DC mootorid

Nendes elektriajamites kasutatakse alalisvoolu elektrimootoreid, kus on vaja suurt kiiruse reguleerimise ulatust, ajami pöörlemiskiiruse säilitamise suurt täpsust ja kiiruse reguleerimist üle nimikiiruse.

Kuidas alalisvoolumootorid töötavad?

Alalisvoolu elektrimootori töö põhineb elektromagnetilise induktsiooni nähtus… Elektrotehnika põhitõdedest on teada, et asetatakse voolu juhtiv juht magnetväli, vasakpoolse reegliga määratud jõud toimib:

F = BIL,

kus I on juhtmest läbiv vool, V on magnetvälja induktsioon; L on traadi pikkus.

Kui juhe ristub masina magnetvälja joontega sissepoole, indutseeritakse see elektromotoorjõud, mis juhis oleva voolu suhtes on selle vastu suunatud, seetõttu nimetatakse seda vastas- või vastassuunaliseks (contra-d. d. s). Mootori elektrienergia muundatakse mehaaniliseks võimsuseks ja kulutatakse osaliselt traadi soojendamiseks.

Struktuuriliselt koosnevad kõik alalisvoolu elektrimootorid induktiivpoolist ja armatuurist, mis on eraldatud õhupiluga.

Induktiivmootori alalisvool loob masina statsionaarse magnetvälja ja koosneb raamist, põhi- ja lisapoolustest. Raami kasutatakse põhi- ja abipostide kinnitamiseks ning see on masina magnetahela element. Põnevad poolused asuvad masina magnetvälja tekitamiseks mõeldud põhipoolustel, lisapoolustel - spetsiaalne mähis kommutatsioonitingimuste parandamiseks.

Ankur elektrimootori alalisvool koosneb üksikutest lehtedest kokkupandud magnetsüsteemist, soontesse paigutatud töömähist ja koguja teenib lähenemiseks tööpooli konstantsele voolule.

Kollektor on mootori võllile löödud silinder, mis valitakse isoleeritud sõbralt vaskplaatidele. Kollektoril on kukistatavad eendid, mille külge on sektsioonide otstesse joodetud mähise armatuurid. Voolu kogumine kollektorist toimub harjade abil, mis tagavad kollektoriga libiseva kontakti. Harjahoidjatesse fikseeritud harjad, mis hoiavad neid kindlas asendis ja tagavad vajaliku harjasurve kollektori pinnale. Harjad ja harjahoidjad on kinnitatud traaversile, ühendatud kere elektrimootoriga.

Kommutatsioon alalisvoolu elektrimootorites

Kui elektrimootor töötab, liiguvad pöörleva kollektori pinnal libisevad alalisvooluharjad järjestikku ühelt kollektorplaadilt teisele. Sel juhul lülitatakse armatuuri mähise paralleelsed lõigud ja vool neis muutub. Voolu muutus toimub siis, kui pooli pööre on harja poolt lühises. Seda lülitusprotsessi ja sellega seotud nähtusi nimetatakse kommutatsiooniks.

Lülitusmomendil indutseeritakse pooli lühises oma magnetvälja mõjul e. jne. v. eneseinduktsioon. Saadud e. jne. c) põhjustab lühises lisavoolu, mis tekitab voolutiheduse ebaühtlase jaotumise harjade kontaktpinnal. Seda asjaolu peetakse peamiseks põhjuseks, miks kollektor harja all kaardub. Kommutatsiooni kvaliteeti hinnatakse sädemete tekitamise astme järgi harja tagaserva all ja see määratakse sädemete astme skaala järgi.

Elektrimootorite alalisvoolu ergastamise meetodid

Elektrimasinatest erutatuna saan aru nendes elektrimootori tööks vajaliku magnetvälja tekitamisest... Joonisel näidatud ergutuselektrimootorite alalisvoolu ahelad.

Ahelad alalisvoolumootorite ergastamiseks: a — sõltumatu, b — paralleelne, c — jada, d — segatud

Ergastusmeetodi järgi jaotatakse alalisvoolu elektrimootorid nelja rühma:

1. Sõltumatult ergastav, kui NOV ergutusmähis saab toite välisest alalisvooluallikast.

2. Paralleelergutusega (šundiga), milles ergutusmähis SHOV on ühendatud paralleelselt armatuurimähise toiteallikaga.

3. Jadaergastusega (seeria), kus IDS ergutusmähis on ühendatud järjestikku armatuurimähisega.

4. Segaergastusega (kombineeritud) mootorid, millel on seeria IDS ja ergutusmähise paralleelne SHOV.

Alalisvoolumootorite tüübid

Alalisvoolumootorid erinevad eelkõige ergastuse olemuse poolest. Mootorid võivad olla sõltumatud, jada- ja segaergutusega.Paralleelselt võib põnevuse tähelepanuta jätta. Isegi kui väljamähis on ühendatud samasse võrku, millest toidetakse armatuuriahelat, siis ka sel juhul ei sõltu ergutusvool armatuuri voolust, kuna toitevõrku võib pidada lõpmatu võimsusega võrguks ja pinge on püsiv.

