- Uređaj i opis DPT-a
- Načelo djelovanja
- Vrste DPT-a
- upravljanje
- Područja primjene
- Prednosti i nedostaci
- Videozapis pored napisanog
Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
Era elektromotora datira iz 30-ih godina XIX stoljeća, kada je Faraday eksperimentalno dokazao sposobnost rotacije vodiča kroz koju struja prolazi oko stalnog magneta. Na tom principu Thomas Davenport je dizajnirao i testirao prvi DC motor. Izumitelj je instalirao svoj uređaj na postojeći model vlaka, čime je dokazao učinkovitost elektromotora.
Praktičnu primjenu DPT-a pronašao je B. S. Jacobi, postavljajući ga na brod kako bi rotirao oštrice. Izvor sadašnjih znanstvenika poslužio je 320 galvanizirajućih stanica. Unatoč glomaznoj opremi, brod je mogao ploviti protiv struje, prevozeći 12 putnika.
Tek krajem XIX stoljeća počeo je opremati industrijske strojeve sinkronim električnim motorima. To je olakšano svjesnošću o načelu pretvaranja mehaničke energije u električnu energiju pomoću motora s istosmjernom strujom. Naime, korištenjem elektromotora u generatorskom modu, uspjeli smo dobiti električnu energiju, čija se proizvodnja pokazala znatno jeftinijom od cijene proizvodnje galvanskih ćelija. Od tada, elektromotori su poboljšani i počeli su dobivati snažne pozicije u svim područjima našeg života.
Uređaj i opis DPT-a
Strukturno, DC motor je konstruiran prema principu interakcije magnetskih polja.
Najjednostavniji DPT sastoji se od sljedećih glavnih čvorova:
- Dva namota sa spojenim jezgrama. Ovaj dizajn se nalazi na osovini i čini čvor, koji se naziva rotor ili sidro.
- Dva stalna magneta, okrenuta različitim polovima prema namotima. Oni obavljaju zadatak fiksiranog statora.
- Kolektor - dvije polukružne, izolirane ploče smještene na osovini DPT-a.
- Dva fiksna kontaktna elementa (četke), projektirana za prijenos električne struje kroz kolektor na uzbude.
Gornji primjer je radni model kolektorskog motora. U praksi se takvi uređaji ne primjenjuju. Činjenica je da je takav motor premali. Djeluje pretjerano, pogotovo kada se priključuje mehaničko opterećenje.
Stator (induktor)
U modelima modernih DC motora, koriste se statori, oni su također induktori, u obliku namotaja namotanih na jezgre. Kada je električni krug zatvoren, nastaju linije magnetskog polja pod djelovanjem dobivene elektromagnetske indukcije.
Za napajanje namota induktora DPT mogu se koristiti razni dijagrami ožičenja:
- s neovisnom pobudom namota;
- spoj paralelan s armaturnim namotima;
- inačice s uzastopnim pobudama zavojnice rotora i statora;
- mješovita veza.
Dijagrami povezivanja mogu se jasno vidjeti na slici 2. \ t
Svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke. Način povezivanja često je uvjetovan uvjetima u kojima se očekuje rad DC motora. Konkretno, ako je potrebno smanjiti iskrenje kolektora, upotrijebite paralelnu vezu. Za povećanje zakretnog momenta, bolje je koristiti sklopove s nizom spojeva namota. Prisutnost visokih startnih struja stvara povećanu električnu snagu u trenutku pokretanja motora. Ova metoda je prikladna za istosmjerni motor koji intenzivno radi u kratkotrajnom načinu rada, na primjer za starter. U ovom načinu rada, dijelovi elektromotora nemaju vremena za pregrijavanje, pa je njihovo trošenje zanemarivo.
Rotor (sidro)
U primjeru primitivnog elektromotora opisanog gore, rotor se sastoji od dvokrake armature na jednom namotu, s različitim polovima. Konstrukcija omogućuje rotaciju osovine motora.
