Subiectul articolului nostru de astăzi este principiul funcționării unui motor electric. DC. Dacă vizitați site-ul nostru, probabil că știți deja că am decis să acoperim acest subiect mai pe deplin și examinăm treptat toate tipurile de motoare electrice și generatoare electrice.

Curentul continuu este cunoscut omenirii de aproximativ 200 de ani, ei au învățat să-l folosească eficient puțin mai târziu, dar astăzi este greu de imaginat activitatea umană în care nu se folosește energia. Evoluția motoarelor electrice a avut loc aproximativ în același mod.

Dezvoltarea rapidă a ingineriei electrice nu s-a oprit de la nașterea acestei tendințe în fizică. Primele dezvoltări legate de motoarele electrice au fost opera multor oameni de știință în anii 20 ai secolului al XIX-lea. Au inventat tot felul de lucruri și au încercat să construiască mașini mecanice capabile să se transforme energie electrica la cinetic.

• De o importanță deosebită sunt studiile lui M. Faraday, care în 1821, în timp ce efectua experimente privind interacțiunea curentului și a diferiților conductori, a descoperit că un conductor se poate roti în interiorul unui câmp magnetic, la fel cum un magnet se poate roti în jurul unui conductor.
• A doua etapă de dezvoltare a durat o perioadă mai lungă de timp din anii 1830 până în anii 1860. Acum că principiile de bază ale transformării energiei erau cunoscute de om, el a încercat să creeze cel mai mult design eficient motor cu o armătură rotativă.
• În 1833, inventatorul american și fierarul cu normă parțială Thomas Davenport a reușit să construiască primul motor rotativ care funcționează pe curent continuu și să construiască un model de tren care a fost condus de acesta. A primit un brevet pentru mașina sa electrică 4 ani mai târziu.

• În 1834, Boris Semenovich Jacobi, un fizician și inventator ruso-german, a creat primul motor electric de curent continuu din lume, în care a putut implementa principiul de bază de funcționare a unor astfel de mașini, care este folosit și astăzi - cu o rotație constantă. parte.
• În 1838, pe 13 septembrie, o adevărată barcă a fost lansată de-a lungul Nevei cu 12 pasageri la bord - așa au avut loc testele pe teren ale motorului Jacobi. Barca se deplasa cu o viteză de 3 km/h împotriva curentului. Acționarea motorului era conectată la roți cu palete pe laterale, ca la navele cu aburi din acea vreme. Curentul electric a fost furnizat unității de la o baterie care conținea 320 de celule galvanice.

Rezultatul testelor a fost posibilitatea formării principiilor de bază dezvoltare ulterioară motoare electrice:

• În primul rând, a devenit clar că extinderea domeniului de aplicare a acestora depinde în mod direct de reducerea costului metodelor de generare a energiei electrice - era necesar un generator fiabil și ieftin, și nu baterii galvanice care erau scumpe la acel moment.
• În al doilea rând, a fost necesar să se creeze motoare destul de compacte care să aibă totuși o eficiență ridicată.
• Și în al treilea rând– au fost evidente avantajele motoarelor cu armături nepolare rotative, cu cuplu de rotație constant.

Apoi urmează a treia etapă de dezvoltare a motoarelor electrice, care este marcată de descoperirea fenomenului de autoexcitare a motorului. curent electric, după care s-a format principiul reversibilității unor astfel de mașini, adică motorul poate fi un generator și invers. Acum, pentru a alimenta motorul, au început să folosească generatoare de curent ieftine, ceea ce, în principiu, se face și astăzi.

Interesant de știut! Orice reteaua electrica conectat la o centrală electrică care produce curent. Stația în sine, de fapt, este un platou cele mai puternice generatoare, pus în mișcare în moduri diferite: debitul fluviului, energia eoliană, reacțiile nucleare etc. Excepție sunt, poate, fotocelulele din bateriile solare, dar asta este o altă poveste, costisitoare, care nu și-a găsit încă o distribuție suficientă.

Vedere design modern Am achiziționat motorul electric încă din 1886, după care i-au fost aduse doar modificări și îmbunătățiri.

Principii de bază de funcționare

Orice motor electric se bazează pe principiul atracției și respingerii magnetice. Ca experiment, puteți efectua acest experiment simplu.

• Un conductor trebuie plasat în interiorul câmpului magnetic prin care trebuie să treacă un curent electric.
• Pentru a face acest lucru, cel mai convenabil este să folosiți un magnet în formă de potcoavă, iar un fir de cupru conectat la capete la o baterie este potrivit ca conductor.
• Ca rezultat al experimentului, veți vedea că firul va fi împins în afara zonei de acțiune a magnetului permanent. De ce se întâmplă asta?
• Cert este că atunci când curentul trece printr-un conductor, în jurul acestuia din urmă se creează un câmp electromagnetic, care interacționează cu cel existent de la un magnet permanent. Ca rezultat al acestei interacțiuni, vedem mișcarea mecanică a conductorului.
• Mai în detaliu, arată așa. Când câmpul circular al conductorului interacționează cu constanta de la magnet, puterea câmpului magnetic pe o parte crește și pe cealaltă scade, motiv pentru care firul este împins în afara zonei de acțiune a magnetului la un unghi de 90 de grade.

• Direcția în care va fi împins conductorul poate fi determinată de regula stângii, care se aplică doar motoarelor electrice. Regula este următoarea - mâna stângă trebuie plasat într-un câmp magnetic, astfel încât liniile sale de forță să intre în el din palmă, iar 4 degete sunt îndreptate în direcția de mișcare a sarcinilor pozitive, apoi mutate în lateral degetul mare va arăta direcția forței motrice care acționează asupra conductorului.

Aceste principii simple Motoarele cu curent continuu sunt folosite și astăzi. Cu toate acestea, în unitățile moderne, se folosesc magneți electrici în locul magneților permanenți, iar ramele sunt înlocuite sisteme complexeînfăşurări

Structura motorului

Să aruncăm acum o privire mai atentă la modul în care funcționează un motor de curent continuu, ce părți conține și modul în care interacționează între ele.

Continuarea teoriei

Construi cel mai simplu motor DC o poți face cu ușurință singur. Instrucțiunile sunt următoarele: este suficient să construiți un cadru dreptunghiular dintr-un conductor, capabil să se rotească în jurul unei axe centrale.

• Cadrul este plasat într-un câmp magnetic, după care se aplică o tensiune constantă la capete, de la aceeași baterie.
• Deci, de îndată ce curentul începe să curgă prin cadru, acesta începe să se miște până când ia o poziție orizontală, numită neutră sau „moartă”, când efectul câmpului asupra conductorului este zero.
• În teorie, cadrul ar trebui să se oprească, dar acest lucru nu se va întâmpla, deoarece va trece de punctul „mort” prin inerție, ceea ce înseamnă că forțele electromotoare vor începe să crească din nou. Dar pentru că curentul curge acum sens invers raportat la câmpul magnetic, se va observa un efect de frânare puternic, care este incomparabil cu funcționare normală motor.
• Pentru ca procesul să decurgă normal, este necesar să se prevadă un astfel de design pentru conectarea cadrului la sursa de alimentare, în care, în momentul în care curentul trece prin punctul zero, polii se vor comuta, ceea ce înseamnă că în raport cu câmpul magnetic, curentul va curge în aceeași direcție.

