Stejnosměrný elektromotor ze střídavého proudu. Rozumíme principům fungování elektromotorů: výhodám a nevýhodám různých typů. Aplikace stejnosměrných motorů

Elektrický motor DC(DPT) jsou mechanismem, který přeměňuje elektrickou energii do něj dodávanou na mechanickou rotaci. Provoz jednotky je založen na jevu elektromagnetická indukce— na vodič umístěný v magnetickém poli působí ampérová síla: F = B*I*L, kde L je délka vodiče, I je proud procházející vodičem, B je indukce magnetického pole . Tato síla způsobuje výskyt točivého momentu, který lze využít pro některé praktické účely.

Stejnosměrné motory mají následující výhody:

• Jednoduchost a spolehlivost designu.
• Téměř lineární nastavení a mechanické vlastnosti, které zajišťují snadné použití.
• Velká hodnota počáteční okamžik.
• Kompaktní rozměry (zvláště výrazné u motorů s permanentními magnety).
• Možnost použití stejného mechanismu v režimu motoru i generátoru.
• Účinnost při plném zatížení je obvykle o 1-2 % vyšší než u asynchronních a synchronních strojů a při částečném zatížení může výhoda vzrůst až na 15 %.

Hlavní nevýhodou těchto zařízení je vysoká cena jejich výroba. Za zmínku stojí i nutnost pravidelné údržby sestavy komutátor-kartáč a určité omezení životnosti způsobené jejím opotřebením, nicméně moderní modely tyto nedostatky jsou téměř zcela odstraněny.

Stojí za zmínku, že mechanické vlastnosti, a tedy všechny ukazatele výkonu, do značné míry závisí na schématu zapojení budícího vinutí. Jsou celkem čtyři:

Obrázek 1. Asynchronní elektromotory řady AIRE s pracovním kondenzátorem Způsoby buzení: a - nezávislé, b - paralelní, c - sekvenční, d - smíšené.

Oblasti použití DPT

Nehledě na to, že drtivá většina elektrické sítě poskytnout střídavé napětí, DC elektromotory se používají velmi, velmi široce. Ve skutečnosti jsou všechny průmyslové pohony, které vyžadují přesnou regulaci otáček, realizovány na bázi DPT. Kromě, elektromobily Díky své účinnosti a vysoké hustotě výkonu jsou permanentní magnety široce používány v obranném průmyslu.

Neměli byste si však myslet, že jste se s těmito mechanismy osobně nesetkali. Absence přísných omezení velikosti vede k tomu, že si jich často nevšimneme. Například v automobilovém průmyslu se používají výhradně stejnosměrné elektromotory, které jsou i přes rozdíl ve výkonu ve všech nákladních vozech a speciálních zařízeních napájeny napětím 24 voltů, zatímco u osobních automobilů je jejich provozní napětí 12 voltů. Příjem energie z baterie nebo generátor, jsou zodpovědné za polohování sedadel, ovládání zrcátek, stahování a stahování oken a udržování požadované teploty v kabině.

Stejnosměrné elektromotory se však mohou pohánět samy. vozidel, a nejsou to jen projížďky na hraní s 12voltovou baterií. Abyste mohli pocítit, jak výkonná tato zařízení mohou být, stačí být blízko kolemjdoucího člověka. příměstský vlak, a měkkost a přesnost regulace rychlosti jasně demonstruje plynulá akcelerace trolejbusů.

Tyto elektromotory jsou široce používány v elektrické dopravě (metro, trolejbus, tramvaj, příměstské elektrické železnice, elektrické lokomotivy) a ve zvedacích zařízeních (elektrické jeřáby).

Bez ohledu na konstrukci je jakýkoli elektromotor navržen stejně: uvnitř válcové drážky ve stacionárním vinutí (statoru) se otáčí rotor, ve kterém je vybuzeno magnetické pole, které vede k odpuzování jeho pólů od statoru.

Udržení konstantního odpuzování vyžaduje buď rekomuci vinutí rotoru, jak se to děje u kartáčovaných elektromotorů, nebo vytvoření rotujícího magnetického pole v samotném statoru (klasickým příkladem je asynchronní třífázový motor).

