DC motorji

Enosmerni elektromotorji se uporabljajo v teh elektromotorjih, kjer se zahteva velik razpon regulacije vrtilne frekvence, visoka natančnost vzdrževanja vrtilne frekvence pogona in regulacija hitrosti nad nazivno hitrostjo.

Kako delujejo enosmerni motorji?

Delovanje enosmernega elektromotorja temelji na pojav elektromagnetne indukcije… Iz osnov elektrotehnike je znano, da se postavi vodnik po katerem teče tok magnetno polje, deluje sila, določena z levim pravilom:

F = BIL,

kjer je I tok, ki teče skozi žico, V je indukcija magnetnega polja; L je dolžina žice.

Ko žica prečka magnetne silnice stroja navznoter, se inducira elektromotorna sila, ki je glede na tok v vodniku usmerjen proti njemu, zato se imenuje nasprotni ali nasprotni (contra-d. d. s). Električna energija v motorju se pretvori v mehansko moč in se delno porabi za ogrevanje žice.

Strukturno so vsi enosmerni elektromotorji sestavljeni iz induktorja in armature, ločene z zračno režo.

Induktorski elektromotor enosmerni tok služi za ustvarjanje stacionarnega magnetnega polja stroja in je sestavljen iz okvirja, glavnega in dodatnih polov. Okvir se uporablja za pritrditev glavnega in pomožnega pola in je element magnetnega vezja stroja. Vznemirljive tuljave so nameščene na glavnih polih, namenjenih ustvarjanju magnetnega polja stroja, na dodatnih polih - posebna tuljava za izboljšanje komutacijskih pogojev.

Sidrni elektromotor enosmernega toka je sestavljen iz magnetnega sistema, sestavljenega iz posameznih listov, delovne tuljave, nameščene v utore, in zbiralec služi za pristop k delovni tuljavi konstantni tok.

Zbiralnik je valj, pritrjen na gred motorja in izbran med posameznimi prijatelji na bakrenih ploščah. Kolektor ima napenjalne izbokline, na katere so na koncih odsekov spajkane tuljavne armature. Zbiranje toka iz kolektorja poteka s pomočjo ščetk, ki zagotavljajo drsni stik s kolektorjem. Krtače so pritrjene v držalih krtač, ki jih držijo v določenem položaju in zagotavljajo potreben pritisk krtač na površino kolektorja. Krtače in nosilci krtač so pritrjeni na traverzi, povezani z elektromotorjem karoserije.

Komutacija v enosmernih elektromotorjih

Med delovanjem elektromotorja prehajajo enosmerne ščetke, ki drsijo po površini vrtljivega kolektorja, zaporedno od ene kolektorske plošče do druge. V tem primeru se vzporedni odseki navitja armature preklopijo in tok v njih se spremeni. Sprememba toka se zgodi, ko je zavoj tuljave v kratkem stiku s krtačo. Ta preklopni proces in s tem povezani pojavi se imenujejo komutacija.

V trenutku preklopa se v kratkostičnem delu tuljave pod vplivom lastnega magnetnega polja inducira e. itd. v. samoindukcija. Nastala e. itd. c) povzroči dodaten tok v kratkem stiku, kar povzroči neenakomerno porazdelitev gostote toka na kontaktni površini ščetk. Ta okoliščina velja za glavni razlog za oblok kolektorja pod krtačo. Kakovost komutacije se ocenjuje po stopnji iskrenja pod zadnjim robom krtače in je določena z lestvico stopnje iskrenja.

Metode vzbujanja elektromotorjev z enosmernim tokom

Vzbujen z električnimi stroji, razumem nastanek magnetnega polja v njih, potrebnega za delovanje elektromotorja... Vezja za vzbujanje elektromotorjev enosmerni tok prikazana na sliki.

Tokokrogi za vzbujanje enosmernih motorjev: a — neodvisni, b — vzporedni, c — zaporedni, d — mešani

Glede na način vzbujanja delimo enosmerne elektromotorje v štiri skupine:

1. Neodvisno vzbujanje, kjer se vzbujalna tuljava NOV napaja iz zunanjega vira enosmernega toka.

2. Z vzporednim vzbujanjem (shunt), pri katerem je vzbujevalno navitje SHOV priključeno vzporedno z virom napajanja navitja armature.