Un astfel de dispozitiv folosește un colector format din plăci izolate, dar să vorbim despre asta puțin mai târziu.

Ca alternativă, puteți face un cadru ca cel prezentat în fotografia de mai sus. Diferența sa este că curentul curge în aceeași direcție de-a lungul celor două contururi ale cadrului, ceea ce face posibilă scăparea de comutator, dar un astfel de motor electric este extrem de ineficient datorită forțelor de frânare care acționează constant.

După ce ați primit rotația rotorului, puteți atașa o acționare la acesta și puteți da o sarcină comparabilă cu puterea motorului, obținând astfel un model funcțional.

Structura unui motor electric de curent continuu

Deci, să trecem la structura motoarelor:

• Stator sau inductor– o parte staționară a motorului, care este o parte care creează un câmp electromagnetic constant. Statorul constă dintr-un miez din tablă subțire de oțel (o parte este asamblată din plăci cu un anumit profil dimensiunea potrivită) și înfășurări.

• Înfășurarea se potrivește în canelurile miezuluiîntr-un anumit fel, formând polii magnetici principali și suplimentari, în mod natural, atunci când sunt conectați la rețea.
• Înfășurarea câmpului este situată la polii principali, în timp ce pe cele suplimentare servește la îmbunătățirea comutației - crește randamentul motorului și randamentul acestuia.

• Rotorul motorului, care este ancora aici, are și o structură asemănătoare, dar ceea ce o deosebește, în primul rând, este faptul că această unitate de motor este mobilă. Acesta este cel care înlocuiește cadrul rotativ din exemplele discutate mai sus.
• Înfăşurarea armăturii izolate unele de altele și conectate la plăcile de contact ale colectorului, prin intermediul cărora este alimentată.
• Toate părțile rotorului sunt fixate pe un arbore metalic, care este axa centrală de rotație a motorului. O unitate este conectată la acesta, care transmite cuplul către mecanismele externe.

• Colector(un cilindru cu dungi montat pe un arbore) este conectat la sursa de alimentare prin perii, care sunt cel mai adesea din grafit. În general, structura comutatorului este astfel încât plăcile de contact să fie și ele izolate, ceea ce face posibilă schimbarea eficientă a direcției curentului în circuit pentru a evita frânarea motorului.
• Periile în sine au contact de alunecare cu plăcile comutatorului și sunt ținute într-o singură poziție de suporturile pentru perii. Arcurile ajută la menținerea tensiunii constante de contact (și știm că periile se uzează și devin mai subțiri).

• Perii conectate fire de cupru cu sursa de alimentare. Apoi începe circuit extern alimentare și control, despre care vom vorbi puțin mai târziu.

• În urma comutatorului de pe arbore se află un rulment de rulare, asigurând o rotire lină. Deasupra este protejat de un inel polimeric special care il protejeaza de praf.

Sfat! Unul dintre avarii frecvente motoare electrice, este defectarea rulmentului. Dacă nu înlocuiți acest mic element structural la timp, puteți arde cu ușurință întregul motor.

• CU reversulînfășurări, pe același arbore, se află rotorul, fluxul de aer din care răcește eficient motorul.
• Unitatea este de obicei atașată lângă rotor, diferind ca parametri, in functie de scopul unitatii in care este instalat motorul de curent continuu.

Practic, asta-i tot. După cum puteți vedea, designul este destul de simplu și, cel mai important, foarte eficient.

Caracteristicile motoarelor cu comutator

În general, un motor cu comutator este într-adevăr aparat bun. Astfel de unități sunt ușor de reglat. Creșterea sau scăderea vitezei nu este o problemă. Este ușor să oferiți un cuplu clar sau o caracteristică mecanică rigidă.

Cu toate acestea, în ciuda unui număr avantaje incontestabile, motorul are complexitate crescută ansambluri, referitor la motoare AC cu un rotor autoexcitant sau alte unități fără perii, precum și o fiabilitate mai mică. Și toată problema stă chiar în acest colecționar.

• Această unitate este destul de scumpă, iar prețul reparației sale este uneori comparabil cu o piesă nouă, dacă restaurarea este deloc posibilă.
• Se înfundă în timpul funcționării cu praf conductiv, care în timp poate cauza defecțiunea întregului motor.
• Colectorul scoate scântei, creând interferențe și când sarcină mare poate chiar arde, creând un foc circular. În acest caz, va fi scurtcircuitat de un arc, care este incompatibil cu durata de viață a motorului.

Am spus deja mai sus că sarcina sa este de a schimba direcția curentului în spirele înfășurării, iar acum dorim să examinăm întrebarea mai detaliat.

• Deci, în esență, această parte Rotorul servește ca redresor de curent, adică curentul alternativ devine constant la trecerea prin el, ceea ce este valabil pentru generatoare sau schimbă direcția curentului dacă despre care vorbim despre motoare.
• În cazul exemplului discutat mai sus cu un cadru care se rotește într-un câmp magnetic, a fost necesar un colector format din două jumătăți de inele izolate.
• Capetele cadrului sunt conectate la diferite jumătăți de inele, ceea ce împiedică scurtcircuitarea circuitului.
• După cum ne amintim, comutatorul este în contact cu periile, care sunt instalate în așa fel încât să nu intre în contact unul cu celălalt în același timp și să schimbe jumătățile de inele atunci când cadrul trece de punctul zero.

Totul este extrem de simplu, dar astfel de motoare și generatoare nu pot avea putere normală din cauza designului lor. Drept urmare, armătura a început să fie realizată cu multe spire, astfel încât conductorii activi să fie întotdeauna cât mai aproape de polii magnetului, deoarece, amintindu-ne de legea inducției electromagnetice, devine clar că această poziție este cea mai eficientă. .

Deoarece numărul de spire crește, înseamnă că colectorul trebuie împărțit în număr mai mare piese, care este de fapt motivul complexității producției și al costului ridicat al acestui element.

Alternativă la motorul periat

Epoca semiconductorilor a domnit de mult în electronică, ceea ce face posibilă producerea de microcircuite fiabile și compacte. Deci de ce folosim în continuare motoare cu perii? Dar cu adevărat?

• Nici inginerii nu au lăsat problema neobservată. Ca urmare, colectorul a fost înlocuit cu întrerupătoare de alimentare, în plus, designul a inclus senzori care înregistrează poziția curentă a rotorului, astfel încât sistemul determină automat momentul în care comută înfășurarea.
• După cum ne amintim, nu are nicio diferență dacă magnetul se mișcă în raport cu conductorul sau dacă se întâmplă invers. Prin urmare, statorul devine armătură, iar pe rotor există un magnet permanent sau o simplă înfășurare conectată la putere prin inele de contact, care este mult mai ușor de rotit în interiorul structurii.