Typy elektromotorů a jejich vlastnosti

Účinnost a spolehlivost zařízení přímo závisí na elektromotoru, takže jeho výběr vyžaduje seriózní přístup.

Pomocí elektromotoru se elektrická energie přeměňuje na mechanickou energii. Výkon, otáčky za minutu, napětí a typ napájení jsou hlavními ukazateli elektromotorů. Také, skvělá hodnota mají ukazatele hmotnosti, velikosti a energie.

Elektromotory mají velké výhody. Elektromotory jsou tedy ve srovnání s tepelnými motory srovnatelného výkonu mnohem kompaktnější. Jsou perfektní pro instalaci na malých plochách, například ve vybavení tramvají, elektrických lokomotiv a na obráběcích strojích pro různé účely.

Při jejich používání se neuvolňuje pára ani produkty rozkladu, což zajišťuje šetrnost k životnímu prostředí. Elektromotory se dělí na stejnosměrné motory a AC, krokové motory, servomotory a lineární motory.

Střídavé elektromotory se zase dělí na synchronní a asynchronní.

• DC motory
  Používají se k vytváření nastavitelných elektrických pohonů s vysokými dynamickými a výkonnostními ukazateli. Tyto indikátory zahrnují vysokou rovnoměrnost rotace a schopnost přebíjení. Používají se ke kompletaci papírenských, barvicích a dokončovacích strojů a strojů pro manipulaci s materiálem, pro polymerní zařízení, vrtné soupravy a pomocné jednotky rypadel. Často se používají k vybavení všech typů elektrických vozidel.
• 
  Je po nich větší poptávka než po stejnosměrných motorech. Často se používají v každodenním životě a v průmyslu. Jejich výroba je mnohem levnější, konstrukce je jednodušší a spolehlivější a obsluha vcelku jednoduchá. Téměř všechny domácí spotřebiče jsou vybaveny střídavými motory. Používají se v pračky, kuchyňské digestoře atd. Ve velkých průmyslových odvětvích se používají k pohonu obráběcích strojů, navijáků pro přesun těžkých břemen, kompresorů, hydraulických a pneumatických čerpadel a průmyslových ventilátorů.
• Krokové motory
  Fungují na principu transformace elektrické impulsy do mechanického pohybu diskrétní povahy. Většina kancelářských a počítačové vybavení jimi vybavený. Takové motory jsou velmi malé, ale vysoce produktivní. Někdy jsou v určitých odvětvích žádané.
• Servomotory
  Týká se stejnosměrných motorů. Jsou high-tech. Jejich práce se provádí pomocí negativu zpětná vazba. Tento motor je obzvláště výkonný a je schopen vývoje vysoká rychlost rotace hřídele, která se nastavuje pomocí počítačový software. Díky této funkci je oblíbená při vybavování výrobních linek a moderních průmyslových strojů.
• Lineární motory
  Mají jedinečnou schopnost přímočarého pohybu rotoru a statoru vůči sobě navzájem. Takové motory jsou nepostradatelné pro činnost mechanismů, jejichž činnost je založena na dopředném a vratném pohybu pracovních orgánů. Použití lineárního elektromotoru může zvýšit spolehlivost a účinnost mechanismu díky tomu, že výrazně zjednodušuje jeho obsluhu a téměř zcela eliminuje mechanický převod.
• Synchronní motory
  Jedná se o typ střídavých elektromotorů. Frekvence otáčení jejich rotoru se rovná frekvenci otáčení magnetického pole ve vzduchové mezeře. Používají se pro kompresory, velké ventilátory, čerpadla a stejnosměrné generátory, protože pracují při konstantní rychlosti.
• Asynchronní motory
  Také patří do kategorie střídavých elektromotorů. Rychlost otáčení jejich rotoru se liší od frekvence otáčení magnetického pole, které je vytvářeno proudem ve vinutí statoru. Asynchronní motory se v závislosti na konstrukci rotoru dělí na dva typy: klec nakrátko a vinutý rotor. Konstrukce statoru je u obou typů stejná, rozdíl je pouze ve vinutí.

Elektromotory jsou nepostradatelné moderní svět. Díky nim je lidem velmi usnadněna práce. Jejich použití pomáhá snížit náklady na lidské úsilí a výrobu každodenní život mnohem pohodlnější.

