DC-motorer

Likestrøms elektriske motorer brukes i disse elektriske stasjonene der det kreves et stort utvalg av hastighetskontroll, høy nøyaktighet for å opprettholde rotasjonshastigheten til stasjonen og hastighetskontroll over nominell hastighet.

Hvordan fungerer DC-motorer?

Driften av en DC elektrisk motor er basert på fenomenet elektromagnetisk induksjon… Det er kjent fra det grunnleggende innen elektroteknikk at en strømførende leder er plassert magnetfelt, kraften bestemt av venstreregelen virker:

F = BIL,

hvor I er strømmen som strømmer gjennom ledningen, V er induksjonen av magnetfeltet; L er lengden på ledningen.

Når ledningen krysser maskinens magnetfeltlinjer innover, induseres den elektromotorisk kraft, som i forhold til strømmen i lederen er rettet mot den, derfor kalles den motsatt eller motsatt (contra-d. d. s). Den elektriske kraften i motoren omdannes til mekanisk kraft og går delvis med til å varme opp ledningen.

Strukturelt sett består alle DC-elektriske motorer av en induktor og et anker adskilt av et luftgap.

Induktor elektrisk motor likestrøm tjener til å skape et stasjonært magnetfelt på maskinen og består av en ramme, hoved- og tilleggspoler. Rammen brukes til å fikse hoved- og hjelpepolene og er et element i maskinens magnetiske krets. Spennende spoler er plassert på hovedpolene designet for å skape et magnetfelt på maskinen, på ekstra poler - en spesiell spole for å forbedre kommuteringsforholdene.

Anker elektrisk motor likestrøm består av det magnetiske systemet satt sammen av individuelle ark, arbeidsspolen plassert i sporene, og samler tjener for tilnærmingen til arbeidsspolens konstante strøm.

En samler er en sylinder spiddet på motorakselen og valgt fra isolert venn av venn på kobberplater. Samleren har spennfremspring, som endene av seksjonene er loddet spolearmatur til. Oppsamling av strøm fra solfangeren gjøres ved hjelp av børster som gir glidende kontakt med solfangeren. Børster festet i børsteholdere som holder dem i en bestemt posisjon og gir nødvendig børstetrykk på overflaten av oppsamleren. Børster og børsteholdere er festet på traversen, koblet til kroppens elektriske motor.

Kommutering i DC elektriske motorer

Når en elektrisk motor går, passerer DC-børstene som glir på overflaten av den roterende kollektoren suksessivt fra en kollektorplate til en annen. I dette tilfellet blir de parallelle seksjonene av armaturviklingen byttet og strømmen i dem endres. Endringen i strømmen skjer mens spolens sving kortsluttes av børsten. Denne bytteprosessen og relaterte fenomener kalles kommutering.

I bytteøyeblikket induseres e i den kortsluttede delen av spolen under påvirkning av sitt eget magnetfelt. etc. v. selvinduksjon. Den resulterende e. etc. c. forårsaker ytterligere strøm i kortslutningen, som skaper en ujevn fordeling av strømtettheten på kontaktflaten til børstene. Denne omstendigheten anses å være hovedårsaken til at oppsamleren buer under børsten. Kvaliteten på kommuteringen bedømmes av graden av gnistdannelse under bakkanten av børsten og bestemmes av skalaen til graden av gnistdannelse.

Metoder for eksitasjon elektriske motorer likestrøm

Begeistret av elektriske maskiner forstår jeg dannelsen av et magnetfelt i dem, nødvendig for driften av en elektrisk motor... Kretser for eksitasjonselektriske motorer likestrøm vist i figuren.

Kretser for magnetisering av likestrømsmotorer: a — uavhengig, b — parallell, c — serie, d — blandet

I henhold til eksitasjonsmetoden er DC-elektriske motorer delt inn i fire grupper:

1. Uavhengig eksitert der NOV-eksitasjonsspolen drives av en ekstern DC-kilde.

2. Med parallell eksitering (shunt), der eksitasjonsviklingen SHOV er koblet parallelt med forsyningskilden til ankerviklingen.