• Structura inelelor colectoare amintește oarecum de un comutator, dar sunt mult mai fiabile și mai ușor de fabricat în condiții de producție.

Până la urmă s-a dovedit tip nou motor, și anume un motor DC fără perii, numit BLDC. Aparatul are aceleasi avantaje ca un motor cu comutator, dar scapam de comutatorul enervant.

Cu toate acestea, astfel de motoare sunt folosite numai în dispozitive scumpe, în timp ce tehnică simplă, de exemplu, un storcător sau același burghiu cu ciocan va fi mai rentabil de produs dacă instalați modele clasice de motoare cu comutator pe ele.

Control motor DC

Deci, după cum înțelegeți deja, principiul de bază al funcționării unui motor de curent continuu este inversarea direcției curentului în circuitul armăturii, altfel ar avea loc frânarea, ducând la oprirea motorului. Astfel, motorul se rotește într-un sens, dar acest mod nu este singurul, iar motorul poate fi făcut să se rotească în sens opus.

Pentru a face acest lucru, este suficient să schimbați direcția curentului în înfășurarea excitantă sau să schimbați periile prin care este furnizată energie înfășurării rotorului.

Sfat! Dacă faceți ambele manipulări în același timp, atunci nu se va întâmpla nimic cu motorul și va continua să se rotească în aceeași direcție ca înainte.

Cu toate acestea, acestea nu sunt toate punctele care trebuie reglate într-un astfel de motor. Când trebuie să controlați în mod clar viteza unei astfel de unități sau să organizați modul special controlul vitezei, pe lângă întrerupătoarele și întrerupătoarele, în circuitul de control sunt incluse elemente mai complexe.

• Trebuie luate în considerare următoarele dezavantaje: motoare cu comutator: cuplu redus la turații mici ale motorului, motiv pentru care dispozitivele necesită o cutie de viteze, ceea ce crește costul și complică proiectarea; generarea de interferențe puternice; Ei bine, și fiabilitatea scăzută a colectorului, despre care am scris mai sus.
• De asemenea, se ține cont de faptul că consumul de curent și viteza de rotație a arborelui depind și de sarcina mecanică asupra arborelui.
• Deci, principalul parametru care determină viteza de rotație a arborelui este tensiunea furnizată înfășurării, prin urmare, urmând logica, dispozitivele care reglează tensiunea de ieșire sunt utilizate pentru a controla acest parametru.

• Astfel de dispozitive sunt stabilizatoare reglabile Voltaj. Astăzi este mai convenabil să folosești compensații ieftine stabilizatori integrali, tip LM Circuitul de control cu ​​un astfel de dispozitiv este prezentat în diagrama de mai sus.

• Schema este destul de primitivă, dar pare destul de simplă și, cel mai important, eficientă și ieftină. Vedem că limitarea tensiunii de ieșire este reglată de un rezistor suplimentar desemnat Rlim, al cărui calcul al rezistenței este în specificație. Trebuie înțeles că înrăutățește performanța întregului circuit ca stabilizator.
• Vedem că sunt prezentate două variante ale schemei, care dintre ele va funcționa mai bine? Opțiunea „a” produce caracteristică liniară reglementare convenabilă, datorită căruia este foarte popular.
• Opțiunea „b”, dimpotrivă, are o caracteristică neliniară. Diferența reală va fi vizibilă la eșec rezistor variabil: în primul caz obținem viteza maxima rotație, iar în al doilea – dimpotrivă, minim.

Nu ne vom adânci mai departe în junglă, deoarece articolul nostru are în principal scop informativ. Am examinat principiile de funcționare a motoarelor de curent continuu și acest lucru este deja ceva. Dacă întrebarea vă interesează, asigurați-vă că vizionați următorul videoclip. Și cu asta ne luăm rămas bun de la tine! Cele mai bune urări!

motoare de curent continuu concepute pentru a transforma energia curentului continuu în lucru mecanic.

Motoarele cu curent continuu sunt mult mai puțin comune decât motoarele cu curent alternativ. Acest lucru se datorează în primul rând costului relativ ridicat, dispozitivului mai complex și dificultăților în furnizarea de energie. Dar, în ciuda tuturor acestor dezavantaje, DBT are multe avantaje. De exemplu, motoarele de curent alternativ sunt dificil de reglat, dar DFC-urile sunt perfect reglate într-o varietate de moduri. În plus, DFC-urile au caracteristici mecanice mai rigide și pot oferi un cuplu de pornire ridicat.

Motoarele electrice cu curent continuu sunt folosite ca motoare de tracțiune, în vehicule electrice și ca diverse dispozitive de acționare.

Proiectarea motoarelor de curent continuu

Designul unui motor de curent continuu este similar cu un motor de curent alternativ, dar există încă diferențe semnificative. Pe cadrul 7, care este din oțel, este instalată o înfășurare de excitație sub formă de bobine 6. Între polii principali, pot fi instalați poli suplimentari 5 pentru a îmbunătăți proprietățile DFC. În interior este instalată o armătură 4, care constă dintr-un miez și un colector 2 și este instalată folosind rulmenții 1 în carcasa motorului. Comutatorul este o diferență semnificativă față de motoarele de curent alternativ. Este conectat la periile 3, ceea ce vă permite să alimentați sau, dimpotrivă, să eliminați tensiunea din circuitul de armătură în generatoare.

Principiul de funcționare

Principiul de funcționare al DPT se bazează pe interacțiunea câmpurilor magnetice ale înfășurării de excitație și armăturii. Vă puteți imagina că în loc de armătură avem un cadru prin care trece curentul, iar în loc de o înfășurare de excitație, un magnet permanent cu poli N și S. Când curentul continuu trece prin cadru, câmpul magnetic al magnetului permanent începe să crească. acționează asupra acestuia, adică cadrul începe să se rotească și, deoarece direcția curentului nu se schimbă, direcția de rotație a cadrului rămâne aceeași.

Când se aplică tensiune la bornele motorului, curentul începe să curgă în înfășurarea armăturii și, după cum știm deja, câmpul magnetic al mașinii începe să acționeze asupra acesteia, în timp ce armătura începe să se rotească și, deoarece armătura se rotește în câmpul magnetic, începe să se formeze un EMF. Acest EMF este îndreptat împotriva curentului, motiv pentru care este numit înapoi EMF. Poate fi găsit folosind formula

Unde Ф este fluxul magnetic de excitație, n este frecvența de rotație și Ce este momentul de proiectare al mașinii, care rămâne constant pentru aceasta.

Tensiunea la bornele este mai mare decât EMF din spate cu valoarea căderii de tensiune în circuitul armăturii.

