Устройство и принцип действия электродвигателя постоянного тока кратко: Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока | Полезные статьи

Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока

Выберите ваш город

Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока

Электротехника занимает особое место в жизни современного человека. Электродвигатель входит в перечень популярных устройств, что находят применение в разных направлениях деятельности человека. Недавно был опубликован текст, где детально изложены все нюансы силового агрегатного механизма, функционирующего в сети переменного тока.

Тема этой статьи затрагивает двигатель постоянного тока: устройство и принцип действия системы, особенности конструкции, способы коммуникации с электросетью и прочие нюансы.

Особенности силового агрегата

Ответ на вопрос: «из чего состоит двигатель постоянного тока» выглядит так:

• 1. Вал для монтажа остальных компонентов.
• 2. Роторный элемент (якорь), в который входят:
• 2.1 Сердечник – комплекс металлических элементов, изготовленных из стального сплава для электротехники.
• 2.2 Обмотка.
• 2.3 Коллектор.
• 2.4 Главный полюс – комплекс металлических элементов (пластин). В случае небольших агрегатных механизмов допустимо производство полюсов из магнитов.
• 2.5 Обмотка возбуждения.
• 2.6 Цельные вспомогательные полюсы (в малогабаритных системах отсутствуют) позволяют оптимизировать коммутацию. Их размещают между ключевых полюсов.
• 2.7 Обмотка из окрашенной проводки вспомогательного полюса.
• 3. Корпус двигателя изготавливают из чугуна. Этот металл хорошо зарекомендовал себя при эксплуатации в экстремальных условиях. Он обладает оптимальным значением износостойкости. Чтобы улучшить корпус, инженеры разрабатывают конструкцию с ребрами, позволяющими соблюдать правильный баланс температур при эксплуатации агрегата. Полюсы и якорь монтируют в корпус. Они нужны для формирования индуктора.
• 4. Конечные элементы обмотки зоны полюсов подключается к коробке с клеммами. В этом техническом блоке имеются модули, обеспечивающие сопряжение с индуктором и щетками якоря. Имеются технологические разъемы, позволяющие установить сальники (нужны для подвода силового кабеля). Существуют устройства небольшой мощности. Конструкция такого двигателя допускает вывод обмотки в коробку с клеммами, при этом один из зажимов полюсов и траверса щеток должны находиться в плотной коммуникации в машине. В коробку клемм следует выводить оставшиеся зажимы. Большие силовые агрегаты эксплуатируют в условиях значительного номинального напряжения. Следовательно, отсутствует необходимость в монтаже коробки клемм. Нижний блок станины выступает в виде точки вывода проводки. В случае параллельной системы допустимо использовать силовые кабели. Последовательное соединение предусматривает наличие шин.

Устройство коллекторной машины постоянного тока предусматривает наличие следующих элементов:

• 1. Блок подшипников: щиты (на них монтируют наружные и внутренние крышки), шарнирные элементы.
• 2. Узел щеток: кронштейн, держатели, а также сами щетки. Система фиксируется на выпуклости крышки заднего щита. Она необходима для организации подачи энергии к ротору, а также для трансформации тока в якоре.
• 3. Вентилятор обеспечивает низкую температуру нагрева конструкции во время эксплуатации.
• 4. Пружины и болты для упрощения погрузки-разгрузки, а также установки двигателя.
• 5. Лапы для минимизации вибрации во время эксплуатации.
• 6. Кожух защиты вентилятора, а также кожух вывода обдува.
• 7. Шильдик с перечнем ключевых параметров.

Способы подключения

Особого внимания заслуживает подключение двигателя постоянного тока к сети 220. На коробке клемм указывается определенная маркировка на основании параметров двигателя. На базе этих данных выбирается способ подключения кабельной системы. Рассмотрим все способы подачи питания более подробно.

Запуск обмотки от независимых источников

Такое устройство функционирует в случае, когда напряжение на обмотке и якорь получают питание энергией от разных источников энергии. В зону размещения силового кабеля подключаются два двужильных провода (серый и синий). Предварительно зачищаются края. Позднее их оснащают наконечниками.

Далее следует начать подключать каждую из жил. Инструкция по коммуникациям между жилами и клеммами представлена во внутренней части коробки клемм. Рекомендуется четко следовать предложенной системе действий. В рассматриваемом случае система выглядит следующим образом:

• 1. Синяя жила первого провода соединяется с клеммой Н1, а к клемме Н2 подключается серая жила.
• 2. Синяя жила второго провода сопрягается с клеммой Я2, а к клемме Д2 присоединяют серую жилу.

Последовательное и параллельное возбуждение обмотки

Чтобы подключить такие агрегаты, нужно завести один двужильный кабель (должны быть синяя и серая жилы). Концы зачищаются и оснащаются наконечники. Рассмотрим особенности каждого из них.

Когда идет подключение системы с параллельной активацией обмотки, следует выполнить монтаж перемычек между контактной парой Д2 и Ш1, а также Я2 и Ш2. Соответственно серая жила подключается к клемме Д2, а синий провод соединяется с клеммой Я2. Возможно аналогичное сопряжение с модулями Ш1 и Ш2.

Когда наблюдается последовательная активация сети, ставят перемычку из гибкого материала с обеих сторон клемм С2 и Я2. Силовой кабель с наконечниками подключается так: серый элемент в коммуникации с клеммой Д2 (как и в случае, что описан выше), при этом синий фрагмент подключается к клемме С2.

Особенности функционирования

Принцип действия двигателя постоянного тока кратко – актуальный вопрос, интересующий многих пользователей. Рассмотрим его максимально подробно.

Происходит подача напряжения, начинается процесс циркуляции электричества по проводам обмотки. Можно заметить формирование зоны полярности между смежными полюсами. Образуется определенного рода магнитная система, провоцирующая возникновение магнитного поля. Коллектор передает стабильный поток энергии на якорь, при этом с двух сторон наблюдается коммуникация с созданным магнитным полем. Электромагнитная индукция запускает вращающий момент. Происходит поворот ротора. Активизируется система щеток. Обеспечивается постоянное вращение ротора за счет тесной коммуникации элементов.

В электрическом двигателе якорь может вращаться в любом направлении. Трансформировать обороты можно при помощи простого действия. Достаточно сменить направление тока в обмотке. Для этого меняется полярность питающих жил в коробке клемм. Такого эффекта удается достигнуть за счет перестановки кабеля положительного заряда в отрицательное положение, а отрицательного заряда – в положительное значение соответственно. Новая схема подключения выглядит так: серую жилу соединяют с клеммой Н1 (Я2), а синий провод прикрепляют к клемме Н2 (Д2).

Когда меняются полярные зоны в системе запуска и вращающегося элемента, преобразование движения не наблюдается. Изменения становятся возможны только в случае, когда меняется направление тока в обмотке или якоре. Задачу удается реализовать, когда происходит монтаж подготовленных перемычек между контактной группой С1, Д2, С2.

Для этого используется серый кабель. Питание подключается в таком порядке: серая жила подключена к клемме С1, а синяя — к клемме Я2.

Перемычки между клеммами С1, Д2, С2 могут быть смонтированы при помощи синего провода. В этом случае схема подключения силового кабеля выглядит в обратном порядке от схемы, что изложена выше (серый провод соединяют с клеммой Я2, а синий провод сопрягают с клеммой С1).

Двигатель постоянного тока можно переключить в реверс. Для этого рекомендуется менять направление движения электричества в обмотке якоря. Подобное обстоятельство объясняет факт того, что обрыв провода в обмотке возбуждения может спровоцировать критическое увеличение ЭДС. В результате вероятнее всего будет наблюдаться пробой изоляции проводки.

Двигатель постоянного тока – это силовой агрегат, обеспечивающий функционирование электротехнических приспособлений. Выше детально рассмотрены устройство, принцип функционирования, а также способы подключения двигателя. Этот вопрос более детально изложен на видео, где специалисты на наглядном примере демонстрируют все нюансы, что описаны в этой статье.

Запрос цены
«», м.

Оформить заявку

Выберите свой город из списка

Двигатели постоянного тока — Устройство, принцип действия электродвигателя

Электрическая машина постоянного тока состоит из статора, якоря, коллектора, щеткодержателя и подшипниковых щитов (рисунок 1). Статор состоит из станины (корпуса), главных и добавочных полюсов, которые имеют обмотки возбуждения. Эту неподвижную часть машины иногда называют индуктором. Главное его назначение — создание магнитного потока. Станина изготавливается из стали, к ней болтами крепятся главные и добавочные полюса, а также подшипниковые щиты. Сверху на станине имеются кольца для транспортирования, снизу — лапы для крепления машины к фундаменту. Главные полюса машины набираются из листов электротехнической стали толщиной 0,5 -1 мм с целью уменьшения потерь, которые возникают из-за пульсаций магнитного поля полюсов в воздушном зазоре под полюсами. Стальные листы сердечника полюса спрессованы и скреплены заклепками.

Рисунок 1 – Машина постоянного тока:
I — вал; 2 — передний подшипниковый щит; 3 — коллектор; 4 — щеткодержатель; 5 — сердечник якоря с обмоткой; б — сердечник главного полюса; 7 — полюсная катушка; 8 — станина; 9 — задний подшипниковый щит; 10 — вентилятор; 11 — лапы; 12 — подшипник

Рисунок 2 – Полюса машины постоянного тока:
а — главный полюс; б — дополнительный полюс; в — обмотка главного полюса; г — обмотка дополнительного полюса; 1 — полюсный наконечник; 2 — сердечник
В полюсах различают сердечник и наконечник (рисунок 2). На сердечник надевают обмотку возбуждения, по которой проходит ток, создавая магнитный поток. Обмотка возбуждения наматывается на металлический каркас, оклеенный электрокартоном (в больших машинах), или размещается на изолированном электрокартоном сердечнике (малые машины). Для лучшего охлаждения катушку делят на несколько частей, между которыми оставляют вентиляционные каналы. Добавочные полюса устанавливаются между главными. Они служат для улучшения коммутации. Их обмотки включаются последовательно в цепь якоря, поэтому проводники обмотки имеют большое сечение.
Якорь машины постоянного тока состоит из вала, сердечника, обмотки и коллектора. Сердечник якоря собирается из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм и спрессовывается с обеих сторон с помощью нажимных шайб. В машинах с радиальной системой вентиляции листы сердечника собираются в отдельные пакеты толщиной 6-8 см, между которыми делают вентиляционные каналы шириной 1 см. При осевой вентиляции в сердечнике выполняют отверстие для прохождения воздуха вдоль вала. На внешней поверхности якоря имеются пазы для обмотки.

Рисунок 3 – Расположение секции обмотки якоря в пазах сердечника
Обмотка якоря изготавливается из медных проводов круглого или прямоугольного сечения в виде заранее выполненных секций (рисунок 3). Они укладываются в пазы, где тщательно изолируются. Обмотку делают двухслойной: размещают в каждом пазу две стороны разных якорных катушек — одну над другой. Обмотку закрепляют в пазах клиньями (деревянными, гетинаксовыми или текстолитовыми), а лобовые части крепят специальным проволочным бандажом. В некоторых конструкциях клинья не применяют, а обмотку крепят бандажом. Бандаж изготовляют из немагнитной стальной проволоки, которая наматывается с предварительным натяжением. В современных машинах для бандажировки якорей используют стеклянную ленту.
Коллектор машины постоянного тока собирается из клиноподобных пластин холоднокатаной меди. Пластины изолируют одну от другой прокладками из коллекторного миканита толщиной 0,5 — 1 мм. Нижние (узкие) края пластин имеют вырезы в виде ‘ласточкина хвоста’, которые служат для крепления медных пластин и миканитовой изоляции. Коллекторы крепят нажимными конусами двумя способами: при одном из них усилие от зажима передается только на внутреннюю поверхность ‘ласточкина хвоста’, при втором — на ‘ласточкин хвост’ и конец пластины.
Коллекторы с первым способом крепления называют арочными, со вторым — клиновыми. Наиболее распространены арочные коллекторы.
В коллекторных пластинах со стороны якоря при небольшой разнице в диаметрах коллектора и якоря делают выступы, в которых фрезеруют прорези (шлицы). В них укладывают концы обмотки якоря и припаивают оловянистым припоем. При большой разнице в диаметрах припайка к коллектору делается с помощью медных полосок, которые называются ‘петушками’.
В быстроходных машинах большой мощности для предотвращения выпучивания пластин под действием центробежных сил применяют внешние изолированные бандажные кольца.
Щеточный аппарат состоит из траверсы, щеточных пальцев (болтов), щеткодержателей и щеток. Траверса предназначена для крепления на ней щеточных пальцев щеткодержателей, образующих электрическую цепь.
Щеткодержатель состоит из обоймы, в которую помещается щетка, рычага для прижима щетки к коллектору и пружины. Давление на щетку составляет 0,02 — 0,04 МПа.
Для соединения щетки с электрической цепью имеется гибкий медный тросик.
В машинах малой мощности применяют трубчатые щеткодержатели, которые крепят в подшипниковом щите. Все щеткодержатели одной полярности соединяются между собой сборными шинами, которые подключаются к выводам машины.
Щетки (рисунок 4) в зависимости от состава порошка, способа изготовления и физических свойств разделяют на шесть основных групп: угольно-графитовые, графитовые, электрографитовые, медно-графитовые, бронзографитовые и серебряно-графитовые.
Подшипниковые щиты электрической машины служат в качестве соединительных деталей между станиной и якорем, а также опорной конструкцией для якоря, вал которого вращается в подшипниках, установленных в щитах.

