DC motorok

Ezekben az elektromos hajtásokban egyenáramú villanymotorokat használnak, ahol széles fordulatszám-szabályozás, a hajtás fordulatszámának nagy pontossága és a névleges fordulatszám feletti fordulatszám szabályozása szükséges.

Hogyan működnek az egyenáramú motorok?

Az egyenáramú villanymotor működése azon alapul az elektromágneses indukció jelensége… Az elektrotechnika alapjaiból ismert, hogy áramvezető vezetéket helyeznek el mágneses mező, a bal oldali szabály által meghatározott erő hat:

F = BIL,

ahol I a vezetéken átfolyó áram, V a mágneses tér indukciója; L a vezeték hossza.

Amikor a vezeték befelé keresztezi a gép mágneses erővonalait, akkor indukálódik elektromos erő, amely a vezetőben lévő áramhoz képest ellene irányul, ezért ellenkezőnek vagy ellentétesnek (contra-d. d. s) nevezzük. A motor elektromos energiáját mechanikai energiává alakítják, és részben a huzal fűtésére fordítják.

Szerkezetileg minden egyenáramú villanymotor egy induktorból és egy légrésszel elválasztott armatúrából áll.

Az induktoros villanymotor egyenárama a gép álló mágneses mezőjének létrehozására szolgál, és keretből, fő- és kiegészítő pólusokból áll. A keret a fő- és segédpólusok rögzítésére szolgál, és a gép mágneses áramkörének eleme. Izgalmas tekercsek találhatók a fő pólusokon, amelyek célja a gép mágneses mezőjének létrehozása, további pólusokon - egy speciális tekercs a kommutációs feltételek javítására.

A horgony villanymotor egyenáram az egyes lapokból összeállított mágneses rendszerből, a hornyokba helyezett munkatekercsből, ill. gyűjtő a munkatekercs állandó áramának megközelítésére szolgál.

A kollektor egy henger, amely a motor tengelyére van felhelyezve, és az izolált baráttól baráttól kiválasztott rézlemezeken. A kollektorban felhúzható nyúlványok vannak, amelyekhez a szakaszok végeihez tekercses armatúrákat forrasztottak. Az áramfelvétel a kollektorból kefék segítségével történik, amelyek csúszó érintkezést biztosítanak a kollektorral. Kefetartókban rögzített kefék, amelyek egy bizonyos helyzetben tartják és biztosítják a szükséges kefenyomást a kollektor felületén. A kefék és kefetartók a traverzre vannak rögzítve, a karosszéria villanymotorjához csatlakozva.

Kommutáció egyenáramú villanymotorokban

Amikor egy villanymotor jár, a forgó kollektor felületén csúszó egyenáramú kefék egymás után haladnak át egyik kollektorlemezről a másikra. Ebben az esetben az armatúra tekercsének párhuzamos szakaszai kapcsolódnak, és megváltozik az áramerősség bennük. Az áramerősség változása akkor következik be, amikor a tekercs fordulatát a kefe rövidre zárja. Ezt a kapcsolási folyamatot és a kapcsolódó jelenségeket kommutációnak nevezzük.

A kapcsolás pillanatában a tekercs rövidre zárt szakaszában saját mágneses tere hatására e indukálódik. stb. v. önindukció. Az így kapott e. stb. c) többletáramot okoz a rövidzárlatban, ami az áramsűrűség egyenetlen eloszlását hozza létre a kefék érintkezési felületén. Ezt a körülményt tekintik a kollektor kefe alatti ívének fő okának. A kommutáció minőségét a szikraképződés mértéke a kefe hátsó éle alatt ítéli meg, és a szikrázási fok skálája határozza meg.

Egyenáramú elektromotorok gerjesztésének módszerei

Az elektromos gépek által gerjesztett, bennük lévő mágneses tér létrehozását értem, ami egy villanymotor működéséhez szükséges... Az ábrán látható áramkörök gerjesztő villanymotorokhoz egyenáram.

Áramkörök egyenáramú motorok gerjesztésére: a — független, b — párhuzamos, c — soros, d — vegyes

A gerjesztési módszer szerint az egyenáramú villanymotorokat négy csoportra osztják:

1. Függetlenül gerjesztett, ahol a NOV gerjesztőtekercset külső egyenáramú forrás táplálja.

2. Párhuzamos gerjesztéssel (sönt), amelyben a SHOV gerjesztő tekercs az armatúra tekercs tápforrásával párhuzamosan csatlakozik.