3. Med serieeksitasjon (serie), hvor IDS-eksitasjonsviklingen er koblet i serie med armaturviklingen.

4. Blandet-eksitasjonsmotorer (kombinert) som har serie IDS og parallell SHOV av eksitasjonsviklingen.

Typer DC-motorer

DC-motorer skiller seg først og fremst i eksitasjonens natur. Motorer kan være av uavhengig, serie og blandet eksitasjon.Parallelt kan spenningen neglisjeres. Selv om feltviklingen er koblet til det samme nettverket som ankerkretsen mates fra, avhenger ikke eksitasjonsstrømmen i dette tilfellet av ankerstrømmen, siden forsyningsnettverket kan betraktes som et nettverk med uendelig kraft, og spenningen den er permanent.

Feltviklingen er alltid koblet direkte til nettet, og derfor har innføringen av ekstra motstand i ankerkretsen ingen effekt på eksitasjonsmodusen. Det konkrete at det eksisterer med parallell eksitasjon i generatorene, det kan ikke være her.

DC-motorer med lav effekt bruker ofte permanent magneteksitasjon. Samtidig er kretsen for å slå på motoren betydelig forenklet, kobberforbruket reduseres. Det skal imidlertid bemerkes at selv om feltviklingen er slått av, er dimensjonene og vekten til det magnetiske systemet ikke lavere enn ved elektromagnetisk eksitering av maskinen.

Egenskapene til motorer bestemmes i stor grad av systemet deres. begeistring.

Jo større størrelsen på motoren er, desto større er det naturlige dreiemomentet og følgelig kraften. Derfor kan du med høyere rotasjonshastighet og samme dimensjoner få mer motorkraft. I denne forbindelse er som regel DC-motorer designet, spesielt med lav effekt ved høy hastighet - 1000-6000 rpm.

Du bør imidlertid huske på at rotasjonshastigheten til arbeidskroppene til produksjonsmaskinene er betydelig lavere. Derfor må det installeres en girkasse mellom motoren og arbeidsmaskinen.Jo høyere motorturtall, desto mer kompleks og kostbar blir girkassen. I installasjoner med høy effekt, hvor girkassen er en kostbar enhet, er motorene designet med betydelig lavere turtall.

Det bør også huskes at en mekanisk girkasse alltid introduserer en betydelig feil. Derfor, i presisjonsinstallasjoner, er det ønskelig å bruke lavhastighetsmotorer, som kan kobles til arbeidskropper direkte eller gjennom den enkleste girkassen. I den forbindelse dukket det opp de såkalte motorene med høyt dreiemoment ved lave rotasjonshastigheter. Disse motorene er mye brukt i metallskjæremaskiner, hvor de er leddet med forskyvningslegemer uten noen mellomforbindelser ved hjelp av kuleskruer.

Elektriske motorer er også forskjellige i design når tegn relatert til forholdene for deres drift. For normale forhold benyttes såkalte åpne og beskyttede motorer, luftkjølte rom hvor de er installert.

Luft blåses gjennom kanalene til maskinen ved hjelp av en vifte plassert på motorakselen. Lukkede motorer som kjøles av en ytre ribbeflate eller en ekstern luftstrøm brukes i aggressive miljøer. Endelig er spesielle eksplosive atmosfæremotorer tilgjengelige.

Spesifikke krav til utformingen av motoren presenteres når det er nødvendig for å sikre høy ytelse - en rask flyt av akselerasjons- og retardasjonsprosesser. I dette tilfellet må motoren ha en spesiell geometri - en liten diameter på armaturet med sin lange lengde.