Și dacă înmulțim această expresie cu curentul, obținem ecuația de echilibru a puterii.

Majoritatea utilajelor funcționează preluând energie electrică și transformând-o în putere mecanică. Dispozitivul care realizează această transformare se numește motor electric. Motoarele de curent continuu sunt foarte populare, care pentru concizie sunt abreviate ca DPT. Importanța lor în viața noastră nu poate fi supraestimată: structura și principiul de funcționare a unui motor electric sunt studiate chiar și în școli în timpul orelor de fizică.

Baza unui accident este influența unui câmp magnetic asupra unui conductor de curent introdus în acesta. Dacă un curent electric este lăsat să circule printr-un conductor, se va forma un câmp magnetic, ale cărui linii vor lua forma unor cercuri concentrice cu centrul în acest fir. Pentru a afla direcția acestor linii trebuie să aplicați regula gimlet. Potrivit acesteia, dacă curentul electric dintr-un conductor este îndreptat departe de noi către planul figurii, atunci liniile magnetice sunt îndreptate în sensul acelor de ceasornic. Dacă curge din avion spre noi, atunci direcția liniilor este în sens invers acelor de ceasornic.

Acum imaginați-vă un magnet în formă de arc. Este ilustrat în figura de mai jos. Formează un câmp magnetic, iar între polii nord și sud liniile sale se aliniază în linii drepte paralele. Mai mult, ei pleacă din cel nordic și intră în cel sudic.

Acum imaginați-vă ce se va întâmpla dacă un conductor prin care trece un curent electric este introdus în câmpul magnetic al unui magnet permanent în formă de arc. Imaginea va fi după cum urmează: pe o parte, direcția liniilor circulare ale câmpului magnetic al acestui conductor merge opus liniilor câmpului magnetic. Conform regulii adunării vectoriale, câmpul rezultat va fi slab. Și pe partea opusă, direcția liniilor circulare va coincide cu direcția liniilor de câmp ale magnetului permanent. Prin urmare, în acest loc câmpul rezultat va fi puternic. Datorită diferitelor caracteristici ale câmpului magnetic, conductorul se deplasează dintr-o regiune mai puternică într-una mai slabă.

Puteți aranja un conductor între polii unui magnet permanent în mai multe moduri. Puteți face polul nord cel de sus, sau puteți face polul sud cel de sus. Curentul dintr-un conductor poate veni de la noi într-un experiment, iar spre noi în altele. Aceste mici detalii determină în ce direcție câmpul magnetic va împinge conductorul. Și pentru a o determina cu exactitate, regula stângii este folosită pentru motoarele electrice. Semnificația sa este că, dacă plasați mâna stângă astfel încât liniile câmpului magnetic al unui magnet permanent să taie în palmă și patru degete să privească de-a lungul căii curentului electric în conductor, atunci degetul mare întins la 90 de grade va indica unde acest conductor se va abate.

Pentru referință! Forța care forțează un conductor să se miște într-un câmp se numește forță Amperi. Din punct de vedere numeric, este echivalent cu produsul curentului din fir și lungimea acestuia, precum și cu vectorul inducției magnetice a câmpului în care este plasat acest fir. Formula: F=IBL.

Model DPT

Din fundamente teoretice Se poate observa ca pentru un motor electric prezenta unui camp magnetic constant este obligatorie. În acest scop, magneții permanenți sunt utilizați la motoarele de curent continuu de putere redusă. Pentru unitățile de putere medie și mare, ar fi necesari magneți foarte voluminosi, astfel încât aceștia sunt înlocuiți cu o înfășurare de excitație, uneori cu un inductor. Prin ele trece curent și formează un câmp magnetic.

Modelul elementar al unui accident este un câmp magnetic uniform, în interiorul căruia este plasat un cadru. Prin ea trece un curent. În primul rând, se întoarce, iar când ajunge în poziția „orizontală”, se oprește. Această poziție se numește centru mort. Cadrul se oprește deoarece pe de o parte curentul curge într-o direcție, iar pe de altă parte - în sens opus. Aceasta înseamnă că formează câmpuri reciproc inverse. Se compensează reciproc acțiunile, iar mișcarea se oprește. Pentru ca acesta să fie nesfârșit, este nevoie de un alt cadru, legat de primul. Apoi, unul dintre cele două cadre va crea întotdeauna eterogenitate în câmp, ceea ce va forța întregul sistem de cadre să se miște.

Proiectarea și principiul de funcționare a DPT

Designul motorului de curent continuu include:

• Ancoră– partea mobilă a motorului, rotorul acestuia. Din punct de vedere vizual, acestea sunt plăci sau un arbore cu caneluri în care este așezat conductorul;
• Stator– o parte statică care joacă rolul unui magnet de potcoavă. Statorul poate avea mai mult de doi poli, dar vom ilustra funcționarea unui motor electric cu doi poli (figura de mai jos);
• Colector– un comutator care conectează înfăşurarea armăturii la circuitul electric al motorului. Necesar pentru schimbarea direcției curentului într-un fir.

Acum despre cum funcționează un motor de curent continuu:

1. Un curent electric este trimis de-a lungul conductorului superior al armăturii, îndreptat către planul modelului;
2. De-a lungul conductorului inferior al armăturii, curentul electric este îndreptat spre noi din desen;
3. Firele superioare, după regula stângii, sub influența forței Ampere, se deplasează spre dreapta;
4. Firele inferioare după aceeași regulă sunt direcționate spre stânga. Dar, deoarece firele sunt așezate în canelurile arborelui, care combină toate înfășurările în sistem unificat, se pune în mișcare întreaga ancoră;
5. Când înfășurarea, în care curentul electric se deplasează spre planul circuitului, ajunge în poziția inferioară, conform regulii stângii, va împinge armătura spre stânga. Prin urmare, mișcarea arborelui va fi încetinită;
6. Motoarele sunt proiectate pentru muncă îndelungată, prin urmare, frânarea ancorei nu trebuie permisă. Pentru a face acest lucru, direcția fluxului de curent electric trebuie schimbată în momentul traversării punctului mort. În acest scop este folosit un colector.

Atenţie! Colectorul schimbă direcția curentului doar în cadru, al cărui rol este jucat prin înfășurarea armăturii. În circuitul extern debitul rămâne același.

Tipuri de DBT

Motoarele PT sunt împărțite în patru grupe:

1. Colector .
   Ele sunt clasificate pe subtipuri:
   1. Cu un colector și un număr par de înfășurări;
   2. Cu o pereche de colectoare și două înfășurări;
   3. Cu trei colectoare și același număr de înfășurări;
   4. Cu patru colectoare și două înfășurări;
   5. Cu patru colectoare și același număr de înfășurări de armătură;
   6. Cu opt colectoare și armătură fără cadru.

