Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как подключить двигатель постоянного тока от переменного


Способы запуска электродвигателя постоянного тока: рабочие схемы

Хорошие тяговые характеристики электрических машин постоянного тока сделали их неотъемлемым элементом большинства устройств промышленной и бытовой механизации. Но вместе с тем возникает и существенная проблема значительных пусковых токов, в сравнении с  асинхронными электродвигателями, работающих на переменном напряжении. Именно поэтому многие специалисты детально изучают способы запуска электродвигателя постоянного тока, прежде чем включить агрегат.

Прямой пуск

Из всех электродвигателей постоянного тока основная градация при выборе способа их запуска должна учитывать мощность устройства.

В целом выделяют три вида пуска:

  • малой мощности;
  • средней;
  • большой мощности.

Для прямого запуска подойдут только маломощные электродвигатели, которые потребляют до 1кВт электроэнергии в сети.  При прямых запусках электродвигателя все напряжение сразу подается на рабочую обмотку. Это обуславливает возникновение максимального пускового тока из-за отсутствия естественной компенсации за счет ЭДС противодействия.

С физической точки зрения ситуация в обмотках ротора будет выглядеть следующим образом: в момент подачи напряжения сила тока в обмотках равна нулю, поэтому его значение будет определяться по формуле:

I = U/Rобм, где

U – приложенная к выводам номинальное напряжение, Rобм – сопротивление катушки.

В этот момент величина токовой нагрузки электродвигателя постоянного тока является максимальной, он может отличаться от номинального значения в 1,5 – 2,5 раза. После этого  протекание тока обуславливает генерацию ЭДС  противодействия, которая компенсирует пусковую нагрузку до установки номинальной мощности, тогда ток станет:

I = (U — Eпрот)/Rобм

В мощных устройствах сопротивление обмоток якоря может равняться 1 или 0,5 Ом, из-за чего ток при запуске электродвигателя может достигнуть 200 – 500 А, что в 10 – 50 раз будет превышать допустимые величины. Это, в свою очередь, может привести к термическому отпуску металла, деформации проводников, разрушению колец или щеток скользящего контакта. Поэтому двигатели постоянного тока средней и большой мощности должны вводиться в работу реостатным запуском или путем подачи заведомо пониженного напряжения, прямой пуск для них крайне опасен.

Пуск с помощью пускового реостата

В этом случае в цепь вводится переменное сопротивление, которое на начальном этапе обеспечивает снижение токовой нагрузки, пока вращение ротора не достигнет установленных оборотов. По мере стабилизации ампеража до стандартной величины в реостате уменьшается сопротивление от максимального значения до минимального.  

Расчет электрической величины в этом случае будет производиться по формуле:

I = U / (Rобм + Rреостата)

В лабораторных условиях уменьшение нагрузки может производиться вручную – посредством перемещения ползунка реостата. Однако в промышленности такой метод не получил широкого распространения, так как процесс не согласовывается с токовыми величинами.  Поэтому применяется регулировка по току, по ЭДС или по времени, в первом случае задействуется измерение величины в обмотках возбуждения, во втором, на каждую ступень применяется выдержка времени.

Оба метода используются для запуска электродвигателей:

  • с последовательным;
  • с параллельным возбуждением;
  • с независимым возбуждением.

Запуск ДПТ с параллельным возбуждением

Такой запуск электродвигателя осуществляется посредством включения и обмотки возбуждения, и якорной к напряжению питания электросети, друг относительно друга они располагаются параллельно. То есть каждая из обмоток электродвигателя постоянного тока находятся под одинаковой разностью потенциалов.  Этот метод запуска обеспечивает жесткий режим работы, используемый в станочном оборудовании. Токовая нагрузка во вспомогательной обмотке  при запуске имеет сравнительно меньший ток, чем обмотки статора или ротора.