U opisanom uređaju postoji značajan nedostatak: kada zaustavite rotaciju armature, njegovi namoti zauzimaju stabilan položaj. Za ponovno pokretanje električnog motora, potrebno je na okno dati neki zakretni moment.
Ovaj ozbiljan nedostatak je lišen sidra s tri i velikog broja namotaja. Slika 3 prikazuje sliku rotora s tri namota i Sl. 4 - sidro s velikim brojem namota.
Takvi se rotori često nalaze u malim električnim motorima male snage.
Za konstrukciju snažnih vučnih motora i radi povećanja stabilnosti frekvencije rotacije koristi se armatura s velikim brojem namota. Dijagram takvog motora prikazan je na slici 5.
kolekcionar
Ako je napajanje istosmjernog napajanja spojeno na igle namota rotora, sidro će pola okreta i zaustaviti se. Za nastavak procesa rotacije potrebno je promijeniti polaritet ulazne struje. Uređaj koji obavlja funkciju struje uključivanja radi promjene polariteta na terminalima namota naziva se kolektor.
Najjednostavniji kolektor sastoji se od dvije izolirane polukružne ploče. Svaki od njih u određenom trenutku dolazi u dodir s četkom, što ublažava napetost. Jedna lamela je uvijek povezana s plusom, a druga s minusom. Kada se osovina zakrene za 180º, ploče kolektora se mijenjaju, zbog čega dolazi do nove komutacije s promjenom polariteta.
Isti princip prekidačkih namotaja koristi se u svim kolektorima, uključujući i uređaje s velikim brojem lamela (par za svaki namotaj). Na taj način, kolektor osigurava prekidanje koje je potrebno za kontinuirano okretanje rotora.
U modernim konstrukcijama kolektora letvice su raspoređene u krug na takav način da se svaka ploča odgovarajućeg para nalazi na dijametralno suprotnoj strani. Lanac sidra se mijenja kao rezultat promjene položaja vratila.
Načelo djelovanja
Čak i iz škole pamtimo da živa žica, koja se nalazi između polova magneta, ima silu potiskivanja. To se događa zato što se oko žice na cijeloj dužini formira magnetsko polje. Kao rezultat interakcije magnetskih polja nastaje "Amperov" sila:
F = B × I × L, gdje B znači veličinu magnetske indukcije polja, I je struja, L je duljina žice.
Amperov vektor je uvijek okomit na linije magnetskog toka između polova. Shematski, princip djelovanja je prikazan na Sl. 6.
Ako umjesto izravnog vodiča uzmemo konturni okvir i spojimo ga na strujni izvor, on će se okrenuti za 180º i zaustaviti u takvom položaju da će rezultirajuća sila biti jednaka 0. Pokušajmo gurnuti okvir. Vraća se na početni položaj.
Promijenite polaritet struje i pokušajte ponovno: okvir je napravio još pola okreta. Logično je pretpostaviti da je potrebno mijenjati smjer struje svaki put kada odgovarajući zavoji namota prođu kroz točke promjene polova magneta. U tu svrhu je stvoren kolektor.
Shematski, možete zamisliti svaki sidreni namot u obliku zasebnog konturnog okvira. Ako postoji nekoliko namotaja, tada se u svakom trenutku jedan od njih približava magnetu statora i utječe na silu uzgona. Tako se održava kontinuirana rotacija armature.
Vrste DPT-a
Postojeći istosmjerni motori mogu se klasificirati prema dvije glavne značajke: prisutnosti ili odsutnosti sklopa četkastog kolektora u konstrukciji motora i tipu magnetskog sustava statora.
Razmotrite glavne razlike.
Prisutnošću jedinice s kistom
DC motori za komutacijske namote, koji koriste čvorišta s četkastim kolektorom, nazivaju se kolektorski. Pokrivaju širok raspon modela električnih motora. Postoje motori u čijoj su konstrukciji korišteni do 8 čvorova s četkicama.