Рисунок 4 – Щетки:
а — для машин малой и средней мощности; б — для машин большой мощности; 1 — щеточный канатик; 2 — наконечник
Различают обычные и фланцевые подшипниковые щиты.
Подшипниковые щиты изготовляют из стали (реже из чугуна или алюминиевых сплавов) методом литья, а также сварки или штамповки. В центре щита делается расточка под подшипник качения: шариковый или роликовый. В машинах большой мощности в ряде случаев используют подшипники скольжения.
В последние годы статор двигателей постоянного тока собирают из отдельных листов электротехнической стали. В листе одновременно штампуются ярмо, пазы, главные и добавочные полюса.

Принцип действия двигателя постоянного тока и область применения

Постоянство электрического тока не позволяет изменяться параметрам, связанным с величиной и направлением. Принцип действия двигателя постоянного тока базируется именно на таких особенностях электрической цепи и конструктивных характеристиках.

Конструкция двигателя

Двигатели данного типа активно используются в превращении постоянной токовой энергии в механический тип работоспособности.

Такие электрические устройства получили меньшее распространение по сравнению с конструкциями переменного тока, что обусловлено высокой стоимостью оборудования, более сложным строением и возможными проблемами с запитыванием.

Основные конструктивные элементы ДПТ:

• неподвижная часть, представленная статором;
• вращающаяся часть, представленная ротором или якорем.

Устройство двигателей ПТ имеет несколько весьма существенных отличий от конструкций с переменными токовыми величинами:

• стальная станина снабжается катушечной обмоткой возбуждения;
• наличие дополнительных полюсов, улучшающих общие технические характеристики оборудования;
• установка внутреннего якорного элемента, представленного сердечником и коллектором;
• использование для фиксации подшипниковой системы;
• расположение на статоре постоянных магнитов в микродвигателях или электромагнитов с обмоточным возбуждением в виде катушек.

Устройство двигателя постоянного тока

Базовое отличие — наличие коллектора, подсоединяемого к щеткам, что способствует подаче или снятию напряжения с цепи якоря. Особенностью используемого в конструкции щеточно-коллекторного узла, является одновременное выполнение пары функций, включая специфику работы датчика углового роторного положения и переключение тока с контактами скользящего типа.

Электрические двигатели постоянных токовых величин эксплуатируются в форме тяговой конструкции некоторых видов транспорта и устройств исполнительного типа.

Преимущества эксплуатации и недостатки конструкции

Основные достоинства двигателей с постоянными токовыми величинами представлены:

• конструкционной простотой устройства;
• интуитивной доступностью управления;
• почти линейного типа механической и регулировочной характеристиками движка;
• легкостью регулирования показателей вращательной частоты;
• достойными пусковыми характеристиками в виде большого пускового момента;
• наибольшим пусковым моментом с характерным последовательным типом возбуждения;
• относительной компактностью по сравнению с габаритами других видов конструкций;
• возможностью применения в режимах двигателя и генератора.

Принцип устройства электродвигателя постоянного тока

К наиболее значимым недостаткам конструкций могут быть отнесены не всегда доступная цена комплектующих изделий, а также необходимость подсоединения выпрямительных устройств.

Современные модели двигателей ПТ практически полностью лишены некоторых основных конструкционных минусов, включая регулярную профилактику щеточно-коллекторных узлов и быстрый износ коллектора.

Принцип действия двигателя постоянного тока

Классификация оборудования основана на видовых особенностях магнитной статорной системы, поэтому может иметь в конструкции:

• магниты постоянного типа;
• электромагнитную систему;
• независимого типа обмоточное подключение с независимым вариантом возбуждения;
• последовательного типа обмоточное подключение с последовательным вариантом возбуждения;
• параллельного типа обмоточное подключение с параллельным вариантом возбуждения;
• смешанный вид обмоточного подключения со смешанным вариантом возбуждения и преобладанием обмотки последовательного или параллельного типа.

Принцип действия электродвигателя

Тип обмоточного подключения оказывает значительное влияние на характеристики тяги и базовые электрические свойства электродвигателя.

Конструкция с независимым или параллельным возбуждением

Обмоточный элемент на якорной части и возбуждении при независимом или параллельном типе, запитаны от различных источников, а функция обмотки возлагается, как правило, на постоянный магнит. Отличительная особенность такого движка представлена отсутствием полной зависимости токового возбуждения от якорного тока на оборудовании.

Скоростные параметры двигателя регулируются в таком случае посредством:

• изменения показателей напряжения на якорной части;
• изменения показателей сопротивления в якорной цепи;
• изменения потокового возбуждения.

Принципиальные схемы включения двигателей постоянного тока независимого и параллельного возбуждения

Последний вариант регулировки нуждается в использовании сложного оборудования, но активно применяется в электрических приводах современного типа, что обусловлено плавностью и экономичностью балансирования уровня скорости в широком диапазоне, в условиях высоких параметров жесткости, свойств механического типа.

Популярная разновидность обмоточного возбуждения независимого типа базируется на применении постоянных магнитов.

Конструкция с последовательным возбуждением

Для потока возбуждения данного типа применяется якорный ток машины, а обмоточное возбуждение и якорная часть двигателя имеют последовательное подключение относительно питающего источника. Благодаря развитию значительного электромагнитного момента, который пропорционален квадратным показателям якорного тока, двигателям с параллельным типом возбуждения обеспечиваются оптимальные пусковые характеристики.

Двигатель последовательного возбуждения

Таким образом, конструкция отличается большим пусковым моментом на фоне сравнительно малого якорного тока. Конструкционные особенности позволяют двигателям ПТ с параллельным типом возбуждения активно эксплуатироваться в приводных механизмах грузоподъемного и тягового вида.

Важно учитывать, что работа электрического двигателя ПТ последовательного типа возбуждения «вхолостую» или в условиях минимальной нагрузки становится основной и очень частой причиной быстрого износа конструкции.

Регулировка вращательной скорости двигателя ПТ с параллельным возбуждением может выполняться изменениями показателей напряжения и сопротивления якорной цепи, а также в потоковом возбуждении.

Конструкция со смешанным возбуждением

Для электрического движка ПТ, обладающего смешанным типом возбуждения, или компаундного электродвигателя, присущи основные характеристики параллельного и последовательного возбуждения, что обусловлено наличием пары видов обмоток.

Обмоточные элементы подключаются двояко:

• согласное подключение — в процессе включения в электрическую цепь, все сформированные амперные витки и магнитные потоки складываются;
• встречное подключение — включение обмоток возбуждения сопровождается направлением амперных витков и магнитных потоков друг к другу.

Варианты двигателей

Второй способ обмоточного включения в двигателях ПТ со смешанным типом возбуждения используется в спецмашинах.

Наличие в движке двойной обмотки возбуждения расширяет возможности конструирования и изготовления электрических двигателей, значительно отличающихся по своим свойствам и основным техническим характеристикам.

Область применения

Благодаря конструктивным особенностям и принципу функционирования двигателей ПТ разного типа, такие устройства находят широкое применение и устанавливаются:

• в крановом оборудовании на тяжелом производстве;
• в приводных устройствах, нуждающихся в широком регулировании уровня скорости при наличии высокого пускового момента;
• в тяговых электрических двигателях, эксплуатируемых в тепловозах и электровозах, теплоходах и тяжелых самосвалах;
• в электрических стартерах автомобильной и уборочной автоматизированной техники.

Компактные низковольтные электрические двигатели ПТ активно используются в разнообразных устройствах и изделиях, включая игрушки, компьютерную и оргтехнику, а также аккумуляторный инструмент.

Электродвигатели постоянного тока разного вида характеризуются особыми естественными и искусственными механическими свойствами, что обусловлено электрической мощностью, идущей на преобразование и поступающей через якорную цепь. Именно такое устройство позволяет применять движки ПТ в регулируемых приводах разнообразных современных механизмов и достаточно сложных станков.

Видео на тему

Принцип работы электродвигателя постоянного тока, устройство электромотора.

Электродвигатель постоянного тока был изобретен раньше других типов машин, преобразующих электрическую энергию в механическую. Несмотря на то, что позднее самое широкое распространение получили двигатели переменного тока, существуют сферы применения, в которых нет альтернативы электродвигателям постоянного тока.

Подробно о классификации и принципах работы электрических моторов, рекомендуем прочитать в нашей отдельной статье.

Содержание:

• История изобретения
• Устройство и принцип работы
• Основной принцип
• Конструкция
• Пусковые токи
• Схемы подключения
• Регулировка вращения
• Реверсирование
• Сфера применения
• Достоинства и недостатки

Электродвигатель постоянного и переменного тока

История изобретения

Электродвигатель Якоби.

Для того чтобы понять принцип работы электрических двигателей постоянного тока (ДПТ) мы обратимся к истории его создания. Итак, первые опытные доказательства того, что электрическую энергию можно превращать в механическую, продемонстрировал Майкл Фарадей. В 1821 году он провел опыт с проводником, опущенным в сосуд, наполненный ртутью, на дне которого располагался постоянный магнит. После подачи электричества на проводник, тот начинал вращаться вокруг магнита, демонстрируя свою реакцию на имеющееся в сосуде магнитное поле. Эксперимент Фарадея не нашел практического применения, но доказал возможность создания электрических машин, и дал старт развитию электромеханики.

Первый электрический двигатель постоянного тока, в основу которого был положен принцип вращения подвижной части (ротора) был создан русским физиком-механиком Борисом Семеновичем Якоби в 1834 году. Это устройство работало следующим образом:

1. После подачи питания вокруг якоря-ротора создавалось электромагнитное поле, чьи полюса располагались напротив друг друга по правилу буравчика и отклонялись от одноименных полюсов индуктора.
2. Перед тем, как электромагнитное поле якоря устанавливалось на максимальном приближении к разноименным полюсам индуктора, специальный коммутатор отключал питание, и якорь продолжал вращаться по инерции.
3. После того, как якорь выходил из-под полюсов индуктора, коммутатор включал питание с обратной полярностью и появившееся «перевернутое» электромагнитное поле отталкивалось от полюсов индуктора, делая полный оборот якоря.

   1-4 — металлические кольца, 5 — скользящий контакт, 6 — батарея

Описанный принцип использовался в двигателе, который Якоби установил на лодке с 12 пассажирами в 1839 году. Судно двигалось рывками со скоростью в 3 км/ч против течения (по другим данным — 4.5 км/ч), но успешно пересекло реку и высадило пассажиров на берег. В качестве источника питания использовалась батарея с 320 гальваническими элементами, а движение осуществлялось с помощью лопастных колес.

Дальнейшее изучение вопроса привело исследователей к разрешению массы вопросов, касаемо того, какие источники питания лучше использовать, как улучшить его рабочие характеристики и оптимизировать габариты.

В 1886 году Фрэнком Джулиан Спрэгом впервые был сконструирован электродвигатель постоянного тока, близкий по конструкции тем, которые применяются в наши дни. В нем был реализован принцип самовозбуждения и принцип обратимости электрической машины. К этому моменту все двигатели данного типа перешли на питание от более подходящего источника – генератора постоянного тока.

Щёточно-коллекторный узел обеспечивает электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части машины

Устройство и принцип работы

В современных ДПТ используется все тот же принцип взаимодействия заряженного проводника с магнитным полем. С усовершенствованием технологий устройство лишь дополняется некоторыми элементами, улучшающими производительность. К примеру, в наши дни постоянные магниты используются лишь в двигателях низкой мощности, поскольку в крупных аппаратах они занимали бы слишком много места.

Основной принцип

Первоначальные прототипы двигателей данного типа были заметно проще современных аппаратов. Их примитивное устройство включало в себя лишь статор из двух магнитов и якорь с обмотками, на которые подавался ток. Изучив принцип взаимодействия магнитных полей, конструкторы определили следующий алгоритм работы двигателя:

1. Подача питания создает на обмотках якоря электромагнитное поле.
2. Полюса электромагнитного поля отталкиваются от одноименных полюсов поля постоянного магнита.
3. Якорь вместе с валом, на котором он закреплен, вращается в соответствии с отталкивающимся полем обмотки.