Для контроля пусковых характеристик сопротивления вводятся в обе цепи:

Рис 1. Запуск ДПТ с параллельным возбуждением

На начальном этапе вращения вала позиции реостата обеспечивают снижение нагрузки на электродвигатель, а затем их обратно выводят в положение нулевого сопротивления. При затяжных запусках выполняется автоматизация и комбинация нескольких ступеней пусковых реостатов или отдельных резисторов, пример такой схемы включения приведен на рисунке ниже:

Рис. 2. Ступенчатый пуск двигателя параллельного возбуждения
  • При подаче напряжения питания на электродвигатель ток, протекающий через рабочие обмотки и обмотку возбуждения, за счет магазина сопротивлений Rпуск1, Rпуск2, Rпуск3 нагрузка ограничивается до минимальной величины.
  • После достижения порогового значения минимума токовой величины происходит последовательное срабатывание  реле K1, K2, K3.
  • В результате замыкания контактов реле K1.1 шунтируется первый резистор, рабочая характеристика в цепи питания электродвигателя скачкообразно повышается.
  • Но после снижения ниже установленного предела замыкаются контакты K2.2 и процесс повторяется снова, пока электрическая машина не достигнет номинальной частоты вращения.

Торможение электродвигателя постоянного тока может производиться в обратной последовательности за счет тех же резисторов.

Запуск ДПТ с последовательным возбуждением

Рис. 3. Запуск ДПТ с последовательным возбуждением

На рисунке выше приведена принципиальная схема подключения электродвигателя с последовательным возбуждением. Ее отличительная особенность заключается в последовательном соединении катушки возбуждения Lвозбуждения и непосредственно мотора, переменное сопротивление Rякоря также вводится последовательно.

По цепи обеих катушек протекает одинаковая токовая величина, эта схема обладает хорошими параметрами запуска, поэтому ее часто используют в электрическом транспорте. Такой электродвигатель запрещено включать без усилия на валу, а регулирование частоты осуществляется в соответствии с нагрузкой.

Пуск ДПТ с независимым возбуждением

Подключение электродвигателя в цепь с  независимым возбуждением производится путем  ее запитки от отдельного источника.

Рис. 4. Запуск ДПТ с независимым возбуждением

На схеме приведен пример независимого подключения, здесь катушка Lвозбуждения и сопротивление в ее цепи Rвозбуждения получают питание отдельно от обмоток двигателя током независимого устройства. Для обмоток двигателя также включается регулировочный реостат Rякоря. При этом способе запуска машина постоянного тока не должна включаться без нагрузки или с минимальным усилием на валу, так как это приведет к нарастанию оборотов и последующей поломке.

Пуск путем изменения питающего напряжения

Одним из вариантов снижения токовой нагрузки при запуске электродвигателя является уменьшение питающего номинала посредством генератора постоянного напряжения или управляемого выпрямителя.

С физической точки зрения установка реостата обеспечивает тот же эффект, но с увеличением мощности электродвигателя возрастает и постоянная токовая нагрузка, существенно повышаются потери на реостатах. Поэтому снижение постоянного напряжения выполняет отдельное устройство на базе микросхемы, пример которого приведен на рисунке ниже:

Рис. 5. Схема пуска с изменением питающего напряжения

Как создать ШИМ-регулятор скорости двигателя постоянного тока с использованием таймера 555 IC

В этом руководстве мы узнаем, как создать ШИМ-регулятор скорости двигателя постоянного тока с использованием таймера 555 IC. Мы подробно рассмотрим, как работает схема генератора ШИМ с таймером 555, как ее использовать для управления скоростью двигателя постоянного тока и как изготовить для нее специальную плату.

Обзор

Мы можем контролировать скорость двигателя постоянного тока, контролируя входное напряжение двигателя. Для этой цели мы можем использовать ШИМ или широтно-импульсную модуляцию.

ШИМ - это метод, с помощью которого мы можем генерировать переменное напряжение путем включения и выключения питания, которое поступает на электронное устройство с высокой скоростью. Среднее напряжение зависит от рабочего цикла сигнала или количества времени, в течение которого сигнал включен, и количества времени, в течение которого сигнал выключается в течение одного периода времени.

Таймер 555 способен генерировать ШИМ-сигнал при установке в нестабильном режиме. Если вы не знакомы с таймером 555, вы можете проверить мой предыдущий учебник, в котором я подробно объяснил, что внутри и как работает 555 таймер IC.

Вот базовая схема таймера 555, работающего в нестабильном режиме, и мы можем заметить, что выходной сигнал ВЫСОКИЙ, когда конденсатор С1 заряжается через резисторы R1 и R2.