Označení řady motoru:

• AIR, A, 4A, 5A, AD, 7АVER - všeobecné průmyslové elektromotory s regulací výkonu podle GOST 51689-2000
• AIS, 6A, IMM, RA, AIS - všeobecné průmyslové elektromotory s výkonovou vazbou dle evropské normy DIN (CENELEC)
• AIM, AIML, 4VR, VA, AV, VAO2, 1VAO, 3V - nevýbušné elektromotory
• AIU, VRP, AVR, 3AVR, VR - nevýbušné důlní elektromotory
• A4, DAZO4, AOM, DAV, AO4 - vysokonapěťové elektromotory

Známka úpravy elektromotoru:

• M - modernizovaný elektromotor (například: ADM63A2U3)
• K - elektromotor s vinutým rotorem (například: 5ANK280A6)
• X - elektromotor v hliníkovém rámu (například: 5AMX180M2U3)
• E - jednofázový elektromotor 220V (například: AIRE80S2U3)
• N - chráněný elektromotor s vlastní ventilací (například: 5AN200M2U3)
• F - chráněný elektromotor s nuceným chlazením (například: 5AF180M2U3)
• C - elektromotor se zvýšeným prokluzem (například: AIRS180M4U3)
• B - vestavěný elektromotor (například: ADMV63V2U3)
• R - elektromotor se zvýšeným rozběhovým momentem (například: AIRR180S4U3)
• P - elektromotor pro pohon ventilátorů v drůbežích farmách ("drůbežárna") (například: AIRP80A6U2)

Všeobecně uznávaný klimatický design GOST platí pro všechny typy strojů, přístrojů, elektromotorů a dalších technických výrobků. Úplný přepis označení jsou uvedena níže.

Písmeno označuje klimatickou zónu

• U - mírné klima;
• T – tropické klima;
• CL - chladné klima;
• M – mořské mírně chladné klima;
• O - obecná klimatická verze (kromě mořské);
• OM - obecná klimatická námořní verze;
• B - celoklimatická verze.

• 1 - venku;
• 2 - pod přístřeškem nebo uvnitř, kde jsou podmínky stejné jako venku, s výjimkou slunečního záření;
• 3 - uvnitř bez umělé regulace klimatických podmínek;
• 4 - vnitřní s umělou regulací klimatických podmínek (větrání, vytápění);
• 5 - v místnostech s vysokou vlhkostí, bez umělé regulace klimatických podmínek

Podle druhu provozu se tyto motory dělí na:

• synchronní motory;
• asynchronní motory;

Podle počtu fází jsou motory:

• jednofázový
• dvoufázový
• třífázový

Zásadní rozdíl je v tom, že u synchronních strojů se 1. harmonická magnetomotorické síly statoru pohybuje s rychlostí otáčení rotoru (proto se rotor sám otáčí rychlostí otáčení magnetického pole ve statoru), zatímco u asynchronních strojů je a zůstává rozdíl mezi rychlostí otáčení rotoru a rychlostí otáčení magnetického pole ve statoru (pole se točí rychleji než rotor).

Rotor takového elektromotoru je kovový válec, do jehož drážek jsou pod úhlem k ose otáčení nalisovány nebo nality vodivé vodiče a na koncích rotoru jsou spojeny kroužky v jeden celek. Střídavé magnetické pole statoru vybudí v rotoru protiproud, který připomíná veverku, a podle toho i magnetické pole, které jej od statoru odpuzuje.

V závislosti na počtu statorových vinutí může být asynchronní motor:

• Jednofázové- v tomto případě je hlavní nevýhodou motoru nemožnost nastartovat sama o sobě, protože vektor odpudivé síly prochází striktně osou otáčení. Aby mohl motor začít pracovat, vyžaduje buď startovací tlak nebo zahrnutí samostatného startovacího vinutí, což vytváří dodatečný moment síly, který posouvá jejich celkový vektor vzhledem k ose kotvy.
• Dvoufázový elektromotor má dvě vinutí, ve kterých jsou fáze posunuty o úhel odpovídající geometrickému úhlu mezi vinutími. V tomto případě vzniká v elektromotoru tzv. točivé magnetické pole (pokles intenzity pole v pólech jednoho vinutí probíhá synchronně s jeho nárůstem ve druhém). Takový motor se stává schopným samovolného nastartování, ale má potíže se couváním. Protože moderní napájení nepoužívá dvoufázové sítě, elektromotory tohoto druhu se ve skutečnosti používají v jednofázových sítích s druhou fází připojenou přes prvek s fázovým posunem (obvykle kondenzátor).
• Třífázový asynchronní elektromotor- nejpokročilejší typ asynchronního motoru, protože obsahuje možnost snadného reverzní - změnou pořadí zapínání fázových vinutí se mění směr otáčení magnetického pole a podle toho i rotoru.

