Mga DC motor

Ginagamit ang mga de-koryenteng de-koryenteng direktang motor sa mga de-koryenteng drive na ito kung saan kinakailangan ang malaking hanay ng kontrol sa bilis, mataas na katumpakan ng pagpapanatili ng bilis ng pag-ikot ng biyahe at kontrol ng bilis na higit sa na-rate na bilis.

Paano gumagana ang DC motors?

Ang pagpapatakbo ng isang DC electric motor ay batay sa ang kababalaghan ng electromagnetic induction… Ito ay kilala mula sa mga pangunahing kaalaman ng electrical engineering na ang isang kasalukuyang nagdadala ng conductor ay inilalagay magnetic field, ang puwersa na tinutukoy ng kaliwang panuntunan ay kumikilos:

F = BIL,

kung saan ang I ay ang kasalukuyang dumadaloy sa wire, ang V ay ang induction ng magnetic field; L ang haba ng wire.

Kapag ang wire ay tumatawid sa mga linya ng magnetic field ng makina papasok ito ay na-induce puwersa ng electromotive, na, na may kaugnayan sa kasalukuyang sa konduktor, ay nakadirekta laban dito, samakatuwid ito ay tinatawag na kabaligtaran o kabaligtaran (contra-d. d. s). Ang elektrikal na kapangyarihan sa motor ay na-convert sa mekanikal na kapangyarihan at bahagyang ginugol sa pag-init ng wire.

Sa istruktura, ang lahat ng DC electric motors ay binubuo ng isang inductor at isang armature na pinaghihiwalay ng isang air gap.

Ang inductor electric motor direct current ay nagsisilbi upang lumikha ng isang nakatigil na magnetic field ng makina at binubuo ng isang frame, pangunahing at karagdagang mga poste. Ang frame ay ginagamit upang ayusin ang pangunahing at auxiliary pole at ito ay isang elemento ng magnetic circuit ng makina. Ang mga kapana-panabik na coil ay matatagpuan sa mga pangunahing pole na idinisenyo upang lumikha ng isang magnetic field ng makina, sa mga karagdagang pole - isang espesyal na coil upang mapabuti ang mga kondisyon ng commutation.

Anchor electric motor direct current ay binubuo ng magnetic system na binuo mula sa mga indibidwal na sheet, ang working coil na inilagay sa mga grooves, at kolektor nagsisilbi para sa diskarte sa gumaganang coil pare-pareho ang kasalukuyang.

Ang kolektor ay isang silindro na nakasabit sa baras ng makina at pinili mula sa nakahiwalay na kaibigan ng kaibigan sa mga platong tanso. Ang kolektor ay may cocking protrusions, kung saan ang mga dulo ng mga seksyon ay soldered coil armatures. Ang pagkolekta ng kasalukuyang mula sa kolektor ay ginagawa gamit ang mga brush na nagbibigay ng sliding contact sa kolektor. Ang mga brush ay naayos sa mga may hawak ng brush na humahawak sa kanila sa isang tiyak na posisyon at nagbibigay ng kinakailangang presyon ng brush sa ibabaw ng kolektor. Ang mga brush at brush holder ay naayos sa traverse, na konektado sa de-koryenteng motor ng katawan.

Commutation sa DC electric motors

Kapag tumatakbo ang isang de-koryenteng motor, ang mga DC brush na dumudulas sa ibabaw ng umiikot na kolektor ay sunod-sunod na dumadaan mula sa isang collector plate patungo sa isa pa. Sa kasong ito, ang mga parallel na seksyon ng armature winding ay inililipat at ang kasalukuyang nasa kanila ay nagbabago. Ang pagbabago sa kasalukuyang nangyayari habang ang pagliko ng coil ay short-circuited ng brush. Ang proseso ng paglipat na ito at mga kaugnay na phenomena ay tinatawag na commutation.

