalkan. Ini menimbulkan percikan api, menimbulkan gangguan, dan tersumbat oleh debu konduktif dari sikat. Dan di bawah beban berat bisa menyala, membentuk api melingkar, dan hanya itu, mesinnya mati. Ini akan menyebabkan hubungan pendek semuanya.

Tapi apa sih kolektor itu? Mengapa dia dibutuhkan? Di atas saya katakan bahwa kolektor adalah inverter mekanis. Tugasnya adalah mengalihkan tegangan jangkar bolak-balik, sehingga menyebabkan belitan terkena aliran.

Kolektor pada mesin listrik berperan sebagai penyearah arus bolak-balik menjadi arus searah (pada generator) dan berperan sebagai penyearah. saklar otomatis arah arus pada konduktor jangkar yang berputar (pada motor).

Ketika medan magnet dilintasi oleh hanya dua konduktor yang membentuk suatu bingkai, kolektor akan menjadi sebuah cincin tunggal yang dipotong menjadi dua bagian, terisolasi satu sama lain. Secara umum, setiap setengah cincin disebut pelat kolektor.

Awal dan akhir bingkai masing-masing terhubung ke pelat kolektornya masing-masing. Sikat-sikat tersebut diposisikan sedemikian rupa sehingga salah satunya selalu terhubung dengan konduktor yang akan bergerak di kutub utara, dan yang lainnya dengan konduktor yang akan bergerak di kutub selatan.

Beras. 2. Gambar waduk yang disederhanakan

Beras. 3. Penyearah AC menggunakan komutator

Mari kita beri bingkai gerakan rotasi searah jarum jam. Pada saat bingkai yang berputar mengambil posisi seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3, A, arus terbesar akan diinduksi dalam konduktornya, karena konduktor melintasi garis gaya magnet, bergerak tegak lurus terhadapnya.

Arus induksi dari konduktor B yang dihubungkan ke pelat kolektor 2 akan mengalir ke sikat 4 dan, setelah melewati rangkaian luar, melalui sikat 3 akan kembali ke konduktor A. Dalam hal ini, sikat kanan akan positif dan sikat kiri negatif.

Rotasi lebih lanjut dari rangka (posisi B) akan kembali menyebabkan induksi arus pada kedua konduktor; namun arah arus pada penghantar akan berlawanan dengan arah arus pada posisi A. Karena pelat kolektor juga akan berputar bersama penghantar, sikat 4 akan kembali mengalirkan arus listrik ke rangkaian luar, dan melalui sikat 3 arus akan kembali ke bingkai.

Oleh karena itu, meskipun ada perubahan arah arus pada konduktor yang berputar itu sendiri, karena peralihan yang dilakukan oleh kolektor, arah arus pada rangkaian eksternal tidak berubah.

Pada saat berikutnya (posisi D), ketika rangka kembali mengambil posisinya pada garis netral, tidak akan ada lagi arus pada konduktor dan, oleh karena itu, pada rangkaian eksternal.

Pada saat-saat berikutnya, siklus gerakan yang dipertimbangkan akan diulangi dalam urutan yang sama. Dengan demikian, arah arus induksi pada rangkaian luar akibat kolektor akan tetap sama sepanjang waktu, dan pada saat yang sama polaritas sikat akan tetap sama.

Rakitan sikat diperlukan untuk menyuplai listrik ke kumparan pada rotor yang berputar dan mengalihkan arus pada belitan rotor. Sikat - kontak tetap (biasanya grafit atau tembaga-grafit). Kuas dengan frekuensi tinggi membuka dan menutup pelat kontak komutator rotor. Alhasil, saat DPT beroperasi, proses sementara, pada belitan rotor. Proses ini menyebabkan percikan api pada kolektor, yang secara signifikan mengurangi keandalan DPT. Untuk mengurangi percikan api, berbagai cara digunakan, yang utama adalah pemasangan tiang tambahan. Pada arus tinggi, proses transien yang kuat terjadi pada rotor DPT, akibatnya percikan api dapat terus-menerus menutupi semua pelat komutator, terlepas dari posisi sikatnya. Fenomena ini disebut percikan cincin kolektor atau “api melingkar”. Percikan cincin berbahaya karena semua pelat kolektor terbakar secara bersamaan dan masa pakainya berkurang secara signifikan. Secara visual, ring sparking tampak berupa cincin bercahaya di dekat kolektor. Efek percikan cincin pada kolektor tidak dapat diterima. Saat merancang penggerak, batasan yang sesuai ditetapkan pada torsi maksimum (dan juga arus rotor) yang dikembangkan oleh motor. Desain motor mungkin memiliki satu atau lebih unit sikat-komutator.

Tapi ini sudah abad ke-21 dan semikonduktor yang murah dan kuat kini ada di mana-mana. Jadi mengapa kita memerlukan inverter mekanis jika kita bisa menjadikannya elektronik? Itu benar, tidak perlu! Jadi kita ambil dan ganti kolektor dengan saklar daya, dan juga tambahkan sensor posisi rotor sehingga kita tahu kapan harus mengganti belitan.

Dan untuk kenyamanan yang lebih besar, kami membalikkan mesin - jauh lebih mudah untuk memutar magnet atau belitan eksitasi sederhana daripada angker dengan semua sampah di dalamnya. Rotor di sini bisa berupa magnet permanen yang kuat atau belitan yang ditenagai oleh cincin slip. Yang meskipun terlihat seperti seorang kolektor, namun jauh lebih dapat diandalkan daripada itu.

Dan apa yang kita dapatkan? Benar! Motor DC tanpa sikat alias BLDC. Semua sama lucu dan karakteristik yang nyaman DPT, tapi tanpa kolektor jahat ini. Dan jangan bingung antara BLDC dengan motor sinkron. Ini adalah mobil yang sangat berbeda dan prinsip yang berbeda tindakan dan kontrol, meskipun secara struktural SANGAT mirip dan sinkronisasi yang sama dapat dengan mudah bekerja sebagai BLDC, hanya menambahkan sensor dan sistem kontrol ke dalamnya. Tapi itu cerita yang sama sekali berbeda. lebih banyak tentang dia.

Melanjutkan topik motor DC, perlu diperhatikan bahwa prinsip pengoperasian motor listrik didasarkan pada pembalikan arus DC pada rangkaian jangkar sehingga tidak terjadi pengereman dan putaran rotor tetap terjaga ritmenya. Jika arah arus pada belitan eksitasi stator diubah, maka menurut aturan tangan kiri, arah putaran rotor akan berubah. Hal yang sama akan terjadi jika kita menukar kontak sikat yang menyuplai daya dari sumber ke belitan jangkar. Namun jika “+” “-” diubah disana-sini, arah putaran poros tidak akan berubah. Oleh karena itu, pada prinsipnya arus bolak-balik dapat digunakan untuk menggerakkan motor tersebut, karena arus pada induktor dan jangkar akan berubah secara bersamaan. Dalam prakteknya, perangkat seperti itu jarang digunakan.

