DC motori

U ovim elektromotorima koriste se istosmjerni elektromotori gdje je potreban veliki raspon regulacije brzine vrtnje, velika točnost održavanja brzine vrtnje pogona i regulacija brzine vrtnje iznad nazivne brzine.

Kako rade istosmjerni motori?

Rad istosmjernog elektromotora temelji se na fenomen elektromagnetske indukcije… Poznato je iz osnova elektrotehnike da se postavlja vodič kroz koji teče struja magnetsko polje, djeluje sila određena lijevim pravilom:

F = BIL,

gdje je I struja koja teče kroz žicu, V je indukcija magnetskog polja; L je duljina žice.

Inducira se kada žica prelazi preko linija magnetskog polja stroja prema unutra elektromotorna sila, koja je u odnosu na struju u vodiču protiv nje usmjerena, zato se zove suprotna ili suprotna (kontra-d. d. s). Električna energija u motoru se pretvara u mehaničku i djelomično se troši na zagrijavanje žice.

Strukturno, svi istosmjerni elektromotori sastoje se od induktora i armature odvojenih zračnim rasporom.

Indukcijski elektromotor istosmjerne struje služi za stvaranje stacionarnog magnetskog polja stroja i sastoji se od okvira, glavnog i dodatnih polova. Okvir služi za pričvršćivanje glavnog i pomoćnih polova i element je magnetskog kruga stroja. Uzbudljive zavojnice nalaze se na glavnim polovima dizajniranim za stvaranje magnetskog polja stroja, na dodatnim polovima - posebna zavojnica za poboljšanje uvjeta komutacije.

Sidreni elektromotor istosmjerne struje sastoji se od magnetskog sustava sastavljenog od pojedinačnih ploča, radnog svitka smještenog u utore i kolektor služi za pristup radnom svitku stalne struje.

Kolektor je cilindar naboden na osovinu motora i odabran od jednog po drugog na bakrenim pločama. Kolektor ima izbočine za napinjanje, na koje su krajevi sekcija zalemljene armature zavojnice. Prikupljanje struje s kolektora vrši se pomoću četkica koje omogućuju klizni kontakt s kolektorom. Četke fiksirane u držače četkica koje ih drže u određenom položaju i osiguravaju potreban pritisak četkice na površinu kolektora. Četke i držači četkica pričvršćeni su na traverzu, spojeni na elektromotor tijela.

Komutacija kod istosmjernih elektromotora

Kada elektromotor radi, istosmjerne četkice koje klize po površini rotirajućeg kolektora prelaze sukcesivno s jedne kolektorske ploče na drugu. U tom se slučaju preklapaju paralelni dijelovi namota armature i mijenja se struja u njima. Promjena struje događa se dok je zavoj zavojnice kratko spojen četkicom. Ovaj proces prebacivanja i povezani fenomeni nazivaju se komutacija.

U trenutku sklopke inducira se e u kratkospojenom dijelu zavojnice pod utjecajem vlastitog magnetskog polja. itd. v. samoindukcija. Rezultirajući e. itd. c. uzrokuje dodatnu struju u kratkom spoju, što stvara neravnomjernu raspodjelu gustoće struje na dodirnoj površini četkica. Ova se okolnost smatra glavnim razlogom za stvaranje luka kolektora ispod četke. Kvaliteta komutacije ocjenjuje se prema stupnju iskrenja ispod zadnjeg ruba četke i određuje se prema ljestvici stupnja iskrenja.

Metode pobude elektromotora istosmjernom strujom

Pobuđen električnim strojevima, razumijem stvaranje magnetskog polja u njima, potrebnog za rad elektromotora... Sklopovi za pobudu elektromotora istosmjerne struje prikazani na slici.

Krugovi za pobudu istosmjernih motora: a — nezavisni, b — paralelni, c — serijski, d — mješoviti

Prema načinu pobude istosmjerni elektromotori se dijele u četiri skupine:

1. Neovisno pobuđen gdje se uzbudna zavojnica NOV napaja iz vanjskog istosmjernog izvora.

2. S paralelnom pobudom (šant), u kojoj je uzbudni namot SHOV spojen paralelno s izvorom napajanja armaturnog namota.

3. Sa serijskom uzbudom (serija), gdje je IDS uzbudni namot spojen u seriju s armaturnim namotom.

4. Motori mješovite uzbude (kombinirani) koji imaju serijski IDS i paralelni SHOV uzbudnog namota.

Vrste istosmjernih motora

Istosmjerni motori razlikuju se prvenstveno po prirodi pobude. Motori mogu biti samostalne, serijske i mješovite uzbude.Paralelno, uzbuđenje se može zanemariti. Čak i ako je namot polja spojen na istu mrežu iz koje se napaja armaturni krug, tada ni u ovom slučaju struja uzbude ne ovisi o struji armature, budući da se opskrbna mreža može smatrati mrežom beskonačne snage, a napon je trajan.

Namot polja je uvijek spojen izravno na mrežu i stoga uvođenje dodatnog otpora u armaturni krug nema utjecaja na način pobude. Specifičnosti da postoji uz paralelnu uzbudu u generatorima, ne može biti ovdje.