С другой стороны, выход IC низок, когда конденсатор C1 разряжается, но только через резистор R2. Таким образом, мы можем заметить, что если мы изменим значения любого из этих трех компонентов, мы получим разные времена включения и выключения, или другой рабочий цикл прямоугольного выходного сигнала.Простой и быстрый способ сделать это - заменить резистор R2 потенциометром и дополнительно добавить в схему два диода.

В этой конфигурации время включения будет зависеть от резистора R1, левой стороны потенциометра и конденсатора C1, а время выключения будет зависеть от конденсатора C1 и правой стороны потенциометра. Также можно заметить, что в этой конфигурации период одного цикла, то есть частоты, всегда будет одинаковым, потому что полное сопротивление при зарядке и разрядке будет оставаться одинаковым.

Обычно сопротивление R1 намного меньше, чем сопротивление потенциометра, например, 1 кОм по сравнению с 100 кОм потенциометра. Таким образом, мы имеем 99% контроль над сопротивлением зарядки и разрядки в цепи. Управляющий вывод таймера 555 не используется, но он подключен к конденсатору 100 нФ, чтобы исключить любые внешние помехи от этой клеммы. Сброс, вывод 4, активен на низком уровне, поэтому он подключен к VCC, чтобы предотвратить любой нежелательный сброс выхода.

Выход таймера 555 может понижать или подавать ток 200 мА на нагрузку. Так что, если двигатель, которым мы хотим управлять, превышает этот рейтинг, нам нужно использовать транзистор или полевой МОП-транзистор для управления двигателем. В этом примере я использовал (TIP122) транзистор Дарлингтона, который может выдерживать ток до 5А.

Выход IC должен быть подключен к базе транзистора через резистор, и в моем случае я использовал резистор 1 кОм. Для предотвращения скачков напряжения, создаваемых двигателем, нам необходимо использовать обратный диод, который подключен параллельно с двигателем.

Теперь мы можем перейти к разработке печатной платы для этой схемы. Для этой цели я буду использовать бесплатное онлайн-программное обеспечение EasyEDA. Здесь мы можем начать с поиска и размещения компонентов на пустом холсте. Библиотека содержит сотни тысяч компонентов, поэтому у меня не было проблем с поиском всех необходимых компонентов для этой схемы ШИМ-контроллера скорости двигателя постоянного тока.

После вставки компонентов нам нужно создать схему платы и начать расстановку компонентов.Два конденсатора должны быть расположены как можно ближе к таймеру 555, в то время как другие компоненты могут быть размещены, где мы хотим, но все же в логическом расположении в соответствии с принципиальной схемой.

Используя инструмент отслеживания, нам нужно соединить все компоненты. Инструмент отслеживания довольно интуитивен и с ним легко работать. Мы можем использовать как верхний, так и нижний слой, чтобы избежать пересечений и сделать дорожки короче.

Пэды компонентов, которые необходимо подключить к заземлению, устанавливаются на «Заземление» на вкладке «Свойства пэда», где нам нужно ввести GND в метку «Net» при выборе пэда.

Мы можем использовать слой Silk для добавления текста на доску. Также мы можем вставить файл изображения, поэтому я добавляю изображение логотипа моего сайта для печати на доске. В конце, используя инструмент «Площадь меди», нам нужно создать площадь поверхности платы.

Вы можете найти файлы проекта EasyEDA этого проекта здесь.

Как только мы закончили с дизайном, нам просто нужно нажать кнопку «Вывод Gerber», сохранить проект, и мы сможем загрузить файлы Gerber, которые используются для изготовления печатной платы.Мы можем заказать печатную плату у JLCPCB, которая является службой изготовления печатных плат EasyEDA, а также они являются спонсорами этого видео.

Здесь мы можем просто перетащить загруженный zip-файл файлов gerber. После загрузки мы можем еще раз просмотреть PCB в программе просмотра Gerber. Если все в порядке, мы можем выбрать до 10 печатных плат и получить их всего за 2 доллара.

Тем не менее, через неделю появились печатные платы, и я должен признать, что довольно приятно изготавливать ваши собственные печатные платы.Качество печатных плат отличное, все точно так же, как и в дизайне.

Хорошо, теперь мы можем перейти к вставке компонентов на печатную плату.

Компоненты, необходимые для этого примера, можно получить по ссылкам ниже:

Раскрытие информации: это партнерские ссылки. Как партнер Amazon я зарабатываю на соответствующих покупках.