Saya rasa banyak dari Anda yang pernah mencoba-coba mesin mungkin telah memperhatikan bahwa mesin tersebut memiliki arus start yang jelas, ketika motor pada saat start dapat menyentak jarum ammeter, misalnya, menjadi satu ampere, dan setelah akselerasi, arus turun menjadi sekitar 200 mA. .

Mengapa ini terjadi? Beginilah cara kerja ggl kembali. Ketika mesin dimatikan, arus yang dapat melewatinya hanya bergantung pada dua parameter - tegangan suplai dan resistansi belitan jangkar. Jadi mudah untuk mengetahui arus maksimum yang dapat dihasilkan mesin dan rangkaian mana yang harus dihitung. Cukup mengukur resistansi belitan motor dan membagi tegangan suplai dengan nilai ini. Cukup dengan hukum Ohm. Inilah yang akan terjadi arus maksimum, peluncur.

Namun seiring percepatannya, hal yang lucu dimulai: belitan jangkar bergerak melintasi medan magnet stator dan EMF diinduksi di dalamnya, seperti pada generator, tetapi arahnya berlawanan dengan yang memutar mesin. Dan akibatnya, arus yang melalui jangkar berkurang tajam, semakin besar kecepatannya.

Dan jika mesin semakin dikencangkan, maka ggl balik akan lebih tinggi dari suplai dan mesin akan mulai memompa energi ke dalam sistem, menjadi generator.

Tentang diagram kelistrikan menyalakan mesin, ada beberapa di antaranya dan ditunjukkan pada gambar. Pada koneksi paralel belitan, belitan jangkar terbuat dari jumlah besar lilitan kawat tipis. Dengan sambungan ini, arus yang dialihkan oleh kolektor akan jauh lebih kecil karena resistansinya yang tinggi dan pelat tidak akan banyak mengeluarkan percikan api atau terbakar. Jika Anda melakukannya koneksi serial belitan induktor dan jangkar, maka belitan induktor dibuat dari kawat yang diameternya lebih besar dengan jumlah lilitan yang lebih sedikit, karena seluruh arus jangkar mengalir melalui belitan stator. Dengan manipulasi seperti itu dengan perubahan proporsional pada nilai arus dan jumlah lilitan, gaya magnetisasi tetap konstan, dan karakteristik kualitas perangkat menjadi lebih baik.

Saat ini motor DC jarang digunakan dalam produksi. Di antara kelemahan mesin listrik jenis ini adalah cepatnya keausan rakitan pengumpul sikat. Keuntungan - karakteristik yang baik meluncurkan, penyesuaian mudah frekuensi dan arah putaran, kesederhanaan desain dan kontrol.

Saat ini, motor DC yang tereksitasi secara independen yang dikendalikan oleh konverter thyristor digunakan dalam penggerak listrik industri. Pengaturan kecepatan ke bawah dari nominal dilakukan dengan mengubah tegangan pada jangkar, dan ke atas - dengan melemahkan aliran eksitasi. Keterbatasan daya dan kecepatan ditentukan oleh sifat motor yang digunakan, bukan perangkat semikonduktornya. Thyristor dapat dihubungkan secara seri atau paralel jika tingginya tidak cukup. kelas tegangan atau arus. Arus dan torsi jangkar dibatasi oleh kapasitas beban berlebih termal motor.

Prinsip kerja:

Perakitan Motor DC SECARA RINCIAN:

Bagi yang penasaran, saya bisa ceritakan lebih detail tentang atau misalnya apa itu. Nah, hanya untuk mereka yang haus - detailnya . Artikel asli ada di website InfoGlaz.rf Tautan ke artikel tempat salinan ini dibuat -

Motor listrikDC digunakan pada penggerak listrik yang memerlukan rentang kendali kecepatan yang luas, akurasi yang lebih besar dalam menjaga kecepatan putaran penggerak, dan kendali kecepatan naik dari kecepatan terukur.

Pengoperasian motor listrik DC didasarkan pada. Dari dasar-dasar teknik elektro diketahui bahwa suatu penghantar pembawa arus yang ditempatkan di dalamnya dikenai gaya yang ditentukan oleh aturan tangan kiri:

F = BIL

dimana I adalah arus yang mengalir melalui konduktor, B adalah induksi medan magnet; L adalah panjang konduktor.

Ketika sebuah konduktor melintasi garis-garis medan magnet suatu mesin, ia diinduksi di dalamnya, yang sehubungan dengan arus dalam konduktor diarahkan melawannya, oleh karena itu disebut membalikkan atau melawan (counter-emf s). Tenaga listrik di dalam mesin diubah menjadi energi mekanik dan sebagian digunakan untuk memanaskan konduktor.

Semuanya secara struktural Motor listrik DC terdiri dari induktor dan jangkar, dipisahkan oleh celah udara.

Induktor motor listrik DC berfungsi untuk menciptakan medan magnet stasioner pada mesin dan terdiri dari rangka, kutub utama dan kutub tambahan. Rangka berfungsi untuk mengencangkan kutub utama dan kutub tambahan serta merupakan elemen rangkaian magnet mesin. Pada kutub utama terdapat belitan eksitasi yang dirancang untuk menciptakan medan magnet mesin, pada kutub tambahan terdapat belitan khusus yang berfungsi untuk memperbaiki kondisi peralihan.

Jangkar motor listrik DC terdiri dari sistem magnetik yang dirangkai dari lembaran terpisah, belitan kerja yang diletakkan dalam alur, dan berfungsi untuk suplai belitan DC yang berfungsi.

Kolektor adalah sebuah silinder yang dipasang pada poros mesin dan terbuat dari pelat tembaga yang diisolasi satu sama lain. Komutator memiliki tonjolan ayam tempat ujung bagian belitan jangkar disolder. Arus diambil dari komutator menggunakan sikat yang memberikan kontak geser dengan komutator. Kuas sudah terpasang pemegang sikat, yang menahannya pada posisi tertentu dan memberikan tekanan sikat yang diperlukan pada permukaan komutator. Kuas dan tempat sikat dipasang pada lintasan yang terhubung ke badan motor listrik.