Acesta este tipul de motor electric descris mai sus. Avantajele sale - mare lansare, nu există dificultăți în inversarea și reglarea vitezei motorului. Avantajele includ și un dispozitiv simplu și control ușor. Există un singur dezavantaj - colectorul se uzează foarte repede. Și acesta nu este cel mai ieftin element de motor.

1. Invertor .

Un invertor DPT are aceleași avantaje ca unul de colector. Singura diferență este că comutarea se face electronic prin transmiterea informațiilor de la senzorul de poziție a rotorului. Prin urmare motorul câștigă avantaj suplimentar– absența elementelor de uzură, ceea ce face motorul mai economic.

1. DBT unipolar .

Principiul de funcționare al unui astfel de motor se bazează pe aceeași influență a unui câmp magnetic asupra unui conductor care poartă curent. Dar ceea ce este plasat în câmp nu este o înfășurare de sârmă, ci un disc pe o axă. Curentul este furnizat după cum urmează: un contact este conectat la axa discului, iar celălalt la marginea acestuia.

1. Colector universal DPT .

Dispozitivul și principiul de funcționare sunt similare motor comutator DC. Diferența este că înfășurarea armăturii poate fi alimentată de la o sursă atât de curent continuu, cât și de curent alternativ. În rețele, curentul electric are o frecvență de 50 Hz. Aceasta înseamnă că curentul curge de 50 de ori pe secundă într-o direcție și de 50 de ori în cealaltă. S-ar părea că ancora în acest caz ar trebui să se rotească cu aceeași frecvență într-o direcție sau alta. Dar asta nu se întâmplă pentru că circuit comun motorul este conectat în serie. Și dacă curentul din armătură se schimbă, atunci se schimbă și statorul. Prin urmare, direcția de rotație a arborelui este menținută.

motor DC,

Dacă sunteți interesat de detalii, principiul de funcționare al unui motor de curent continuu este descris în detaliu pe multe site-uri și chiar cu formule. Am decis să vorbim nu numai despre asta, ci și despre unele caracteristici care nu sunt atât de cunoscute.

Câteva cuvinte despre mașinile DC

A fost obținut înaintea variabilei și din momentul apariției sale au început experimentele la ce putea fi folosită această fiară. S-a stabilit destul de repede o legătură între curent, câmp magnetic si rotatie. A început când Faraday a plasat un magnet într-o înfășurare cu fire și a descoperit aspectul unui curent. Apoi a descoperit că dacă puneți mai întâi un magnet în interiorul bobinei și apoi aplicați curent, magnetul va împinge afară. Sau, dimpotrivă, te va trage înăuntru. Acesta este principiul de funcționare al unei mașini de curent continuu - folosind interacțiunea câmpului magnetic și a electricității. Acum să fim atenți la faptul că, dacă „împingem” un magnet, vom primi electricitate, iar dacă aplicăm electricitate, vom „împinge” magnetul. Adică, mașinile DC, al căror design și principiu de funcționare le luăm în considerare, sunt tocmai mașini. Adică motorul este și un generator, cu alte cuvinte, acestea sunt mașini pentru conversia reversibilă a energiei mecanice în energie electrică (curent). Un magnet are doi poli, electricitate plus și minus. Interacțiunea magnetului și a curentului în acest caz este supusă unor legi complexe, dar dacă suntem interesați de rotație (și mișcările progresive de întoarcere sunt rareori necesare în tehnologie), atunci putem obține doar o singură direcție - în sensul acelor de ceasornic în raport cu polaritatea magneții și direcția curentului. Aceeași familiară „regulă gimlet” sau „regula mâinii stângi”. Putem schimba cu ușurință polaritatea curentului de înfășurare schimbând două fire, dar nu vom putea schimba polii magnetului și pur și simplu vom arde motorul. Pentru referință, puteți consulta și regula „ mâna dreaptă" Există așa ceva în inginerie electrică, se aplică și mașinilor de curent continuu, dar în ceea ce privește generarea de energie.

Rotirea arborelui în sine are loc după cum urmează. În interiorul câmpului magnetic există un rotor cu un arbore pe care se află o bobină. Când este aplicat curent, acesta induce un câmp magnetic. Magneții cu poli diferiți atrag, dar cu poli egali se resping. Magneții externi „respinge” electromagneții de lucru ai rotorului, determinându-i să „respinge” tot timpul în timp ce există curent, ceea ce duce la rotirea arborelui.

Acesta este principiul de funcționare al unui motor de curent continuu, totul în rest sunt detalii și detalii tehnice.

Caracteristicile designului motorului de curent continuu

Desigur, teoretic, principiul de funcționare al unei mașini de curent continuu este clar, dar un cititor curios va întreba imediat - cum va începe rotorul să se rotească dacă se află în interiorul unui magnet cu doi poli? Această întrebare este inevitabilă și pentru a-i răspunde va trebui să aruncați o privire mai atentă asupra designului motorului de curent continuu. Apropo, unele cunoștințe vor fi utile pentru înțelegerea funcționării motoarelor de curent alternativ.

Să începem cu o listă de dificultăți cu care s-au confruntat primii creatori ai DBT.

1. Disponibilitate două puncte moarte, din care lansarea independentă este imposibilă. (Aceiași doi poli de magneți).
2. Repulsia magnetică este prea slabă la curent scăzut. Sau rezistență puternică la rotație care împiedică pornirea.
3. Rotorul se oprește după o rotație. Nu rotație, ci balansare înainte și înapoi, deoarece după ce a trecut de jumătate de cerc, „magnetul” rotorului nu a fost respins, ci atras, adică nu a accelerat rotația, ci a încetinit-o.

Au rămas materialele și câteva lucruri mici, cum ar fi implementarea principiului unei mașini electrice reversibile.

„Locurile moarte” au fost primele care au câștigat, folosind nu doi, ci trei sau mai mulți magneți. Trei dinți de pe rotor elimină punctele moarte, unul este întotdeauna în câmpul magnetic, iar pornirea motorului a devenit posibilă din orice poziție a rotorului.

Ei au reușit să depășească problema accelerației și decelerarii utilizând principiul de funcționare al unei mașini cu curent continuu - ușurința de a comuta între plus și minus menținând curentul. Cu alte cuvinte, rotorul începe prima jumătate a revoluției după ce a început cu polaritatea curentului: pozitiv în partea de sus, minus în partea de jos. De îndată ce punctul de sus ocupă poziția inferioară, polaritatea punctelor se schimbă în minus - plus, iar „repulsie - accelerație” continuă până la sfârșitul revoluției, după care ciclul se repetă și frânarea este eliminată. Acest mecanism a fost numit colector. Aceleași perii ale motorului electric care asigură transmiterea curentului de la un contact staționar la un arbore rotativ. Și ce spectacol! Cu o schimbare a semnului pe rotor de 2 ori pe rotatie. Calculați cât de multă muncă trebuie să facă colectorul dacă motorul are 2000 rpm.