Střídavé kartáčované motory se používají v případech, kdy je potřeba získat vysoké frekvence rotace (asynchronní elektromotory nemohou překročit rychlost otáčení magnetického toku ve statoru - pro průmyslová síť 50 Hz je 3000 ot./min.). Kromě toho mají výhodu v rozběhovém momentu (zde je úměrný proudu, nikoli otáčkám) a mají nižší rozběhový proud, méně přetěžují elektrickou síť při rozběhu. Usnadňují také ovládání rychlosti.

Nevýhodou těchto výhod je vysoká cena (vyžaduje výrobu rotoru s naskládaným jádrem, několika vinutími a kolektorem, což se také obtížněji vyvažuje) a kratší životnost. Kromě potřeby pro pravidelná výměna omyvatelnými kartáči, samotný komutátor se časem opotřebuje.

Synchronní elektromotor má tu zvláštnost, že se magnetické pole rotoru neindukuje magnetické pole stator, ale s vlastním vinutím připojeným k samostatnému stejnosměrnému zdroji. Díky tomu se jeho frekvence otáčení rovná frekvenci otáčení magnetického pole statoru, odkud pochází termín „synchronní“.

Stejně jako stejnosměrný motor je střídavý synchronní motor reverzibilní: když je na stator přivedeno napětí, chová se jako elektromotor, když se otáčí o externí zdroj on sám začne budit střídavý proud ve fázových vinutích. Hlavní oblastí použití synchronních elektromotorů jsou vysokovýkonové pohony. Zde zvýšení účinnosti oproti asynchronním elektromotorům znamená výrazné snížení ztrát elektrické energie.

Synchronní motory se také používají v elektrických vozidlech. Nicméně, pro kontrolu rychlosti v tomto případě, silný frekvenční měniče, ale při brzdění je možné vracet energii do sítě.

Protože stejnosměrný proud není schopen vytvářet měnící se magnetické pole, zajištění kontinuálního otáčení rotoru vyžaduje nucenou rekomuci vinutí nebo diskrétní změnu směru magnetického pole.

Nejstarší z známé metody- jedná se o použití elektromechanického kolektoru. Kotva elektromotoru má v tomto případě několik vícesměrných vinutí napojených na lamely komutátoru umístěné v příslušné poloze vůči kartáčům. V okamžiku zapnutí napájení dojde ve vinutí připojeném ke kartáčům k pulzu, po kterém se rotor otáčí a na stejném místě vzhledem k pólům statoru se zapne nové vinutí.

Protože se magnetizace statoru při provozu stejnosměrného komutátorového motoru nemění, lze místo jádra s vinutím použít výkonné permanentní magnety, díky nimž bude motor kompaktnější a lehčí.

Tyto motory s jednotkou kartáčového komutátoru jsou:

• Kolektor - elektrické zařízení, ve kterém snímač polohy rotoru a proudový spínač ve vinutí jsou stejným zařízením - sestavou kartáč-kolektor.
• Bezkartáčový- uzavřený elektromechanický systém sestávající ze synchronního zařízení se sinusovým rozložením magnetického pole v mezeře, snímače polohy rotoru, převodníku souřadnic a výkonového zesilovače. Dražší varianta ve srovnání s kartáčovanými motory.

Komutátorový motor není bez řady nevýhod. Tento:

• vysoká úroveň rušení přenášeného do napájecí sítě při spínání vinutí kotvy a buzení jiskřícími kartáči;
• nevyhnutelné opotřebení komutátoru a kartáčů;
• zvýšená hlučnost během provozu.