Beralih motor listrik DC

Sedang berlangsung motor listrik Sikat DC, meluncur di sepanjang permukaan komutator yang berputar, berpindah secara berurutan dari satu pelat komutator ke pelat komutator lainnya. Dalam hal ini, bagian paralel dari saklar belitan jangkar dan arus di dalamnya berubah. Perubahan arus terjadi ketika belitan belitan dihubung pendek oleh sikat. Proses peralihan ini dan fenomena yang terkait dengannya disebut pergantian.

Pada saat peralihan, e diinduksi pada bagian belitan yang dihubung pendek di bawah pengaruh medan magnetnya sendiri. d.s. induksi diri. Hasil e. d.s. penyebab pada bagian hubung singkat tambahan arus, yang menciptakan distribusi kerapatan arus yang tidak merata pada permukaan kontak sikat. Keadaan ini dianggap sebagai penyebab utama percikan komutator di bawah sikat. Kualitas peralihan dinilai dari tingkat percikan di bawah ujung sikat dan ditentukan pada skala derajat percikan.

Metode eksitasi motor listrik DC

Eksitasi mesin listrik berarti terciptanya medan magnet yang diperlukan untuk pengoperasiannya. motor listrik. Sirkuit eksitasi motor listrik DC ditunjukkan pada gambar.

Menurut metode eksitasinya, motor listrik DC dibagi menjadi empat kelompok:

1. Dengan eksitasi independen, di mana belitan eksitasi NO ditenagai dari sumber arus searah eksternal.

2.C eksitasi paralel(shunt), dimana belitan eksitasi SHOV dihubungkan secara paralel dengan sumber listrik dari belitan jangkar.

3. Dengan eksitasi berurutan (serial), dimana belitan eksitasi SOV dihubungkan secara seri dengan belitan jangkar.

4. Motor dengan eksitasi campuran (senyawa), yang mempunyai MOV seri dan MOV paralel pada belitan eksitasi.

Jenis Motor DC

Motor DC pada dasarnya berbeda dalam sifat eksitasinya. Motor dapat berupa eksitasi independen, berurutan, dan campuran. Eksitasi paralel tidak perlu dipertimbangkan. Sekalipun belitan medan dihubungkan ke jaringan yang sama yang memberi daya pada rangkaian jangkar, maka dalam hal ini arus medan tidak bergantung pada arus jangkar, karena jaringan suplai dapat dianggap sebagai jaringan dengan daya tak terbatas, dan itu tegangannya konstan.

Belitan eksitasi selalu terhubung langsung ke jaringan, dan oleh karena itu pengenalan resistansi tambahan ke dalam rangkaian jangkar tidak mempengaruhi mode eksitasi. Kekhasan yang ada tidak mungkin ada di sini.

Motor DC berdaya rendah sering kali menggunakan eksitasi magnetoelektrik dari magnet permanen. Pada saat yang sama, rangkaian peralihan motor disederhanakan secara signifikan dan konsumsi tembaga berkurang. Namun, harus diingat bahwa, meskipun belitan eksitasi dihilangkan, dimensi dan berat sistem magnetik tidak lebih rendah dibandingkan dengan eksitasi elektromagnetik mesin.

Sifat-sifat mesin sangat ditentukan oleh sistem eksitasinya.

Semakin besar dimensi mesin, secara alami semakin besar pula torsi yang dihasilkannya dan, karenanya, tenaganya. Oleh karena itu, pada kecepatan putaran yang lebih tinggi dan dimensi yang sama, tenaga mesin dapat diperoleh lebih besar. Dalam hal ini, biasanya motor DC, terutama motor berdaya rendah, dirancang untuk kecepatan putaran tinggi - 1000-6000 rpm.

Namun, perlu diingat bahwa kecepatan putaran benda kerja mesin produksi jauh lebih rendah. Oleh karena itu, gearbox harus dipasang antara mesin dan mesin yang bekerja. Bagaimana kecepatan lebih mesin, semakin kompleks dan mahal gearboxnya. Dalam instalasi berdaya tinggi, di mana girboks merupakan komponen yang mahal, motor dirancang pada kecepatan yang jauh lebih rendah.

Perlu juga diingat bahwa gearbox mekanis selalu menimbulkan kesalahan yang signifikan. Oleh karena itu, dalam instalasi presisi diinginkan untuk menggunakan motor berkecepatan rendah yang dapat digabungkan ke benda kerja baik secara langsung atau melalui transmisi paling sederhana. Dalam hal ini, apa yang disebut motor torsi tinggi muncul kecepatan rendah rotasi. Mesin ini ditemukan aplikasi yang luas pada mesin pemotong logam, yang diartikulasikan dengan benda bergerak tanpa sambungan perantara melalui sekrup bola.

Motor listrik juga berbeda dalam fitur desain yang berkaitan dengan kondisi pengoperasiannya. Untuk kondisi normal, digunakan apa yang disebut motor terbuka dan terlindung, didinginkan oleh udara ruangan tempat motor tersebut dipasang.

Udara dihembuskan melalui saluran mesin melalui kipas yang terletak pada poros motor. DI DALAM lingkungan yang agresif motor tertutup digunakan, pendinginannya dilakukan karena permukaan berusuk eksternal atau aliran udara eksternal. Terakhir, motor khusus tersedia untuk lingkungan yang mudah meledak.

Persyaratan khusus untuk bentuk desain mesin diberlakukan ketika diperlukan untuk memastikan kinerja tinggi - proses akselerasi dan pengereman yang cepat. Dalam hal ini, mesin harus memiliki geometri khusus - diameter jangkar kecil dengan panjang besar.

Untuk mengurangi induktansi belitan, ia ditempatkan bukan pada alur, tetapi pada permukaan jangkar yang halus. Gulungan diamankan dengan perekat seperti resin epoksi. Dengan induktansi belitan yang rendah, kondisi peralihan pada kolektor ditingkatkan secara signifikan, tidak diperlukan kutub tambahan, dan kolektor yang lebih kecil dapat digunakan. Yang terakhir ini semakin mengurangi momen inersia jangkar motor.

Peluang yang lebih besar untuk mengurangi inersia mekanis diberikan melalui penggunaan jangkar berongga, yaitu silinder yang terbuat dari bahan insulasi. Pada permukaan silinder ini terdapat lilitan yang dibuat dengan cara dicetak, dicap atau dari kawat sesuai pola pada mesin khusus. Gulungan diikat dengan bahan perekat.

Di dalam silinder yang berputar terdapat inti baja yang diperlukan untuk membuat jalur fluks magnet. Pada motor dengan jangkar halus dan berongga, karena peningkatan celah pada sirkuit magnet karena masuknya belitan dan bahan isolasi ke dalamnya, gaya magnetisasi yang diperlukan untuk menghantarkan fluks magnet yang diperlukan meningkat secara signifikan. Dengan demikian, sistem magnet menjadi lebih berkembang.

