Līdzstrāvas motori

Līdzstrāvas elektromotori tiek izmantoti šajās elektriskajās piedziņās, kur nepieciešams liels ātruma regulēšanas diapazons, augsta piedziņas griešanās ātruma uzturēšanas precizitāte un ātruma kontrole virs nominālā ātruma.

Kā darbojas līdzstrāvas motori?

Līdzstrāvas elektromotora darbība ir balstīta uz elektromagnētiskās indukcijas fenomens… No elektrotehnikas pamatiem ir zināms, ka tiek novietots strāvas vads magnētiskais lauks, ar kreiso noteikumu noteiktais spēks darbojas:

F = BIL,

kur I ir strāva, kas plūst caur vadu, V ir magnētiskā lauka indukcija; L ir stieples garums.

Kad vads šķērso iekārtas magnētiskā lauka līnijas uz iekšu, tas tiek inducēts elektromotora spēks, kas attiecībā pret strāvu vadītājā ir vērsta pret to, tāpēc to sauc par pretējo vai pretējo (contra-d. d. s). Motora elektriskā jauda tiek pārveidota par mehānisko jaudu un daļēji tiek iztērēta, sildot vadu.

Strukturāli visi līdzstrāvas elektromotori sastāv no induktora un armatūras, kas atdalītas ar gaisa spraugu.

Induktora elektromotora līdzstrāva kalpo mašīnas stacionāra magnētiskā lauka izveidošanai un sastāv no rāmja, galvenajiem un papildu stabiem. Rāmis tiek izmantots, lai fiksētu galveno un palīgpolu, un tas ir mašīnas magnētiskās ķēdes elements. Aizraujošas spoles atrodas uz galvenajiem poliem, kas paredzēti mašīnas magnētiskā lauka radīšanai, uz papildu poliem - īpaša spole komutācijas apstākļu uzlabošanai.

Enkura elektromotora līdzstrāva sastāv no magnētiskās sistēmas, kas samontēta no atsevišķām loksnēm, darba spoles, kas ievietota rievās un kolekcionārs kalpo pieejai darba spolei pastāvīgajai strāvai.

Kolektors ir cilindrs, kas uzlikts uz dzinēja vārpstas un izvēlēts no izolēta drauga uz vara plāksnēm. Kolektoram ir cocking izvirzījumi, pie kuriem sekciju galos ir pielodētas spoles armatūras. Strāvas savākšana no kolektora tiek veikta, izmantojot birstes, kas nodrošina slīdošu kontaktu ar kolektoru. Birstes, kas nostiprinātas birstes turētājos, kas notur tās noteiktā pozīcijā un nodrošina nepieciešamo birstes spiedienu uz kolektora virsmu. Birstes un suku turētāji ir fiksēti uz traversa, savienoti ar korpusa elektromotoru.

Komutācija līdzstrāvas elektromotoros

Kad darbojas elektromotors, līdzstrāvas birstes, kas slīd pa rotējošā kolektora virsmu, secīgi pāriet no vienas kolektora plāksnes uz otru. Šajā gadījumā tiek pārslēgtas armatūras tinuma paralēlās sekcijas, un tajās mainās strāva. Strāvas izmaiņas notiek, kamēr spoles pagrieziens ir īssavienots ar suku. Šo pārslēgšanas procesu un ar to saistītās parādības sauc par komutāciju.

Pārslēgšanas brīdī e tiek inducēts spoles īssavienojuma daļā sava magnētiskā lauka ietekmē. utt. v. pašindukcija. Iegūtais e. utt. c) rada papildu strāvu īssavienojumā, kas rada nevienmērīgu strāvas blīvuma sadalījumu uz suku kontaktvirsmas. Šis apstāklis ​​tiek uzskatīts par galveno iemeslu kolektora lokam zem birstes. Komutācijas kvalitāte tiek vērtēta pēc dzirksteļošanas pakāpes zem birstes aizmugurējās malas un tiek noteikta pēc dzirksteļošanas pakāpes skalas.

Līdzstrāvas ierosmes elektromotoru metodes

Elektrisko mašīnu sajūsmā saprotu magnētiskā lauka radīšanu tajās, kas nepieciešams elektromotora darbībai... Ierosmes elektromotoru līdzstrāvas shēmas parādītas attēlā.