3. Soros gerjesztéssel (soros), ahol az IDS gerjesztő tekercs sorba van kötve az armatúra tekercseléssel.

4. Vegyes gerjesztésű (kombinált) motorok, amelyek soros IDS-sel és párhuzamos SHOV-vel rendelkeznek a gerjesztő tekercselésben.

Az egyenáramú motorok típusai

Az egyenáramú motorok elsősorban a gerjesztés jellegében különböznek egymástól. A motorok lehetnek független, soros és vegyes gerjesztésűek.Ezzel párhuzamosan az izgalom elhanyagolható. Még ha a terepi tekercs ugyanarra a hálózatra csatlakozik is, ahonnan az armatúra áramkört táplálják, akkor ebben az esetben sem függ a gerjesztőáram az armatúra áramától, mivel a táphálózat végtelen teljesítményű hálózatnak tekinthető, ill. a feszültség állandó.

A terepi tekercs mindig közvetlenül csatlakozik a rácshoz, ezért az armatúra áramkörbe történő további ellenállás bevezetése nincs hatással a gerjesztési módra. A sajátosságok, hogy létezik párhuzamos gerjesztéssel a generátorokban, itt nem lehet.

A kis teljesítményű egyenáramú motorok gyakran állandó mágneses gerjesztést használnak. Ugyanakkor a motor bekapcsolásának áramköre jelentősen leegyszerűsödik, a rézfogyasztás csökken. Meg kell azonban jegyezni, hogy bár a tekercselés ki van kapcsolva, a mágneses rendszer méretei és tömege nem kisebb, mint a gép elektromágneses gerjesztésekor.

A motorok tulajdonságait nagymértékben meghatározza a rendszerük. izgalom.

Minél nagyobb a motor mérete, annál nagyobb a természetes nyomaték és ennek megfelelően a teljesítmény. Ezért nagyobb fordulatszámmal és azonos méretekkel nagyobb motorteljesítményt érhet el. Ebben a tekintetben általában az egyenáramú motorokat tervezték, különösen alacsony teljesítményű nagy sebességgel - 1000-6000 fordulat / perc.

Ne feledje azonban, hogy a gyártógépek munkatesteinek forgási sebessége lényegesen alacsonyabb. Ezért a motor és a munkagép közé sebességváltót kell felszerelni.Minél nagyobb a motor fordulatszáma, annál bonyolultabb és drágább a sebességváltó. Nagy teljesítményű berendezésekben, ahol a sebességváltó drága egység, a motorokat lényegesen alacsonyabb fordulatszámra tervezték.

Azt is szem előtt kell tartani, hogy a mechanikus sebességváltó mindig jelentős hibát okoz. Ezért a precíziós beépítéseknél alacsony fordulatszámú motorok alkalmazása kívánatos, amelyek közvetlenül vagy a legegyszerűbb erőátvitellel csatlakoztathatók a munkatestekhez. Ezzel kapcsolatban megjelentek a kis fordulatszámon nagy nyomatékú motorok ún. Ezeket a motorokat széles körben használják fémforgácsoló gépekben, ahol golyóscsavarokkal köztes csatlakozások nélkül eltolható testekkel vannak csukva.

Az elektromos motorok kialakítása is különbözik, ha a működési feltételekre utaló jelek vannak. Normál körülmények között úgynevezett nyitott és védett motorokat használnak, léghűtéses helyiségeket, amelyekbe be vannak szerelve.

A motor tengelyén elhelyezett ventilátor segítségével levegőt fújnak át a gép csatornáin. A külső bordázott felülettel vagy külső légárammal hűtött zárt motorokat agresszív környezetben használják. Végül speciális, robbanásveszélyes légkörű motorok állnak rendelkezésre.

A motor tervezésére vonatkozó speciális követelményeket akkor mutatják be, amikor nagy teljesítmény – a gyorsítási és lassítási folyamatok gyors áramlása – biztosítására van szükség. Ebben az esetben a motornak speciális geometriával kell rendelkeznie - az armatúra kis átmérőjével a hosszú hosszával.