Sa sandali ng paglipat, ang e ay na-induce sa short-circuited na seksyon ng coil sa ilalim ng impluwensya ng sarili nitong magnetic field. atbp. v. pagtatalaga sa sarili. Ang resulta e. atbp. c. nagiging sanhi ng karagdagang kasalukuyang sa maikling circuit, na lumilikha ng hindi pantay na pamamahagi ng kasalukuyang density sa ibabaw ng contact ng mga brush. Ang sitwasyong ito ay itinuturing na pangunahing dahilan para sa pag-arcing ng kolektor sa ilalim ng brush. Ang kalidad ng commutation ay hinuhusgahan ng antas ng sparking sa ibaba ng trailing edge ng brush at tinutukoy ng sukat ng antas ng sparking.

Mga paraan ng paggulo electric motors direktang kasalukuyang

Nasasabik sa pamamagitan ng mga de-koryenteng makina, naiintindihan ko ang paglikha ng isang magnetic field sa kanila, na kinakailangan para sa pagpapatakbo ng isang de-koryenteng motor... Mga circuit para sa paggulo electric motors direktang kasalukuyang ipinapakita sa figure.

Mga circuit para sa paggulo ng DC motors: a — independiyente, b — parallel, c — serye, d — halo-halong

Ayon sa paraan ng paggulo, ang mga de-koryenteng motor ng DC ay nahahati sa apat na grupo:

1. Malayang nasasabik kung saan ang NOV excitation coil ay pinapagana ng panlabas na DC source.

2. Sa parallel excitation (shunt), kung saan ang excitation winding SHOV ay konektado kahanay sa supply source ng armature winding.

3. Sa serye ng paggulo (serye), kung saan ang IDS paggulo paikot-ikot ay konektado sa serye sa armature paikot-ikot.

4. Mixed-excitation (combined) motors na may mga series IDS at parallel SHOV ng excitation winding.

Mga uri ng DC motor

Ang mga DC motor ay pangunahing naiiba sa likas na katangian ng paggulo. Ang mga motor ay maaaring maging independiyente, serye at halo-halong paggulo.Sa parallel, ang kaguluhan ay maaaring napapabayaan. Kahit na ang field winding ay konektado sa parehong network kung saan pinapakain ang armature circuit, kung gayon din sa kasong ito ang kasalukuyang paggulo ay hindi nakasalalay sa armature current, dahil ang supply network ay maaaring ituring bilang isang network ng walang katapusang kapangyarihan, at ang boltahe nito ay permanente.

Ang field winding ay palaging direktang konektado sa grid at samakatuwid ang pagpapakilala ng karagdagang paglaban sa armature circuit ay walang epekto sa mode ng paggulo. Ang mga detalye na ito ay umiiral na may parallel na paggulo sa mga generator, hindi pwede dito.

Ang mga low power DC motor ay kadalasang gumagamit ng permanenteng magnet excitation. Kasabay nito, ang circuit para sa pag-on ng motor ay makabuluhang pinasimple, ang pagkonsumo ng tanso ay nabawasan. Dapat tandaan, gayunpaman, na kahit na ang field winding ay nakasara, ang mga sukat at bigat ng magnetic system ay hindi mas mababa kaysa sa electromagnetic excitation ng makina.

Ang mga katangian ng mga makina ay higit na tinutukoy ng kanilang sistema. pananabik.

Kung mas malaki ang laki ng makina, mas malaki ang natural na metalikang kuwintas at, nang naaayon, ang kapangyarihan. Samakatuwid, sa isang mas mataas na bilis ng pag-ikot at sa parehong mga sukat, maaari kang makakuha ng mas maraming lakas ng engine. Sa pagsasaalang-alang na ito, bilang isang panuntunan, ang mga DC motor ay dinisenyo, lalo na sa mababang kapangyarihan sa mataas na bilis - 1000-6000 rpm.

Gayunpaman, dapat mong tandaan na ang bilis ng pag-ikot ng mga gumaganang katawan ng mga makina ng produksyon ay makabuluhang mas mababa. Samakatuwid, ang isang gearbox ay dapat na mai-install sa pagitan ng makina at ng gumaganang makina.Kung mas mataas ang bilis ng engine, nagiging mas kumplikado at mahal ang gearbox. Sa mga pag-install ng mataas na kapangyarihan, kung saan ang gearbox ay isang mamahaling yunit, ang mga makina ay dinisenyo sa makabuluhang mas mababang bilis.