Moderní výkonová elektronika umožnilo zbavit se těchto nedostatků použitím tzv. krokového motoru - v něm má rotor permanentní magnetizaci a externí zařízení postupně mění směr proudu v několika statorových vinutích. Ve skutečnosti se při jediném proudovém impulsu rotor otočí pod pevným úhlem (krokem), odkud pochází i název elektromotorů tohoto typu.

Krokové motory jsou tiché a také vám umožňují nastavit točivý moment (amplitudu impulsu) i rychlost (frekvenci) v nejširším rozsahu a lze je také snadno obrátit změnou pořadí signálů. Z tohoto důvodu jsou široce používány v servomotorech a automatizaci, ale jejich maximální výkon je dán možnostmi napájecího zdroje. řídicí obvod, bez kterého krokové motory nefunkční.

Jednofázový asynchronní elektromotor

Zařízení je asynchronní elektromotor, ve kterém má stator pouze jedno pracovní vinutí. Zařízení je určeno k připojení jednofázová síť AC. Jednotka se používá pro kompletaci pohonných systémů pro průmyslové a domácí spotřebiče nízký výkon - čerpadla, stroje, mlýnky, odšťavňovače, mlýnky na maso, ventilátory, kompresory atd.

Výhody tohoto zařízení:

• jednoduchý design;
• ekonomická spotřeba elektřiny;
• všestrannost (jednofázový elektromotor se používá v mnoha průmyslových oblastech);
• přijatelná úroveň vibrací a hluku během provozu;
• zvýšená životnost;
• odolnost vůči různým typům přetížení.

Samostatné plus jednofázové elektromotory uvedenou výrobci je možnost připojit jednotku k 220V síti. Díky tomu lze zařízení využít nejen ve výrobě, ale také při řešení každodenních problémů v domácnosti. Prezentované jednofázové asynchronní elektromotory se snadno připojují a nevyžadují speciální údržba

Třífázový asynchronní elektromotor

Jednotkou je asynchronní střídavý motor skládající se z rotoru a statoru se třemi vinutími. Zařízení je určeno k připojení třífázová síť AC. Tento asynchronní elektromotor nalezen široké uplatnění v průmyslu: často se používá ke kompletaci výkonných zařízení, jako jsou kompresory, drtiče, mlýny a odstředivky. Kromě toho je jednotka součástí návrhu mnoha automatizačních a telemechanických zařízení, lékařské přístroje, ale i různé stroje a pily určené pro použití v domácích podmínkách.

Mezi výhody prezentovaných zařízení je třeba poznamenat:

• vysoká úroveň účinnosti a produktivity;
• všestrannost (třífázový asynchronní elektromotor se používá v různých oblastech činnosti);
• nízká úroveň vibrací a hluku během provozu;
• lehké, ale zároveň spolehlivé a odolné tělo;
• dodržování přísných požadavků evropských norem kvality.

Třífázové asynchronní elektromotory se navíc vyznačují snadnou instalací a dlouhou životností. Stojí za zmínku, že na modely od některých výrobců můžete nainstalovat přídavné moduly dle požadavku zákazníka. Například, třífázové elektromotoryŘada BN může být vybavena systémem nuceného chlazení, který zajišťuje správné a efektivní práce jednotka při nízké rychlosti.

mirprivoda.ru, eltechbook.ru

Elektromotory jsou zařízení, ve kterých se elektrická energie přeměňuje na mechanickou energii. Princip jejich činnosti je založen na jevu elektromagnetické indukce.

Způsob interakce magnetických polí způsobujících otáčení rotoru motoru se však výrazně liší v závislosti na typu napájecího napětí - střídavého nebo stejnosměrného.

Princip činnosti stejnosměrného elektromotoru je založen na efektu odpuzování stejných pólů permanentních magnetů a přitahování rozdílných pólů. Prioritou jeho vynálezu je ruský inženýr B. S. Jacobi. První průmyslový model Stejnosměrný motor byl vytvořen v roce 1838. Od té doby jeho design nedoznal zásadních změn.

U stejnosměrných motorů s nízkým výkonem jeden z magnetů fyzicky existuje. Připevňuje se přímo na tělo stroje. Druhý je vytvořen ve vinutí kotvy po připojení zdroje stejnosměrného proudu k němu. K tomuto účelu se používá speciální zařízení– sestava kolektor-kartáč. Samotný kolektor je vodivý kroužek připevněný k hřídeli motoru. K němu jsou připojeny konce vinutí kotvy.