Данный алгоритм отлично работал в теории, однако на практике перед создателями первых двигателей вставали характерные проблемы, препятствовавшие функционированию машины:

• Мертвое положение, из которого двигатель невозможно запустить – когда полюса точно сориентированы друг перед другом.
• Невозможность пуска из-за сильного сопротивления или слабого отталкивания полюсов.
• Ротор останавливается после совершения одного оборота. Это связано с тем, что после прохождения половины окружности притягивание магнита не разгоняло, а тормозило вращение ротора.

Решение первой проблемы было найдено довольно быстро – для этого было предложено использовать более двух магнитов. Позднее в устройство двигателя стали включать несколько обмоток и коллекторно-щеточный узел, который подавал питание только на одну пару обмоток в определенный момент времени.

Коллекторно-щеточная система подачи тока решает и проблему торможения ротора – переключение полярности происходит до того момента, когда вращение ротора начинает замедляться. Это значит, что во время одного оборота двигателя происходит как минимум два переключения полярности.

Конструкция

Итак, постоянный магнит закрепляется на корпусе двигателя, образуя вместе с ним статор, внутри которого располагается ротор. После подачи питания на обмотке якоря возникает электромагнитное поле, вступающее во взаимодействие с магнитным полем статора, это приводит к вращению ротора, жестко посаженного на вал. Для передачи электрического тока от источника к якорю двигатель оснащается коллекторно-щеточным узлом, состоящим из:

1. Коллектора. Он представляет собой токосъемное кольцо из нескольких секций, разделенных диэлектрическим материалом, подключается к обмоткам якоря и крепится непосредственно на валу двигателя.
2. Графитовых щеток. Они замыкают цепь между коллектором и источником питания с помощью щеток, которые прижимаются к контактным площадкам коллектора прижимными пружинами.

Обмотки якоря одними концами соединяются между собой, а другими – с секциями коллектора, образуя таким образом цепь, по которой ток идет по следующему маршруту: входная щетка –> обмотка ротора -> выходная щетка.

Приведенная принципиальная схема (рис. 3) демонстрирует принцип работы примитивного электродвигателя постоянного тока с коллектором из двух секций:

1. В этом примере мы будет считать стартовым положением ротора то, которое нарисовано на схеме. Итак, после подачи питания на нижнюю щетку, помеченную знаком «+», ток протекает по обмотке и создает вокруг нее электромагнитное поле.
2. По правилу буравчика в левой нижней части формируется северный полюс якоря, а на правой верхней – южный. Располагаясь вблизи одноименных полюсов статора, они начинают отталкиваться, приводя тем самым ротор в движение, которое продолжается до тех пор, пока противоположные полюса не окажутся на минимальном друг от друга расстоянии, то есть придут в окончательное положение (рис. 1).
3. Конструкция коллектора на данном этапе приведет к переключению полярности на обмотках якоря. В результате этого полюса магнитных полей снова окажутся на близком расстоянии и начнут отталкиваться.
4. Ротор совершает полный оборот, и коллектор снова меняет полярность, продолжая его движение.

Детали электродвигателя постоянного тока

Здесь, как уже было отмечено, продемонстрирован принцип работы примитивного прототипа. В настоящих двигателях используется более двух магнитов, а коллектор состоит из большего числа контактных площадок, благодаря чему обеспечивается плавное вращение.

В высокомощных двигателях использование постоянных магнитов не представляется возможным из-за их большого размера. Альтернативой для них служит система из нескольких токопроводящих стержней, на каждой из которых имеется своя обмотка, подключаемая к питающим шинам. Одноименные полюса включаются в сеть последовательно. На корпусе может присутствовать от 1 до 4 пар полюсов, а их количеству должно соответствовать число токосъемных щеток на коллекторе.

Электродвигатели, рассчитанные на большую мощность, обладают рядом функциональных преимуществ перед более «легкими» аналогами. К примеру, здешнее устройство токосъемных щеток поворачивает их на определенный угол относительно вала для компенсации торможения вала, названного «реакцией якоря».

Пусковые токи

Постепенное оснащение ротора двигателя дополнительными элементами, обеспечивающими его бесперебойную работу и исключающими секторальное торможение, возникает проблема его запуска. Но все это увеличивает вес ротора – с учетом сопротивления вала столкнуть его с места становится сложнее. Первым решением этой проблемы, приходящим в голову, может быть увеличение силы тока, подаваемой на старте, но это может привести к неприятным последствиям:

• защитный автомат линии не выдержит тока и отключится;
• провода обмотки сгорят от перегрузки;
• секторы переключения на коллекторе приварятся от перегрева.

Поэтому такое решение можно назвать скорее рискованной полумерой.

Вообще, данная проблема является главным недостатком электродвигателей постоянного тока, но включает в себя основное их преимущество, благодаря которому они незаменимы в некоторых областях. Преимущество это заключается в прямой передаче момента вращения сразу же после пуска – вал (если тронется с места) будет крутиться с любой нагрузкой. Двигатели переменного тока на такое не способны.

Решить эту проблему полностью до сих пор не удалось. На сегодняшний день для пуска таких двигателей используется автомат-стартер, чей принцип работы схож с автомобильной коробкой передач:

1. Сначала ток постепенно поднимается до пускового значения.
2. После «сдвига» с места значение тока резко падает и снова плавно поднимается «подгоняя вращение вала».
3. После подъема до предельного значения сила тока снова снижается и «подгоняется».

Схемы подключения

Подключение ДПТ выполняется несколько сложнее, в сравнении с двигателями со спецификацией на переменный ток.

У двигателей высокой и средней мощности, как правило, есть специальные контакты обмотки возбуждения (ОВ) и якоря, вынесенные в клеммную коробку. Чаще всего на якорь подают выходное напряжение источника, а на ОВ – ток, отрегулированный, как правило, реостатом. Скорость вращения двигателя напрямую зависит от силы тока, поданного на обмотку возбуждения.

Есть три основные схемы включения якоря и обмотки возбуждения электродвигателей постоянного тока:

1. Последовательное возбуждение используется в моторах, от которых требуется большая сила тока на старте (электрический транспорт, прокатное оборудование и т. п.). Данная схема предусматривает последовательное подключение ОВ и якоря к источнику. После подачи напряжения по обмоткам якоря и ОВ проходят токи одинаковой величины.Следует учитывать, что снижение нагрузки на вал даже на четверть при последовательном возбуждении приведет к резкому повышению оборотов, что может привести к поломке двигателя, поэтому эта схема и используется в условиях постоянной нагрузки.
2. Параллельное возбуждение применяется в моторах, обеспечивающих работу станкового, вентиляторного и прочего оборудования, которое в момент пуска не оказывает высокую нагрузку на вал. В этой схеме для возбуждения ОВ используется независимая обмотка, регулируемая, чаще всего, реостатом.
3. Независимое возбуждение очень схоже с параллельным, но в данном случае для подачи питания ОВ используется независимый источник, что исключает появление электрической связи между якорем и обмоткой возбуждения.

В современных электрических двигателях постоянного тока могут применяться смешанные схемы, основанные на базе трех описанных.

Регулировка скорости вращения

Способ регулирования оборотов ДПТ зависит от схемы его подключения:

1. В моторах с параллельным возбуждением снижение оборотов относительно номинала можно производить изменяя напряжение якоря, а повышение – ослабляя поток возбуждения. Для увеличения оборотов (не более чем в 4 раза относительно номинальной величины) в цепь ОВ добавляется реостат.
2. При последовательном возбуждении регулировка легко осуществляется переменным сопротивлением в цепи якоря. Правда этот метод подходит только для снижения оборотов и лишь в соотношениях 1:3 или 1:2 (кроме того, это приводит к большим потерям в реостате). Повышение осуществляется с помощью регулировочного реостата в цепи ОВ.

Данные схемы редко применяются в современном высокотехнологичном оборудовании, поскольку обладают узким диапазоном регулировки и другими недостатками. В наши дни для этих целей все чаще создают электронные схемы управления.

Реверсирование

Для того чтобы реверсировать (обратить) вращение двигателя постоянного тока необходимо:

• при последовательном возбуждении – просто изменить полярность входных контактов;
• при смешанном и параллельном возбуждении – необходимо менять направление тока в обмотке якоря; разрыв ОВ может привести к критическому повышению нагнетаемой электродвижущей силы и пробою изоляции проводов.

Сфера применения

Как вы уже поняли, использование электродвигателей постоянного тока целесообразно в условиях, когда постоянное беспрерывное подключение к сети неосуществимо. Хорошим примером здесь может служить автомобильный стартер, толкающий двигатель внутреннего сгорания «с места», или детские игрушки с моторчиком. В данных случаях для запуска двигателя используются аккумуляторные батареи. В промышленных целях ДПТ применяются на прокатных станах.

Основная же сфера применения ДПТ – электрический транспорт. Пароходы, электровозы, трамваи, троллейбусы и другие аналогичные имеют очень большое пусковое сопротивление, преодоление которого возможно только с помощью двигателей постоянного тока с их мягкими характеристиками и широкими пределами регулировки вращения. С учетом стремительного развития и популяризации экологических транспортных технологий, сфера применения ДПТ лишь увеличивается.

Самый простой щёточно-коллекторный узел

Достоинства и недостатки

Резюмируя все вышесказанное, можно описать характерные для электродвигателей постоянного тока достоинства и недостатки относительно их аналогов, рассчитанных на работу от переменного тока.

Основные достоинства:

• ДПТ незаменимы в ситуациях, когда необходим сильный пусковой момент;
• скорость вращения якоря легко регулируется;
• двигатель постоянного тока является универсальной электрической машиной, то есть может применяться в качестве генератора.

Главные недостатки:

• ДПТ имеют высокую производственную стоимость;
• использование щеточно-коллекторного узла приводит к необходимости частого техобслуживания и ремонта;
• для работы нужен источник постоянного тока или выпрямители.

Электродвигатели постоянного тока, безусловно, проигрывают своим «переменным» сородичам по стоимости и надежности, однако используются и будут использоваться, поскольку плюсы от их использования в определенных сферах категорические перечеркивают все минусы.

Электродвигатели постоянного тока. Устройство и работа. Виды

Электрические двигатели, приводящиеся в движение путем воздействия постоянного тока, применяются значительно реже, по сравнению с двигателями, работающими от переменного тока. В бытовых условиях электродвигатели постоянного тока используются в детских игрушках, с питанием от обычных батареек с постоянным током. На производстве электродвигатели постоянного тока приводят в действие различные агрегаты и оборудование. Питание для них подводится от мощных батарей аккумуляторов.

Электродвигатели постоянного тока по конструкции подобны синхронным двигателям переменного тока, с разницей в типе тока. В простых демонстрационных моделях двигателя применяли один магнит и рамку с проходящим по ней током. Такое устройство рассматривалось в качестве простого примера. Современные двигатели являются совершенными сложными устройствами, способными развивать большую мощность.

Главной обмоткой двигателя служит якорь, на который подается питание через коллектор и щеточный механизм. Он совершает вращательное движение в магнитном поле, образованном полюсами статора (корпуса двигателя). Якорь изготавливается из нескольких обмоток, уложенных в его пазах, и закрепленных там специальным эпоксидным составом.

Статор может состоять из обмоток возбуждения или из постоянных магнитов. В маломощных двигателях используют постоянные магниты, а в двигателях с повышенной мощностью статор снабжен обмотками возбуждения. Статор с торцов закрыт крышками со встроенными в них подшипниками, служащими для вращения вала якоря. На одном конце этого вала закреплен охлаждающий вентилятор, который создает напор воздуха и прогоняет его по внутренней части двигателя во время работы.

Принцип действия такого двигателя основывается на законе Ампера. При размещении проволочной рамки в магнитном поле, она будет вращаться. Проходящий по ней ток создает вокруг себя магнитное поле, взаимодействующее с внешним магнитным полем, что приводит к вращению рамки. В современной конструкции мотора роль рамки играет якорь с обмотками. На них подается ток, в результате вокруг якоря создается магнитное поле, которое приводит его во вращательное движение.

Для поочередной подачи тока на обмотки якоря применяются специальные щетки из сплава графита и меди.

Выводы обмоток якоря объединены в один узел, называемый коллектором, выполненным в виде кольца из ламелей, закрепленных на валу якоря. При вращении вала щетки по очереди подают питание на обмотки якоря через ламели коллектора. В результате вал двигателя вращается с равномерной скоростью. Чем больше обмоток имеет якорь, тем равномернее будет работать двигатель.