A tekercs induktivitásának csökkentése érdekében nem fektetik a csatornákba, hanem egy sima armatúra felületére.A tekercset ragasztóval, például epoxigyantával rögzítik. Alacsony tekercs induktivitás mellett elengedhetetlen, hogy a kollektor kommutációs feltételei javuljanak, nincs szükség további pólusokra, kisebb méretű kollektor is használható. Ez utóbbi tovább csökkenti a motor armatúrájának tehetetlenségi nyomatékát.

A mechanikai tehetetlenség csökkentésének még nagyobb lehetőségei biztosítják az üreges armatúra alkalmazását, amely egy szigetelőanyagból készült henger. Ennek a hengernek a felületén egy tekercs található, amelyet nyomtatással, bélyegzéssel vagy speciális gépen sablonra rajzolva készítenek. A tekercs ragasztóanyagokkal van rögzítve.

A forgó henger belsejében az utak létrehozásához acélmag szükséges a mágneses fluxus áthaladásához. A sima és üreges armatúrákkal rendelkező motorokban a tekercsek és szigetelőanyagok bevezetése miatt a mágneses áramkör hézagainak növekedése miatt jelentősen megnő a szükséges mágnesező erő a szükséges mágneses fluxus vezetéséhez. Ennek megfelelően a mágneses rendszer fejlettebbnek bizonyul.

Az alacsony tehetetlenségi nyomatékú motorok közé tartoznak a tárcsás armatúrás motorok is. Vékony, nem deformálódó szigetelőanyagból, például üvegből készült lemezek, amelyekre a tekercseket felhelyezik vagy ragasztják. A bipoláris változatban egy mágneses rendszer két bilincsből áll, amelyek közül az egyik a gerjesztőtekercseket tartalmazza. Az armatúra tekercsének alacsony induktivitása miatt a gépnek általában nincs kollektora, és az áramot kefék távolítják el közvetlenül a tekercsből.

Meg kell említeni a lineáris motort is, amely nem biztosít forgó mozgást és transzlációt.Ez képviseli a motort, a mágneses rendszert, amelyen található, és a pólusok az armatúra és a gép megfelelő dolgozó testének mozgásvonalára vannak felszerelve. A horgonyt általában alacsony tehetetlenségi nyomatékú horgonynak tervezték. A motor mérete és költsége nagy, mivel egy adott útszakaszon való mozgáshoz jelentős számú oszlop szükséges.

Egyenáramú motorok indítása

A motor indításának kezdeti pillanatában az armatúra álló helyzetben van és ellentétes. stb. c) az armatúra feszültsége nulla, ezért Ip = U / Rya.

Az armatúra áramkör ellenállása kicsi, ezért a bekapcsolási áram meghaladja a névleges 10-20-szorosát vagy annál is többet. Ez jelentős elektrodinamikai erőfeszítések az armatúra tekercsében és annak túlzott túlmelegedésében, ami miatt a motor elkezdődik indító reosztát — az armatúra áramkörben lévő aktív ellenállások.

Az 1 kW-os motorok közvetlenül indíthatók.

Az indító reosztát ellenállásértékét a motor megengedett indítóáramának megfelelően kell kiválasztani. A reosztát szakaszosan készül az elektromos motor zökkenőmentes indításának javítása érdekében.

Az indítás kezdetén a reosztát teljes ellenállása be van írva. A horgony sebességének növekedésével ellentétes e. d. s, ami korlátozza a bekapcsolási áramokat.. Fokozatosan, lépésről lépésre eltávolítva a reosztát ellenállását az armatúra áramkörből, az armatúrára betáplált feszültség nő.

Fordulatszám-szabályozó villanymotor egyenáram

DC motor fordulatszám:

ahol U a tápfeszültség; Iya – armatúraáram; Ri az áramkör armatúra ellenállása; kc — a mágneses rendszert jellemző együttható; F az elektromos motor mágneses fluxusa.

A képletből látható, hogy a villanymotor egyenáramának forgási sebessége háromféleképpen állítható: a villanymotor gerjesztési fluxusának változtatásával, a villanymotorra betáplált feszültség változtatásával, valamint az armatúra áramkörökben az ellenállás változtatásával. .

Az első két szabályozási módot alkalmazták a legelterjedtebben, a harmadikat ritkán alkalmazzák: nem gazdaságos, és a motor fordulatszáma jelentősen függ a terhelés ingadozásától. Az így kapott mechanikai tulajdonságokat az ábra mutatja.