Сначала я вставил меньшие компоненты, резисторы, диоды и конденсаторы.

Я согнул их провода с другой стороны, чтобы они оставались на месте, когда я переворачиваю плату для пайки.Что касается более крупных компонентов, я использовал клейкую ленту, чтобы удерживать их на месте при переворачивании платы.

Вот последний вид платы, и теперь осталось подключить двигатель постоянного тока и подходящий для него источник питания.

Я использовал 12В постоянного тока с высоким крутящим моментом, который я приводил в действие, используя 3,7В литий-ионные батареи, соединенные последовательно, которые дают около 12В. Теперь, используя потенциометр, мы можем контролировать скорость двигателя постоянного тока или сигнал ШИМ, генерируемый 555 таймером IC.

Я надеюсь, вам понравился этот урок и вы узнали что-то новое. Не стесняйтесь задавать любые вопросы в разделе комментариев ниже.

Двигатель постоянного тока

- Википедия

Работы щеточного электродвигателя с двухполюсным ротором (якорь) и статора с постоянным магнитом. «N» и «S» обозначают полярности на внутренних осях поверхностей магнитов; внешние грани имеют противоположную полярность. Знаки + и - показывают, где постоянный ток подается на коммутатор, который подает ток на обмотки якоря. Ходовая часть локомотива DD1 Пенсильванской железной дороги представляла собой непостоянно связанную пару электрических локомотивов постоянного тока третьего рельса, созданных для первоначальной электрификации железной дороги в Нью-Йорке, когда в городе были запрещены паровозы (кабина локомотива здесь снята).

Двигатель постоянного тока - это любой из вращающихся электрических двигателей, который преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию. Наиболее распространенные типы зависят от сил, создаваемых магнитными полями. Почти все типы двигателей постоянного тока имеют некоторый внутренний механизм, либо электромеханический, либо электронный, для периодического изменения направления тока в части двигателя.

Двигатели постоянного тока были первой формой широко используемого двигателя, поскольку они могли питаться от существующих систем распределения электроэнергии освещения постоянного тока.Скорость двигателя постоянного тока можно регулировать в широком диапазоне, используя либо переменное напряжение питания, либо изменяя силу тока в его обмотках возбуждения. Небольшие двигатели постоянного тока используются в инструментах, игрушках и бытовых приборах. Универсальный двигатель может работать на постоянном токе, но это легкий щеточный двигатель, используемый для переносных электроинструментов и бытовых приборов. В настоящее время более мощные двигатели постоянного тока используются в двигателях электромобилей, элеваторов и подъемников, а также в приводах сталелитейных заводов. Появление силовой электроники сделало возможным замену двигателей постоянного тока двигателями переменного тока во многих приложениях.

Электромагнитные двигатели [править]

Катушка с проводом, через который проходит ток, генерирует электромагнитное поле, выровненное по центру катушки. Направление и величина магнитного поля, создаваемого катушкой, могут изменяться в зависимости от направления и величины тока, протекающего через нее.

Простой двигатель постоянного тока имеет стационарный набор магнитов в статоре и якорь с одной или несколькими обмотками из изолированного провода, обернутого вокруг мягкого железного сердечника, который концентрирует магнитное поле.Обмотки обычно имеют несколько витков вокруг сердечника, и в больших двигателях может быть несколько параллельных путей тока. Концы обмотки провода соединены с коммутатором. Коммутатор обеспечивает подачу питания на каждую катушку якоря по очереди и через щетки соединяет вращающиеся катушки с внешним источником питания. (Бесщеточные двигатели постоянного тока имеют электронику, которая включает и выключает постоянный ток каждой катушки и не имеют щеток.)

Общее количество тока, посылаемого на катушку, размер катушки и то, на что она намотана, определяют силу создаваемого электромагнитного поля.

Последовательность включения или выключения определенной катушки определяет, в каком направлении направлены эффективные электромагнитные поля. Путем последовательного включения и выключения катушек можно создать вращающееся магнитное поле. Эти вращающиеся магнитные поля взаимодействуют с магнитными полями магнитов (постоянных или электромагнитов) в неподвижной части двигателя (статора), создавая крутящий момент на якоре, который вызывает его вращение. В некоторых конструкциях двигателей постоянного тока поля статора используют электромагниты для создания своих магнитных полей, которые позволяют лучше контролировать двигатель.