For å redusere induktansen til viklingen, er den ikke lagt i kanalene, og på overflaten av en glatt armatur.Spolen festes med lim som epoksyharpiks. Med lav spoleinduktans er det viktig at kommuteringsforholdene til kollektoren forbedres, det er ikke behov for ekstra poler, en kollektor med mindre dimensjoner kan brukes. Sistnevnte reduserer treghetsmomentet til motorankeret ytterligere.

Enda større muligheter for å redusere mekanisk treghet gir bruk av et hult anker, som er en sylinder av isolasjonsmateriale. På overflaten av denne sylinderen er det plassert en vikling laget ved utskrift, stempling eller ved å tegne på en mal på en spesiell maskin. Spolen er festet med selvklebende materialer.

Inne i en roterende sylinder for å lage baner, er en stålkjerne nødvendig for passasje av den magnetiske fluksen. I motorer med glatte og hule armaturer, på grunn av en økning i gapene i den magnetiske kretsen på grunn av innføring av viklinger og isolasjonsmaterialer i dem, øker den nødvendige magnetiseringskraften for å lede den nødvendige magnetiske fluksen betydelig. Følgelig viser det magnetiske systemet seg å være mer utviklet.

Motorer med lav treghet inkluderer også skiveankermotorer. Skiver som viklingene påføres eller limes på, laget av et tynt isolasjonsmateriale som ikke deformeres, for eksempel glass. Et magnetsystem i den bipolare versjonen består av to klemmer, hvorav den ene huser eksitasjonsspolene. På grunn av den lave induktansen til armaturviklingen, har maskinen som regel ikke en kollektor, og strømmen fjernes med børster direkte fra viklingen.

Det bør også nevnes om den lineære motoren, som ikke gir roterende bevegelse og translasjonsbevegelse.Den representerer motoren, det magnetiske systemet som den er plassert på, og polene er montert på bevegelseslinjen til ankeret og den tilsvarende arbeiderkroppen til maskinen. Ankeret er vanligvis utformet som et anker med lav treghet. Størrelsen og kostnadene til motoren er store, da det kreves et betydelig antall stolper for å gi bevegelse langs en gitt veiseksjon.

Starter likestrømsmotorer

I det første øyeblikket av start av motoren er ankeret stasjonært og motsatt. etc. c. ispenning i armaturet er lik null, derfor Ip = U / Rya.

Motstanden til ankerkretsen er liten, så startstrømmen overstiger 10 - 20 ganger eller mer nominell. Dette kan forårsake betydelig elektrodynamisk innsats i armaturviklingen og dens overoppheting, på grunn av hvilken motoren begynner å bli brukt starter reostater — aktive motstander inkludert i ankerkretsen.

Motorer opp til 1 kW kan startes direkte.

Motstandsverdien til startreostaten velges i henhold til motorens tillatte startstrøm. Reostaten er laget i trinn for å forbedre smidigheten ved å starte den elektriske motoren.

Ved starten av starten legges hele motstanden til reostaten inn. Når ankerhastigheten øker, er det en mot-e. d. s, som begrenser innkoblingsstrømmene. Gradvis fjerner motstanden til reostaten fra ankerkretsen trinn for trinn, øker spenningen som tilføres ankeret.

Hastighetskontroll elektrisk motor likestrøm

DC motorhastighet:

hvor U er forsyningsspenningen; Iya — armaturstrøm; Ri er ankermotstanden til kretsen; kc — koeffisient som karakteriserer det magnetiske systemet; F er den magnetiske fluksen til den elektriske motoren.

Fra formelen kan det sees at rotasjonshastigheten for elektrisk motor likestrøm kan justeres på tre måter: ved å endre eksitasjonsfluksen til den elektriske motoren, endre spenningen som leveres til den elektriske motoren, og endre motstanden i armaturkretser .

De to første kontrollmetodene har fått den mest utbredte bruken, den tredje metoden brukes sjelden: den er uøkonomisk og motorhastigheten avhenger betydelig av lastsvingninger. De resulterende mekaniske egenskapene er vist i fig.