Funkcije rotora mogu izvoditi permanentni magnet, a struja iz električne mreže se izravno dovodi do namotaja statora. U ovoj izvedbi, nema potrebe za kolektorom, a problemi povezani s prebacivanjem, rješavaju se elektronski.
Kod takvih motora bez četkica, jedan od nedostataka je eliminiran - iskrenje, što dovodi do intenzivnog trošenja kolektorskih ploča i četkica. Osim toga, oni su jednostavniji za održavanje i zadržavanje svih korisnih značajki DCF-ova: jednostavnost upravljanja povezane s kontrolom brzine, visoka učinkovitost i drugi pokazatelji. Motori bez četkica nazivaju se motori ventila.
Po vrsti konstrukcije magnetskog sustava statora
U konstrukciji sinkronih motora postoje modeli s trajnim magnetima i DC s uzbudnim namotima. Električni motori serije u kojima se statori koriste uz struju pobude iz namota vrlo su česti. Pružaju stabilnu brzinu rotacije vratila, visoku nominalnu mehaničku snagu.
Metode povezivanja namotaja statora razmatrane su gore. Još jednom naglašavamo da električne i vučne karakteristike istosmjernih motora ovise o izboru dijagrama ožičenja. Razlikuju se u serijskim namotima iu zavojnicama s paralelnim pobudama.
upravljanje
Nije teško shvatiti da će se, ako se promijeni polaritet napona, promijeniti i smjer vrtnje armature. To olakšava upravljanje motorom manipuliranjem polariteta četkica.
Mehanička svojstva
Razmotrite grafikon frekvencije u odnosu na trenutak sile na osovini. Vidimo pravac s negativnim nagibom. To izravno izražava mehanička svojstva istosmjernog motora. Za njegovu izgradnju odabrati određeni fiksni napon, zbrojiti na snagu namota rotora.
Kontrolna karakteristika
Isti izravan, ali ide s pozitivnim nagibom, je graf frekvencije rotacije armature iz opskrbnog napona. To je regulacijska karakteristika sinkronog motora.
Izgradnja navedenog rasporeda odvija se u određenom trenutku razvijenog DPT-a.
Zbog linearnosti karakteristika, kontrola istosmjernih motora je pojednostavljena. Budući da je sila F proporcionalna struji, promjenom njene vrijednosti, primjerice promjenjivim otporom, moguće je regulirati parametre motora.
Podešavanje brzine rotora lako se postiže promjenom napona. U kolektorskim motorima koji koriste startne otpornike postiže se glatko povećanje brzine, što je posebno važno za vučne motore. To je također jedan od učinkovitih metoda kočenja. Štoviše, u načinu usporenja, sinkroni elektromotor generira električnu energiju, koja se može vratiti u mrežu.
Područja primjene
Nabrojati sva područja primjene elektromotora može biti beskonačno dugo. Na primjer, samo neke od njih:
- kućanski i industrijski električni alati;
- automobilska industrija - podizači prozora, ventilatori i druga automatika;
- Tramvaji, trolejbusi, električni automobili, dizalice i drugi mehanizmi za koje su važna visoka vučna svojstva.
Prednosti i nedostaci
Prednosti uključuju:
- Linearna ovisnost karakteristika istosmjernih elektromotora (pravaca) pojednostavljuje upravljanje;
- Lako podesiva brzina;
- dobra početna svojstva;
- kompaktne veličine.
Kod asinkronih motora koji su AC motori, vrlo je teško postići takve karakteristike.
nedostaci:
- ograničeni sakupljač resursa i četke;
- dodatno gubljenje vremena za preventivno održavanje povezano s održavanjem čvorova kolektorskih četkica;
- zbog činjenice da koristimo mreže s izmjeničnim naponom, potrebno je ispraviti struju;
- skupa za izradu sidara.
Prema navedenim parametrima dobitnici su modeli asinkronih motora. Međutim, u mnogim slučajevima, upotreba istosmjernog motora je jedina moguća opcija koja ne zahtijeva složenost električnog kruga.