При высоких уровнях мощности двигатели постоянного тока почти всегда охлаждаются с помощью нагнетаемого воздуха.

Различное количество полей статора и якоря, а также способ их соединения обеспечивают различные характеристики регулирования скорости / крутящего момента. Скорость двигателя постоянного тока можно контролировать, изменяя напряжение, подаваемое на якорь. Введение переменного сопротивления в цепи якоря или цепи возбуждения позволило контролировать скорость. Современные двигатели постоянного тока часто управляются системами силовой электроники, которые регулируют напряжение путем «включения» постоянного тока в циклы включения и выключения, которые имеют эффективное более низкое напряжение.

Поскольку последовательный двигатель постоянного тока развивает свой максимальный крутящий момент на низкой скорости, его часто используют в тяговых приложениях, таких как электровозы и трамваи. В течение многих лет двигатель постоянного тока был опорой тяговых электроприводов как на электрических, так и на дизель-электрических локомотивах, трамваях / трамваях и дизельных электрических буровых установках. Внедрение двигателей постоянного тока и системы электросетей для управления оборудованием, начиная с 1870-х годов, положило начало второй промышленной революции. Двигатели постоянного тока могут работать непосредственно от аккумуляторных батарей, обеспечивая движущую силу для первых электромобилей и современных гибридных автомобилей и электромобилей, а также управляя множеством аккумуляторных инструментов.Сегодня двигатели постоянного тока до сих пор используются в таких небольших приложениях, как игрушки и дисководы, или в больших размерах для эксплуатации сталепрокатных и бумажных машин. Большие двигатели постоянного тока с раздельно возбужденными полями обычно использовались с приводами для намотки шахтных подъемников для обеспечения высокого крутящего момента, а также плавного регулирования скорости с помощью тиристорных приводов. Теперь они заменены большими двигателями переменного тока с частотно-регулируемыми приводами.

Если внешнее механическое питание подается на двигатель постоянного тока, оно действует как генератор постоянного тока, динамо.Эта функция используется для замедления и перезарядки аккумуляторов в гибридных и электромобилях или для возврата электричества обратно в электрическую сеть, используемую в уличных вагонах или в электропоездах, когда они замедляются. Этот процесс называется рекуперативным торможением на гибридных и электромобилях. В дизельных электровозах они также используют свои двигатели постоянного тока в качестве генераторов для замедления, но рассеивают энергию в пакетах резисторов. Более новые конструкции добавляют большие аккумуляторы, чтобы вернуть часть этой энергии.

Матовый [править]

Матовый электродвигатель постоянного тока, генерирующий крутящий момент от источника постоянного тока с помощью внутренней механической коммутации.Постоянные постоянные магниты образуют поле статора. Крутящий момент создается по принципу, согласно которому любой проводник с током, помещенный во внешнее магнитное поле, испытывает силу, известную как сила Лоренца. В двигателе величина этой силы Лоренца (вектор, представленный зеленой стрелкой) и, следовательно, выходной крутящий момент, является функцией угла ротора, что приводит к явлению, известному как пульсация крутящего момента), поскольку это двухполюсный двигатель Коммутатор состоит из разделительного кольца, так что ток меняется на половину оборота (180 градусов).

Матовый электродвигатель постоянного тока генерирует крутящий момент непосредственно из мощности постоянного тока, подаваемой на двигатель с помощью внутренней коммутации, стационарных магнитов (постоянных или электромагнитов) и вращающихся электромагнитов.

Преимущества щеточного двигателя постоянного тока включают низкую начальную стоимость, высокую надежность и простое управление скоростью двигателя. Недостатками являются высокие эксплуатационные расходы и низкий срок службы для применений с высокой интенсивностью. Техническое обслуживание включает в себя регулярную замену угольных щеток и пружин, по которым проходит электрический ток, а также чистку или замену коммутатора.Эти компоненты необходимы для передачи электроэнергии снаружи двигателя на обмотки вращающегося провода ротора внутри двигателя.