Colectionarul este cel mai mult parte complexă, dacă luăm în considerare proiectarea unui motor de curent continuu, deoarece permite conversia inversă a rotației în curent. Principalul articol consumabil sunt periile. După ce a cumpărat dispozitiv nou cu un motor electric, asigurați-vă că aveți piese de schimb. Nu fi leneș, cât timp dispozitivul este nou, cumpără încă câteva seturi.

Complexitatea colectorului vă permite să determinați vizual starea acestuia și funcționarea corectă a scânteii. Este foarte rău când scânteile (și colectorul nu este altceva decât un comutator de contact) formează un inel - „foc general”. Aceasta înseamnă că motorul nu va dura mult. În timp ce lupta împotriva scânteilor se desfășoară cu succese diferite, nu este posibil să o învingeți complet, dar a fost posibilă prelungirea duratei de viață a DPT.

Dacă vi s-a părut că am uitat de curenții slabi în timpul pornirii, luând în considerare imediat a treia problemă, atunci vă înșelați. Problema lansării s-a dovedit a fi atât de complexă încât o vom lua în considerare separat.

Curenții de pornire ai motoarelor de curent continuu

Deci, principiul de funcționare al unui motor de curent continuu este clar, am asigurat autopornirea, frânarea sectorială eliminată pe polii magnetici inversați, nu mai rămâne decât să-l pornim. Dar aici este problema. Rotorul tot nu se rotește, deși totul este în regulă. Cert este că, în timp ce ne rafinam motorul, rotorul a devenit mai greu, avea volante și toate astea, iar curentul pur și simplu nu era suficient pentru ca magneții să „pornească” rotorul. „Ce naiba de ticălos!” (c) experimentatorul curios va exclama și pur și simplu va crește curentul. Și știi, motorul chiar va începe să se rotească. Cu mai multe Dacă :

• Dacă înfășurările (firele din bobină) nu se ard;
• Dacă supratensiunea curentă poate rezista;
• Dacă sudarea sectoarelor de comutare etc. nu are loc pe colector în timpul unei astfel de porniri.

Prin urmare, pur și simplu creșterea curentului de pornire a fost rapid recunoscută decizie greșită. Apropo, nu am menționat încă principalul avantaj al DPT față de motoarele de curent alternativ - acesta transmiterea directă a cuplului din momentul pornirii. Mai simplu spus, din momentul în care începe să se rotească, arborele DPT poate „întoarce” orice, depășind o rezistență semnificativă, care depășește puterea motoarelor de curent alternativ.

Acest avantaj a devenit călcâiul lui Ahile al DBT. Însuși principiul de funcționare al unei mașini de curent continuu nu părea să permită modificări arbitrare ale curentului de pornire pe o parte. Pe de altă parte, încercările de a furniza un curent ridicat pentru pornire și de a-l reduce după pornire au necesitat automatizare. Inițial au folosit lansatoare și startere, în special pentru DPT putere mare, dar a fost o ramură de dezvoltare fără fund. Refuzul ajustării fără probleme a curentului de pornire a făcut posibilă găsirea unui compromis rezonabil și aici. De fapt, acum arată ca pornirea unui motor, ca accelerarea unei mașini. Începem să conducem în viteza 1, apoi comutăm pe a 2-a, a 3-a, iar acum ne grăbim de-a lungul autostrăzii cu viteza a 4-a. Doar în în acest caz,„transmisii”, adică curenți, întrerupătoare demaror automat. Toate aceste echipamente electrice rezolvă simultan două probleme - o pornire lină a motorului de curent continuu fără suprasarcină și menținerea integrității rețelei electrice (sursa de alimentare a motorului). La fel ca principiul de funcționare al unui motor de curent continuu, această automatizare se bazează pe conversia directă. Curentul crește treptat până la valoarea de pornire, la fel ca și echilibrul curentului de intrare și curenții de pe înfășurări înainte de începerea rotației. După începerea rotației, curentul scade brusc și crește din nou, „ajustând rotația arborelui” și așa mai departe de încă 2-3 ori.

Astfel, start-up-ul nu a mai fost „plan”, ci a devenit sigur pentru toată lumea. Cel mai important lucru care a fost păstrat cu această schemă, iar astăzi este cel mai comun, principalul avantaj este cuplu. În același timp, proiectarea unui motor DC fiabil a devenit mai simplă, puterea a crescut, iar curenții de pornire, deși rămân o bătaie de cap pentru această clasă de motoare, au încetat să fie critici pentru mecanisme.

Aplicații ale motoarelor de curent continuu

DPT, ca și mașinile cu curent continuu, al căror design și principiu de funcționare le-am examinat, sunt utilizate acolo unde este inadecvat să se folosească o conexiune permanentă la rețele ( bun exemplu- un starter de mașină, care este un DPT), unde o astfel de conexiune este imposibilă (de exemplu, jucării cu motoare pentru copii), sau unde nici măcar o astfel de conexiune nu este suficientă. De exemplu, transportul feroviar, care pare a fi conectat la rețelele de curent alternativ, dar cuplurile necesare sunt de așa natură încât pot fi folosite doar motoare de curent continuu, ale căror principii nu s-au schimbat. Și de fapt în în ultima vreme Domeniul de aplicare nu este în scădere, ci doar în creștere. Cum capacitate mai mare baterie, cu atât mai mult timp un astfel de motor va funcționa autonom. Cu cât dimensiunile sunt mai mici, cu atât câștigul de putere este mai mare.

Economic- aceasta este o chestiune de viitor, deocamdată nu este nimic special de salvat și nu s-a pus întrebarea, motoarele variabile vor fi mai simple. Dar nu vor putea înlocui DPT. Acestea sunt DCT-urile sau mașinile cu curent continuu, a căror structură și principiu de funcționare le-am studiat în clasele 6-8, dar am uitat de mult.

Motoare electriceDC este utilizat în acele acționări electrice care necesită o gamă mare de control al vitezei, o precizie mai mare în menținerea vitezei de rotație a unității și controlul vitezei până la viteza nominală.

Funcționarea unui motor electric de curent continuu se bazează pe. Din elementele de bază ale ingineriei electrice se știe că un conductor purtător de curent plasat în interior este acționat de o forță determinată de regula stângii:

F = BIL

unde I este curentul care circulă prin conductor, B este inducția câmpului magnetic; L este lungimea conductorului.

Atunci când un conductor traversează liniile câmpului magnetic ale unei mașini, acesta este indus în ea, care în raport cu curentul din conductor este direcționat împotriva acestuia, de aceea se numește invers sau contracarant (contra-emf s). Putere electricăîn motor este transformat în energie mecanică și este parțial cheltuit pentru încălzirea conductorului.

Structural totul motoare electrice DC constau dintr-un inductor și o armătură, separate printr-un întrefier.

Inductor motor electric DC servește la crearea unui câmp magnetic staționar al mașinii și constă dintr-un cadru, poli principal și suplimentar. Cadrul servește pentru fixarea stâlpilor principali și suplimentari și este un element al circuitului magnetic al mașinii. Pe polii principali există înfășurări de excitație concepute pentru a crea un câmp magnetic al mașinii, pe polii suplimentari există o înfășurare specială care servește la îmbunătățirea condițiilor de comutare.

