DC motor: načelo delovanja. Enosmerni motor: naprava

Najprej so rotirajoči elektromotorji, izumljeni v 19. stoletju, DC motor. Načelo njegovega delovanja je znano že od sredine prejšnjega stoletja, in do danes DC motorji še naprej zvesto služijo moškim, vozijo številne uporabne stroje in mehanizme.

Prvi DFT

Od 30. stoletja 19. stoletja so v njihovem razvoju skozi več faz. Dejstvo je, da pred pojavom konec devetnajstega stoletja stroja alternatorji Edini vir električne energije je bila galvanska celica. Zato bi lahko vsi prvi elektromotorji delali samo na enosmerni tok.

Kaj je bil prvi DC motor? Načelo delovanja in ureditev motorjev, zgrajenih v prvi polovici 19. stoletja, je bilo naslednje. Polar-polje induktor je bil niz fiksnih trajnih magnetov ali paličastih elektromagnetov, ki niso imeli skupnega zaprtega magnetnega vezja. Arborealna armatura je na skupni osi oblikovala več ločenih paličastih elektromagnetov, ki so jih zavrteli sile odbijanja in privlačnosti na drogove induktorja. Med njihovimi predstavniki so značilni motorji U. Ricci (1833) in B. Jacobi (1834), opremljeni z mehanskimi tokovnimi stikali v elektromagnetih z armaturnimi kontakti v navitju vezja armature.

Kako je delal Jacobov motor

Kakšno je bilo načelo tega stroja? Jakobijev motor z enosmernim tokom in njegovi analogi sta imela pulzirajoči elektromagnetni moment. V času približevanja nasprotnih polov armaturo in tuljave, ki ga magnetno privlačnost sile navora motorja hitro doseže maksimum. Nato je z armaturnimi poli, nameščenimi nasproti drogom induktorja, mehansko stikalo prekinilo tok v elektromotorjih armature. Trenutek je padel na nič. Zaradi vztrajnosti armature in poganja mehanizem sidrnih palic izpod Induktor polov, na tej točki v njih od stikala tok je na voljo v nasprotno smer, njihova polarnost obrnil tudi, in sila teže do najbližje pol tuljavi se nadomesti z odbojne sile. Jakobijev motor je tako zasukal z zaporednimi sunki.

Pojavi se obročasto sidro

V središču navijanje elektromagneti motorja Jacobi tok redno izklopili, so ustvarili magnetno polje izginil, in njegova energija se pretvori v toplotnih izgub v navitjih. Tako je v njem prišlo do elektromehanske pretvorbe električnega tokovnega vira armature (galvanske celice) v mehanski tok z motnjami. Potrebovali smo motor z neprekinjenim zaprtim navojem, katerega tok bi stal ves čas delovanja.

Takšen fuhtufn je leta 1860 ustvaril A. Pacinotti. Kakšna je bila razlika med DC motorjem in njegovimi predhodniki? Načelo delovanja in izdelava motorja Pacintotti sta naslednji. Kot sidro je uporabil jekleni obroč z ožmi, pritrjenimi na navpično gred. V tem primeru sidro ni imelo jasno izraženih polov. Postal je implicitni drog.

armatura tuljava navitja so navita med napere obroču, katere konci so povezani zaporedno na sidru, in od točke povezave vsakega obema tuljavama bile narejene iz pipe priključen na zbiralnih plošč, razporejenih vzdolž oboda dna motorne gredi, katerih število je enako številu tuljav. Celotna armatura je bil končan sebi in serijske zvezami njegovih tuljav priključena na sosednje zbiralne plošče, ki drsijo na paru tekočih valjev oskrbe.

Obročasti sidro je nameščena med poloma dve fiksni elektromagneti Induktor-statorjem, tako da silnice, ki jih je ustvaril vzbujanja magnetno polje vključeno v zunanji cilindrični površini motornega armature na severni pol vzbujanje pošlje skozi obročasto armaturo, brez premikanja v notranjosti svoje luknje, in pride ven pod južni pol.

Kako je delal motor Pachinotti

Kakšen je bil njegov princip delovanja? Motor Pachinotti z enosmernim tokom je deloval popolnoma podobno sodobnemu DPT.