Щеточный узел является наиболее уязвимым механизмом в конструкции двигателя. Во время работы медно-графитовые щетки притираются к коллектору, повторяя его форму, и с постоянным усилием прижимаются к нему. В процессе эксплуатации щетки изнашиваются, а токопроводящая пыль, являющаяся продуктом этого износа, оседает на деталях двигателя. Эту пыль необходимо периодически удалять. Обычно удаление пыли выполняют воздухом под большим давлением.

Щетки требуют периодического их перемещения в пазах и продувки воздухом, так как от накопившейся пыли они могут застрять в направляющих пазах. Это приведет к зависанию щеток над коллектором и нарушению работы двигателя. Щетки периодически требуют замены из-за их износа. В месте контакта коллектора со щетками также происходит износ коллектора. Поэтому при износе якорь снимают и на токарном станке протачивают коллектор. После проточки коллектора изоляция, находящаяся между ламелями коллектора стачивается на небольшую глубину, чтобы она не разрушала щетки, так как ее прочность значительно превышает прочность щеток.

Виды

Электродвигатели постоянного тока разделяют по характеру возбуждения:

Независимое возбуждение

При таком характере возбуждения обмотка подключается к внешнему источнику питания. При этом параметры двигателя аналогичны двигателю на постоянных магнитах. Обороты вращения настраиваются сопротивлением обмоток якоря. Скорость регулируют специальным регулировочным реостатом, включенным в цепь обмоток возбуждения. При значительном снижении сопротивления или при обрыве цепи ток якоря повышается до опасных величин.

Электродвигатели с независимым возбуждением запрещается запускать без нагрузки или с небольшой нагрузкой, так как его скорость резко возрастет, и двигатель выйдет из строя.

Параллельное возбуждение

Обмотки возбуждения и ротора соединяются параллельно с одним источником тока. При такой схеме ток обмотки возбуждения значительно ниже тока ротора. Параметры двигателей становятся слишком жесткими, их можно применять для привода вентиляторов и станков.

Регулировка оборотов двигателя обеспечивается реостатом в последовательной цепи с обмотками возбуждения или в цепи ротора.

Последовательное возбуждение

В этом случае возбуждающая обмотка подключается последовательно с якорем, в результате чего по этим обмоткам проходит одинаковый ток. Обороты вращения такого мотора зависят от его нагрузки. Двигатель нельзя запускать на холостом ходу без нагрузки. Однако такой двигатель обладает приличными пусковыми параметрами, поэтому подобная схема используется в работе тяжелого электротранспорта.

Смешанное возбуждение

Такая схема предусматривает применение двух обмоток возбуждения, находящихся парами на каждом полюсе двигателя. Эти обмотки можно соединять двумя способами: с суммированием потоков, либо с их вычитанием. В итоге электродвигатель может обладать такими же характеристиками, как у двигателей с параллельным или последовательным возбуждением.

Чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, на одной из обмоток изменяют полярность. Для управления скоростью вращения мотора и его запуском используют ступенчатое переключение разных резисторов.

Особенности эксплуатации

Электродвигатели постоянного тока отличаются экологичностью и надежностью. Их главным отличием от двигателей переменного тока является возможность регулировки оборотов вращения в большом диапазоне.

Такие электродвигатели постоянного тока можно также применять в качестве генератора. Изменив направление тока в обмотке возбуждения или в якоре, можно изменять направление вращения двигателя. Регулировка оборотов вала двигателя осуществляется с помощью переменного резистора. В двигателях с последовательной схемой возбуждения это сопротивление расположено в цепи якоря и позволяет уменьшить скорость вращения в 2-3 раза.

Этот вариант подходит для механизмов с длительным временем простоя, так как при работе реостат сильно нагревается. Повышение оборотов создается путем включения в цепь возбуждающей обмотки реостата.

Для моторов с параллельной схемой возбуждения в цепи якоря также применяются реостаты для уменьшения оборотов в два раза. Если в цепь обмотки возбуждения подключить сопротивление, то это позволит повышать обороты до 4 раз.

Применение реостата связано с выделением тепла. Поэтому в современных конструкциях двигателей реостаты заменяют электронными элементами, управляющими скоростью без сильного нагревания.

На коэффициент полезного действия мотора, работающего на постоянном токе, влияет его мощность. Слабые электродвигатели постоянного тока обладают малой эффективностью, и их КПД около 40%, в то время, как электродвигатели мощностью 1 МВт могут обладать коэффициентом полезного действия до 96%.

Преимущества электродвигателей постоянного тока

• Небольшие габаритные размеры.
• Легкое управление.
• Простая конструкция.
• Возможность применения в качестве генераторов тока.
• Быстрый запуск, особенно характерный для моторов с последовательной схемой возбуждения.
• Возможность плавной регулировки скорости вращения вала.

Недостатки

• Для подключения и эксплуатации необходимо приобретать специальный блок питания постоянного тока.
• Высокая стоимость.
• Наличие расходных элементов в виде медно-графитных быстроизнашивающихся щеток, изнашивающегося коллектора, что значительно снижает срок эксплуатации, и требует периодического технического обслуживания.

Сфера использования

Широко популярными двигатели постоянного тока стали в электрическом транспорте. Такие двигатели обычно входят в конструкции:

• Электромобилей.
• Электровозов.
• Трамваев.
• Электричек.
• Троллейбусов.
• Подъемно-транспортных механизмов.
• Детских игрушек.
• Промышленного оборудования с необходимостью управлением скорости вращения в большом диапазоне.

Похожие темы:

• Вентильные двигатели. Виды и устройство. Работа и применение
• Асинхронные электродвигатели. Виды и устройство. Работа
• Синхронные электродвигатели. Работа и применение. Особенности
• Магнитные двигатели. Виды и устройство. Применение и работа
• Электродвигатель. Виды и применение. Работа и устройство

Устройство и принцип действия двигателя постоянного тока.

Устройство простейшего электродвигателя постоянного тока. На рис. 1-1 представлен простейший электродвигатель постоянного тока, а на рис. 1-2 дано его схематическое изображение в осевом направлении. Неподвижная часть двигателя, называемая индуктором, состоит из полюсов и круглого стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в электродвигателе основного магнитного потока. Индуктор изображенной на рис. 1-1 простейшего электродвигателя имеет два полюса 1 (ярмо индуктора на рис. 1-1 не показано). Вращающаяся часть электродвигателя состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря 2 и коллектора. 3. Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, укрепленной на сердечнике якоря. Обмотка якоря в показанном на рис. 1-1 и 1-2 простейшем электродвигателе имеет один виток. Концы витка соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора, число которых в рассматриваемом случае равно двум. На коллектор налегают две неподвижные щетки 4, с помощью которых обмотка якоря соединяется с внешней цепью. Основной магнитный поток в нормальных электродвигателях постоянного тока создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S и от него через ярмо снова к северному полюсу. Сердеч­ники полюсов и ярмо также изготовляются из ферромагнитных материалов. Режим генератора. Рассмотрим сначала работу электродвигателя в режиме генератора.

Рис. 1-1. Простейший электродвигатель постоянного тока Рис. 1-2. Работа простейшего электродвигателя постоянного тока в режиме Генератора (а) и двигателя (б).

Предположим, что якорь электродвигателя (рис. 1-1 и 1-2, а) приводится во вращение по часовой стрелке. Тогда в проводниках обмотки якоря индуктируется ЭДС, направление которой может быть определено по правилу правой руки (рис. 1-3, а) и показано на рис. 1-1 и 1-2, а. Поскольку поток полюсов предполагается неизменным, то эта ЭДС индуктируется только вследствие вращения якоря и называется ЭДС вращения. В обоих проводниках вследствие симметрии индуктируются одинаковые ЭДС, которые по контуру витка складываются. Частота ЭДС f в двухполюсном электродвигателе равна скорости вра­щения якоря n, выраженной в оборотах в секунду: f = n, а в общем случае, когда машина имеет р пар полюсов с чередующейся полярностью: f = pn

Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи. Рис. 1-3. Правила правой (а) и левой (б) руки.

При включении двигателя возникает большой пусковой ток, превышающий номинальный в 10 — 20 раз. Для ограничения пускового тока двигателей мощностью более 0,5 кВт последовательно с цепью якоря включают пусковой реостат (рис. 7).Величину сопротивления пускового реостата можно определить по выражению

Rn =U/(1,8 — 2,5)Iном-Rя

где U — напряжение сети, В;

Iном — номинальный ток двигателя. А;

Rя — сопротивление обмотки якоря, Ом.

Перед включением двигателя необходимо убедиться в том, что рычаг 2 пускового реостата (рис.7) находится на холостом контакте 0. затем включают рубильник и рычаг реостата переводят на первый промежуточный контакт. При этом двигатель возбуждается, а в цепи якоря появляется пусковой ток, величина которого ограничена всеми четырьмя секциями сопротивления Rn. По мере увеличения частоты вращения якоря пусковой ток уменьшается и рычаг реостата переводят на второй, третий контакт и т. д., пока он не окажется на рабочем контакте. Пусковые реостаты рассчитаны на кратковременный режим работы, а поэтому рычаг реостата нельзя длительно задерживать на промежуточных контактах: в этом случае сопротивления реостата перегреваются и могут перегореть. Прежде чем отключить двигатель от сети, необходимо рукоятку реостата перевести в крайнее левое положение. При этом двигатель отключается от сети, но цепь обмотки возбуждения остается замкнутой на сопротивление реостата. В противном случае могут появиться большие перенапряжения в обмотке возбуждения в момент размыкания цепи. При пуске в ход двигателей постоянного тока регулировочный реостат в цепи обмотки возбуждения следует полностью вывести для увеличения потока возбуждения. Для пуска двигателей с последовательным возбуждением применяют двухзажимные пусковые реостаты, отличающиеся от трехзажимных отсутствием медной дуги и наличием только двух зажимов — Л и Я.

13. Механическая характеристика двигателей постоянного тока (n=f(M)) с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

Двигатели постоянного тока находят широкое применение в промышленных, транспортных и других установках, где требуется широкое и плавное регулирование скорости вращения (прокатные станы, мощные металлорежущие станки, электрическая тяга на транспорте и т. д.).

По способу возбуждения двигатели постоянного тока подразделяются аналогично генераторам на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Схемы двигателей и генераторов с данным видом возбуждения одинаковы (рис. 9-1). В двигателях независимого возбуждения токи якоря 1_а и нагрузки равны: I = 1_а, в двигателях параллельного и смешанного возбуждения I= I_а +I_bи в двигателях последовательного возбуждения I = 1_а = I_в. С независимым возбуждением от отдельного источника тока обычно выполняются мощные двигатели с целью более удобного и экономичного регулирования величины тока возбуждения. По своим свойствам двигатели независимого и параллельного возбуждения почти одинаковы, и поэтому первые ниже отдельно не рассматриваются.

Рис 10-1 Энергетическая диаграмма двигателя параллельного возбуждения

Энергетическая диаграмма двигателя параллельного возбуждения изображена на рис. 10-1. Первичная мощность Р_х является электрической и потребляется из питающей сети. За счет этой мощности покрываются потери на возбуждение р_в и электрические потери рд_ла = P_aRa в цепи якоря, а оставшаяся часть составляет электромагнитную мощность якоря Р_Эм = EJ_a, которая превращается в механическую мощность Р_мх. Потери магнитные р_мг, добавочные р_д и механические р_мх покрываются за счет механической мощности, а остальная часть этой мощности представляет собой, полезную механическую мощность Р₂ на валу. Аналогичные энергетические диаграммы, иллюстрирующие преобразование энергии в двигателе, можно построить и для других типов двигателей

Принцип работы двигателя постоянного тока

Привет, друзья, мы делаем серию блогов о двигателях постоянного тока. В этом первом блоге мы говорим о принципе работы двигателя постоянного тока, как они работают? Кроме того, мы

Привет друзья, мы делаем серию блогов о двигателях постоянного тока. В этом первом блоге мы говорим о принципе работы двигателя постоянного тока, как они работают? Также мы поговорим о конструкции двигателя постоянного тока.

Что такое двигатель постоянного тока?

 

Двигатель постоянного тока — это двигатель, который преобразует постоянный ток в механическую работу. Он работает по принципу закона Лоренца, который гласит, что «проводник с током, помещенный в магнитное и электрическое поле, испытывает силу». И эта сила — сила Лоренца.

Типы двигателей постоянного тока

Существует 4 основных типа двигателей постоянного тока:

• Серия двигателей постоянного тока
• Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами
• Шунтирующий/параллельный двигатель постоянного тока
• Составные двигатели постоянного тока

 

НЕОБХОДИМО ПРОЧИТАТЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА:

• Различные типы двигателей постоянного тока
• Разница между двигателем переменного и постоянного тока
• Регулятор скорости двигателя постоянного тока
• Применение двигателя постоянного тока

 

Конструкция двигателя постоянного тока

Прежде чем понять работу двигателя постоянного тока, мы должны узнать об их конструкции. Есть две основные части двигателя постоянного тока.