Shēmas līdzstrāvas motoru ierosināšanai: a — neatkarīga, b — paralēla, c — virkne, d — jaukta

Saskaņā ar ierosmes metodi līdzstrāvas elektromotorus iedala četrās grupās:

1. Neatkarīgi ierosināts, kur NOV ierosmes spole tiek darbināta no ārēja līdzstrāvas avota.

2. Ar paralēlu ierosmi (šuntu), kurā ierosmes tinums SHOV ir savienots paralēli armatūras tinuma barošanas avotam.

3. Ar virknes ierosmi (sērija), kur IDS ierosmes tinums ir virknē savienots ar armatūras tinumu.

4. Jauktas ierosmes (kombinētie) motori, kuriem ir virknes IDS un ierosmes tinuma paralēlais SHOV.

Līdzstrāvas motoru veidi

Līdzstrāvas motori galvenokārt atšķiras ar ierosmes raksturu. Motori var būt ar neatkarīgu, sērijveida un jauktu ierosmi.Paralēli aizrautību var atstāt novārtā. Pat ja lauka tinums ir savienots ar to pašu tīklu, no kura tiek barota armatūras ķēde, tad arī šajā gadījumā ierosmes strāva nav atkarīga no armatūras strāvas, jo barošanas tīklu var uzskatīt par bezgalīgas jaudas tīklu, un spriegums ir pastāvīgs.

Lauka tinums vienmēr ir pievienots tieši tīklam, un tāpēc papildu pretestības ieviešana armatūras ķēdē neietekmē ierosmes režīmu. Specifika, ka tā pastāv ar paralēlu ierosmi ģeneratoros, tas nevar būt šeit.

Mazjaudas līdzstrāvas motori bieži izmanto pastāvīgo magnētu ierosmi. Tajā pašā laikā tiek ievērojami vienkāršota motora ieslēgšanas shēma, samazināts vara patēriņš. Tomēr jāņem vērā, ka, lai gan lauka tinums ir izslēgts, magnētiskās sistēmas izmēri un svars nav zemāki kā ar iekārtas elektromagnētisko ierosmi.

Dzinēju īpašības lielā mērā nosaka to sistēma. uztraukums.

Jo lielāks ir dzinēja izmērs, jo lielāks ir dabiskais griezes moments un attiecīgi jauda. Tāpēc ar lielāku griešanās ātrumu un vienādiem izmēriem jūs varat iegūt lielāku dzinēja jaudu. Šajā sakarā parasti tiek izstrādāti līdzstrāvas motori, īpaši ar mazu jaudu lielā ātrumā - 1000–6000 apgr./min.

Tomēr jāpatur prātā, ka ražošanas iekārtu darba korpusu rotācijas ātrums ir ievērojami mazāks. Tāpēc starp dzinēju un darba mašīnu ir jāuzstāda pārnesumkārba.Jo lielāks dzinēja apgriezienu skaits, jo sarežģītāka un dārgāka kļūst pārnesumkārba. Lieljaudas instalācijās, kur pārnesumkārba ir dārga iekārta, dzinēji ir konstruēti ar ievērojami mazākiem apgriezieniem.

Jāpatur prātā arī tas, ka mehāniskā pārnesumkārba vienmēr rada būtisku kļūdu. Tāpēc precīzās instalācijās vēlams izmantot zema ātruma motorus, kurus varētu pieslēgt darba korpusiem tieši vai ar vienkāršāko transmisiju. Šajā sakarā parādījās tā sauktie motori ar lielu griezes momentu pie zemiem rotācijas ātrumiem. Šos motorus plaši izmanto metāla griešanas mašīnās, kur tie ir savienoti ar pārvietošanas korpusiem bez starpsavienojumiem, izmantojot lodīšu skrūves.

Elektromotori atšķiras arī pēc konstrukcijas, ja zīmes ir saistītas ar to darbības apstākļiem. Normālos apstākļos tiek izmantoti tā sauktie atvērtie un aizsargātie dzinēji, gaisa dzesēšanas telpas, kurās tie ir uzstādīti.

Gaiss tiek izpūsts pa iekārtas kanāliem ar ventilatora palīdzību, kas novietots uz motora vārpstas. Agresīvā vidē tiek izmantoti slēgti motori, kas dzesēti ar ārēju spārnu virsmu vai ārēju gaisa plūsmu. Visbeidzot, ir pieejami īpaši sprādzienbīstamas vides dzinēji.

Īpašas prasības dzinēja konstrukcijai tiek izvirzītas, ja nepieciešams nodrošināt augstu veiktspēju - ātru paātrinājuma un palēninājuma procesu plūsmu. Šajā gadījumā dzinējam jābūt ar īpašu ģeometriju - ar mazu armatūras diametru ar tā garo garumu.