Magnetno polje Induktor polov z polaritetama je to bilo vedno določeno število vodnikov armature navijalnega tok s konstantno smeri, pri čemer je induktor okviru različnih polov kotve smer toka obratno. To je bilo doseženo tako, da so tekoči valji igrali vlogo ščetk v prostoru med polovicami induktorja. Zato Armatura trenutni tok tekel na tuljavo preko valja, kolektorskega plošče in nanjo pipe, ki je tudi v prostoru med poloma vezana, nato tekla v nasprotnih smereh vzdolž dveh poluobmotkam-vej, in končno tekla skozi progi, zbirne ploščo in valja v drugi interpolar vrzel. V tem primeru se ojačevalnik sami zamenja pod drogovi induktorja, vendar trenutna smer v njih ostala nespremenjena.

Z zakon Ampire, vsak prevodni armature tuljave s tokom v magnetnem polju induktorja pole, silo, ki je določena s smerjo znane pravilu "levem." Glede na os motorja, to moč, da ustvari navor, in vsota trenutkov vseh teh sil daje skupni čas DPT, ki je že v nekaj zbirateljskih plošč je skoraj konstantna.

DFT z obročasto armaturo in gramatsko navitje

Kot se je pogosto zgodilo v zgodovini znanosti in tehnologije, izum A. Pacinotti ni našel uporabe. Bilo je že 10 let pozabljeno, dokler ga leta 1870 neodvisno ponovi francosko-nemški izumitelj Z. Gramm v podobni konstrukciji generator enosmernega toka. V teh strojih je bila os vrtenja že vodoravna in ogleni ščetki so bili uporabljeni drsniki nad zbiralnimi ploščami skoraj sodobnega oblikovanja. Do sedemdesetih let 19. stoletja je postalo načelo reverzibilnosti električnih strojev postalo dobro znano, stroj Gram pa je bil uporabljen kot generator in enosmerni motor. Načelo njegovega delovanja je že opisano zgoraj.

Kljub temu, da je bil izum obročnega armature pomemben korak v razvoju DPT, njene tuljave (imenovane grammovskoy) še eno pomembno pomanjkljivost. Magnetno polje tuljave polov so le njenih vodnikov (imenovana aktivna), ki je ležala pod temi polov na zunanji cilindrični površini armature. Tisti, ki so bili magnetni moč Ampere, ustvarjanje navora glede na os motorja. Isti neaktivni vodniki, ki so šli skozi luknjo obročastega sidra, niso sodelovali pri ustvarjanju trenutka. Samo neuporabno so razpršili električno energijo v obliki toplotnih izgub.

Od obročnega sidra do bobna

Odpraviti to pomanjkljivost obročastega sidra je bil leta 1873, znan nemški nemški inženir F. Gefner-Altenek. Kako je deloval motor DC motorja? Načelo delovanja je naprava njegovega induktorja-statorja enaka kot pri motorju z obročastim navijanjem. Ampak zasnova armatur in njegov navijanje se je spremenilo.

Gefner-Altenek poudariti, da je smer armature toka, ki teče od nepremakljivega čopičem v vodniških grammovskoy navijanje vzbujanje na sosednjih polov vedno nasproti, in sicer jih lahko vključimo v navitjih, ki se nahajajo v zunanji cilindrični površini tuljave s širino (smola), ki je enako pole poškodbo (oboda armature, do enega pola vzbujanja).

V tem primeru luknja v obročastem sidru postane nepotrebna in postane trden valj (boben). Takšen navijanje in sidro so dobili ime bobna. Poraba bakra v njem za enako število aktivnih vodnikov je precej manjša kot pri navitju grammatike.

Sidro postane zrezano

Stroji in Gramm-Gefner Alteneka sidro površina je gladka in njene navijanje vodniki nameščen v reži med njo in polov tuljavi. Razdalja med konkavno valjasto površino vzbujevalnega droga in konveksno površino sidra je bila več milimetrov. Zato je bilo za ustvarjanje zahtevanega magnetnega polja potrebno uporabiti vzbujalne tuljave z veliko magnetno silo (z velikim številom obratov). To je znatno povečalo dimenzije in težo motorjev. Poleg tega je bilo na gladki površini armature svoje tuljave težko pritrditi. Ampak kako biti? Navsezadnje, da delujejo na vodniku s tokom sile Ampé, mora biti nameščen v prostorih z velikim magnetnim poljem (z veliko magnetno indukcijo).

Izkazalo se je, da to ni potrebno. Ameriški izumitelj H. Maxim pištolo pokazala, da če sidro opravlja bobna orodja in utori oblikovani med zobmi postaviti tuljavo navijalnega bobna, lahko vrzel med poloma in vzbujanje zniža na delcev milimetra. To je omogočilo bistveno zmanjšanje velikosti vzbujevalnih tuljav, vendar se navor DFT ni zmanjšal.