Motor dengan inersia rendah juga mencakup motor dengan jangkar cakram. Piringan tempat gulungan atau lem dipasang, terbuat dari bahan insulasi tipis yang tidak mudah melengkung, seperti kaca. Sistem magnet dengan desain dua kutub terdiri dari dua braket, salah satunya menampung belitan eksitasi. Karena rendahnya induktansi belitan jangkar, mesin biasanya tidak memiliki kolektor dan arus dikumpulkan langsung dari belitan dengan sikat.

Perlu juga disebutkan motor linier, yang memberikan gerakan translasi daripada rotasi. Ini adalah motor, sistem magnetis yang seolah-olah dikerahkan dan kutub-kutubnya dipasang pada garis pergerakan jangkar dan bagian kerja mesin yang sesuai. Jangkar biasanya dirancang sebagai jangkar dengan inersia rendah. Dimensi dan biaya motor besar, karena diperlukan sejumlah besar tiang untuk memastikan pergerakan pada bagian jalan tertentu.

Menghidupkan motor DC

Pada saat awal mesin dihidupkan, jangkar tidak bergerak dan berlawanan arah, misalnya. d.s. dan tegangan pada jangkar adalah nol, jadi Iп = U/Rя.

Resistansi rangkaian jangkar kecil, sehingga arus pengasutan melebihi 10 - 20 kali atau lebih arus pengenal. Hal ini dapat menyebabkan panas berlebih yang signifikan pada belitan jangkar, sehingga mesin dihidupkan menggunakan resistansi aktif yang termasuk dalam rangkaian jangkar.

Motor dengan daya hingga 1 kW memungkinkan start langsung.

Nilai resistensi memulai rheostat dipilih sesuai dengan arus start motor yang diizinkan. Rheostat dibuat secara bertahap untuk meningkatkan kelancaran start motor listrik.

Pada awal permulaan, seluruh resistansi rheostat diperkenalkan. Ketika kecepatan jangkar meningkat, terjadi counter-e. d.s., yang membatasi arus masuk. Dengan menghilangkan resistansi rheostat secara bertahap dari rangkaian jangkar secara bertahap, tegangan yang disuplai ke jangkar ditingkatkan.

Kontrol kecepatan motor listrik DC

Kecepatan motor DC:

di mana U adalah tegangan suplai; I - arus jangkar; R i - hambatan rantai jangkar; kc - koefisien yang mengkarakterisasi sistem magnetik; F - fluks magnet motor listrik.

Dari rumus tersebut jelas bahwa frekuensi putaran motor listrik Arus DC dapat diatur dengan tiga cara: dengan mengubah fluks eksitasi motor listrik, dengan mengubah tegangan yang disuplai ke motor listrik, dan dengan mengubah hambatan pada rangkaian jangkar.

Dua metode kontrol pertama adalah yang paling banyak digunakan; metode ketiga jarang digunakan: tidak ekonomis, dan kecepatan mesin sangat bergantung pada fluktuasi beban. Karakteristik mekanik yang diperoleh ditunjukkan pada gambar.

Garis lurus tebal adalah ketergantungan alami kecepatan pada torsi pada poros, atau, dengan cara yang sama, pada arus jangkar. Garis lurus sifat mekanik alami sedikit menyimpang dari garis putus-putus horizontal. Penyimpangan ini disebut ketidakstabilan, non-kekakuan, dan terkadang statisisme. Kelompok garis lurus tak sejajar I berhubungan dengan pengaturan kecepatan melalui eksitasi, garis lurus sejajar II diperoleh dari perubahan tegangan jangkar, dan terakhir, kipas III adalah hasil masuknya resistansi aktif ke dalam rangkaian jangkar.

Arus eksitasi motor DC dapat diatur menggunakan rheostat atau alat apapun resistensi aktif yang dapat diubah ukurannya, misalnya transistor. Ketika resistansi pada rangkaian meningkat, arus eksitasi berkurang dan kecepatan mesin meningkat. Ketika fluks magnet melemah, karakteristik mekanisnya terletak di atas karakteristik alami (yaitu, di atas karakteristik tanpa adanya rheostat). Peningkatan kecepatan mesin menyebabkan peningkatan percikan api di bawah sikat. Selain itu, ketika motor listrik beroperasi dengan aliran yang melemah maka kestabilan kerjanya menurun, terutama pada beban variabel pada poros. Oleh karena itu, batas pengaturan kecepatan dengan cara ini tidak melebihi 1,25 - 1,3 dari nominalnya.

Pengendalian tegangan memerlukan sumber arus konstan, seperti generator atau konverter. Peraturan seperti itu digunakan di semua negara sistem industri penggerak listrik: generator - motor dc (G - DPT), penguat mesin listrik - Motor DC (EMU - DPT), penguat magnet - Motor DC (MU - DPT), - Motor DC (T - DPT).

Pengereman motor listrik DC

Dalam penggerak listrik dengan motor listrik DC, tiga metode pengereman digunakan: pengereman dinamis, regeneratif, dan mundur.

Pengereman dinamis dilakukan dengan cara hubungan arus pendek pada belitan jangkar motor atau melalui. Pada saat yang sama motor DC mulai bekerja sebagai generator, mengubah energi mekanik yang disimpannya menjadi energi listrik.

Energi ini dilepaskan dalam bentuk panas pada resistansi yang menutup belitan jangkar. Pengereman dinamis memastikan penghentian motor secara presisi.Pengereman regeneratif motor DC dilakukan saat terhubung ke jaringan motor listrik berputar oleh aktuator dengan kecepatan melebihi kecepatan ideal kecepatan menganggur . Lalu ya. d.s yang diinduksi pada belitan motor melebihi nilai tegangan jaringan, arus pada belitan motor berubah arah ke arah sebaliknya. Motor listrik pergi bekerja di modus pembangkit

, memberikan energi ke jaringan. Dalam hal ini, torsi pengereman terjadi pada porosnya. Mode ini dapat diperoleh pada penggerak mekanisme pengangkatan saat menurunkan beban, serta saat mengatur kecepatan mesin dan selama proses pengereman pada penggerak listrik DC.