Lai samazinātu tinuma induktivitāti, tas netiek likts kanālos, bet uz gludas armatūras virsmas.Spole ir piestiprināta ar līmvielām, piemēram, epoksīda sveķiem. Ar zemu spoles induktivitāti ir būtiski uzlabot kolektora komutācijas apstākļus, nav nepieciešami papildu stabi, var izmantot mazāku izmēru kolektoru. Pēdējais vēl vairāk samazina motora armatūras inerces momentu.

Vēl lielākas iespējas samazināt mehānisko inerci nodrošina dobas armatūras izmantošanu, kas ir izolācijas materiāla cilindrs. Uz šī cilindra virsmas atrodas tinums, kas izgatavots drukājot, štancējot vai zīmējot uz veidnes uz īpašas mašīnas. Spole ir fiksēta ar līmes materiāliem.

Rotējošā cilindra iekšpusē, lai izveidotu ceļus, magnētiskās plūsmas pārejai ir nepieciešama tērauda serde. Motoros ar gludām un dobām enkurām, jo ​​palielinās spraugas magnētiskajā ķēdē, ko izraisa tinumu un izolācijas materiālu ievadīšana tajos, ievērojami palielinās nepieciešamais magnetizācijas spēks, lai vadītu nepieciešamo magnētisko plūsmu. Attiecīgi magnētiskā sistēma izrādās attīstītāka.

Zemas inerces motori ietver arī disku armatūras motorus. Diski, uz kuriem tiek uzklāti vai pielīmēti tinumi, izgatavoti no plāna izolācijas materiāla, kas nedeformējas, piemēram, stikla. Magnētiskā sistēma bipolārajā versijā sastāv no divām skavām, no kurām vienā atrodas ierosmes spoles. Armatūras tinuma zemās induktivitātes dēļ iekārtai, kā likums, nav kolektora, un strāva tiek noņemta ar sukām tieši no tinuma.

Jāpiemin arī par lineāro motoru, kas nenodrošina rotācijas kustību un translāciju.Tas attēlo motoru, magnētisko sistēmu, uz kuras tas atrodas, un stabi ir uzstādīti uz armatūras kustības līnijas un atbilstošā mašīnas darbinieka korpusa. Enkurs parasti ir veidots kā zemas inerces enkurs. Motora izmēri un izmaksas ir lielas, jo ir nepieciešams ievērojams skaits stabu, lai nodrošinātu kustību pa noteiktu ceļa posmu.

Līdzstrāvas motoru palaišana

Sākotnējā motora iedarbināšanas brīdī armatūra ir nekustīga un pretēja. utt. c) spriegums enkurā ir vienāds ar nulli, tāpēc Ip = U / Rya.

Armatūras ķēdes pretestība ir maza, tāpēc ieslēgšanas strāva pārsniedz nominālo 10-20 reižu vai vairāk. Tas var izraisīt ievērojamu elektrodinamiskie centieni armatūras tinumā un tā pārmērīga pārkaršana, kuras dēļ motors sāk lietot palaišanas reostati — armatūras ķēdē iekļautās aktīvās pretestības.

Motorus līdz 1 kW var iedarbināt tieši.

Palaišanas reostata pretestības vērtība tiek izvēlēta atbilstoši pieļaujamajai motora palaišanas strāvai. Reostats tiek izgatavots pa posmiem, lai uzlabotu elektromotora iedarbināšanas vienmērīgumu.

Starta sākumā tiek ievadīta visa reostata pretestība. Palielinoties enkura ātrumam, parādās pret-e. d. s, kas ierobežo ieslēgšanas strāvas.. Pakāpeniski noņemot reostata pretestību no armatūras ķēdes, pakāpeniski palielinās armatūrai pievadītais spriegums.

Ātruma regulēšanas elektromotora līdzstrāva

Līdzstrāvas motora ātrums:

kur U ir barošanas spriegums; Iya — armatūras strāva; Ri ir ķēdes armatūras pretestība; kc — magnētisko sistēmu raksturojošais koeficients; F ir elektromotora magnētiskā plūsma.

No formulas redzams, ka elektromotora līdzstrāvas rotācijas ātrumu var regulēt trīs veidos: mainot elektromotora ierosmes plūsmu, mainot elektromotoram pievadīto spriegumu un mainot pretestību armatūras ķēdēs. .

Pirmās divas vadības metodes ir visplašāk izmantotas, trešā metode tiek izmantota reti: tā ir neekonomiska un motora ātrums būtiski atkarīgs no slodzes svārstībām. Iegūtās mehāniskās īpašības ir parādītas attēlā.