DC motori male snage često koriste pobudu permanentnim magnetom. Istodobno, krug za uključivanje motora značajno je pojednostavljen, potrošnja bakra je smanjena. Međutim, treba napomenuti da iako je namot polja isključen, dimenzije i težina magnetskog sustava nisu manje nego kod elektromagnetske pobude stroja.

Svojstva motora uvelike su određena njihovim sustavom. uzbuđenje.

Što je veća veličina motora, veći je prirodni okretni moment i, sukladno tome, snaga. Stoga, s većom brzinom vrtnje i istim dimenzijama, možete dobiti veću snagu motora. U tom smislu, u pravilu, dizajnirani su istosmjerni motori, posebno s malom snagom pri velikoj brzini - 1000-6000 o / min.

Međutim, treba imati na umu da je brzina rotacije radnih tijela proizvodnih strojeva znatno manja. Zbog toga se između motora i radnog stroja mora ugraditi mjenjač.Što je veći broj okretaja motora, mjenjač postaje složeniji i skuplji. U instalacijama velike snage, gdje je mjenjač skupa jedinica, motori su projektirani na znatno nižim brzinama.

Također treba imati na umu da mehanički mjenjač uvijek unosi značajnu grešku. Zbog toga je u preciznim instalacijama poželjno koristiti motore niske brzine, koji se mogu spojiti na radna tijela izravno ili preko najjednostavnijeg prijenosa. S tim u vezi pojavili su se takozvani motori s velikim momentom pri malim brzinama vrtnje. Ovi motori imaju široku primjenu u strojevima za rezanje metala, gdje su zglobno povezani s tijelima za pomicanje bez ikakvih međuveza pomoću kugličnih vijaka.

Elektromotori se također razlikuju po dizajnu kada se znakovi odnose na uvjete njihovog rada. Za normalne uvjete koriste se tzv. otvoreni i zaštićeni motori, zrakom hlađene prostorije u kojima se postavljaju.

Zrak se upuhuje kroz kanale stroja pomoću ventilatora smještenog na osovini motora. Zatvoreni motori hlađeni vanjskom rebrastom površinom ili vanjskom strujom zraka koriste se u agresivnim okruženjima. Konačno, dostupni su posebni motori za eksplozivnu atmosferu.

Predstavljeni su posebni zahtjevi za dizajn motora kada je potrebno osigurati visoke performanse — brz tijek procesa ubrzanja i usporavanja. U ovom slučaju, motor mora imati posebnu geometriju - mali promjer armature s velikom duljinom.

Da bi se smanjio induktivitet namota, ne postavlja se u kanale, već na površinu glatke armature.Zavojnica je pričvršćena ljepilom kao što je epoksidna smola. Kod niskog induktiviteta svitka bitno je poboljšati uvjete komutacije kolektora, nema potrebe za dodatnim polovima, može se koristiti kolektor manjih dimenzija. Potonji dodatno smanjuje moment inercije armature motora.

Još veće mogućnosti za smanjenje mehaničke inercije pružaju korištenje šuplje armature, koja je cilindar od izolacijskog materijala. Na površini ovog cilindra nalazi se namot izrađen tiskanjem, štancanjem ili crtanjem po predlošku na posebnom stroju. Zavojnica je pričvršćena ljepljivim materijalima.

Unutar rotirajućeg cilindra za stvaranje staza potrebna je čelična jezgra za prolaz magnetskog toka. U motorima s glatkim i šupljim armaturama, zbog povećanja razmaka u magnetskom krugu zbog uvođenja namota i izolacijskih materijala u njih, potrebna sila magnetiziranja za provođenje potrebnog magnetskog toka značajno se povećava. Sukladno tome, magnetski sustav se pokazao razvijenijim.

Motori male inercije također uključuju motore s disk armaturom. Diskovi na koje su namoti naneseni ili zalijepljeni, izrađeni od tankog izolacijskog materijala koji se ne deformira, na primjer od stakla. Magnetski sustav u bipolarnoj verziji sastoji se od dvije stezaljke, od kojih su u jednoj smještene pobudne zavojnice. Zbog niske induktivnosti namota armature, stroj u pravilu nema kolektor, a struja se uklanja četkicama izravno iz namota.

Također treba spomenuti linearni motor, koji ne osigurava rotacijsko i translatorno gibanje.Predstavlja motor, magnetski sustav na kojem se nalazi i polovi su postavljeni na liniji gibanja kotve i pripadajućeg radnog tijela stroja. Sidro je obično dizajnirano kao sidro male inercije. Veličina i cijena motora su veliki, jer je potreban značajan broj stupova za kretanje duž određenog dijela ceste.

Pokretanje istosmjernih motora

U početnom trenutku pokretanja motora armatura miruje i nalazi se nasuprot. itd. c. inapon u armaturi je jednak nuli, prema tome Ip = U / Rya.

Otpor armaturnog kruga je mali, tako da udarna struja prelazi 10 - 20 puta ili više nominalne. To može uzrokovati značajne elektrodinamički napori u namotu armature i njegovom prekomjernom pregrijavanju, zbog čega se motor počinje koristiti startni reostati — aktivni otpori uključeni u armaturni krug.