Щетки обычно изготавливаются из графита или углерода, иногда с добавлением дисперсной меди для улучшения проводимости. При использовании мягкий щеточный материал изнашивается по диаметру коммутатора и продолжает изнашиваться. Держатель щетки имеет пружину для поддержания давления на щетку при ее укорочении. Для щеток, предназначенных для переноса более чем одного или двух ампер, в щетку будет вставлен летающий провод и соединен с клеммами двигателя.Очень маленькие щетки могут опираться на скользящий контакт с металлическим щеткодержателем для переноса тока в щетку или могут опираться на контактную пружину, нажимающую на конец щетки. Щетки в очень маленьких, недолговечных двигателях, которые используются в игрушках, могут быть выполнены из сложенной металлической полосы, которая контактирует с коммутатором.

Безщеточный [править]

Типичные бесщеточные двигатели постоянного тока используют один или несколько постоянных магнитов в роторе и электромагниты на корпусе двигателя для статора. Контроллер двигателя преобразует постоянный ток в переменный.Эта конструкция механически проще, чем у щеточных двигателей, потому что она исключает усложнение передачи мощности от двигателя к вращающемуся ротору. Контроллер двигателя может определять положение ротора с помощью датчиков Холла или аналогичных устройств и может точно контролировать синхронизацию, фазу и т. Д. Тока в обмотках ротора, чтобы оптимизировать крутящий момент, сохранять мощность, регулировать скорость и даже применять некоторое торможение. Преимущества бесщеточных двигателей включают длительный срок службы, минимальное техническое обслуживание или его отсутствие, а также высокую эффективность.К недостаткам относятся высокая начальная стоимость и более сложные регуляторы скорости двигателя. Некоторые такие бесщеточные двигатели иногда называют «синхронными двигателями», хотя у них нет внешнего источника питания для синхронизации, как в случае с обычными синхронными двигателями переменного тока.

Несокращенный [править]

Другие типы двигателей постоянного тока не требуют коммутации.

  • Гомополярный двигатель - гомополярный двигатель имеет магнитное поле вдоль оси вращения и электрический ток, который в некоторой точке не параллелен магнитному полю.Название гомополярное относится к отсутствию изменения полярности. Гомополярные двигатели обязательно имеют однооборотную катушку, что ограничивает их до очень низких напряжений. Это ограничило практическое применение этого типа двигателя.
  • Двигатель на шарикоподшипниках. Двигатель на шарикоподшипниках - это необычный электродвигатель, состоящий из двух подшипников шарикоподшипникового типа, с внутренними обоймами, установленными на общем проводящем валу, и наружными обоймами, подключенными к источнику питания с высоким током и низким напряжением. Альтернативная конструкция соответствует внешним кольцам внутри металлической трубы, в то время как внутренние кольца установлены на валу с непроводящим сечением (например,грамм. два рукава на изолирующем стержне). Этот метод имеет то преимущество, что трубка будет действовать как маховик. Направление вращения определяется начальным вращением, которое обычно требуется для его запуска.

Статор с постоянными магнитами [править]

Двигатель с постоянными магнитами не имеет обмотки возбуждения на раме статора, а полагается на постоянные магниты, чтобы создать магнитное поле, с которым взаимодействует поле ротора для создания крутящего момента. Компенсационные обмотки, включенные последовательно с якорем, могут использоваться на больших двигателях для улучшения коммутации под нагрузкой.Поскольку это поле является фиксированным, его нельзя регулировать для управления скоростью. Поля PM (статоры) удобны в миниатюрных двигателях, чтобы исключить энергопотребление обмотки возбуждения. Самые большие двигатели постоянного тока имеют тип "динамо", которые имеют обмотки статора. Исторически сложилось так, что PM не могли сохранять высокий поток, если они были разобраны; обмотки поля были более практичными для получения необходимого количества потока. Тем не менее, большие ПМ являются дорогостоящими, а также опасными и сложными в сборке; это благоприятствует раневым полям для больших машин.

Чтобы минимизировать общий вес и размер, миниатюрные двигатели с постоянным магнитом могут использовать высокоэнергетические магниты, сделанные из неодима или других стратегических элементов; большинство таких сплавов неодим-железо-бор. С их более высокой плотностью потока электрические машины с высокоэнергетическими ТЧ, по крайней мере, конкурентоспособны со всеми оптимально спроектированными синхронными и индукционными электрическими машинами с одиночным питанием. Миниатюрные двигатели напоминают конструкцию на рисунке, за исключением того, что они имеют по меньшей мере три полюса ротора (для обеспечения запуска независимо от положения ротора), а их внешний корпус представляет собой стальную трубу, которая магнитным образом связывает внешние части изогнутых магнитов поля.