Līdzstrāvas motora mehāniskie raksturlielumi ar dažādām ātruma regulēšanas metodēm

Treknā līnija ir dabiskā ātruma atkarība no vārpstas griezes momenta vai, kas ir tas pats, no armatūras strāvas. Taisnā līnija ar dabīgām mehāniskām īpašībām nedaudz atšķiras no horizontālās pārtrauktās līnijas. Šo novirzi sauc par nestabilitāti, nestingrību, dažreiz statismu. Neparalēlu taisnu līniju grupa I atbilst ātruma regulēšanai ar ierosmi, paralēlas taisnes II iegūst armatūras sprieguma maiņas rezultātā, visbeidzot ventilators III ir aktīvās pretestības ievadīšanas rezultāts armatūras ķēdē.

Līdzstrāvas motora ierosmes strāvas lielumu var kontrolēt, izmantojot reostatu vai jebkuru ierīci, kuras pretestību var mainīt, piemēram, tranzistoru. Palielinoties pretestībai ķēdē, lauka strāva samazinās, motora ātrums palielinās.Pie Kad magnētiskā plūsma vājina, mehāniskie raksturlielumi ir augstāki par dabiskajiem (ti, virs raksturlielumiem, ja nav reostata). Dzinēja apgriezienu skaita palielināšanās palielina dzirksteļošanu zem sukām. Turklāt, elektromotoram darbojoties ar novājinātu plūsmu, tā darbības stabilitāte samazinās, īpaši ar mainīgām vārpstas slodzēm. Tāpēc ātruma kontroles ierobežojumi šādā veidā nepārsniedz 1,25–1,3 reizes nominālo.

Sprieguma regulēšanai nepieciešams pastāvīgs strāvas avots, piemēram, ģenerators vai pārveidotājs. Līdzīgu regulējumu izmanto visās rūpnieciskās elektriskās piedziņas sistēmās: ģenerators - līdzstrāvas piedziņa (G - DPT), elektriskās mašīnas pastiprinātājs - līdzstrāvas motors (EMU - DPT), magnētiskais pastiprinātājs - līdzstrāvas motors (MU - DPT), tiristoru pārveidotājs — līdzstrāvas motors (T — DPT).

Apturēt elektromotoru līdzstrāvu

Elektriskās piedziņās ar līdzstrāvas elektromotoriem tiek izmantotas trīs bremzēšanas metodes: dinamiskā, reģeneratīvā un opozīcijas bremzēšana.

Dinamiskās bremzēšanas līdzstrāvas motors tiek veikts, īssavienojot motora armatūras tinumu vai ar rezistors… Kurā līdzstrāvas motors sāk darboties kā ģenerators, pārvēršot uzkrāto mehānisko enerģiju elektroenerģijā. Šī enerģija tiek atbrīvota kā siltums pretestībā, kurai ir aizvērts armatūras tinums. Dinamiskā bremzēšana nodrošina precīzu dzinēja bremzēšanu.

Reģeneratīvā bremzēšana Līdzstrāvas motors darbojas, kad pieslēgts pie tīkla elektromotoru griež piedziņas mehānisms ar ātrumu, kas pārsniedz ideālo tukšgaitas ātrumu. Tad d.utt.s, kas inducētas motora tinumā, pārsniegs līnijas sprieguma vērtību, strāva motora tinumā mainīs virzienu. Ģeneratora režīmā darbojas elektromotors, dodot enerģiju tīklam. Tajā pašā laikā uz tā vārpstas notiek bremzēšanas moments. Šādu režīmu var iegūt pacelšanas mehānismu piedziņās, nolaižot slodzi, kā arī regulējot motora ātrumu un bremzēšanas procesos elektriskajās piedziņās ar līdzstrāvu.

Līdzstrāvas motora reģeneratīvā bremzēšana ir visekonomiskākā metode, jo šajā gadījumā elektroenerģija tiek atgriezta tīklā. Metāla griešanas mašīnu elektriskajā piedziņā šo metodi izmanto ātruma kontrolei G — DPT un EMU — DPT sistēmās.

Opozīcijas līdzstrāvas motora apturēšana tiek veikta, mainot sprieguma un strāvas polaritāti armatūras tinumā. Armatūras strāvai mijiedarbojoties ar ierosmes spoles magnētisko lauku, rodas bremzēšanas moments, kas samazinās, samazinoties elektromotora griešanās ātrumam. Kad elektromotora ātrums samazinās līdz nullei, elektromotors ir jāatvieno no tīkla, pretējā gadījumā tas sāks griezties pretējā virzienā.