• Арматура
• Статор

Вращающаяся часть — это якорь, а статор — их неподвижная часть. Катушка якоря подключена к источнику постоянного тока.

 

Катушка якоря состоит из коллекторов и щеток. Коммутатор преобразует переменный ток в якоре в постоянный, а щетки передают ток от вращающейся части двигателя к стационарной внешней нагрузке. Якорь размещается между северным и южным полюсами постоянного или электромагнита.

Принцип работы двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока представляет собой электрическую машину, преобразующую электрическую энергию в механическую. Основной принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что всякий раз, когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует механическая сила.

Правило левой руки Флеминга и его величина определяют направление этой силы.

Правило левой руки Флеминга :

Если мы растянем указательный, указательный и большой пальцы левой руки так, чтобы они были перпендикулярны друг другу, и первый палец представляет направление магнитного поля, второй палец представляет направление тока, то большой палец представляет направление силы, действующей на проводник с током.

F = BIL Ньютоны

Где,

B = плотность магнитного потока,

I = ток и

L = длина проводника в пределах магнитного поля.

При подключении обмотки якоря к источнику постоянного тока в обмотке возникает электрический ток. Постоянные магниты или обмотка возбуждения (электромагнетизм) обеспечивают магнитное поле. В этом случае на токонесущие проводники якоря действует сила магнитного поля по принципу, изложенному выше.

Коллектор сделан сегментированным для достижения однонаправленного крутящего момента. В противном случае направление силы менялось бы каждый раз, когда направление движения проводника меняется на противоположное в магнитном поле. Вот как работает двигатель постоянного тока!

Противо-ЭДС двигателя постоянного тока

Согласно основному закону природы преобразование энергии невозможно, пока этому преобразованию не будет противодействовать. В случае генераторов это противодействие обеспечивается магнитным сопротивлением, а в случае двигателей постоянного тока возникает противо-ЭДС. Наличие противо-ЭДС делает двигатель постоянного тока «саморегулирующимся».

Когда якорь двигателя вращается, проводники также пересекают линии магнитного потока и, следовательно, в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея, в проводниках якоря индуцируется ЭДС.

Направление этой ЭДС индукции таково, что она противодействует току якоря (I _a ). Принципиальная схема ниже иллюстрирует направление противо-ЭДС и тока якоря.

Значение противо-ЭДС

Величина противо-ЭДС прямо пропорциональна скорости двигателя. Предположим, что нагрузка на двигатель постоянного тока внезапно уменьшилась. В этом случае требуемый крутящий момент будет мал по сравнению с текущим крутящим моментом. Скорость двигателя начнет увеличиваться из-за избыточного крутящего момента. Следовательно, будучи пропорциональна скорости, величина обратной ЭДС также будет увеличиваться. С увеличением противоЭДС ток якоря начнет уменьшаться. Крутящий момент пропорционален току якоря, он также будет уменьшаться, пока не станет достаточным для нагрузки. Таким образом, скорость мотора будет регулироваться.

С другой стороны, если двигатель постоянного тока внезапно нагрузится, нагрузка вызовет снижение скорости. Из-за уменьшения скорости обратная ЭДС также уменьшится, что приведет к большему току якоря. Из-за увеличения тока якоря крутящий момент будет увеличиваться, чтобы удовлетворить требования нагрузки.

Надеюсь, эта статья поможет вам понять принцип работы двигателя постоянного тока.

Мы в Robu.in надеемся, что вам было интересно, и вы вернетесь к нашим образовательным блогам.

Теги : двигатель постоянного тока , двигатель , управление скоростью двигателя постоянного тока , типы двигателей постоянного тока , Работа двигателя постоянного тока

Понимание режимов работы двигателя постоянного тока и методов регулирования скорости поворотное или подвижное управление.

Двигатели постоянного тока являются важными компонентами во многих электротехнических проектах. Хорошее понимание работы двигателя постоянного тока и регулирования скорости двигателя позволяет инженерам разрабатывать приложения, обеспечивающие более эффективное управление движением.

В этой статье подробно рассматриваются типы доступных двигателей постоянного тока, их режим работы и способы достижения контроля скорости.

 

Что такое двигатели постоянного тока?

Как и двигатели переменного тока, двигатели постоянного тока также преобразуют электрическую энергию в механическую. Их работа обратна генератору постоянного тока, который вырабатывает электрический ток. В отличие от двигателей переменного тока, двигатели постоянного тока работают от постоянного тока — несинусоидальной, однонаправленной мощности.

 

Основная конструкция

Хотя двигатели постоянного тока имеют различную конструкцию, все они содержат следующие основные части:

• Ротор (часть машины, которая вращается, также известная как «якорь»)
• Статор (обмотки возбуждения или «стационарная» часть двигателя)
• Коллектор (может быть щеточным или бесщеточным, в зависимости от типа двигателя)
• Магниты возбуждения (создают магнитное поле, которое вращает ось, соединенную с ротором)

На практике двигатели постоянного тока работают на основе взаимодействия между магнитными полями, создаваемыми вращающимся якорем, и полем статора или неподвижного компонента.

 

Бессенсорный контроллер бесщеточного двигателя постоянного тока. Изображение предоставлено Кензи Мадж.

 

Принцип работы

Двигатели постоянного тока работают на основе принципа электромагнетизма Фарадея, который гласит, что проводник с током испытывает силу при помещении в магнитное поле. Согласно «правилу левой руки» Флеминга для электродвигателей, движение этого проводника всегда происходит в направлении, перпендикулярном току и магнитному полю.

Математически мы можем выразить эту силу как F = BIL (где F — сила, B — магнитное поле, I — ток, а L — длина проводника).

 

Типы двигателей постоянного тока

Двигатели постоянного тока делятся на разные категории в зависимости от их конструкции. Наиболее распространенные типы включают щеточные или бесщеточные, постоянные магниты, последовательные и параллельные.

 

Коллекторные и бесщеточные двигатели

В щеточном двигателе постоянного тока используется пара графитовых или угольных щеток, которые предназначены для подачи или подачи тока от якоря. Эти щетки обычно находятся в непосредственной близости от коллектора. Другие полезные функции щеток в двигателях постоянного тока включают обеспечение безыскровой работы, управление направлением тока во время вращения и поддержание чистоты коллектора.

Бесщеточные двигатели постоянного тока не содержат угольных или графитовых щеток. Обычно они содержат один или несколько постоянных магнитов, которые вращаются вокруг неподвижного якоря. Вместо щеток в бесщеточных двигателях постоянного тока используются электронные схемы для управления направлением вращения и скоростью.

 

Двигатели с постоянными магнитами

Двигатели с постоянными магнитами состоят из ротора, окруженного двумя противоположными постоянными магнитами. Магниты создают поток магнитного поля при прохождении постоянного тока, который заставляет ротор вращаться по часовой стрелке или против часовой стрелки, в зависимости от полярности. Основным преимуществом этого типа двигателя является то, что он может работать на синхронной скорости с постоянной частотой, что позволяет оптимально регулировать скорость.

 

Двигатели постоянного тока с последовательной обмоткой

Серийные двигатели имеют обмотки статора (обычно из медных стержней) и обмотки возбуждения (медные катушки), соединенные последовательно. Следовательно, ток якоря и токи возбуждения равны. Большой ток течет непосредственно от источника питания в обмотки возбуждения, которые толще и меньше, чем в шунтовых двигателях. Толщина обмоток возбуждения увеличивает грузоподъемность двигателя, а также создает мощные магнитные поля, которые придают серийным двигателям постоянного тока очень высокий крутящий момент.

 

Шунтирующие двигатели постоянного тока

Шунтирующий двигатель постоянного тока имеет якорь и обмотки возбуждения, соединенные параллельно. Благодаря параллельному соединению обе обмотки получают одинаковое напряжение питания, хотя и возбуждаются по отдельности. Шунтирующие двигатели обычно имеют больше витков на обмотках, чем последовательные двигатели, что создает мощные магнитные поля во время работы. Шунтирующие двигатели могут иметь отличную регулировку скорости даже при переменных нагрузках. Однако им обычно не хватает высокого пускового момента серийных двигателей.

 

Двигатель и схема управления скоростью установлены на мини-дрель. Изображение предоставлено Дилшаном Р. Джаякоди

 

Управление скоростью двигателя постоянного тока

Существует три основных способа регулирования скорости в последовательно соединенных двигателях постоянного тока: управление потоком, управление напряжением и управление сопротивлением якоря.

 

1. Метод контроля потока

В методе контроля потока реостат (разновидность переменного резистора) подключается последовательно с обмотками возбуждения. Целью этого компонента является увеличение последовательного сопротивления в обмотках, что уменьшит магнитный поток и, следовательно, увеличит скорость двигателя.

 

2. Метод регулирования напряжения

Метод регулируемого регулирования обычно используется в шунтирующих двигателях постоянного тока. Опять же, есть два способа добиться регулирования напряжения:

 

3. Метод управления сопротивлением якоря

Управление сопротивлением якоря основано на том принципе, что скорость двигателя прямо пропорциональна противо-ЭДС. Таким образом, если напряжение питания и сопротивление якоря поддерживаются постоянными, скорость двигателя будет прямо пропорциональна току якоря.

Принцип работы двигателя постоянного тока — StudiousGuy

В повседневной жизни мы сталкиваемся с различными электрическими устройствами с батарейным питанием, которые преобразуют электрическую энергию в механическую, такими как фены, игрушечные транспортные средства, крошечные вентиляторы, триммеры и т. д. на. Электрическим компонентом, ответственным за это действие, является двигатель постоянного тока (DC), присутствующий внутри этих устройств. Двигатель постоянного тока — это устройство, которое работает на постоянном токе и преобразует его в механическую работу. Официальная заслуга изобретения двигателя постоянного тока принадлежит американскому кузнецу Томасу Давенпорту; однако несколько других ученых, в том числе Уильям Стерджен и Фрэнк Джулиан Спраг, также внесли свой вклад в разработку двигателя постоянного тока. Сегодня двигатели постоянного тока стали неотъемлемой частью промышленного сектора и используются для различных применений, таких как приводы электромобилей, лифты, краны и приводы сталепрокатных станов. Чтобы понять, как работает двигатель постоянного тока, давайте сначала рассмотрим компоненты, используемые в его конструкции.

Индекс статьи (щелкните, чтобы перейти)

Компоненты двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока обычно выглядит как цилиндрическое устройство с выступающим из него валом, который вращается при подаче постоянного тока. Это действие осуществляется путем расположения следующих компонентов определенным образом.

Статор

Статор, или стальное ярмо, представляет собой цилиндрический металлический корпус, внутри которого размещены все остальные элементы двигателя постоянного тока. Одна сторона статора содержит вертикальный вал, выходящий из него, а другая сторона имеет две клеммы, к которым подключен источник питания постоянного тока.

Магниты

Внутри статора двигателя постоянного тока установлены два стационарных постоянных магнита. Они действуют как северный и южный полюса магнита, создавая поперек них горизонтальное магнитное поле.

Якорь

В электротехнике термин «якорь» относится к структуре вращающихся катушек под действием электромагнитной силы. В двигателе постоянного тока якорь состоит из ротора, расположенного между двумя магнитами. Ротор представляет собой конструкцию из ламинированных дисков, обернутых катушкой проводящего поля. Выступающий из двигателя вал проходит по оси якоря и вращается вместе с ним.

Катушка возбуждения

Катушка возбуждения или обмотка возбуждения в двигателе постоянного тока представляет собой катушку из медных проводов, которая заменяет постоянные магниты, прикрепленные к внутренним стенкам статора. Когда постоянный ток от батареи проходит через эту катушку, он образует электромагнит, полярность которого можно контролировать, создавая желаемое магнитное поле.

Коллектор

Коллектор представляет собой полую цилиндрическую деталь, сегментированную во многих точках для изменения полярности электромагнитной катушки якоря внутри двигателя постоянного тока. Критической частью двигателя является работа от источника постоянного тока. Он сидит на конце якоря вокруг вала. Концы обмотки якоря соединены с коммутатором, а все остальные части, кроме щеток, от него электрически изолированы.

Щетки

Щетки в двигателе постоянного тока — это компоненты, которые соединяют статические клеммы с вращающимися частями двигателя. Обычно они изготавливаются из углеродистого графита, так как он является отличным проводником электричества и обладает отличными смазочными свойствами. Коммутатор расположен между двумя щетками, которые дополнительно подключены к клеммам двигателя, замыкая цепь с источником питания постоянного тока.