Dapat ding tandaan na ang isang mekanikal na gearbox ay palaging nagpapakilala ng isang makabuluhang error. Samakatuwid, sa mga pag-install ng katumpakan, kanais-nais na gumamit ng mga mababang-bilis na motor, na maaaring direktang konektado sa mga gumaganang katawan o sa pamamagitan ng pinakasimpleng paghahatid. Sa koneksyon na ito, lumitaw ang tinatawag na mga motor na may mataas na metalikang kuwintas sa mababang bilis ng pag-ikot. Ang mga motor na ito ay malawakang ginagamit sa mga metal-cutting machine, kung saan ang mga ito ay sinasalita ng mga displacement body nang walang anumang intermediate na koneksyon gamit ang mga ball screw.

Ang mga de-koryenteng motor ay naiiba din sa disenyo kapag ang mga palatandaan ay nauugnay sa mga kondisyon ng kanilang operasyon. Para sa mga normal na kondisyon, ang tinatawag na bukas at protektadong mga makina ay ginagamit, mga silid na pinalamig ng hangin kung saan naka-install ang mga ito.

Ang hangin ay tinatangay ng hangin sa mga duct ng makina sa pamamagitan ng fan na nakalagay sa motor shaft. Ang mga saradong motor na pinalamig ng isang panlabas na may palikpik na ibabaw o isang panlabas na daloy ng hangin ay ginagamit sa mga agresibong kapaligiran. Sa wakas, available ang mga espesyal na makinang pampasabog na kapaligiran.

Ang mga partikular na kinakailangan para sa disenyo ng makina ay ipinakita kapag kinakailangan upang matiyak ang mataas na pagganap - isang mabilis na daloy ng mga proseso ng acceleration at deceleration. Sa kasong ito, ang makina ay dapat magkaroon ng isang espesyal na geometry - isang maliit na diameter ng armature na may mahabang haba.

Upang mabawasan ang inductance ng winding, hindi ito inilatag sa mga channel, at sa ibabaw ng isang makinis na armature.Ang coil ay naayos na may mga pandikit tulad ng epoxy resin. Sa mababang coil inductance ito ay mahalaga na ang mga kondisyon ng commutation ng kolektor ay pinabuting, hindi na kailangan para sa karagdagang mga pole, isang kolektor ng mas maliit na sukat ay maaaring gamitin. Ang huli ay higit na binabawasan ang sandali ng pagkawalang-galaw ng armature ng motor.

Ang mas malaking posibilidad para sa pagbabawas ng mechanical inertia ay nagbibigay ng paggamit ng isang guwang na armature, na isang silindro ng insulating material. Sa ibabaw ng silindro na ito ay matatagpuan ang isang paikot-ikot na ginawa sa pamamagitan ng pag-print, panlililak o sa pamamagitan ng pagguhit sa isang template sa isang espesyal na makina. Ang coil ay naayos na may malagkit na materyales.

Sa loob ng umiikot na silindro upang lumikha ng mga landas, kinakailangan ang isang bakal na core para sa pagpasa ng magnetic flux. Sa mga motor na may makinis at guwang na armature, dahil sa pagtaas ng mga gaps sa magnetic circuit dahil sa pagpapakilala ng mga windings at insulating material sa kanila, ang kinakailangang magnetizing force upang maisagawa ang kinakailangang magnetic flux ay tumataas nang malaki. Alinsunod dito, ang magnetic system ay lumalabas na mas binuo.

Kasama rin sa mga low inertia motor ang mga disk armature motor. Mga disk kung saan ang mga windings ay inilapat o nakadikit, na gawa sa isang manipis na insulating materyal na hindi deform, halimbawa salamin. Ang isang magnetic system sa bipolar na bersyon ay binubuo ng dalawang clamp, kung saan ang isa ay naglalaman ng mga coils ng paggulo. Dahil sa mababang inductance ng armature winding, ang makina, bilang panuntunan, ay walang kolektor, at ang kasalukuyang ay inalis ng mga brush nang direkta mula sa paikot-ikot.