Ancoră motor electric DC constă dintr-un sistem magnetic asamblat din foi separate, înfășurarea de lucru, așezată în caneluri și care servește pentru alimentare înfășurare DC de lucru.

Colectorul este un cilindru montat pe arborele motorului și realizat din plăci de cupru izolate unele de altele. Comutatorul are proeminențe de cocoș la care sunt lipite capetele secțiunilor de înfășurare a armăturii. Curentul este extras din colector folosind perii care asigură contact de alunecare cu colectorul. Periile sunt fixate suporturi pentru perii, care le țin într-o anumită poziție și asigură presiunea necesară a periei pe suprafața comutatorului. Periile și suporturile pentru perii sunt montate pe o traversă conectată la corp motor electric.

Comutare motoare electrice DC

În curs motor electric Periile de curent continuu, alunecând de-a lungul suprafeței unui comutator rotativ, se deplasează secvenţial de la o placă de comutator la alta. În acest caz, secțiunile paralele ale comutatorului înfășurării armăturii și curentul din ele se modifică. Modificarea curentului are loc atunci când tura de înfășurare este scurtcircuitată de perie. Acest proces de comutare și fenomenele asociate cu acesta se numesc comutație.

În momentul comutării, un e este indus în secțiunea scurtcircuitată a înfășurării sub influența propriului câmp magnetic. d.s. autoinducere. Rezultatul e. d.s. cauze in sectiunea scurtcircuitata curent suplimentar, care creează o distribuție neuniformă a densității curentului pe suprafața de contact a periilor. Această împrejurare este considerată principalul motiv pentru aprinderea comutatorului sub perie. Calitatea comutării este evaluată prin gradul de scânteie sub marginea de rulare a periei și este determinată pe o scară de grade de scânteie.

Metode de excitare motoare electrice DC

Excitat mașini electriceînțelege crearea unui câmp magnetic în ele necesar muncii motor electric. Circuite de excitare motoare electrice DC prezentată în figură.

Conform metodei de excitare, motoarele electrice cu curent continuu sunt împărțite în patru grupuri:

1. Cu excitație independentă, în care înfășurarea de excitație NO este alimentată de la o sursă externă de curent continuu.

2. C excitație paralelă(shunt), în care înfășurarea de excitație SHOV este conectată în paralel cu sursa de energie a înfășurării armăturii.

3. Cu excitație secvențială (serial), în care înfășurarea de excitație SOV este conectată în serie cu înfășurarea armăturii.

4. Motoare cu excitație mixtă (compusă), care au un MOV în serie și un MOV paralel al înfășurării de excitație.

Tipuri de motoare DC

Motoarele de curent continuu diferă în primul rând prin natura excitației lor. Motoarele pot fi independente, secvențiale și cu excitație mixtă. Excitația paralelă nu trebuie luată în considerare. Chiar dacă înfășurarea de câmp este conectată la aceeași rețea de la care este alimentat circuitul de armătură, atunci în acest caz curentul de câmp nu depinde de curentul de armătură, deoarece rețeaua de alimentare poate fi considerată ca o rețea de putere infinită și ea tensiunea este constantă.

Înfășurarea de excitație este întotdeauna conectată direct la rețea și, prin urmare, introducerea unei rezistențe suplimentare în circuitul armăturii nu afectează modul de excitare. Specificul care există nu poate exista aici.

La motoarele de curent continuu putere redusă excitația magnetoelectrică de la magneți permanenți este adesea folosită. În același timp, circuitul de comutare a motorului este simplificat semnificativ și consumul de cupru este redus. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că, deși înfășurarea de excitație este eliminată, dimensiunile și greutatea sistemului magnetic nu sunt mai mici decât la excitarea electromagnetică a mașinii.

Proprietățile motoarelor sunt determinate în mare măsură de sistemul lor de excitație.

Cu cât sunt mai mari dimensiunile motorului, cu atât este mai mare, firește, cuplul pe care îl dezvoltă și, în consecință, puterea. Prin urmare, la o viteză de rotație mai mare și la aceleași dimensiuni, puteți obține mai multă putere a motorului. În acest sens, de regulă, motoarele de curent continuu, în special cele de putere redusă, sunt proiectate pentru o viteză mare de rotație - 1000-6000 rpm.

Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că viteza de rotație a corpurilor de lucru ale mașinilor de producție este semnificativ mai mică. Prin urmare, trebuie instalată o cutie de viteze între motor și mașina de lucru. Cum mai multa viteza motor, cu atât cutia de viteze devine mai complexă și mai scumpă. În instalațiile de mare putere, unde cutia de viteze este o componentă scumpă, motoarele sunt proiectate la viteze semnificativ mai mici.

De asemenea, trebuie avut în vedere că o cutie de viteze mecanică introduce întotdeauna o eroare semnificativă. Prin urmare, în instalațiile de precizie este de dorit să se utilizeze motoare de viteză mică care ar putea fi cuplate la corpurile de lucru fie direct, fie prin cea mai simplă transmisie. În acest sens, au apărut așa-numitele motoare cu cuplu mare viteze mici rotaţie. Aceste motoare au fost găsite aplicare largă la mașinile de tăiat metal, unde sunt articulate cu corpuri mobile fără nicio legătură intermediară prin intermediul șuruburilor cu bile.

Motoarele electrice diferă și prin caracteristicile de proiectare legate de condițiile lor de funcționare. În condiții normale se folosesc așa-numitele motoare deschise și protejate, răcite de aerul încăperii în care sunt instalate.

Aerul este suflat prin canalele mașinii prin intermediul unui ventilator situat pe arborele motorului. ÎN medii agresive se folosesc motoare închise, a căror răcire se realizează datorită unei suprafețe exterioare nervurate sau a unui flux de aer extern. În cele din urmă, sunt disponibile motoare speciale pentru medii explozive.

Cerințe specifice pentru formele de proiectare ale motorului sunt impuse atunci când este necesar să se asigure performanțe ridicate - procese rapide de accelerare și frânare. În acest caz, motorul trebuie să aibă o geometrie specială - un diametru mic al armăturii cu o lungime mare.

Pentru a reduce inductanța înfășurării, aceasta este plasată nu în caneluri, ci pe suprafața unei armături netede. Înfășurarea este asigurată cu adezivi precum rășină epoxidice. Cu o inductanță scăzută a înfășurării, condițiile de comutare ale colectorului sunt îmbunătățite semnificativ, nu este nevoie de poli suplimentari și poate fi utilizat un colector mai mic. Acesta din urmă reduce și mai mult momentul de inerție al armăturii motorului.