Aby došlo ke vzniku krouticího momentu, musí být póly permanentního magnetu kotvy plynule prohozeny. K tomu by mělo dojít v okamžiku, kdy pól překročí tzv. magnetický neutrál. Konstrukčně je tento problém vyřešen rozdělením kolektorového prstence na sektory oddělené dielektrickými deskami. K nim jsou střídavě připojeny konce vinutí kotvy.

Pro připojení kolektoru k napájení se používají tzv. kartáče - grafitové tyče s vysokou elektrickou vodivostí a nízkým koeficientem kluzného tření.

Vinutí kotvy není připojeno k napájecí síti, ale je připojeno ke spouštěcímu reostatu přes sestavu komutátor-kartáč. Proces zapnutí takového motoru spočívá v připojení k síťovému napájení a jeho postupném snižování na nulu aktivní odpor v řetězu kotvy. Elektromotor se zapíná plynule a bez přetížení.

Vlastnosti použití asynchronních motorů v jednofázovém obvodu

Navzdory skutečnosti, že rotující magnetické pole statoru lze nejsnáze získat z třífázového napětí, princip činnosti asynchronní elektromotor umožňuje pracovat z jedné fáze, domácí síť, pokud jsou provedeny nějaké změny v jejich designu.

K tomu musí mít stator dvě vinutí, z nichž jedno je „startovací“ vinutí. Proud v něm je fázově posunut o 90° v důsledku zahrnutí jalové zátěže do obvodu. Nejčastěji za to

Téměř úplná synchronizace magnetických polí umožňuje motoru získat otáčky i při značném zatížení hřídele, což je potřeba pro provoz vrtaček, vrtacích kladiv, vysavačů, brusek nebo leštiček podlah.

Pokud je v napájecím obvodu takového motoru zahrnut nastavitelný, pak lze plynule měnit jeho frekvenci otáčení. Ale směr, když je napájen z obvodu střídavého proudu, nelze nikdy změnit.

Takové elektromotory jsou schopny vyvinout velmi vysoké otáčky, jsou kompaktní a mají větší točivý moment. Přítomnost sestavy komutátor-kartáč však snižuje jejich životnost - grafitové kartáče se při vysokých rychlostech poměrně rychle opotřebovávají, zvláště pokud je komutátor mechanicky poškozen.

Elektromotory mají nejvyšší účinnost (více než 80 %) ze všech zařízení vytvořených člověkem. Jejich vynález na konci 19. století lze považovat za kvalitativní civilizační skok, protože si život bez nich nelze představit moderní společnost na základě špičková technologie, ale něco účinnějšího ještě nebylo vynalezeno.

Synchronní princip činnosti elektromotoru na videu

V těch pohonech, kde je to nutné široký rozsah používá se regulace rychlosti elektrický motor DC. Umožňuje vám to vysoká přesnost udržujte rychlost otáčení a proveďte potřebná nastavení.

Konstrukce stejnosměrných elektromotorů

Provoz tohoto typu motoru je založen na. Pokud je vodič, kterým protéká elektrický proud, umístěn v magnetickém poli, pak na něj bude podle , působit určitá síla.

Když vodič prochází magnetickým polem elektrické vedení, indukuje elektromotorickou sílu směrovanou ve směru opačném k pohybu proudu. V důsledku toho dochází k opačné reakci. Probíhá transformace elektrické energie do mechanického se současným ohřevem vodiče.

Celá konstrukce zařízení se skládá z kotvy a induktoru, mezi kterými je vzduchová mezera. Induktor vytváří stacionární magnetické pole a obsahuje hlavní a přídavné póly připevněné k rámu. Polní vinutí jsou umístěna na hlavních pólech a vytvářejí magnetické pole. Přídavné póly obsahují speciální vinutí, které zlepšuje spínací podmínky.

Součástí kotvy je magnetický systém. Jeho hlavními prvky jsou pracovní vinutí, uložené v drážkách, samostatné plechy a kolektor, pomocí kterého je do pracovního vinutí přiváděn stejnosměrný proud.