Pengereman regeneratif motor DC adalah metode yang paling ekonomis, karena dalam hal ini listrik dikembalikan ke jaringan. Pada penggerak listrik mesin pemotong logam, metode ini digunakan untuk mengontrol kecepatan pada sistem G - DPT dan EMU - DPT.Pengereman regeneratif Pengereman kembali dilakukan dengan mengubah polaritas tegangan dan arus pada belitan jangkar. Ketika arus jangkar berinteraksi dengan medan magnet belitan medan, torsi pengereman tercipta, yang berkurang seiring dengan menurunnya kecepatan putaran. motor listrik. motor listrik Ketika kecepatan putaran berkurang

ke nol, motor listrik harus diputuskan dari jaringan, jika tidak maka akan mulai berputar ke arah yang berlawanan. Menciptakan fluks magnet untuk menghasilkan torsi. Induktor harus menyertakan keduanya magnet permanen atau belitan eksitasi

. Induktor dapat menjadi bagian dari rotor dan stator. Pada mesin yang ditunjukkan pada Gambar. 1, sistem eksitasi terdiri dari dua magnet permanen dan merupakan bagian dari stator.

Jenis motor komutator

Menurut desain statornya, motor komutator dapat berupa apa saja.

Diagram motor sikat magnet permanen arus searah (DCSC) dengan magnet permanen adalah yang paling umum di antara DCSC. Motor ini dilengkapi magnet permanen yang menciptakan medan magnet pada stator. Motor DC komutator dengan magnet permanen (CMDC PM) biasanya digunakan pada tugas-tugas yang tidak memerlukan daya tinggi. Motor PM DC lebih murah untuk diproduksi dibandingkan motor komutator dengan belitan medan. Dalam hal ini torsi PM DC dibatasi oleh medan magnet permanen stator. Magnet permanen DCDC bereaksi sangat cepat terhadap perubahan tegangan. Berkat medan stator yang konstan, kecepatan motor mudah dikendalikan. Kerugian dari motor DC magnet permanen adalah seiring berjalannya waktu magnet kehilangan sifat kemagnetannya, mengakibatkan berkurangnya medan stator dan berkurangnya kinerja motor.

Keuntungan:
• rasio terbaik harga/kualitas
• torsi tinggi pada kecepatan rendah
• respon cepat terhadap perubahan tegangan

Kekurangan:
• magnet permanen dari waktu ke waktu, serta di bawah pengaruh suhu tinggi kehilangan sifat kemagnetannya

Motor komutator dengan belitan medan

Menurut diagram koneksi belitan stator motor komutator dengan belitan medan dibagi menjadi motor:

Sirkuit eksitasi independen

Rangkaian eksitasi paralel

Rangkaian eksitasi seri

Sirkuit eksitasi campuran

Mesin mandiri Dan eksitasi paralel

Pada motor listrik yang tereksitasi secara independen, belitan medan tidak terhubung secara elektrik ke belitan (gambar di atas). Biasanya tegangan eksitasi U OB berbeda dengan tegangan pada rangkaian jangkar U. Jika tegangannya sama, maka belitan eksitasi dihubungkan secara paralel dengan belitan jangkar. Penggunaan eksitasi mandiri atau paralel pada penggerak motor listrik ditentukan oleh rangkaian penggerak listrik. Sifat (karakteristik) mesin ini sama.

Pada motor eksitasi paralel, belitan medan (induktor) dan arus jangkar tidak bergantung satu sama lain, dan arus motor total sama dengan jumlah arus belitan medan dan arus jangkar. Selama operasi normal, dengan meningkatnya tegangan pasokan meningkatkan arus motor total, yang menyebabkan peningkatan medan stator dan rotor. Dengan peningkatan arus semu putaran mesin juga bertambah dan torsi berkurang. Saat mesin dimuat Arus jangkar meningkat, mengakibatkan peningkatan medan jangkar. Ketika arus jangkar meningkat, arus induktor (belitan eksitasi) menurun, mengakibatkan penurunan medan induktor, yang menyebabkan penurunan kecepatan motor dan peningkatan torsi.

Keuntungan:
• torsi hampir konstan pada kecepatan rendah
• sifat penyesuaian yang baik
• tidak ada kehilangan magnet seiring waktu (karena tidak ada magnet permanen)

Kekurangan:
• lebih mahal dibandingkan KDPT PM
• motor menjadi tidak terkendali jika arus induktor turun ke nol

Motor eksitasi paralel yang disikat mengalami penurunan torsi pada kecepatan tinggi dan torsi tinggi, tetapi lebih konstan pada kecepatan rendah. Arus pada belitan induktor dan jangkar tidak saling bergantung satu sama lain, sehingga arus total motor listrik sama dengan jumlah arus induktor dan jangkar. Sebagai akibat tipe ini mesin punya karakteristik yang sangat baik kontrol kecepatan. Motor DC sikat luka shunt biasanya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan daya lebih besar dari 3 kW, khususnya dalam aplikasi otomotif dan industri. Dibandingkan dengan, motor eksitasi paralel tidak kehilangan sifat magnetisnya seiring waktu dan lebih andal. Kerugian dari motor eksitasi paralel adalah biaya yang lebih tinggi dan kemungkinan motor menjadi tidak terkendali jika arus induktor turun ke nol, yang pada gilirannya dapat menyebabkan kegagalan motor.

Pada motor listrik tereksitasi seri, belitan eksitasi dihubungkan secara seri dengan belitan jangkar, dan arus eksitasi sama dengan arus jangkar (I in = I a), yang memberikan mesin properti khusus. Pada beban ringan, arus jangkar lebih kecil nilai arus(I a < I nom) dan sistem kemagnetan motor tidak jenuh (F ~ I a), torsi elektromagnetik sebanding dengan kuadrat arus pada belitan jangkar:

• dimana M – , N∙m,
• c M adalah koefisien konstan yang ditentukan oleh parameter desain mesin,
• Ф – fluks magnet utama, Wb,
• I a – arus jangkar, A.

Dengan bertambahnya beban, sistem magnet motor menjadi jenuh dan proporsionalitas antara arus I a dan fluks magnet F dilanggar. Dengan saturasi yang signifikan, fluks magnet praktis tidak meningkat seiring dengan bertambahnya Ia. Grafik ketergantungan M=f(I a) pada bagian awal (ketika sistem magnet tidak jenuh) berbentuk parabola, kemudian pada saat jenuh menyimpang dari parabola dan pada daerah tersebut beban berat masuk ke dalam garis lurus.

Penting: Tidak dapat diterima untuk menghubungkan motor seri ke jaringan dalam mode siaga (tanpa beban pada poros) atau dengan beban kurang dari 25% dari beban pengenal, karena pada beban rendah frekuensi putaran jangkar meningkat tajam, mencapai nilai di mana kerusakan mekanis pada motor mungkin terjadi, oleh karena itu dalam penggerak Dengan motor eksitasi berurutan, penggunaan penggerak sabuk tidak dapat diterima, jika rusak, mesin masuk ke mode idle. Pengecualian adalah motor eksitasi seri dengan daya hingga 100-200 W, yang dapat beroperasi dalam mode idle, karena daya rugi mekanis dan magnetiknya pada kecepatan putaran tinggi sepadan dengan daya pengenal motor.