Wantors [править]

Полевая катушка может быть подключена в шунте, последовательно или в соединении с якорем машины постоянного тока (двигатель или генератор)

Существует три типа электрических соединений между статором и ротором для электродвигателей постоянного тока: последовательные, шунтирующие / параллельные и составные (различные сочетания последовательных и шунтирующих / параллельных), и каждый имеет уникальные характеристики скорости / крутящего момента, подходящие для различных профилей крутящего момента нагрузки. / подпись. [1]

Соединение серии

[править]

Двигатель постоянного тока серии соединяет якорь и обмотку возбуждения последовательно с общим D.2) поведение [ цитирование необходимо ] . Серийный двигатель имеет очень высокий пусковой крутящий момент и обычно используется для запуска нагрузок с большой инерцией, таких как поезда, лифты или подъемники. [2] Эта характеристика скорости / крутящего момента полезна в таких применениях, как экскаваторы с драглайнами, где копающий инструмент движется быстро при разгрузке, но медленно при переносе тяжелого груза.

Двигатель серии никогда не должен запускаться без нагрузки. При отсутствии механической нагрузки на последовательный двигатель ток низкий, противоэлектродвижущая сила, создаваемая обмоткой возбуждения, слабая, и поэтому якорь должен вращаться быстрее, чтобы произвести достаточное противо-ЭДС для уравновешивания напряжения питания.Двигатель может быть поврежден из-за превышения скорости. Это называется безудержным состоянием.

Двигатели серии

, называемые универсальными двигателями, могут использоваться на переменном токе. Поскольку напряжение якоря и направление поля изменяются одновременно, крутящий момент продолжает создаваться в одном и том же направлении. Однако они работают на более низкой скорости с меньшим крутящим моментом на источнике переменного тока по сравнению с постоянным током из-за падения реактивного напряжения в переменном токе, которое отсутствует в постоянном токе. [3] Поскольку скорость не связана с частотой линии, универсальные двигатели могут развивать скорости выше синхронных, делая их легче, чем асинхронные двигатели с одинаковой номинальной механической мощностью.Это ценная характеристика для ручных электроинструментов. Универсальные двигатели для коммерческого использования обычно имеют небольшую мощность, выходную мощность не более 1 кВт. Однако для электровозов использовались гораздо большие универсальные двигатели, питаемые специальными низкочастотными тяговыми силовыми сетями, чтобы избежать проблем с коммутацией при больших и переменных нагрузках.

Шунтирующее соединение [править]

Шунтирующий двигатель постоянного тока соединяет якорь и обмотки возбуждения параллельно или шунтирует с общим D.C. источник питания. Этот тип двигателя имеет хорошее регулирование скорости даже при изменении нагрузки, но не имеет пускового момента последовательного двигателя постоянного тока. [4] Обычно используется для промышленных применений с регулируемой скоростью, таких как станки, намоточные / размоточные машины и натяжители.

Составное соединение [править]

Составной двигатель постоянного тока соединяет якорь и обмотки возбуждения в шунт и последовательную комбинацию, чтобы придать ему характеристики как шунта, так и последовательного двигателя постоянного тока. [5] Этот двигатель используется, когда требуется высокий пусковой момент и хорошее регулирование скорости. Двигатель может быть подключен в двух вариантах: кумулятивно или дифференциально. Кумулятивные составные двигатели соединяют последовательное поле, чтобы помочь шунтирующему полю, которое обеспечивает более высокий пусковой момент, но меньшее регулирование скорости. Дифференциальные составные двигатели постоянного тока имеют хорошее регулирование скорости и обычно работают с постоянной скоростью.

См. Также [править]

Внешние ссылки [редактировать]

Wikimedia Commons имеет СМИ, связанные с двигателями постоянного тока . Уильям Х. Йидон, Алан У. Йидон. Справочник по малым электродвигателям. McGraw-Hill Professional, 2001. Стр. 4-134. ,Объясненные скорости двигателя

: погружение в двигатели переменного и постоянного тока

Скорость, крутящий момент, мощность и напряжение являются важными факторами при выборе двигателя. В этом блоге, состоящем из двух частей, мы углубимся в особенности скоростей мотора. В части 1 мы обсудим, как скорость зависит от типа двигателя, а во второй части мы рассмотрим, когда стоит рассмотреть возможность добавления коробки передач в приложение.