Kolektor je vyroben ve formě válce a je namontován na hřídeli elektromotoru. Konce vinutí kotvy jsou připájeny k jeho výstupkům. Elektrický proud se odstraňuje z komutátoru pomocí kartáčů namontovaných ve speciálních držácích a upevněných v určité poloze.

Základní procesy: startování a brzdění

Každý stejnosměrný motor provádí dva hlavní procesy: spouštění a brzdění. Na samém začátku rozběhu je kotva nehybná, napětí a síla proti emf jsou rovné nule. Při nevýznamném odporu kotvy hodnota rozběhového proudu překračuje jmenovitý proud přibližně 10krát. Aby se zabránilo přehřátí vinutí kotvy během spouštění, speciální startovací reostaty. S výkonem motoru do 1 kilowattu se provádí přímé startování.

Stejnosměrné motory používají několik způsobů brzdění. Při dynamickém brzdění dochází ke zkratování vinutí kotvy nebo pomocí odporů. Tato metoda poskytuje nejpřesnější zastavení. Rekuperační brzdění je nejekonomičtější. Zde se směr EMF změní na opačný.

Brzdění zpětným spínáním se provádí změnou polarity proudu a napětí ve vinutí kotvy, což umožňuje vytvořit efektivní brzdný moment.

Jak funguje stejnosměrný motor?

6.2. Konstrukce a princip činnosti stejnosměrného motoru. Technické prostředky automatizace a ovládání

6.2. Konstrukce a princip činnosti stejnosměrného motoru

Jako akční členy v mnoha automatizačních zařízeních: v radioelektronických, optických, mechanických i přenosných zařízeních vybavených autonomní zdroje elektrická energie, DC motory jsou široce používány. Tyto motory mají číslo výhod před jinými typy IE: linearita mechanických charakteristik (DMC), dobré regulační vlastnosti, velký rozběhový moment, vysoká rychlost, velký rozsah výkonu různé typy DPT a dobrá hmotnost a rozměry.

Hlavní nevýhoda těchto motorů je přítomnost kartáčového komutátorového zařízení, které omezuje životnost motorového vozidla a zvyšuje náklady na údržbu motorového vozidla, přináší dodatečné ztráty, je zdrojem rušení a prakticky vylučuje možnost použití motorový motor v agresivním a výbušném prostředí.

6.2.1. DPT design

Konstrukčně se DPT skládá ze statoru (pevná část) a rotoru nebo kotvy (otočná část) umístěných uvnitř statoru. Zjednodušenou konstrukci stroje lze vysvětlit pomocí obr. 61.

Stator sestává z ocelového rámu 1, na jehož vnitřní ploše jsou umístěny hlavní póly, skládající se z jader 2 a budicích cívek 3. Ve spodní části jádra pólu je umístěn pólový nástavec 4, který zajišťuje požadované rozložení magnetických indukce ve vzduchové mezeře stroje. K rámu jsou na čelních stranách připevněny ložiskové štíty (na obr. 61 neznázorněno), na jednom z nich jsou připevněny držáky kartáčů s kov-grafitovými kartáči 9. Obr.

Rotor(kotva) DPT se skládá z jádra 5, vinutí kotvy 6, kolektoru 7 a hřídele 8.

Jádro 5 je válec z lisovaných plechů elektrooceli, s otvorem pro hřídel motoru a s drážkami, ve kterých jsou uloženy vodiče vinutí kotvy.

Kolektor 7 – válec z měděných plechů lichoběžníkového průřezu, elektricky izolovaný od sebe a od hřídele motoru.

Navíjení Kotva stroje je uzavřený systém vodičů uložených a zajištěných v drážkách jádra 5. Skládá se z úseků (cívek), jejichž závěry jsou spojeny se dvěma kolektorovými deskami. U běžných mikrostrojů s jedním párem pólů na statoru je vinutí kotvy jednoduché smyčkové vinutí (schéma obr. 62), při jehož konstrukci jsou vývody sekcí vinutí spojeny se dvěma sousedními kolektorovými deskami, a počet sekce vinutí a počet kolektorových desek kolektoru jsou stejné.