Kemampuan motor eksitasi seri untuk mengembangkan torsi elektromagnetik yang besar memberikan sifat awal yang baik.

Motor komutator seri-bersemangat memiliki torsi tinggi pada kecepatan rendah dan berkembang kecepatan tinggi ketika tidak ada beban. Motor listrik ini ideal untuk perangkat yang memerlukan torsi tinggi (derek dan derek), karena arus stator dan rotor meningkat di bawah beban. Berbeda dengan motor eksitasi paralel, motor eksitasi seri tidak mempunyai karakteristik pengaturan kecepatan yang akurat, dan dalam kasus hubungan pendek belitan eksitasi, mungkin menjadi tidak terkendali.

Motor eksitasi campuran memiliki dua belitan medan, salah satunya dihubungkan secara paralel dengan belitan jangkar, dan yang kedua dihubungkan secara seri. Perbandingan antara gaya magnetisasi pada belitan mungkin berbeda, tetapi biasanya salah satu belitan menghasilkan gaya magnetisasi yang lebih besar dan belitan ini disebut belitan utama, belitan kedua disebut belitan bantu. Belitan medan dapat dinyalakan secara terkoordinasi dan berlawanan arus, dan karenanya fluks magnet dihasilkan oleh jumlah atau perbedaan gaya magnetisasi belitan. Jika belitan dihubungkan sesuai, maka karakteristik kecepatan motor tersebut terletak di antara karakteristik kecepatan motor eksitasi paralel dan seri. Sambungan balik belitan digunakan bila diperlukan untuk memperoleh kecepatan putaran yang konstan atau peningkatan kecepatan putaran dengan bertambahnya beban. Dengan demikian, karakteristik kinerja motor eksitasi campuran mendekati karakteristik motor eksitasi paralel atau seri, tergantung pada belitan eksitasi mana yang memainkan peran utama.

Mesin listrik berputar pertama yang ditemukan pada abad ke-19 adalah motor DC. Prinsip pengoperasiannya telah dikenal sejak pertengahan abad yang lalu, dan hingga saat ini, motor arus searah (DCM) terus setia melayani masyarakat, menggerakkan banyak orang. mesin yang berguna dan mekanisme.

DBT pertama

Sejak tahun 30-an abad ke-19, mereka telah melalui beberapa tahapan dalam perkembangannya. Faktanya adalah sebelum munculnya tenaga mesin pada akhir abad yang lalu, satu-satunya sumber listrik adalah sel galvanik. Oleh karena itu, semua motor listrik pertama hanya dapat beroperasi pada arus searah.

Apa motor DC pertama? Prinsip pengoperasian dan desain mesin yang dibuat pada paruh pertama abad ke-19 adalah sebagai berikut. Induktor kutub menonjol adalah sekumpulan magnet permanen tetap atau elektromagnet batang yang tidak memiliki rangkaian magnet tertutup yang sama. Angker kutub yang menonjol dibentuk oleh beberapa elektromagnet batang terpisah pada sumbu yang sama, digerakkan ke dalam rotasi oleh gaya tolak-menolak dan tarikan ke kutub induktor. Perwakilan khas mereka adalah mesin U. Ricci (1833) dan B. Jacobi (1834), dilengkapi dengan komutator arus mekanis dalam elektromagnet jangkar dengan kontak bergerak di sirkuit belitan jangkar.

Cara kerja mesin Jacobi

Apa prinsip pengoperasian mesin ini? Motor Jacobi DC dan analognya memiliki torsi elektromagnetik yang berdenyut. Selama mendekati kutub berlawanan dari jangkar dan induktor di bawah pengaruh gaya tarik magnet, torsi motor dengan cepat mencapai maksimum. Kemudian, ketika kutub jangkar ditempatkan berlawanan dengan kutub induktor, komutator mekanis memutus arus pada elektromagnet jangkar. Momennya turun ke nol. Karena inersia jangkar dan mekanisme penggerak, kutub jangkar keluar dari bawah kutub induktor, pada saat ini arus dari arah yang berlawanan disuplai dari komutator, polaritasnya juga berubah menjadi berlawanan, dan gaya tarik-menarik pada kutub terdekat induktor digantikan oleh gaya tolak-menolak. Dengan demikian, mesin Jacobi berputar secara berurutan.

Jangkar cincin muncul

Dalam elektromagnet batang jangkar motor Jacobi, arus dimatikan secara berkala, medan magnet yang diciptakannya menghilang, dan energinya diubah menjadi kehilangan panas pada belitan. Jadi, konversi elektromekanis listrik dari sumber arus jangkar ( sel galvanik) hingga mekanis terjadi di dalamnya sesekali. Yang dibutuhkan adalah motor dengan belitan tertutup kontinu, dimana arus akan mengalir terus menerus sepanjang pengoperasiannya.

Dan fuhtufn semacam itu diciptakan pada tahun 1860 oleh A. Pacinotti. Apa perbedaan motor DC-nya dengan pendahulunya? Prinsip pengoperasian dan desain mesin Pacinotti adalah sebagai berikut. Sebagai jangkar, ia menggunakan cincin baja dengan jari-jari yang dipasang pada poros vertikal. Pada saat yang sama, jangkar tidak memiliki tiang yang jelas. Hal ini menjadi tidak menonjol.

Di antara jari-jari cincin, kumparan belitan jangkar dililitkan, yang ujung-ujungnya dihubungkan secara seri pada jangkar itu sendiri, dan dari titik sambungan masing-masing dua kumparan, dibuat keran, dilekatkan pada pelat kolektor yang terletak di sepanjang. lingkaran di bagian bawah poros motor yang jumlahnya sama dengan jumlah kumparan. Seluruh belitan jangkar ditutup dengan sendirinya, dan titik sambungan kumparan yang berurutan dipasang ke pelat kolektor yang berdekatan, di mana sepasang rol pembawa arus meluncur.

Angker cincin ditempatkan di antara kutub dua elektromagnet stasioner induktor-stator, sehingga garis gaya medan magnet eksitasi yang diciptakan olehnya memasuki permukaan silinder luar jangkar motor di bawah kutub eksitasi utara, melewati cincin jangkar tanpa bergerak ke lubang dalamnya, dan keluar di bawah kutub selatan.