Dapat din itong banggitin tungkol sa linear motor, na hindi nagbibigay ng rotary motion at translational.Kinakatawan nito ang motor, ang magnetic system kung saan ito matatagpuan at ang mga pole ay naka-mount sa linya ng paggalaw ng armature at ang kaukulang worker body ng makina. Ang anchor ay karaniwang idinisenyo bilang isang mababang inertia anchor. Ang laki at gastos ng motor ay malaki, dahil ang isang malaking bilang ng mga poste ay kinakailangan upang magbigay ng paggalaw sa isang partikular na seksyon ng kalsada.

Pagsisimula ng DC motors

Sa unang sandali ng pagsisimula ng motor, ang armature ay nakatigil at kabaligtaran. atbp. c. Ang ivoltage sa armature ay katumbas ng zero, samakatuwid Ip = U / Rya.

Ang paglaban ng armature circuit ay maliit, kaya ang inrush current ay lumampas sa 10 — 20 beses o higit pang nominal. Ito ay maaaring magdulot ng makabuluhan mga pagsisikap ng electrodynamic sa armature winding at ang labis na overheating nito, dahil sa kung saan ang motor ay nagsisimulang gamitin pagsisimula ng mga rheostat — mga aktibong resistensya na kasama sa armature circuit.

Ang mga motor na hanggang 1 kW ay maaaring direktang simulan.

Ang halaga ng paglaban ng panimulang rheostat ay pinili ayon sa pinahihintulutang panimulang kasalukuyang ng motor. Ang rheostat ay ginawa sa mga yugto upang mapabuti ang kinis ng pagsisimula ng de-koryenteng motor.

Sa simula ng simula, ang buong resistensya ng rheostat ay ipinasok. Habang tumataas ang bilis ng anchor, mayroong counter-e. d. s, na naglilimita sa mga inrush na alon. Unti-unting inaalis ang paglaban ng rheostat mula sa armature circuit, ang boltahe na ibinibigay sa armature ay tumataas.

Kontrol ng bilis ng de-koryenteng motor na direktang kasalukuyang

Bilis ng DC motor:

kung saan ang U ay ang supply boltahe; Iya - armature kasalukuyang; Ang Ri ay ang armature resistance ng circuit; kc - koepisyent na nagpapakilala sa magnetic system; Ang F ay ang magnetic flux ng electric motor.

Mula sa pormula, makikita na ang bilis ng pag-ikot ng de-koryenteng motor na direktang kasalukuyang ay maaaring iakma sa tatlong paraan: sa pamamagitan ng pagbabago ng excitation flux ng de-koryenteng motor, pagbabago ng boltahe na ibinibigay sa de-koryenteng motor, at pagbabago ng paglaban sa mga armature circuit. .

Ang unang dalawang paraan ng kontrol ay nakatanggap ng pinakalaganap na paggamit, ang pangatlong paraan ay bihirang ginagamit: ito ay hindi matipid at ang bilis ng motor ay makabuluhang nakasalalay sa mga pagbabago sa pagkarga. Ang mga nagresultang mekanikal na katangian ay ipinapakita sa Fig.

Mga mekanikal na katangian ng isang DC motor na may iba't ibang paraan ng pagkontrol ng bilis

Ang naka-bold na linya ay ang natural na pag-asa ng bilis sa metalikang kuwintas ng baras, o, kung ano ang pareho, sa kasalukuyang armature. Ang tuwid na linya na may natural na mekanikal na katangian ay medyo lumilihis mula sa pahalang na dashed na linya. Ang paglihis na ito ay tinatawag na instability, non-rigidity, minsan statism. Ang isang pangkat ng mga di-parallel na tuwid na linya I ay tumutugma sa regulasyon ng bilis sa pamamagitan ng paggulo, ang mga parallel na tuwid na linya II ay nakuha bilang isang resulta ng pagbabago ng boltahe ng armature, sa wakas ang fan III ay ang resulta ng pagpapakilala ng aktibong pagtutol sa armature circuit.