Oportunități și mai mari de reducere a inerției mecanice sunt oferite de utilizarea unei armături goale, care este un cilindru realizat din material izolator. Pe suprafața acestui cilindru se află o înfășurare realizată prin imprimare, ștanțare sau din sârmă după un șablon pe o mașină specială. Înfășurarea este fixată cu materiale adezive.

În interiorul cilindrului rotativ se află un miez de oțel necesar pentru a crea căi de flux magnetic. La motoarele cu armături netede și goale, datorită creșterii golurilor în circuitul magnetic datorită introducerii în ele de înfășurări și materiale izolatoare, forța de magnetizare necesară pentru a conduce fluxul magnetic necesar crește semnificativ. În consecință, sistemul magnetic se dovedește a fi mai dezvoltat.

Motoarele cu inerție redusă includ și motoare cu armături de disc. Discurile pe care sunt aplicate sau lipite înfășurările sunt realizate dintr-un material izolator subțire care nu este supus deformarii, precum sticla. Sistemul magnetic cu un design cu doi poli este format din două console, dintre care unul găzduiește înfășurările de excitație. Datorită inductanței scăzute a înfășurării armăturii, mașina, de regulă, nu are comutator, iar curentul este colectat direct din înfășurare prin perii.

De asemenea, merită menționat și motorul liniar, care asigură mai degrabă mișcare de translație decât de rotație. Este un motor, al cărui sistem magnetic este, parcă, desfășurat, iar polii sunt instalați pe linia de mișcare a armăturii și a părții de lucru corespunzătoare a mașinii. Ancora este de obicei proiectată ca o ancoră cu inerție redusă. Dimensiunile și costul motorului sunt mari, deoarece este necesar un număr semnificativ de poli pentru a asigura deplasarea pe o anumită secțiune a căii.

Pornirea motoarelor de curent continuu

În momentul inițial al pornirii motorului, armătura este nemișcată și contra-ex. d.s. iar tensiunea din armătură este zero, deci Iп = U / Rя.

Rezistența circuitului armăturii este mică, astfel încât curentul de pornire depășește de 10 - 20 de ori sau mai mult curentul nominal. Acest lucru poate provoca o supraîncălzire semnificativă a înfășurării armăturii, astfel încât motorul este pornit folosind rezistențele active incluse în circuitul armăturii.

Motoarele cu putere de până la 1 kW permit pornirea directă.

Valoarea rezistenței pornirea reostatului selectat în funcție de curentul de pornire admis al motorului. Reostatul este realizat în etape pentru a îmbunătăți pornirea lină a motorului electric.

La începutul pornirii se introduce întreaga rezistență a reostatului. Pe măsură ce viteza armăturii crește, apare contra-e. d.s., care limitează curenții de aprindere. Îndepărtând treptat rezistența reostatului pas cu pas din circuitul armăturii, tensiunea furnizată armăturii crește.

Controlul vitezei motor electric DC

Viteza motorului DC:

unde U este tensiunea de alimentare; I - curent de armătură; R i - rezistența lanțului armăturii; kc - coeficient de caracterizare a sistemului magnetic; F - fluxul magnetic al motorului electric.

Din formulă este clar că frecvența de rotație motor electric Curentul DC poate fi reglat în trei moduri: prin modificarea fluxului de excitație al motorului electric, prin modificarea tensiunii furnizate motorului electric și prin modificarea rezistenței în circuitul armăturii.

Primele două metode de control sunt cele mai utilizate pe scară largă; a treia metodă este rar utilizată: este neeconomică, iar turația motorului depinde în mod semnificativ de fluctuațiile de sarcină. Caracteristicile mecanice care se obțin în acest caz sunt prezentate în figura.

Linia dreaptă groasă este dependența naturală a vitezei de cuplul pe arbore sau, ceea ce este la fel, de curentul armăturii. Linia dreaptă a caracteristicilor mecanice naturale se abate ușor de la linia punctată orizontală. Această abatere se numește instabilitate, non-rigiditate și uneori staticism. Grupului de drepte neparalele I corespunde controlului vitezei prin excitație, liniile drepte paralele II se obțin ca urmare a modificării tensiunii de armătură și, în final, ventilatorul III este rezultatul introducerii rezistenței active în circuitul armăturii.

Curentul de excitație al unui motor de curent continuu poate fi reglat folosind un reostat sau orice dispozitiv rezistență activă care poate fi modificată în dimensiune, de exemplu un tranzistor. Pe măsură ce rezistența în circuit crește, curentul de excitație scade și turația motorului crește. Când fluxul magnetic slăbește, caracteristicile mecanice sunt situate deasupra celor naturale (adică deasupra caracteristicilor în absența unui reostat). Creșterea turației motorului provoacă scântei crescute sub perii. În plus, atunci când motorul electric funcționează cu un debit slăbit, stabilitatea funcționării acestuia scade, mai ales când sarcini variabile pe arbore. Prin urmare, limitele de control al vitezei în acest fel nu depășesc 1,25 - 1,3 față de cea nominală.

Controlul tensiunii necesită o sursă de curent constant, cum ar fi un generator sau un convertor. O astfel de reglementare este folosită în toate sisteme industriale acţionare electrică: generator - motor DC (G - DPT), amplificator masina electrica - Motor DC (EMU - DPT), amplificator magnetic - Motor DC (MU - DPT), - Motor DC (T - DPT).

Frânare motoare electrice DC

În acţionări electrice cu motoare electrice Frânarea în curent continuu utilizează trei metode de frânare: frânare dinamică, regenerativă și frânare inversă.

Frânare dinamică realizată prin scurtcircuitarea înfăşurării armăturii motorului sau prin. În același timp motor DCîncepe să funcționeze ca generator, transformând energia mecanică pe care o stochează în energie electrică.

Această energie este eliberată sub formă de căldură în rezistența la care este închisă înfășurarea armăturii. Frânarea dinamică asigură oprirea precisă a motorului electric.Frânare regenerativă motor DC efectuat în cazul în care este conectat la rețea motor electric se rotește de către actuator cu o viteză care depășește viteza ideală viteza de mers în gol . Atunci eh. d.s indus în înfășurarea motorului depășește valoarea tensiunii rețelei, curentul în înfășurarea motorului își schimbă direcția inversă. Motor electric merge la muncă în modul generator

Frânarea regenerativă a unui motor de curent continuu este metoda cea mai economică, deoarece în acest caz electricitatea este returnată în rețea. În acționarea electrică a mașinilor de tăiat metal, această metodă este utilizată pentru a controla viteza în sistemele G - DPT și EMU - DPT.

Frânare pe spateFrânare regenerativă efectuată prin modificarea polarității tensiunii și curentului în înfășurarea armăturii. Când curentul armăturii interacționează cu câmpul magnetic al înfășurării câmpului, se creează un cuplu de frânare, care scade pe măsură ce viteza de rotație scade motor electric. Când viteza de rotație scade motor electric la zero, motorul electric trebuie deconectat de la rețea, altfel va începe să se rotească în direcția opusă.