3. S serijskim vzbujanjem (serijsko), kjer je vzbujalno navitje IDS povezano zaporedno z armaturnim navitjem.

4. Motorji z mešanim vzbujanjem (kombinirani), ki imajo zaporedno IDS in vzporedno SHOV vzbujalnega navitja.

Vrste enosmernih motorjev

Enosmerni motorji se razlikujejo predvsem po naravi vzbujanja. Motorji so lahko neodvisni, zaporedni in mešani.Vzporedno lahko zanemarimo razburjenje. Tudi če je vzbujevalno navitje priključeno na isto omrežje, iz katerega se napaja armaturni tokokrog, tudi v tem primeru vzbujevalni tok ni odvisen od armaturnega toka, saj lahko napajalno omrežje obravnavamo kot omrežje neskončne moči in napetost je trajna.

Vzbujevalno navitje je vedno priključeno neposredno na omrežje, zato vnos dodatnega upora v armaturnem krogu ne vpliva na način vzbujanja. Posebnost, da obstaja z vzporednim vzbujanjem v generatorjih, ne more biti tukaj.

Enosmerni motorji majhne moči pogosto uporabljajo vzbujanje s trajnim magnetom. Hkrati je vezje za vklop motorja bistveno poenostavljeno, poraba bakra se zmanjša. Opozoriti pa je treba, da čeprav je navitje polja izklopljeno, dimenzije in teža magnetnega sistema niso nižje kot pri elektromagnetnem vzbujanju stroja.

Lastnosti motorjev v veliki meri določa njihov sistem. vznemirjenje.

Večja kot je velikost motorja, večji je naravni navor in s tem moč. Zato lahko z večjo hitrostjo vrtenja in enakimi dimenzijami dobite več moči motorja. V zvezi s tem so praviloma zasnovani enosmerni motorji, zlasti z nizko močjo pri visoki hitrosti - 1000-6000 vrt / min.

Vendar je treba upoštevati, da je hitrost vrtenja delovnih teles proizvodnih strojev bistveno manjša. Zato mora biti med motorjem in delovnim strojem nameščen menjalnik.Večje kot je število vrtljajev motorja, bolj zapleten in dražji postane menjalnik. V napravah z veliko močjo, kjer je menjalnik draga enota, so motorji zasnovani pri bistveno nižjih vrtljajih.

Upoštevati je treba tudi, da mehanski menjalnik vedno povzroči pomembno napako. Zato je pri preciznih napravah zaželeno uporabljati motorje z nizko hitrostjo, ki jih je mogoče povezati z delovnimi telesi neposredno ali preko najenostavnejšega prenosa. V zvezi s tem so se pojavili tako imenovani motorji z visokim navorom pri nizkih vrtilnih frekvencah. Ti motorji se pogosto uporabljajo v strojih za rezanje kovin, kjer so zgibno povezani s pomičnimi telesi brez vmesnih povezav s pomočjo krogličnih vijakov.

Elektromotorji se razlikujejo tudi po zasnovi, če so znaki povezani s pogoji njihovega delovanja. Za normalne pogoje se uporabljajo tako imenovani odprti in zaščiteni motorji, zračno hlajeni prostori v katerih so nameščeni.

Zrak se vpihuje skozi kanale stroja s pomočjo ventilatorja, nameščenega na gredi motorja. Zaprti motorji, hlajeni z zunanjo rebrasto površino ali zunanjim zračnim tokom, se uporabljajo v agresivnih okoljih. Končno so na voljo posebni motorji za eksplozivno atmosfero.

Predstavljene so posebne zahteve za zasnovo motorja, ko je treba zagotoviti visoko zmogljivost - hiter potek procesov pospeševanja in zaviranja. V tem primeru mora imeti motor posebno geometrijo - majhen premer armature s svojo dolgo dolžino.