Kako deluje takšen enosmerni motor? Načelo delovanja temelji na dejstvu, da se z zobato armaturo magnetna sila nanese ne na vodnike v njegovih žlebovih (v njih ni praktično nobenega magnetnega polja), temveč tudi na samih prerezih. V tem primeru je prisotnost toka v prevodniku v utoru ključnega pomena za nastanek te sile.

Kako se znebiti vrtinčnih tokov

Še en pomemben napredek je uvedel znani izumitelj T. Edison. Kaj je dodal DC motorju? Načelo ukrepanja je ostalo nespremenjeno, vendar je bil material, iz katerega je bilo izdelano njegovo sidro, spremenjeno. Namesto prejšnjega ogromnega je postal laminiran iz tankih električno izoliranih jeklenih pločevin. To je omogočilo zmanjšanje velikosti vrtinčnih tokov (tokov Foucault) v armature, kar je povečalo učinkovitost motorja.

Načelo DC motorja

Na kratko lahko formuliramo na naslednji način: pri priključitvi navijanja sidra vzbujenega motorja na vir energije se v njem pojavi velik tok, ki se imenuje začetni tok in večkrat presega njegovo nominalno vrednost. Poleg tega je pod poljem vzbujanja nasprotne polarnosti tudi smer tokov v vodnikih navitja armature tudi nasprotna, kot je prikazano na sliki spodaj. Glede na pravilo "leve roke", Sile Ampere delujejo na teh vodnikih, usmerjene v nasprotni smeri urinega kazalca in povlečete sidro. V prevodnikih navijanja je armatura inducirana elektromotorna sila (anti-EMF), Proti napetosti vir energije. Ker se sidra razprši, tudi anti-EMF v navitju raste. V skladu s tem se tok armature zmanjša z začetne armature na vrednost, ki ustreza delovnemu mestu na karakteristiki motorja.

Za povečanje vrtilne hitrosti armature je potrebno povečati tok v svojem navitju ali zmanjšati protiutež v njej. Slednje lahko dosežemo z zmanjšanjem magnetnega polja vzbujanja z zmanjšanjem toka v navitju vzbujanja. Ta način kontrole hitrosti DPT je postal zelo razširjen.

Načelo DC motorja z neodvisnim vzbujanjem

Z vključitvijo na terenu navijanje terminalov (OB) do ločenega vira napajanja (neodvisna OM) močan DPT običajno izvaja, da bi bilo bolj priročno za nadzor velikosti dražljaja toka (da se spremeni hitrost vrtenja). Na lastnosti DPT z neodvisnimi OB bistvu podoben DPT z OB, povezan vzporedno z armatura navijanje.

Vzporedno vzbujanje DPT

Načelo delovanja motorja z enosmernim tokom z enosmernim tokom je odvisno od njegove mehanske lastnosti, tj. odvisnost hitrosti vrtenja na moment bremena na njegovi gredi. Pri takem motorju je sprememba hitrosti med prehodom iz vrtilne frekvence v prostem teku v nominalni moment obremenitve od 2 do 10%. Take mehanske lastnosti se imenujejo toge.

Tako načelo motorja z enosmernim tokom z vzporednim vzbujanjem določa njegovo uporabo v pogonih s konstantno hitrostjo vrtenja z velikim obsegom variacije obremenitve. Vendar pa se pogosto uporablja v prilagodljivem pogonu s spremenljivo hitrostjo. Da bi regulirali svojo hitrost, lahko uporabimo spremembo toka toka armature in toka vzbujanja.

Vzporedno vzbujanje DFT

Operacijski načelo DC motorja serije vzbujanja kot vzporedno, je določena z mehanskimi lastnostmi, ki v tem primeru je mehka, ker se hitrost motorja močno spreminja z obremenitvami. Kje je najbolj ugodno za uporabo takega DC motorja? Princip delovanja železniške vleke hitrosti motorja, ki mora zmanjšati na premagovanje dviga sestave in vrnitev na nominalno gibanje, ko je navaden popolnoma ujema z DPT z zaporedno OB povezan z armaturo navijanje. Zato je velik del električne lokomotive na svetu, opremljena s temi napravami.

Princip delovanja enosmernega motorja s serijo vzbujanja izvajati kot pulzirajoče tekoče pogonske motorje, ki so v bistvu isto s DPT dosledno RH, vendar je posebej zasnovan za delovanje s postopkom odpravljene že na krovu električni tok, ki ima precejšnje valovanje.