Mekaniske egenskaper til en DC-motor med forskjellige hastighetskontrollmetoder

Den fete linjen er den naturlige avhengigheten av hastigheten til akselens dreiemoment, eller, hva som er det samme, av ankerstrømmen. Den rette linjen med naturlige mekaniske egenskaper avviker noe fra den horisontale stiplede linjen. Dette avviket kalles ustabilitet, ikke-stivhet, noen ganger statisme. En gruppe ikke-parallelle rette linjer I tilsvarer hastighetsregulering ved eksitasjon, parallelle rette linjer II oppnås som et resultat av endring av ankerspenningen, til slutt er vifte III resultatet av å innføre aktiv motstand i ankerkretsen.

Størrelsen på eksitasjonsstrømmen til en DC-motor kan kontrolleres ved hjelp av en reostat eller en hvilken som helst enhet hvis motstand kan varieres i størrelse, for eksempel en transistor. Når motstanden i kretsen øker, synker feltstrømmen, motorhastigheten øker.Ved Når den magnetiske fluksen svekkes, er de mekaniske egenskapene over de naturlige (dvs. over egenskapene i fravær av en reostat). En økning i motorturtallet fører til en økning i gnistdannelse under børstene. I tillegg, når den elektriske motoren opererer med svekket fluks, reduseres stabiliteten i driften, spesielt med variable akselbelastninger. Derfor overskrider ikke hastighetskontrollgrensene på denne måten 1,25 — 1,3 ganger den nominelle.

Spenningsregulering krever en konstant strømkilde som en generator eller omformer. Tilsvarende regulering brukes i alle industrielle elektriske drivsystemer: generator - likestrømsdrift (G - DPT), elektrisk maskinforsterker - DC-motor (EMU - DPT), magnetisk forsterker - DC-motor (MU - DPT), tyristor omformer — DC-motor (T — DPT).

Stopp elektriske motorer likestrøm

Tre metoder for bremsing brukes i elektriske stasjoner med DC-elektriske motorer: dynamisk, regenerativ og opposisjonell bremsing.

Dynamisk bremsing DC-motor gjøres ved å kortslutte motorens ankervikling eller ved motstand… der en likestrømsmotor begynner å fungere som en generator, og konverterer lagret mekanisk energi til elektrisk energi. Denne energien frigjøres som varme i motstanden som armaturviklingen er lukket til. Dynamisk bremsing sikrer presis motorbremsing.

Regenerativ bremsing DC-motoren utføres når den er koblet til strømnettet, elektrisk motor roteres av drivmekanismen med en hastighet som overstiger den ideelle tomgangshastigheten. Så d.etc.s indusert i motorviklingen vil overstige linjespenningsverdien, strømmen i motorviklingen vil snu retningen. En elektrisk motor går til arbeid i generatormodus, og gir energi til nettverket. Samtidig oppstår et bremsemoment på akselen. En slik modus kan oppnås i drevene til løftemekanismer ved senking av lasten, så vel som ved regulering av motorhastigheten og under bremseprosesser i elektriske stasjoner med likestrøm.

Regenerativ bremsing av en DC-motor er den mest økonomiske metoden, siden elektrisiteten i dette tilfellet returneres til nettet. I den elektriske driften av metallskjæremaskiner brukes denne metoden for hastighetskontroll i G — DPT og EMU — DPT-systemene.

Stopping av den opposisjonelle DC-motoren gjøres ved å endre polariteten til spenningen og strømmen i armaturviklingen. Når ankerstrømmen samhandler med magnetfeltet til eksitasjonsspolen, dannes et bremsemoment, som avtar når rotasjonshastigheten til den elektriske motoren avtar. Når hastigheten til en elektrisk motor synker til null, må den elektriske motoren kobles fra nettverket, ellers vil den begynne å rotere i motsatt retning.