Da bi zmanjšali induktivnost navitja, ga ne položimo v kanale, temveč na površino gladke armature.Tuljava je pritrjena z lepili, kot je epoksi smola. Pri nizki induktivnosti tuljave je nujno, da se izboljšajo komutacijski pogoji kolektorja, ni potrebe po dodatnih polih, lahko se uporabi kolektor manjših dimenzij. Slednje dodatno zmanjša vztrajnostni moment armature motorja.

Še večje možnosti za zmanjšanje mehanske vztrajnosti zagotavlja uporaba votle armature, ki je valj iz izolacijskega materiala. Na površini tega valja je navitje, izdelano s tiskanjem, žigosanjem ali risanjem na predlogo na posebnem stroju. Tuljava je pritrjena z lepilnimi materiali.

Znotraj vrtljivega cilindra za ustvarjanje poti je jekleno jedro potrebno za prehod magnetnega toka. Pri motorjih z gladkimi in votlimi armaturami se zaradi povečanja vrzeli v magnetnem tokokrogu zaradi vnosa navitij in izolacijskih materialov vanje znatno poveča zahtevana magnetna sila za vodenje zahtevanega magnetnega toka. V skladu s tem se magnetni sistem izkaže za bolj razvit.

Med motorje z nizko vztrajnostjo spadajo tudi motorji z armaturo diska. Diski, na katerih so navitja nanesena ali zlepljena, so izdelani iz tankega izolacijskega materiala, ki se ne deformira, na primer iz stekla. Magnetni sistem v bipolarni izvedbi je sestavljen iz dveh sponk, od katerih sta v eni vstavljeni vzbujevalni tuljavi. Zaradi nizke induktivnosti navitja armature stroj praviloma nima kolektorja, tok pa se odstrani s ščetkami neposredno iz navitja.

Omeniti je treba tudi linearni motor, ki ne zagotavlja rotacijskega in translacijskega gibanja.Predstavlja motor, magnetni sistem na katerem se nahaja in poli so nameščeni na liniji gibanja armature in pripadajočega delovnega telesa stroja. Sidro je običajno zasnovano kot sidro z majhno vztrajnostjo. Velikost in cena motorja sta velika, saj je za zagotavljanje gibanja vzdolž določenega odseka ceste potrebno veliko število drogov.

Zagon enosmernih motorjev

V začetnem trenutku zagona motorja armatura miruje in nasproti. itd. c) napetost v armaturi je enaka nič, zato je Ip = U / Rya.

Upor armaturnega tokokroga je majhen, zato zagonski tok presega 10-20-krat ali več nazivnega. To lahko povzroči znatno elektrodinamični napori v navitju armature in njegovem prekomernem pregrevanju, zaradi česar se motor začne uporabljati zagonski reostati — aktivni upor, vključen v armaturno vezje.

Motorji do 1 kW se lahko zaženejo neposredno.

Vrednost upora zagonskega reostata je izbrana glede na dovoljeni zagonski tok motorja. Reostat je narejen po stopnjah, da se izboljša gladkost zagona elektromotorja.

Na začetku zagona se vnese celoten upor reostata. Ko se hitrost sidra poveča, pride do proti-e. d. s, ki omejuje zagonske tokove.S postopnim odstranjevanjem upora reostata iz armaturnega tokokroga se napetost, ki se dovaja armaturi, poveča.

Enosmerni električni motor za krmiljenje hitrosti

Hitrost enosmernega motorja:

kjer je U napajalna napetost; Iya - armaturni tok; Ri je upor armature vezja; kc — koeficient, ki označuje magnetni sistem; F je magnetni pretok elektromotorja.

Iz formule je razvidno, da je mogoče hitrost vrtenja enosmernega toka elektromotorja prilagoditi na tri načine: s spreminjanjem vzbujalnega toka elektromotorja, spreminjanjem napetosti, ki se dovaja elektromotorju, in spreminjanjem upora v armaturnih tokokrogih. .

Prvi dve metodi krmiljenja sta bili najbolj razširjeni, tretja metoda se redko uporablja: je neekonomična in je hitrost motorja močno odvisna od nihanj obremenitve. Dobljene mehanske lastnosti so prikazane na sl.