Egyenáramú motor mechanikai jellemzői különböző fordulatszám szabályozási módszerekkel

A vastag vonal a fordulatszám természetes függése a tengely nyomatékától, vagy ami ugyanaz, az armatúra áramától. A természetes mechanikai jellemzőkkel rendelkező egyenes vonal némileg eltér a vízszintes szaggatott vonaltól. Ezt az eltérést instabilitásnak, nem merevségnek, néha statizmusnak nevezik. Az I. nem párhuzamos egyenesek csoportja a gerjesztéssel történő sebességszabályozásnak felel meg, a II párhuzamos egyenesek az armatúra feszültségének változtatásával, végül a III ventilátor az armatúra áramkörbe történő aktív ellenállás bevitelének eredménye.

Az egyenáramú motor gerjesztőáramának nagysága reosztáttal vagy bármilyen olyan eszközzel szabályozható, amelynek ellenállása változtatható, például tranzisztorral. Az áramkör ellenállásának növekedésével a mezőáram csökken, a motor fordulatszáma nő.Amikor a mágneses fluxus gyengül, a mechanikai jellemzők a természetesek felett vannak (azaz a reosztát hiányában a jellemzők felettiek). A motor fordulatszámának növekedése a kefék alatti szikraképződés növekedéséhez vezet. Ezenkívül, ha az elektromos motor gyengített fluxussal működik, működésének stabilitása csökken, különösen változó tengelyterhelések esetén. Ezért a sebességszabályozási határértékek ilyen módon nem haladják meg a névleges 1,25-1,3-szorosát.

A feszültségszabályozás állandó áramforrást igényel, például generátort vagy átalakítót. Hasonló szabályozást alkalmaznak minden ipari elektromos hajtásrendszerben: generátor - egyenáramú hajtás (G - DPT), elektromos gépi erősítő - DC motor (EMU - DPT), mágneses erősítő - DC motor (MU - DPT), tirisztoros átalakító — DC motor (T — DPT).

Állítsa le az elektromos motorok egyenáramát

Három fékezési módot alkalmaznak az egyenáramú villanymotoros elektromos hajtásoknál: dinamikus, regeneratív és ellentétes fékezést.

Az egyenáramú motor dinamikus fékezése a motor armatúra tekercsének rövidre zárásával vagy a ellenállás… Amelyben egy egyenáramú motor generátorként kezd működni, és a tárolt mechanikai energiát elektromos energiává alakítja. Ez az energia hőként szabadul fel az ellenállásban, amelyre az armatúra tekercselés zárva van. A dinamikus fékezés biztosítja a pontos motorfékezést.

Regeneratív fékezés Az egyenáramú motor akkor működik, ha a hálózatra csatlakoztatott elektromos motort a meghajtó mechanizmus az ideális alapjárati fordulatszámot meghaladó sebességgel forgatja. Aztán d.A motor tekercsében indukált stb. túllépi a hálózati feszültség értékét, a motor tekercsében lévő áram megfordítja az irányt. Egy villanymotor generátor üzemmódban működik, energiát adva a hálózatnak. Ugyanakkor a tengelyén fékezési nyomaték lép fel. Ilyen mód érhető el az emelőszerkezetek hajtásaiban a terhelés leengedésekor, valamint a motor fordulatszámának szabályozásakor és az egyenáramú elektromos hajtások fékezési folyamatai során.

Az egyenáramú motor regeneratív fékezése a leggazdaságosabb módszer, mivel ebben az esetben a villamos energia visszakerül a hálózatba. A fémforgácsoló gépek elektromos hajtásánál ezt a módszert a G — DPT és EMU — DPT rendszerek fordulatszám-szabályozására alkalmazzák.

Az ellentétes egyenáramú motor leállítása az armatúra tekercsben lévő feszültség és áram polaritásának megváltoztatásával történik. Amikor az armatúra áram kölcsönhatásba lép a gerjesztőtekercs mágneses mezőjével, fékezőnyomaték jön létre, amely az elektromos motor forgási sebességének csökkenésével csökken. Amikor egy villanymotor fordulatszáma nullára csökken, a villanymotort le kell választani a hálózatról, különben az ellenkező irányba kezd el forogni.