Motori do 1 kW mogu se pokrenuti izravno.

Vrijednost otpora startnog reostata odabire se prema dopuštenoj startnoj struji motora. Reostat je izrađen u fazama kako bi se poboljšala glatkoća pokretanja elektromotora.

Na početku starta upisuje se cjelokupni otpor reostata. Kako se brzina sidra povećava, javlja se protu-e. d. s, koji ograničava udarne struje. Postupno uklanjanjem korak po korak otpora reostata iz kruga armature, napon koji se dovodi do armature raste.

Elektromotor za kontrolu brzine istosmjerne struje

Brzina istosmjernog motora:

gdje je U napon napajanja; Iya — struja armature; Ri je otpor armature kruga; kc — koeficijent koji karakterizira magnetski sustav; F je magnetski tok elektromotora.

Iz formule je vidljivo da se brzina vrtnje istosmjerne struje elektromotora može podešavati na tri načina: promjenom pobudnog toka elektromotora, promjenom napona koji se dovodi na elektromotor i promjenom otpora u armaturnim krugovima. .

Prve dvije metode upravljanja dobile su najširu primjenu, treća metoda se rijetko koristi: neekonomična je i brzina motora značajno ovisi o fluktuacijama opterećenja. Rezultirajuća mehanička svojstva prikazana su na sl.

Mehaničke karakteristike istosmjernog motora s različitim načinima regulacije brzine

Podebljana linija je prirodna ovisnost brzine o momentu osovine ili, što je isto, o struji armature. Ravna linija s prirodnim mehaničkim karakteristikama donekle odstupa od vodoravne isprekidane linije. Ovo odstupanje naziva se nestabilnost, nerigidnost, ponekad etatizam. Skupina neparalelnih pravaca I odgovara regulaciji brzine uzbudom, paralelni pravci II nastaju kao rezultat promjene napona armature, konačno ventilator III rezultat je uvođenja aktivnog otpora u krug armature.

Veličina pobudne struje istosmjernog motora može se kontrolirati pomoću reostata ili bilo kojeg uređaja čiji se otpor može mijenjati u veličini, poput tranzistora. Kako se otpor u krugu povećava, struja polja se smanjuje, brzina motora se povećava.Pri slabljenju magnetskog toka mehaničke karakteristike su iznad prirodnih (tj. iznad karakteristika u odsutnosti reostata). Povećanje broja okretaja motora dovodi do povećanja iskrenja ispod četkica. Osim toga, kada elektromotor radi s oslabljenim fluksom, smanjuje se stabilnost njegova rada, osobito pri promjenjivom opterećenju vratila. Stoga ograničenja kontrole brzine na ovaj način ne prelaze 1,25 — 1,3 puta nazivnu.

Regulacija napona zahtijeva stalni izvor struje kao što je generator ili pretvarač. Slična regulacija se koristi u svim industrijskim električnim pogonskim sustavima: generator - istosmjerni pogon (G - DPT), pojačalo električnog stroja - istosmjerni motor (EMU - DPT), magnetsko pojačalo - istosmjerni motor (MU - DPT), tiristorski pretvarač — DC motor (T — DPT).

Zaustavite elektromotore istosmjerne struje

U elektromotorima s istosmjernim elektromotorima koriste se tri načina kočenja: dinamičko, regenerativno i opozicijsko kočenje.

Dinamičko kočenje istosmjernog motora vrši se kratkim spojem namota armature motora ili otpornik… U kojem istosmjerni motor počinje raditi kao generator, pretvarajući pohranjenu mehaničku energiju u električnu. Ta se energija oslobađa kao toplina u otporu na koji je namot armature zatvoren. Dinamičko kočenje osigurava precizno kočenje motorom.

Regenerativno kočenje DC motor izvodi kada je spojen na mrežu elektromotor okreće pogonski mehanizam brzinom većom od idealne brzine praznog hoda. Zatim d.itd. inducirana u namotu motora premašit će vrijednost mrežnog napona, struja u namotu motora će promijeniti smjer. Električni motor radi u generatorskom načinu rada, dajući energiju mreži. Istodobno se na njegovoj osovini javlja moment kočenja. Takav način rada može se dobiti u pogonima mehanizama za podizanje pri spuštanju tereta, kao i pri regulaciji brzine motora i tijekom procesa kočenja u električnim pogonima s istosmjernom strujom.

Regenerativno kočenje istosmjernog motora je najekonomičniji način jer se u tom slučaju električna energija vraća u mrežu. U električnom pogonu strojeva za rezanje metala ova se metoda koristi za regulaciju brzine u sustavima G — DPT i EMU — DPT.

Zaustavljanje oporbenog istosmjernog motora vrši se promjenom polariteta napona i struje u armaturnom namotu. Kada armaturna struja stupa u interakciju s magnetskim poljem uzbudne zavojnice, stvara se moment kočenja, koji se smanjuje kako se smanjuje brzina vrtnje elektromotora. Kada se brzina elektromotora smanji na nulu, elektromotor je potrebno isključiti iz mreže, inače će se početi okretati u suprotnom smjeru.