Mehanske lastnosti enosmernega motorja z različnimi načini krmiljenja vrtilne frekvence

Krepka črta je naravna odvisnost vrtilne frekvence od navora gredi ali, kar je enako, od toka armature. Ravna črta z naravnimi mehanskimi lastnostmi nekoliko odstopa od vodoravne črtkane črte. To odstopanje imenujemo nestabilnost, nerigidnost, včasih statizem. Skupina nevzporednih ravnih linij I ustreza regulaciji hitrosti z vzbujanjem, vzporedne ravne črte II nastanejo kot posledica spreminjanja armaturne napetosti, končno ventilator III je rezultat vnosa aktivnega upora v armaturno vezje.

Velikost vzbujalnega toka enosmernega motorja je mogoče nadzorovati z uporabo reostata ali katere koli naprave, katere upor je mogoče spreminjati po velikosti, kot je tranzistor. Ko se upor v vezju poveča, se poljski tok zmanjša, hitrost motorja se poveča.Pri Ko magnetni pretok oslabi, so mehanske lastnosti nad naravnimi (tj. nad karakteristikami v odsotnosti reostata). Povečanje števila vrtljajev motorja vodi do povečanega iskrenja pod krtačami. Poleg tega, ko elektromotor deluje z oslabljenim tokom, se stabilnost njegovega delovanja zmanjša, zlasti pri spremenljivih obremenitvah gredi. Zato omejitve nadzora hitrosti na ta način ne presegajo 1,25-1,3-kratne nazivne.

Regulacija napetosti zahteva vir stalnega toka, kot je generator ali pretvornik. Podobna regulacija se uporablja v vseh industrijskih električnih pogonskih sistemih: generator - enosmerni pogon (G - DPT), električni strojni ojačevalnik - enosmerni motor (EMU - DPT), magnetni ojačevalnik - enosmerni motor (MU - DPT), tiristorski pretvornik — enosmerni motor (T — DPT).

Zaustavite enosmerni električni motor

Pri elektromotorjih z enosmernim elektromotorjem se uporabljajo trije načini zaviranja: dinamično, regenerativno in opozicijsko zaviranje.

Dinamično zaviranje enosmernega motorja se izvede s kratkim stikom navitja armature motorja oz. upor… V katerem motor na enosmerni tok začne delovati kot generator in pretvarja shranjeno mehansko energijo v električno. Ta energija se sprosti kot toplota v uporu, na katerega je zaprto navitje armature. Dinamično zaviranje zagotavlja natančno zaviranje motorja.

Regenerativno zaviranje DC motor deluje, ko je priključen na električno omrežje električni motor vrti pogonski mehanizem s hitrostjo, ki presega idealno število vrtljajev v prostem teku. Potem d.itd., induciran v navitju motorja, bo presegel vrednost omrežne napetosti, bo tok v navitju motorja obrnil smer. Električni motor deluje v generatorskem načinu in daje energijo omrežju. Hkrati se na njegovi gredi pojavi zavorni moment. Tak način je mogoče doseči v pogonih dvižnih mehanizmov pri spuščanju bremena, pa tudi pri regulaciji hitrosti motorja in med zaviranjem v električnih pogonih z enosmernim tokom.

Regenerativno zaviranje enosmernega motorja je najbolj ekonomičen način, saj se v tem primeru električna energija vrne v omrežje. V električnem pogonu strojev za rezanje kovin se ta metoda uporablja za krmiljenje hitrosti v sistemih G - DPT in EMU - DPT.

Zaustavitev nasprotnega enosmernega motorja se izvede s spremembo polarnosti napetosti in toka v navitju armature. Pri interakciji armaturnega toka z magnetnim poljem vzbujalne tuljave nastane zavorni moment, ki se zmanjša, ko se zmanjša hitrost vrtenja elektromotorja. Ko se število vrtljajev elektromotorja zmanjša na nič, je treba elektromotor izključiti iz omrežja, sicer se začne vrteti v nasprotno smer.