Принцип работы двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока работает по принципу, согласно которому всякий раз, когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует магнитная сила, направление которой определяется правилом левой руки Флеминга. Другими словами, двигатель постоянного тока вращается за счет взаимодействия магнитного поля постоянного магнита с магнитным полем электромагнита с током.

Правило левой руки Флеминга

Правило левой руки Флеминга — это мнемонический инструмент для понимания взаимно перпендикулярной зависимости между током, приложенным магнитным полем и индуктивной силой в электродвигателе. Если вытянуть указательный, средний и большой пальцы левой руки во взаимно перпендикулярных направлениях, совместив средний палец с условным направлением тока внутри тока, а указательный палец с приложенным магнитным полем, то большой палец дает направление силы, действующей на проводник. Чтобы понять, как это действует внутри двигателя постоянного тока, давайте более подробно обсудим работу двигателя постоянного тока.

Работа двигателя постоянного тока

Чтобы понять работу двигателя постоянного тока, давайте сначала возьмем более простой случай с одной прямоугольной проволочной петлей, расположенной внутри северного и южного полюсов постоянного магнита. Когда ток протекает через проволочную петлю, он создает вокруг нее магнитное поле, которое взаимодействует с ранее существовавшим магнитным полем постоянных магнитов, что приводит к возникновению силы отталкивания, направление которой можно определить с помощью правила левой руки Флеминга. Направление тока для отрезка провода возле северного полюса постоянного магнита прямое (от положительного полюса батареи), что приводит к тому, что сила направлена ​​вниз. Точно так же на участке провода возле южного полюса постоянного магнита ток течет в обратном направлении (к отрицательному полюсу батареи), в результате чего сила направлена ​​вверх. Два противоположных направления сил создают вращающий момент в катушке, заставляя ее вращаться вокруг оси.

Тем не менее, одиночная проволочная петля не будет иметь достаточной магнитной силы, чтобы преодолеть магнитный поток постоянных магнитов, и в конце концов остановится, установив равновесие. Интенсивность магнитного поля электромагнита увеличивается за счет его намотки вокруг ветвей ротора. В двигателе постоянного тока ток поступает в катушку через коммутатор, который трется об одну из щеток, подключенных к источнику питания постоянного тока. Когда ток проходит через катушку, ротор начинает вращаться в результате действия на него крутящего момента. Сегментация коммутатора позволяет якорю избежать положения равновесия за счет отключения некоторых катушек от источника питания и обеспечения однонаправленного крутящего момента. Этот цикл периодически повторяется, что приводит к вращению вала, прикрепленного к якорю.

Типы двигателей постоянного тока

Двигатели постоянного тока широко распространены в современном промышленном секторе и используются в различных транспортных средствах малого и среднего размера, от робототехники до транспорта. Из-за их универсальной функциональности на рынке доступно несколько типов двигателей постоянного тока, которые можно разделить на следующие категории в зависимости от их подключения:

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами

двигатель, в котором постоянные магниты создают поперечное магнитное поле внутри статора. Пара (или пары) радиально намагниченных постоянных магнитов закреплена на внутренних стенках статора, причем северный и южный полюса попеременно обращены друг к другу и создают между собой однородное магнитное поле. В дополнение к удерживанию постоянных магнитов цилиндрическая форма стального статора также служит каналом возврата магнитного потока с низким сопротивлением. Недостатком этих типов двигателей постоянного тока является то, что постоянные магниты могут со временем терять свои магнитные свойства; однако в некоторых усовершенствованных двигателях постоянного тока с постоянными магнитами магниты работают вместе с дополнительными катушками возбуждения для компенсации потери намагниченности.

Применение

Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами обычно используются в тех электрических устройствах, которые не потребляют много энергии и не требуют очень эффективного управления скоростью двигателя. Примерами таких электрических устройств являются игрушечные машинки, стеклоочистители, вентиляторы горячего воздуха, дисководы для компакт-дисков и т. д. создать магнитное поле внутри статора. Эти двигатели имеют устройство возбуждения поля, установленное внутри двигателя, которое генерирует магнитное поле с использованием электрического тока. В двигателе постоянного тока с независимым возбуждением цепь, обеспечивающая подачу тока на устройство возбуждения поля, имеет источник напряжения, отличный от той, которая подает ток на обмотки якоря. Другими словами, ток, протекающий по обмоткам якоря, не протекает по обмоткам устройств возбуждения возбуждения. Устройство возбуждения поля работает при постоянном напряжении, тогда как катушки якоря могут иметь переменное напряжение для регулировки скорости двигателя. Кроме того, путем переключения полярности катушек возбуждения можно мгновенно изменить направление вращения вала двигателя. Тем не менее, недостатком является дополнительная стоимость источника напряжения, необходимого для возбуждения катушки возбуждения.

Применение

Двигатели постоянного тока с независимым возбуждением обычно используются в электроприборах, требующих вращения в обоих направлениях с точным регулированием скорости. Они используются в различных устройствах, в том числе в бумагоделательных машинах, электродвигателях и даже в регуляторах тяги в электропоездах.

Двигатели постоянного тока с самовозбуждением

Как следует из названия, двигатели постоянного тока с самовозбуждением имеют общий источник напряжения для катушек возбуждения и катушек якоря. Обе катушки могут быть соединены либо последовательно, либо параллельно, либо в некоторой комбинации последовательно-параллельной конфигурации. В зависимости от конфигурации подключения двигатели постоянного тока с самовозбуждением подразделяются на следующие три категории:

Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением

В двигателе постоянного тока с последовательным возбуждением катушка возбуждения соединена внутри последовательно с катушкой якоря. Хотя конструкция двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением аналогична конструкции других двигателей постоянного тока с возбуждением, катушка возбуждения двигателя постоянного тока с самовозбуждением содержит относительно меньше витков и имеет более толстый провод, чем катушка якоря, что обеспечивает низкое электрическое сопротивление. В результате электромагнитный крутящий момент, создаваемый в этом случае, намного выше, чем обычно, что приводит к более высокой скорости двигателя. Тем не менее, управление скоростью в двигателях с автовозбуждением с последовательным возбуждением не такое впечатляющее, как в других двигателях с возбуждением.

Области применения

Из-за высокой скорости вращения двигатели с автовозбуждением с последовательным возбуждением обычно используются в качестве стартеров для тяжелых промышленных устройств, таких как краны и подъемники. Кроме того, последовательные двигатели часто используются только в течение короткого промежутка времени, например, несколько секунд, потому что высокий последовательный ток может сжечь последовательные катушки возбуждения, что сделает двигатель бесполезным.

Двигатели постоянного тока с шунтирующим возбуждением

В двигателе постоянного тока с шунтирующим возбуждением катушка возбуждения подключается параллельно обмотке якоря двигателя, что приводит к одинаковому напряжению, но другой величине и расходу тока для обеих катушек. По сравнению с обмоткой якоря двигателя постоянного тока, обмотка возбуждения имеет значительно большее число витков для увеличения полезной связи потока и проводник меньшего диаметра для увеличения сопротивления (меньший ток). Это дает двигателю постоянного тока с самовозбуждением шунтовой обмотки уникальную способность саморегулировать свою скорость при приложении нагрузки к валу клемм ротора. Другими словами, когда двигатель переключается с холостого хода на нагруженный, скорость двигателя существенно не колеблется.

Применение

Двигатели постоянного тока с самовозбуждением и параллельным возбуждением обычно используются в устройствах, работающих с постоянной скоростью. Их способность к саморегулированию скорости пригодится там, где требуется точное регулирование скорости, например, в шлифовальных станках, печатных машинах, токарных станках и т. д. Тем не менее, нагрузка во время запуска двигателя должна быть ограничена, поскольку он не может создавать высокий пусковой момент.

Двигатели постоянного тока с комбинированной обмоткой и самовозбуждением

Двигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой и самовозбуждением, также известный как комбинированный двигатель постоянного тока, представляет собой комбинацию двигателей последовательного и параллельного возбуждения. В составных двигателях постоянного тока катушки возбуждения соединены как последовательно, так и параллельно с катушками якоря. Цель такого конструктивного сочетания – получение лучших качеств обоих типов. Шунтовой двигатель имеет очень эффективное регулирование скорости, тогда как последовательный двигатель имеет очень высокий начальный крутящий момент. В результате составной двигатель постоянного тока является фантастическим компромиссом с точки зрения этих характеристик. Обе катушки возбуждения работают вместе, чтобы обеспечить требуемый магнитный поток и желаемую скорость вращения. В зависимости от соединения катушки возбуждения с катушкой якоря двигатель постоянного тока со смешанной обмоткой можно разделить на два основных типа:

• Двигатели постоянного тока с длинной шунтирующей обмоткой — это двигатели, в которых катушка возбуждения с шунтирующей обмоткой соединена параллельно последовательной комбинации якоря и катушки возбуждения.

• Двигатели постоянного тока с короткой шунтирующей обмоткой — это двигатели, в которых ток сначала проходит через катушку возбуждения с последовательной обмоткой, а затем разделяется на параллельное соединение катушки возбуждения с шунтирующей обмоткой и обмотки якоря.

Кроме того, составные двигатели постоянного тока также можно разделить на две другие категории на основе возбуждения и характеристик соединения:

• Накопление: В комбинированном двигателе постоянного тока поток шунтирующего поля, создаваемый катушкой шунтирующего поля, усиливает эффект потока основного поля, создаваемого последовательной катушкой возбуждения. Другими словами, поток, создаваемый обмоткой шунтирующей катушки, суммируется с потоком, создаваемым последовательной обмоткой катушки, и дает общий поток.

• Дифференциальное комбинирование: Говорят, что двигатель имеет дифференциальное комбинирование, если поток шунтирующего поля уменьшает влияние основной последовательной обмотки. Это происходит из-за противоположных полярностей катушки возбуждения с шунтирующей обмоткой и катушки возбуждения с последовательной обмоткой. Поскольку чистый поток, созданный в этом случае, ниже, чем исходный поток, эта конфигурация вряд ли будет иметь какое-либо практическое применение.

Области применения

Подобно двигателям постоянного тока с автовозбуждением, составные двигатели постоянного тока также часто используются в устройствах, требующих работы с высокой и постоянной скоростью. Основное различие в их полезности заключается в том, что составные двигатели постоянного тока могут работать независимо от нагрузки, прикрепленной к валу. Другими словами, в случае составных двигателей постоянного тока нагрузка не имеет большого значения. Обычное применение двигателей постоянного тока с комбинированной обмоткой можно увидеть в таких машинах, как эскалаторы, лифты, штамповочные прессы, прокатные станы, поршневые машины и т. д.

Все о контроллерах двигателей постоянного тока

Двигатели постоянного тока по-прежнему актуальны в современной промышленности, несмотря на то, что они являются одной из старейших конструкций электродвигателей. Как они выдержали испытание временем, особенно против всех удивительных новых машин 21-го века?

Есть много возможных ответов на этот вопрос, но их хорошая управляемость является основной причиной, по которой двигатели постоянного тока сохранились. Эта простая машина преобразует постоянный ток в механическое вращение, которым можно управлять, просто изменяя входное напряжение или меняя местами его выводы. Элегантность двигателей постоянного тока привела к производству многих контроллеров двигателей постоянного тока, которые часто имеют простую конструкцию и обеспечивают достаточную производительность для своей стоимости. В этой статье будут рассмотрены некоторые распространенные контроллеры двигателей постоянного тока, принцип их работы и обсуждены самые популярные приложения для этих систем.

Что такое контроллеры двигателей постоянного тока?

Проще говоря, контроллер двигателя постоянного тока — это любое устройство, которое может управлять положением, скоростью или крутящим моментом двигателя постоянного тока. Существуют контроллеры для щеточных двигателей постоянного тока, бесщеточных двигателей постоянного тока, а также универсальных двигателей, и все они позволяют операторам задавать желаемое поведение двигателя, даже если их механизмы для этого различаются.

В наших статьях о шунтирующих двигателях постоянного тока, двигателях постоянного тока с последовательной обмоткой и бесщеточных двигателях постоянного тока подробно объясняется, как работают машины постоянного тока. Подводя итог, можно сказать, что кривая скорость/момент двигателей постоянного тока является обратно линейной, что означает, что их крутящий момент пропорционально уменьшается по мере увеличения оборотов двигателя. Это позволяет легко управлять, так как снижение скорости увеличивает крутящий момент, и наоборот. Кроме того, в отличие от некоторых двигателей переменного тока, двигатели постоянного тока легко реверсируются простым переключением их выводов, чтобы постоянный ток протекал в противоположном направлении. Контроллеры двигателей постоянного тока используют эти характеристики уникальным образом, и в этой статье будут рассмотрены наиболее популярные методы.