Navíjení, jehož schéma je na Obr. 62, obsahuje 4 sekce, z nichž každá sestává z aktivních stran 1, umístěných v drážkách jádra a přední části 2, kterými jsou aktivní strany sekcí spojeny mezi sebou a se sběrnými deskami. Aby se EMF indukované v aktivních stranách sekcí sčítalo, je nutné umístit aktivní strany jedné sekce do drážek jádra, vzdálených od sebe ve vzdálenosti pólového dělení t . Rotor znázorněný na Obr. 6.1, má 8 aktivních vodičů, s úseky tvořenými vodiči 1 – 5, 2 – 6, 3 – 7 a 4 – 8.

6.2.2. Elektromagnetický moment DPT

Princip akce DPT je založeno na interakci proudu vodiče vinutí kotvy s budícím magnetickým polem, v důsledku čehož na každý vodič vinutí kotvy působí elektromechanická síla a souhrn sil působících na všechny aktivní vodiče vinutí tvoří elektromagnetický moment vinutí. stroj. Mějme rám s proudem umístěný v poli permanentního magnetu. Rýže. 63.

Každý vodič s proudem umístěný v magnetickém poli stroje je vystaven elektromagnetické síle:

kde l je délka aktivního vodiče, B je indukce v daném bodě vzduchové mezery, i je proud ve vodiči. Nechť každá strana rámu obsahuje počet paralelních větví vinutí 2a. Pak, pokud proud Iya protéká kartáči stroje, nazývaný proud kotvy, pak proud protéká každým vodičem vinutí kotvy:

Souhrn sil působících na všechno N rámových vodičů vede ke vzniku výsledného elektromagnetického momentu stroje:

.

Ať má dotyčný DPT 2p póly (ve většině případů v mikrostrojích 2R = 2, tedy počet pólových párů p = 1). Vzdálenost kolem obvodu kotvy mezi středy sousedních pólů se nazývá dělení pólů t. To je zřejmé

Kde d je průměr rámu.

Protože součin l*r je plocha, kterou proniká užitečný magnetický tok pólu F, pak lze velikost tohoto toku určit jako F=V prům.*l*r.

Po nahrazení dostaneme:

nebo ,

kde je to elektromagnetická konstrukční konstanta stroje.

Elektromagnetický točivý moment vyvíjený DPT je tedy úměrný magnetickému toku F a proudu kotvy stroje Ii. Při otáčení rotoru (kotvy) musí být splněna podmínka rovnosti momentů:

M=Mn+Mp+Md,

kde M n je moment užitečného zatížení, M p je ztrátový moment a

- dynamický moment. Dynamický točivý moment je nulový ve statických podmínkách, větší než nula, když motor zrychluje a menší při brzdění.

6.2.3. Elektromotorická síla DPT

Když se rotor DMT otáčí, v každém aktivním vodiči vinutí kotvy se indukuje EMF, které protíná magnetické siločáry pólů kolmých k jeho povrchu. Směr EMF je určen pravidlem pravé ruky; velikost emf je určena výrazem

kde l je délka aktivního vodiče, B je indukce v daném bodě vzduchové mezery, v je lineární rychlost pohyb vodiče vzhledem k indukčním čarám kolmým k povrchu rotoru. V tomto případě, když se rotor otáčí, je EMF v každém vodiči periodickou proměnnou v čase.

EMF kotvy stroje se rovná algebraickému součtu EMF vodičů tvořících jednu paralelní větev stroje. Každá paralelní větev je skupina sekcí zapojených do série, ve kterých má proud stejný směr. Pro jednoduché vinutí smyčky počet paralelních větví 2a vždy se rovná počtu pólů 2p.

U dvoupólového stroje má tedy vinutí kotvy ve vztahu ke kartáčům dvě paralelní větve, jejichž EMF ve vodičích je odpovídajícím způsobem směrováno. Navzdory skutečnosti, že jak se rotor otáčí, stále více nových vodičů tvoří paralelní větve, zůstává směr EMF ve vodičích, stejně jako směr celkového EMF paralelní větve nebo EMF kotvy E, nezměněn. stejný směr otáčení rotoru.

Protože počet aktivních vodičů paralelní větve je velmi velký, pak i přes pulzující povahu EMF každého z vodičů zůstává celkové EMF (E) téměř konstantní při konstantní rychlosti rotoru. V tomto případě můžete použít hodnotu průměrné indukce ve vzduchové mezeře stroje Vsr a najít EMF.