Cara kerja mesin Pacinotti

Apa prinsip operasinya? Motor DC Pacinotti bekerja persis seperti motor DC modern.

Dalam medan magnet suatu kutub induktor dengan polaritas tertentu, selalu terdapat sejumlah konduktor belitan jangkar dengan arah arus yang konstan, dan arah arus jangkar pada kutub induktor yang berbeda adalah berlawanan. Hal ini dicapai dengan menempatkan rol pembawa arus, yang bertindak sebagai sikat, di ruang antara kutub induktor. Oleh karena itu, arus jangkar sesaat dialirkan ke belitan melalui roller, pelat kolektor dan keran yang terhubung dengannya, yang juga terletak di ruang antar kutub, kemudian mengalir berlawanan arah sepanjang dua cabang setengah belitan, dan akhirnya dialirkan keluar melalui keran, pelat pengumpul, dan roller di interpol lain di antaranya. Pada saat yang sama, kumparan jangkar di bawah kutub induktor berubah, tetapi tetap tidak berubah.

Setiap konduktor kumparan jangkar berarus, yang terletak di medan magnet kutub induktor, dipengaruhi oleh suatu gaya, yang arahnya ditentukan oleh aturan “tangan kiri” yang terkenal. Sehubungan dengan sumbu mesin, gaya ini menciptakan torsi, dan jumlah momen dari semua gaya tersebut menghasilkan torsi total DMF, yang hampir konstan bahkan dengan beberapa pelat kolektor.

DPT dengan jangkar cincin dan belitan Gram

Seperti yang sering terjadi dalam sejarah ilmu pengetahuan dan teknologi, penemuan A. Pacinotti tidak menemukan penerapannya. Itu dilupakan selama 10 tahun, sampai pada tahun 1870 diulangi secara independen oleh penemu Perancis-Jerman Z. Gramm dalam desain serupa. Pada mesin ini, sumbu rotasi sudah horizontal, sikat karbon digunakan, meluncur di sepanjang pelat komutator desain yang hampir modern. Pada tahun 70-an abad ke-19, prinsip reversibilitas mesin listrik sudah dikenal, dan mesin Gram digunakan sebagai generator dan motor DC. Prinsip operasinya telah dijelaskan di atas.

Terlepas dari kenyataan bahwa penemuan jangkar cincin adalah langkah penting dalam pengembangan DPT, belitannya (disebut belitan Gram) mempunyai kelemahan yang cukup signifikan. Dalam medan magnet kutub-kutub induktor, hanya terdapat konduktor-konduktornya (disebut aktif) yang terletak di bawah kutub-kutub ini pada permukaan silinder luar jangkar. Bagi merekalah magnet diterapkan, menciptakan torsi relatif terhadap sumbu mesin. Konduktor tidak aktif yang sama yang melewati lubang di jangkar cincin tidak ikut serta dalam penciptaan momen. Mereka hanya membuang listrik secara sia-sia dalam bentuk kehilangan panas.

Mulai dari armature ring hingga armature drum

Insinyur listrik terkenal Jerman F. Geffner-Alteneck berhasil menghilangkan kelemahan jangkar cincin ini pada tahun 1873. Bagaimana fungsi motor DC-nya? Prinsip pengoperasian dan desain induktor-statornya sama dengan motor berliku cincin. Namun desain armature dan belitannya telah berubah.

Gefner-Altenek memperhatikan bahwa arah arus jangkar yang mengalir dari sikat stasioner pada konduktor belitan Gram di bawah kutub eksitasi yang berdekatan selalu berlawanan, yaitu. dapat dimasukkan ke dalam lilitan kumparan yang terletak pada permukaan silinder luar dengan lebar (pitch) sama dengan pembagian kutub (bagian keliling jangkar per satu kutub eksitasi).

Dalam hal ini, lubang pada jangkar annular menjadi tidak diperlukan, dan berubah menjadi silinder padat (drum). Belitan ini dan jangkarnya sendiri disebut belitan drum. Konsumsi tembaga di dalamnya dengan jumlah konduktor aktif yang sama jauh lebih sedikit dibandingkan pada belitan Gram.

Jangkar menjadi bergerigi

Pada mesin Gram dan Gefner-Altenek, permukaan jangkar halus, dan konduktor belitannya terletak di celah antara jangkar dan kutub induktor. Dalam hal ini, jarak antara permukaan silinder cekung tiang eksitasi dan permukaan cembung jangkar mencapai beberapa milimeter. Oleh karena itu, untuk menciptakan besaran medan magnet yang diperlukan, perlu digunakan kumparan eksitasi dengan gaya gerak magnet yang besar (dengan sejumlah besar bergantian). Hal ini secara signifikan meningkatkan ukuran dan berat mesin. Selain itu, sulit untuk memasang kumparan pada permukaan angker yang halus. Tapi apa yang bisa kita lakukan? Memang agar suatu penghantar dapat bekerja pada penghantar berarus Ampere, ia harus ditempatkan pada titik-titik dalam ruang yang medan magnetnya besar (dengan induksi magnetnya besar).

Ternyata hal tersebut tidak perlu dilakukan. Penemu senapan mesin Amerika, H. Maxim, menunjukkan bahwa jika jangkar drum dibuat bergigi, dan kumparan belitan drum ditempatkan pada alur yang terbentuk di antara gigi, maka jarak antara gigi dan kutub eksitasi dapat dikurangi menjadi pecahan. dari satu milimeter. Hal ini memungkinkan pengurangan ukuran kumparan eksitasi secara signifikan, namun torsi motor DC tidak berkurang sama sekali.

Bagaimana cara kerja motor DC seperti itu? Prinsip operasinya didasarkan pada fakta bahwa dengan jangkar roda gigi, gaya magnet diterapkan bukan pada konduktor di alurnya (praktis tidak ada medan magnet di dalamnya), tetapi pada gigi itu sendiri. Dalam hal ini, adanya arus pada konduktor di dalam alur memiliki penting agar kekuatan ini muncul.

Bagaimana cara menghilangkan arus eddy

Perbaikan penting lainnya dilakukan oleh penemu terkenal T. Edison. Apa yang dia tambahkan ke motor DC? Prinsip operasinya tetap tidak berubah, tetapi bahan pembuat jangkarnya telah berubah. Alih-alih yang besar sebelumnya, itu menjadi dilaminasi dari lembaran baja tipis yang diisolasi secara elektrik satu sama lain. Hal ini memungkinkan untuk mengurangi jumlah arus eddy (arus Foucault) di jangkar, yang meningkatkan efisiensi mesin.