Типы контроллеров двигателей постоянного тока

Ниже приведены некоторые распространенные методы управления двигателем постоянного тока. Обратите внимание, что эти методы не являются исчерпывающими и что двигателями постоянного тока можно управлять многими способами, включая контроллеры серводвигателей (подробнее см. в нашей статье о контроллерах серводвигателей):

Контроллер направления: H-мост

H-мостовая схема — один из самых простых способов управления двигателем постоянного тока. На рисунке 1 ниже показана упрощенная принципиальная схема H-моста:

.

 

Рис. 1: Н-мостовая схема для управления направлением вращения двигателя постоянного тока.

Имеется четыре переключателя, управляемых парами (1 и 4, 2 и 3), и когда любая из этих пар замкнута, они замыкают цепь и приводят двигатель в действие. Таким образом, 4-квадрантный двигатель можно создать, соединив вместе определенные переключатели, при этом смена полярности будет по-разному влиять на двигатель. По сути, эта схема переключает выводы двигателя постоянного тока, который меняет направление вращения по команде. Они легко продаются в виде чипов и могут быть найдены в большинстве микропроцессорных контроллеров, поскольку H-мост можно уменьшить с помощью транзисторов до очень маленьких размеров.

H-мосты могут не только изменять направление вращения двигателя, но и использоваться для управления скоростью. Если требуется только направленное управление, то H-мост будет использоваться в качестве так называемого нерекуперативного привода постоянного тока. Однако для создания рекуперативных приводов постоянного тока можно добавить больше сложности. На рис. 2 показан график, иллюстрирующий работу рекуперативных приводов:

.

Рис. 2: графики, представляющие направление скорости и крутящего момента при изменении полярности на двигателе постоянного тока. Обратите внимание, как создается движение, когда они работают в одном направлении, и как достигается торможение, когда они противостоят друг другу.

Большинство двигателей постоянного тока замедляются, просто отключая питание двигателя; рекуперативные приводы включают возможности торможения, когда переключение полярности во время работы двигателя вызывает замедление. Квадранты 1 и 3 считаются «моторными» квадрантами, где двигатель обеспечивает ускорение в любом направлении и управляется нерекуперативными приводами. Квадранты 2 и 4 считаются «тормозящими» квадрантами, в которых двигатель замедляется, и от этого выигрывают рекуперативные приводы. Когда скорость двигателя противоположна крутящему моменту двигателя, двигатель становится генератором, где его механическая энергия возвращает ток к источнику питания (известное как «рекуперативное торможение»). Эта функция снижает потери энергии и может перезаряжать источник питания, эффективно повышая эффективность двигателя. На рис. 3 показана упрощенная принципиальная схема для каждого квадранта, а также то, как квадранты 2 и 4 направляют ток обратно в источник для рекуперации энергии:

 

Рисунок 3: Принципиальные схемы для каждого квадранта, показывающие величины напряжения двигателя и питания. Обратите внимание, как направление тока (I

_a ) перемещается от двигателя к источнику питания в квадрантах 2 и 4.

Когда двигатель замедляется, E _a (напряжение, создаваемое/используемое двигателем) больше, чем напряжение питания (V _a ), и ток будет течь обратно в источник питания. В настоящее время рекуперативное торможение исследуется в электромобилях и других приложениях, которым необходимо максимизировать эффективность. Этот метод не только обеспечивает управление двигателем постоянного тока, но также обеспечивает разумный способ снижения энергопотребления.

Регулятор скорости: широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

PWM можно использовать во многих типах двигателей, как показано в нашей статье о контроллерах двигателей переменного тока. По сути, схемы ШИМ изменяют скорость двигателя, имитируя снижение/увеличение напряжения питания. Контроллеры привода с регулируемой скоростью посылают на двигатель периодические импульсы, которые в сочетании со сглаживающим эффектом, вызванным индуктивностью катушки, заставляют двигатель работать так, как если бы он питался от более низкого / более высокого напряжения. Например, если на двигатель 12 В подается ШИМ-сигнал высокого уровня (12 В) в течение двух третей каждого периода и низкого уровня (0 В) в оставшуюся часть, двигатель будет эффективно работать при двух третях полного напряжения. или 8 В. Таким образом, процент снижения напряжения или «рабочий цикл» ШИМ будет изменять скорость двигателя. ШИМ легко и недорого реализовать, и можно выбрать практически любой рабочий цикл, что позволяет почти непрерывно контролировать скорость двигателя. ШИМ часто сочетается с H-мостами, чтобы обеспечить управление как скоростью, направлением, так и торможением.

Контроллер якоря: переменное сопротивление

Другой способ повлиять на скорость двигателя постоянного тока — изменить ток, подаваемый либо через катушку возбуждения, либо через якорь. Скорость выходного вала будет изменяться при изменении тока через эти катушки, так как его скорость пропорциональна силе магнитного поля якоря (определяется током). Переменные резисторы или реостаты, включенные последовательно с этими катушками, могут использоваться для изменения тока и, следовательно, скорости. Пользователи могут увеличить сопротивление обмотки якоря, чтобы уменьшить скорость, или увеличить сопротивление статора, чтобы увеличить ее, регулируя сопротивление. Обратите внимание, что этот метод снижает эффективность двигателя, поскольку увеличение сопротивления означает потерю большего количества энергии на нагрев, и именно поэтому ШИМ является предпочтительным типом контроллера двигателя постоянного тока.

Применение и критерии выбора

При рассмотрении вопроса о покупке контроллера двигателя постоянного тока есть несколько ключевых вопросов, на которые должны ответить либо ваши исследования, либо поставщик. Контроллеры двигателей постоянного тока сложно определить из-за их разнообразия, поэтому приведенный ниже список вопросов будет надежным инструментом при выборе контроллера для вашего проекта. Обязательно найдите самую последнюю информацию о новейших доступных технологиях, связавшись с вашим поставщиком, и ответьте на эти вопросы, чтобы сделать осознанный выбор:

1. Каков диапазон номинального напряжения для используемого двигателя и какие части этого диапазона он будет использовать?
2. Какой тип управления требуется (скорость, крутящий момент, направление или все три)?
3. Какой тип двигателя контролируется?
4. Какой непрерывный ток может обеспечить контроллер и соответствует ли он постоянному потреблению тока двигателем под нагрузкой?
5. Имеет ли система встроенную защиту от перегрузки по току/тепловую защиту?
6. Каким будет метод управления при использовании микропроцессорных приводов (ШИМ, R/C, аналоговое напряжение и т. д.)? Необходимо ли программное обеспечение?
7. Вам нужен контроллер для двух двигателей (один контроллер для двух независимых двигателей)?

Доступно столько же контроллеров двигателей постоянного тока, сколько и самих двигателей постоянного тока; их изменчивость является одним из их самых сильных преимуществ. Их применения также столь же многочисленны, как и большинство разработчиков, получающих выгоду от того, что пользователь вносит какой-либо вклад в свой двигатель постоянного тока. В областях робототехники, производства, военного применения, автомобилей и многих других областях контроллеры двигателей постоянного тока используются с отличными результатами. В зависимости от того, как они используются, контроллеры двигателей постоянного тока могут обеспечить простое средство управления с хорошей точностью по приемлемой цене.

Резюме

В этой статье представлено понимание того, что такое контроллеры двигателей постоянного тока и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники:

1. http://srjcstaff.santarosa.edu/~lwillia2/2B/2Bch30.pdf
2. https://itp.nyu.edu/physcomp/lessons/dc-motors/dc-motors-the-basics/
3. https://www.ece.uvic.ca
4. https://www.tigoe.com/pcomp/code/circuits/motors/controlling-dc-motors/
5. https://www.elprocus.com/what-are-the-best-ways-to-control-the-speed-of-dc-motor/
6. https://www.robotshop.com/community/tutorials/show/how-to-make-a-robot-lesson-5-choosing-a-motor-controller

Другие товары для двигателей

• Типы катушек индуктивности и сердечников
• Типы контроллеров двигателей и приводов
• Типы двигателей постоянного тока
Двигатели переменного тока
• и двигатели постоянного тока — в чем разница?
• Все об асинхронных двигателях — что это такое и как они работают
• Типы двигателей переменного тока
• Все о синхронных двигателях — что это такое и как они работают
• Понимание двигателей
Однофазные промышленные двигатели
• — как они работают?
• Что такое двигатель с короткозамкнутым ротором и как он работает?
• Что такое двигатель с фазным ротором и как он работает?
• Все о реактивных двигателях — что это такое и как они работают
• Все о бесщеточных двигателях постоянного тока — что это такое и как они работают
• Все о двигателях с постоянными магнитами — что это такое и как они работают
• Все о двигателях постоянного тока с обмоткой серии — что это такое и как они работают
• Все о шунтирующих двигателях постоянного тока — что это такое и как они работают
• Все о шаговых двигателях — что это такое и как они работают
Шаговые двигатели
• и серводвигатели — в чем разница?
• Все о контроллерах двигателей переменного тока — что это такое и как они работают
Синхронные двигатели
• и асинхронные двигатели — в чем разница?

Больше из Приборы и элементы управления

Машины постоянного тока – конструкция, работа, типы и применение

В зависимости от источника поставки электрические машины подразделяются на два типа; Машина переменного тока и машина постоянного тока. Например, двигатели постоянного тока, генератор постоянного тока и т. д.

Содержание

Что такое машина постоянного тока?

Машина постоянного тока представляет собой электромеханическое устройство, которое используется для преобразования электрической энергии в механическую или наоборот.

Машина постоянного тока, используемая для преобразования электрической энергии в механическую, известная как двигатель постоянного тока и машина постоянного тока, используемая для преобразования механической энергии в электрическую, известная как генератор постоянного тока . Одна и та же машина может использоваться как двигатель или генератор. Конструкция одинакова для двигателя постоянного тока и генератора постоянного тока.

Работа машины постоянного тока

Принцип работы и работа машины постоянного тока основаны на эффекте, когда проводник с током скручивается в магнитном поле, магнитное поле создает на нем механическую силу, известную как крутящий момент, который вращает проводник сворачивается в магнитном поле. Направление этого произведенного крутящего момента можно найти по Правило левой руки Флеминга (большой палец — сила). Создаваемая сила может быть рассчитана следующим образом.

F = BIL

Где:

• F = Величина создаваемой силы
• B = плотность потока
• I = ток
• L = длина провода

Конструкция машины постоянного тока

Машина постоянного тока состоит из ярма, полюса и полюсного башмака, сердечника якоря, обмотки возбуждения, обмотки якоря, коммутатора, щеток, вала и подшипников. Давайте подробно объясним каждую часть с приложениями.

• Хомут или рама

Хомут также известен как рама. Он закрывает внутренние части машины. Ярмо изготовлено из магнитного материала с низким магнитным сопротивлением, такого как железо и кремнистая сталь. Как правило, ярмо состоит из железа, потому что железо является более экономичным материалом, чем сталь.

Хомут служит для механической защиты машины. Второе применение ярма заключается в том, что оно обеспечивает путь потока с низким сопротивлением. Итак, флюс завершает свой путь через ярмо.

• Палка и башмак для палки

Обмотка возбуждения размещена на полюсе. Когда ток проходит через обмотку возбуждения, он создает электрическое магнитное поле и ведет себя как электромагнит. Полюсные башмаки расширяют поток во всей машине.

Для уменьшения потерь на вихревые токи полюс и полюсные башмаки ламинированы. Для маленькой машины столб ламинировать не надо. Он изготовлен из тонкой литой стали.

Полюс используется для размещения обмотки возбуждения и создания магнитного потока внутри машины. Полюсные башмаки используются для поддержки обмотки возбуждения и предотвращения соскальзывания с полюса.

• Обмотка возбуждения

Обмотка, намотанная на полюс, известна как обмотка возбуждения. Внешний источник постоянного тока или выход машины используется для возбуждения обмотки возбуждения.

Состоит из меди и алюминия. В большинстве случаев обмотка изготовлена ​​из меди, но когда цена имеет значение, используется алюминий.

Когда постоянный ток проходит через катушку, он генерирует электромагнитное поле (ЭМП). И он намагнитит полюс и создаст магнитный поток. Поток, создаваемый полюсом, прямо пропорционален току возбуждения. И потока более чем достаточно, чтобы пересечь воздушный зазор между якорем и опорными башмаками.

• Сердечник арматуры

Сердечник якоря имеет цилиндрическую форму и соединен шпонкой с валом. Итак, это вращающаяся часть машины постоянного тока.

Сердечник якоря состоит из нескольких пазов на внешней периферии. Он состоит из материала с низким сопротивлением и высокой проницаемостью, такого как чугун или литая сталь. Сердечник якоря ламинирован для уменьшения вихревых токов.

На сердечнике якоря предусмотрены отверстия для отвода тепла машины. Прорези якоря используются для размещения обмотки якоря.