Скорости асинхронного двигателя

Двигатели переменного тока

уникальны, потому что они созданы для работы на определенных скоростях независимо от их конструкции или производителя.Скорость двигателя переменного тока зависит от количества полюсов, которые он имеет, и частоты линии электропитания, а не от его напряжения. Обычные двигатели переменного тока имеют два или четыре полюса. В полюсах статора создается магнитное поле, которое индуцирует возникающие магнитные поля в роторе, которые соответствуют частоте изменения магнитного поля в статоре. Двухполюсные электродвигатели переменного тока, работающие на частоте 60 Гц, всегда будут работать со скоростью примерно 3600 об / мин, а четырехполюсные электродвигатели переменного тока будут развивать скорость около 1800 об / мин.

Скорость = 120 х частота (Гц) / полюсов двигателя

Пример 120 х 60 Гц / 4 полюса = 1800 об / мин.

Имейте в виду, что скорость двигателя переменного тока не будет работать с этими точными числами - и будет немного ниже - потому что существует определенное количество проскальзывания, которое должно присутствовать для того, чтобы двигатель создавал крутящий момент. Ротор всегда будет вращаться медленнее, чем магнитное поле статора, и постоянно играет в догонялки. Это создает крутящий момент для запуска двигателя переменного тока.Разница между синхронными скоростями статора (3600 и 1800 об / мин) и фактической рабочей скоростью называется скольжением. (Для получения дополнительной информации о скольжении, посетите наш блог «Синхронные и индукционные двигатели: обнаружение различий».)

Элемент управления можно использовать для изменения скорости трехфазного двигателя переменного тока путем увеличения или уменьшения частоты, которая передается на двигатель, вызывая его ускорение или замедление. Кроме того, многие регуляторы переменного тока имеют однофазный вход, что позволяет вам запускать 3-фазные двигатели на объектах, которые не имеют 3-фазной мощности.

Тем не менее, эта способность изменять скорость не характерна для однофазных двигателей переменного тока. Эти двигатели подключаются непосредственно к стандартной настенной розетке и работают с использованием доступной установленной частоты. Исключением из этого практического правила является потолочный вентилятор, который работает с однофазным электродвигателем переменного тока, но имеет три различные настройки скорости.

Скорость двигателя постоянного тока

Хотя двигатели постоянного тока с постоянными магнитами также построены с полюсами, эти полюсы не влияют на скорость, как с двигателями переменного тока, потому что с двигателями постоянного тока есть несколько других факторов.Количество витков провода в якоре, рабочее напряжение двигателя и сила магнитов влияют на скорость двигателя. Если двигатель постоянного тока работает от батареи 12 В, это максимальное напряжение, доступное для устройства, и двигатель сможет работать только на скорости, рассчитанной на 12 В. Если батарея разряжена и подает меньшее напряжение, скорость будет уменьшаться соответственно.

Теперь, если вы подключите тот же двигатель 12 В постоянного тока к источнику питания 24 В постоянного тока, ваша скорость обычно удваивается. Помните, что при работе двигателя с удвоенной скоростью в той же точке нагрузки / крутящего момента двигатель будет работать интенсивнее, создавая дополнительный нагрев, который со временем может привести к преждевременному отказу двигателя.

Как и в случае трехфазных двигателей переменного тока и бесщеточных двигателей постоянного тока, органы управления могут использоваться с двигателями постоянного тока. Регуляторы постоянного тока регулируют скорость, изменяя напряжение, подаваемое на двигатель (это отличается от регуляторов двигателя переменного тока, которые регулируют частоту линии для двигателя).

Типичные холостые или синхронные скорости для двигателя с частичной мощностью переменного тока составляют 1800 или 3600 об / мин, и 1000-5000 об / мин для двигателя с дробной частью постоянного тока. Если приложение требует более медленной скорости и / или более высокого крутящего момента, то следует рассмотреть мотор-редуктор.Чтобы узнать больше о добавлении редуктора, ознакомьтесь с частью 2 «Объяснения скоростей двигателя: когда использовать коробку передач».

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020