Prinsip pengoperasian motor DC

Secara singkat dapat dirumuskan sebagai berikut: pada saat menghubungkan belitan jangkar motor tereksitasi ke sumber listrik, a arus tinggi, disebut memulai dan melebihi beberapa kali nilai nominalnya. Selain itu, pada kutub eksitasi yang polaritasnya berlawanan, arah arus pada penghantar belitan jangkar juga berlawanan, seperti terlihat pada gambar di bawah. Menurut konduktor ini, gaya Ampere bekerja berlawanan arah jarum jam dan menyeret jangkar ke dalam putaran. Dalam hal ini, tegangan terarah dari sumber listrik diinduksi pada konduktor belitan jangkar. Saat jangkar dipercepat, EMF balik pada belitannya juga meningkat. Dengan demikian, arus jangkar berkurang dari arus awal ke nilai yang sesuai dengan titik operasi pada karakteristik motor.

Untuk meningkatkan kecepatan putaran jangkar, Anda perlu meningkatkan arus pada belitannya atau mengurangi EMF balik di dalamnya. Yang terakhir ini dapat dicapai dengan mengurangi besarnya medan magnet eksitasi dengan mengurangi arus pada belitan eksitasi. Metode ini Kontrol kecepatan DPT telah tersebar luas.

Prinsip pengoperasian motor DC dengan eksitasi terpisah

Dengan menghubungkan terminal belitan eksitasi (OB) ke sumber daya terpisah (OB independen), DFC yang kuat biasanya dibuat agar lebih mudah mengatur nilai arus eksitasi (untuk mengubah kecepatan putaran). Dari segi sifat-sifatnya, DFC dengan OV independen hampir mirip dengan DFC dengan OV, dihubungkan secara paralel dengan belitan jangkar.

Eksitasi paralel DBT

Prinsip pengoperasian motor DC eksitasi paralel ditentukan oleh karakteristik mekanisnya, yaitu ketergantungan kecepatan putaran pada torsi beban pada porosnya. Untuk mesin seperti itu, perubahan kecepatan selama transisi dari putaran idle ke torsi beban terukur berkisar antara 2 hingga 10%. Karakteristik mekanik seperti ini disebut kaku.

Dengan demikian, prinsip pengoperasian motor DC dengan eksitasi paralel menentukan penggunaannya pada penggerak dengan kecepatan putaran konstan pada berbagai perubahan beban. Namun, ini juga banyak digunakan pada penggerak kecepatan variabel berkecepatan variabel. Dalam hal ini, untuk mengatur kecepatannya, dapat digunakan perubahan arus jangkar dan arus eksitasi.

Eksitasi berurutan dari DBT

Prinsip pengoperasian motor DC tereksitasi seri maupun paralel ditentukan oleh karakteristik mekanisnya, yang dalam hal ini lunak, karena Kecepatan mesin bervariasi secara signifikan seiring dengan perubahan beban. Di manakah tempat paling menguntungkan menggunakan motor DC seperti itu? Prinsip pengoperasian motor traksi kereta api, yang kecepatannya harus berkurang ketika kereta api melewati tanjakan dan kembali ke nominal ketika bergerak di dataran, sepenuhnya sesuai dengan karakteristik DFC dengan OV, dihubungkan secara seri dengan jangkar. lekok. Oleh karena itu, sebagian besar lokomotif listrik di seluruh dunia dilengkapi dengan perangkat tersebut.

Prinsip pengoperasian motor DC dengan eksitasi seri juga diterapkan dengan motor traksi arus berdenyut, yang sebenarnya merupakan motor DC yang sama dengan seri OV, tetapi dirancang khusus untuk bekerja dengan penyearah arus yang sudah ada pada lokomotif listrik. , yang memiliki denyut yang signifikan.

motor DC dirancang untuk mengubah energi arus searah menjadi kerja mekanis.

Motor DC jauh lebih jarang dibandingkan motor AC. Hal ini terutama disebabkan oleh biaya yang relatif tinggi, perangkat yang lebih kompleks, dan kesulitan dalam menyediakan listrik. Namun terlepas dari semua kekurangan tersebut, DBT memiliki banyak kelebihan. Misalnya, motor AC sulit untuk diatur, namun DFC diatur secara sempurna dalam berbagai cara. Selain itu, DFC memiliki karakteristik mekanis yang lebih kaku dan dapat memberikan torsi awal yang tinggi.

Motor listrik DC digunakan sebagai motor traksi, pada kendaraan listrik, dan sebagai berbagai aktuator.

Desain motor DC

Desain motor DC mirip dengan motor AC, namun tetap terdapat perbedaan yang signifikan. Pada rangka 7 yang terbuat dari baja dipasang belitan eksitasi berupa kumparan 6. Di antara kutub-kutub utama dapat dipasang kutub-kutub tambahan 5 untuk meningkatkan sifat-sifat DFC. Armature 4 dipasang di dalam, yang terdiri dari inti dan kolektor 2, dan dipasang menggunakan bantalan 1 di rumah mesin. Komutator merupakan perbedaan yang signifikan dari motor AC. Itu terhubung ke sikat 3, yang memungkinkan Anda untuk memasok atau, sebaliknya, menghilangkan tegangan dari sirkuit jangkar di generator.

Prinsip operasi

Prinsip pengoperasian DPT didasarkan pada interaksi medan magnet belitan eksitasi dan jangkar. Anda dapat membayangkan bahwa alih-alih jangkar, kita memiliki bingkai yang dilalui arus, dan alih-alih belitan eksitasi, kita memiliki magnet permanen dengan kutub N dan S. Ketika arus searah mengalir melalui bingkai, medan magnet magnet permanen mulai bekerja. bertindak berdasarkan itu, yaitu bingkai mulai berputar, dan, karena arah arus tidak berubah, arah putaran bingkai tetap sama.

Ketika tegangan diterapkan ke terminal motor, arus mulai mengalir pada belitan jangkar, dan, seperti yang telah kita ketahui, medan magnet mesin mulai bekerja padanya, sementara jangkar mulai berputar, dan sejak jangkar berputar masuk medan magnet, EMF mulai terbentuk. EMF ini diarahkan melawan arus, oleh karena itu disebut EMF balik. Itu dapat ditemukan menggunakan rumus

Dimana Ф adalah fluks magnet eksitasi, n adalah frekuensi putaran, dan Ce adalah momen desain mesin, yang tetap konstan.

Tegangan pada terminal lebih besar dari EMF balik sebesar nilai jatuh tegangan pada rangkaian jangkar.

Dan jika kita mengalikan persamaan ini dengan arus, kita mendapatkan persamaan keseimbangan daya.