• Обмотка якоря

Обмотка якоря размещается на пазах сердечника якоря. Он состоит из меди. Обмотка якоря связана с магнитным потоком и индуцирует вращающийся магнитный поток.

По способу соединения обмотки бывают двух типов; Намотка внахлест и волновая обмотка

• Намотка внахлестку

В нахлестной обмотке проводники якоря разделены на группы по числу полюсов Р. Все группы проводников соединены параллельно и в одной группе все проводники соединены последовательно.

При намотке внахлест количество параллельных дорожек (A) совпадает с количеством полюсов (P). Поэтому при намотке внахлест количество параллельных дорожек больше. И за счет этого он способен отдавать больший ток нагрузки.

Таким образом, круговая обмотка используется для низковольтных сильноточных приложений.

• Волновая обмотка

В волновой обмотке все проводники соединены последовательно и образуют единый контур. Для волновой обмотки, независимо от количества полюсов, количество параллельных путей всегда равно двум.

Таким образом, при волновой намотке имеется меньшее количество параллельных путей по сравнению с намоткой внахлестку. Волновая обмотка используется для высоковольтной машины постоянного тока с малым током.

• Коллектор

Коллектор устанавливается на вал машины. Проводники якоря вращаются. Коммутатор используется для соединения вращающегося проводника якоря со стационарной внешней цепью.

Преобразует переменный крутящий момент, создаваемый якорем, в однонаправленный крутящий момент. Другими словами, он преобразует крутящий момент переменного тока в крутящий момент постоянного тока. Таким образом, он работает аналогично выпрямителю.

Он состоит из нескольких сегментов твердотянутой меди для уменьшения разрыва и деформации. Потому что он соединяет вращающуюся часть с неподвижной частью. Все сегменты изолированы друг от друга тонким слоем слюдяных, бумажных или пластиковых изоляторов.

• Щетки

Коллектор подключил внешнюю цепь через щетки. Щетки используются для отвода тока от проводников якоря.

В большинстве случаев щетки состоят из углерода для небольших машин и электрографитовые щетки для больших машин.

Щетки удерживаются на поверхности коллектора пружинами и имеют прямоугольную форму.

• Вал

Вал для передачи механической энергии. Если машина используется в качестве двигателя постоянного тока, механическая мощность передается от двигателя к нагрузке. А если машина используется в качестве генератора постоянного тока, механическая мощность передается от первичного двигателя к машине.

• Подшипник

Подшипники используются на конце вала. Трение между вращающейся частью и неподвижной частью уменьшается с помощью подшипников.

Подшипник изготовлен из любого твердого материала, такого как углеродистая сталь. В машине постоянного тока используется вал шарового или валкового типа.

Классификация машин постоянного тока

Существуют различные типы машин постоянного тока , такие как последовательные, шунтовые, короткие шунтирующие соединения и длинные шунтирующие соединения.

По способу возбуждения поля машины постоянного тока классифицируются как;

• Машина постоянного тока с независимым возбуждением
• Машина постоянного тока с самовозбуждением

Машина постоянного тока с независимым возбуждением

В машине этого типа обмотка возбуждения электрически отделена от обмотки якоря. Физической связи между обмоткой возбуждения и обмоткой якоря нет.

В машинах с независимым возбуждением обмотка возбуждения питается от отдельного источника питания.

Машина постоянного тока с самовозбуждением

В этом типе машины постоянного тока обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены друг с другом. Рабочие характеристики машины зависят от соединения между обмоткой возбуждения и обмоткой якоря.

В зависимости от соединения между обмоткой возбуждения и обмоткой якоря машины постоянного тока классифицируются как;

• Серия Машина постоянного тока для намотки ран
• Машина постоянного тока с шунтирующей раной
• Машина постоянного тока с комбинированной обмоткой

Машина постоянного тока серии

В этом типе машины постоянного тока обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря. Из-за последовательного соединения весь ток нагрузки (ток якоря) будет проходить от обмотки возбуждения. И этот ток высок.

Итак, серийная обмотка возбуждения выполнена с меньшим числом витков толстого провода для уменьшения сопротивления.

Машина постоянного тока с шунтирующей обмоткой

В машине постоянного тока этого типа обмотка возбуждения подключается параллельно обмотке якоря. Из-за параллельного соединения на обмотку возбуждения подается полное напряжение. Поэтому шунтирующая обмотка конструируется с большим количеством витков с большим сопротивлением.

Ток, протекающий через обмотку возбуждения, очень мал. Он составляет всего 5% от номинального тока якоря.

Машина постоянного тока с комбинированной обмоткой

В этом типе машины постоянного тока используются две обмотки возбуждения. Одна обмотка соединена последовательно, а вторая обмотка параллельно обмотке якоря.

Машина постоянного тока с комбинированной раной также подразделяется на два типа;

• Короткий шунт
• Длинный шунт

Короткий шунт

Если обмотка возбуждения соединена параллельно только с обмоткой якоря, машина называется машиной постоянного тока с короткой шунтирующей обмоткой.

Длинный шунт

Если обмотка возбуждения соединена параллельно с комбинацией последовательной обмотки возбуждения и обмотки якоря, машина называется машиной постоянного тока с длинной шунтовой обмоткой.

Применение машин постоянного тока

Использование электроэнергии увеличивается день ото дня. И из-за этого также увеличивается использование электрических машин.

Как правило, машины постоянного тока используются для обеспечения возбуждения генератора переменного тока, а также во многих приложениях, таких как сварочный процесс, приводы двигателей с регулируемой скоростью, электролитические и гальванические процессы.

Небольшие машины постоянного тока используются в качестве управляющего устройства, например, для измерения скорости, позиционирования и отслеживания.

Применение машины постоянного тока в качестве двигателя

Двигатели постоянного тока делятся на три типа; Серийный двигатель, шунтирующий двигатель и комбинированный двигатель.

• Двигатель серии

Серийные двигатели используются в приложениях, где необходим высокий пусковой момент и возможно изменение скорости.

Пример — пылесос, воздушный компрессор, краны, тяговая система и т. д.

• Шунтирующий двигатель

Шунтовой двигатель используется в тех случаях, когда пусковой момент больше не требуется и работает на постоянной скорости.

Пример: конвейер, подъемник, вентиляторы, токарный станок, прядильная машина, центробежный насос и т. д.

• Составной двигатель

Составные двигатели используются в приложениях, где требуется более высокий пуск с постоянной скоростью.

Примеры – прокатные станы, элеваторы, конвейеры, прессы и т. д.

Применение машины постоянного тока в качестве генератора

Генераторы постоянного тока подразделяются на генераторы постоянного тока с независимым возбуждением, генераторы с параллельной обмоткой и генераторы с последовательной обмоткой.

• Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Этот тип генератора постоянного тока используется для испытаний в лабораториях. Потому что он имеет широкий диапазон входного напряжения. Он также используется в качестве источника питания для двигателя постоянного тока.

• Генератор с параллельным возбуждением

Этот тип генератора используется для зарядки аккумулятора и обеспечения возбуждения генератора переменного тока. Этот тип генератора также используется для целей освещения.

• Генератор с последовательной обмоткой

Генераторы с последовательной обмоткой используются в локомотивах для обеспечения тока возбуждения возбуждения, а также для рекуперативного торможения. В системе распределения электроэнергии он используется в качестве усилителя.

Связанные сообщения об электродвигателях

• Серводвигатель – типы, конструкция, работа, управление и применение
• Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) – конструкция, принцип работы и применение
Шаговый двигатель
• – типы, конструкция, работа и применение
• Пускатель двигателя – типы пускателей двигателя и методы пуска двигателя
• Проводка стартера трехфазного двигателя по схеме ЗВЕЗДА/ТРЕУГОЛЬНИК
• Пускатель прямого действия — схема подключения пускателя DOL для двигателей
• Почему нам нужно установить стартер с двигателем?
• Что такое КПД двигателя и как его повысить?
• Расчет размера кабеля для двигателей LT и HT
• Уравнения напряжения и мощности двигателя постоянного тока
• Привод переменного тока – Работа и типы электрических приводов и частотно-регулируемого привода
• Привод постоянного тока – работа и типы приводов постоянного тока
• Управление скоростью двигателя постоянного тока – методы управления напряжением, реостатом и магнитным потоком
• Символы электродвигателей

Электродвигатели переменного и постоянного тока: отличия и преимущества

Автор: Брэдли | Оставить комментарий

Электродвигатели играют важную роль почти во всех отраслях промышленности. Использование правильного типа двигателя с высококачественными деталями и регулярное техническое обслуживание обеспечивают бесперебойную работу вашего объекта и предотвращают повреждение конечного оборудования из-за износа или скачков напряжения.

Gainesville Industrial Electric может помочь вашей компании выбрать правильные промышленные электродвигатели и детали для ваших приложений.

 

A Учебник по электродвигателям

Электродвигатели — это машины, которые преобразуют электрическую энергию — либо накопленную энергию, либо прямое электрическое соединение — в механическую энергию посредством создания вращательной силы. Два основных типа электродвигателей :

• Двигатели переменного тока , работающие от переменного тока
• Двигатели постоянного тока , работающие от постоянного тока

Как работают электродвигатели

Как двигатели переменного, так и постоянного тока используют электрический ток для создания вращающихся магнитных полей, которые, в свою очередь, создают вращательную механическую силу в якоре, расположенном на роторе или статоре, вокруг вала. В различных конструкциях двигателей используется одна и та же базовая концепция для преобразования электрической энергии в мощные импульсы силы и обеспечения динамических уровней скорости или мощности.

Основные компоненты двигателя

Хотя электродвигатели могут отличаться от одной конструкции или типа к другой, многие из них содержат следующие детали и узлы (расположены от центра наружу):

• Центральный вал двигателя
• Обмотки
• Подшипники (для уменьшения трения и износа)
• Якорь (расположенный на роторе, вращающаяся часть, или на статоре, неподвижная часть)
• Щетки (в двигателях постоянного тока)
• Клеммы
• Рама и торцевые щиты

Типы электродвигателей: двигатели переменного и постоянного тока

Двигатели переменного и постоянного тока представляют собой широкие категории двигателей, которые включают в себя более мелкие подтипы. Асинхронные двигатели, линейные двигатели и синхронные двигатели, например, все типы двигателей переменного тока. Двигатели переменного тока также могут включать частотно-регулируемые приводы для управления скоростью и крутящим моментом двигателя, а двигатели постоянного тока доступны в моделях с самовозбуждением и с независимым возбуждением.

Преобразователь частоты переменного тока

Преимущества двигателя переменного тока по сравнению с двигателем постоянного тока

Каждый тип двигателя имеет свои преимущества, которые делают его наиболее подходящим для различных коммерческих и промышленных применений. Например, двигатели переменного тока гибки и просты в управлении. Некоторые из их других преимуществ включают в себя:

• Низкое начальное энергопотребление, которое также защищает компоненты на принимающей стороне
• Управляемые уровни пускового тока и ускорения
• Дополнения VFD или VSD, которые могут контролировать скорость и крутящий момент на разных этапах использования
• Высокая прочность и увеличенный срок службы
• Возможности для многофазных конфигураций

Двигатели постоянного тока также имеют свои преимущества , такие как:

• Более простая установка и обслуживание
• Высокая пусковая мощность и крутящий момент
• Быстрое время отклика на пуск, останов и ускорение
• Наличие нескольких стандартных напряжений

Какой двигатель мощнее: переменного или постоянного тока?

Двигатели переменного тока обычно считаются более мощными, чем двигатели постоянного тока, поскольку они могут генерировать более высокий крутящий момент за счет более мощного тока. Однако двигатели постоянного тока обычно более эффективны и лучше используют входную энергию. Двигатели как переменного, так и постоянного тока бывают разных размеров и мощностей, которые могут удовлетворить требования к мощности в любой отрасли.

Применение двигателей переменного и постоянного тока

Двигатели как переменного, так и постоянного тока находят применение в процессах и установках почти во всех отраслях промышленности. Одни из самых распространенных Промышленное применение двигателей переменного тока включает:

• Бытовые приборы
• Приводы и системы компрессоров
• Компьютеры
• Конвейерные системы
• Вентиляторы и кондиционеры
• Гидравлические и ирригационные насосы
• Транспортное оборудование

Общие промышленные применения для двигателей постоянного тока включают:

• Производство и производственные подразделения
• Машины, требующие постоянной мощности, такие как пылесосы, лифты и швейные машины
• Складское сортировочное оборудование

 

---

Выбор подходящего электродвигателя для вашего промышленного применения

Установка и техническое обслуживание подходящих двигателей на объектах и ​​оборудовании вашей компании является важным шагом к обеспечению бесперебойной работы и производства.