Ang magnitude ng excitation current ng isang DC motor ay maaaring kontrolin gamit ang isang rheostat o anumang device na ang resistensya ay maaaring iba-iba sa magnitude, tulad ng isang transistor. Habang tumataas ang paglaban sa circuit, bumababa ang kasalukuyang field, tumataas ang bilis ng motor.Sa Kapag humina ang magnetic flux, ang mga mekanikal na katangian ay higit sa mga natural (ibig sabihin, higit sa mga katangian sa kawalan ng rheostat). Ang pagtaas ng bilis ng makina ay humahantong sa pagtaas ng sparking sa ilalim ng mga brush. Bilang karagdagan, kapag ang de-koryenteng motor ay nagpapatakbo nang may mahinang pagkilos ng bagay, ang katatagan ng operasyon nito ay bumababa, lalo na sa mga variable na load ng baras. Samakatuwid, ang mga limitasyon ng kontrol sa bilis sa ganitong paraan ay hindi lalampas sa 1.25 — 1.3 beses ang nominal.

Ang regulasyon ng boltahe ay nangangailangan ng palaging pinagmumulan ng kasalukuyang tulad ng generator o converter. Ang katulad na regulasyon ay ginagamit sa lahat ng pang-industriya na electric drive system: generator - direct current drive (G - DPT), electric machine amplifier - DC motor (EMU - DPT), magnetic amplifier - DC motor (MU - DPT), thyristor converter — DC motor (T — DPT).

Itigil ang mga de-koryenteng motor na direktang kasalukuyang

Tatlong paraan ng pagpepreno ang ginagamit sa mga electric drive na may DC electric motors: dynamic, regenerative at oppositional braking.

Ang dynamic na pagpepreno ng DC motor ay ginagawa sa pamamagitan ng short-circuiting sa armature winding ng motor o sa pamamagitan ng risistor… Kung saan nagsimulang gumana ang isang DC motor bilang generator, na ginagawang elektrikal na enerhiya ang nakaimbak na mekanikal na enerhiya. Ang enerhiya na ito ay inilabas bilang init sa paglaban kung saan sarado ang armature winding. Tinitiyak ng dinamikong pagpepreno ang tumpak na pagpepreno ng makina.

Ang regenerative braking DC motor ay gumaganap kapag nakakonekta sa mains electric motor ay pinaikot ng drive mechanism sa bilis na lumalampas sa ideal na idle speed. Pagkatapos d.atbp.s sapilitan sa motor winding ay lalampas sa linya boltahe halaga, ang kasalukuyang sa motor winding ay reverse direksyon. Ang isang de-koryenteng motor ay gumagana sa generator mode, na nagbibigay ng enerhiya sa network. Kasabay nito, ang isang sandali ng pagpepreno ay nangyayari sa baras nito. Ang ganitong mode ay maaaring makuha sa mga drive ng mga mekanismo ng pag-aangat kapag binababa ang pagkarga, pati na rin kapag kinokontrol ang bilis ng motor at sa panahon ng mga proseso ng pagpepreno sa mga electric drive na may direktang kasalukuyang.

Ang regenerative braking ng isang DC motor ay ang pinaka-ekonomiko na paraan, dahil sa kasong ito ang kuryente ay ibinalik sa grid. Sa electric drive ng mga metal-cutting machine, ang paraang ito ay ginagamit para sa kontrol ng bilis sa G — DPT at EMU — DPT system.

Ang pagpapahinto sa oposisyon ng DC motor ay ginagawa sa pamamagitan ng pagbabago ng polarity ng boltahe at kasalukuyang sa armature winding. Kapag ang armature current ay nakikipag-ugnayan sa magnetic field ng excitation coil, isang braking torque ang nalilikha, na bumababa habang bumababa ang bilis ng pag-ikot ng motor na de koryente. Kapag ang bilis ng isang de-koryenteng motor ay bumaba sa zero, ang de-koryenteng motor ay dapat na idiskonekta mula sa network, kung hindi, ito ay magsisimulang iikot sa tapat na direksyon.