Väljamähis on alati ühendatud otse võrku ja seetõttu ei mõjuta täiendava takistuse sisseviimine armatuuriahelasse ergutusrežiimi. Spetsiifika, et see on olemas paralleelse ergastusega generaatorites, see ei saa siin olla.

Väikese võimsusega alalisvoolumootorites kasutatakse sageli püsimagneti ergastamist. Samal ajal on mootori sisselülitamise skeem oluliselt lihtsustatud, vase tarbimine väheneb. Tuleb aga märkida, et kuigi väljamähis on välja lülitatud, ei ole magnetsüsteemi mõõtmed ja kaal väiksemad kui masina elektromagnetilise ergastusega.

Mootorite omadused määrab suuresti nende süsteem. põnevust.

Mida suurem on mootori suurus, seda suurem on loomulik pöördemoment ja vastavalt ka võimsus. Seetõttu saate suurema pöörlemiskiiruse ja samade mõõtmetega mootori võimsust juurde. Sellega seoses on reeglina projekteeritud alalisvoolumootorid, eriti väikese võimsusega suurel kiirusel - 1000–6000 p / min.

Siiski tuleb meeles pidada, et tootmismasinate töökehade pöörlemiskiirus on oluliselt väiksem. Seetõttu tuleb mootori ja töömasina vahele paigaldada käigukast.Mida suurem on mootori pöörete arv, seda keerulisemaks ja kallimaks muutub käigukast. Suure võimsusega paigaldistes, kus käigukast on kallis seade, on mootorid projekteeritud oluliselt madalamatele pööretele.

Samuti tuleb meeles pidada, et mehaaniline käigukast toob alati kaasa olulise vea. Seetõttu on täppispaigaldistes soovitav kasutada väikese kiirusega mootoreid, mida saaks otse või lihtsaima jõuülekande kaudu ühendada tööorganitega. Sellega seoses ilmusid nn suure pöördemomendiga mootorid madalatel pöörlemiskiirustel. Neid mootoreid kasutatakse laialdaselt metallilõikamispinkides, kus need on kuulkruvide abil liigendatud nihkekehadega, ilma vahepealsete ühendusteta.

Elektrimootorid erinevad ka disaini poolest, kui märgid on seotud nende töötingimustega. Tavatingimustes kasutatakse nn avatud ja kaitstud mootoreid, õhkjahutusega ruume, kuhu need on paigaldatud.

Mootori võllile asetatud ventilaatori abil puhutakse õhk läbi masina kanalite. Agressiivsetes keskkondades kasutatakse suletud mootoreid, mida jahutatakse välise ribipinna või välise õhuvooluga. Lõpuks on saadaval spetsiaalsed plahvatusohtliku keskkonna mootorid.

Konkreetsed nõuded mootori konstruktsioonile esitatakse siis, kui on vaja tagada kõrge jõudlus - kiirendus- ja aeglustusprotsesside kiire voog. Sel juhul peab mootoril olema eriline geomeetria — väikese pikkusega armatuuri läbimõõt.

Mähise induktiivsuse vähendamiseks ei asetata seda kanalitesse, vaid sileda armatuuri pinnale.Mähis kinnitatakse liimidega, näiteks epoksüvaiguga. Madala mähise induktiivsuse korral on oluline, et kollektori kommutatsioonitingimused paraneksid, pole vaja täiendavaid poolusi, võib kasutada väiksemate mõõtmetega kollektorit. Viimane vähendab veelgi mootori armatuuri inertsimomenti.

Veelgi suuremad võimalused mehaanilise inertsi vähendamiseks võimaldavad kasutada õõnsat armatuuri, mis on isoleermaterjalist silinder. Selle silindri pinnal asub mähis, mis on valmistatud trükkimise, stantsimise või spetsiaalse masinaga mallile joonistamise teel. Mähis on fikseeritud kleepuvate materjalidega.

Pöörleva silindri sees radade loomiseks on magnetvoo läbimiseks vajalik terassüdamik. Siledate ja õõnsate armatuuridega mootorites suureneb magnetahela tühimike suurenemise tõttu mähiste ja isolatsioonimaterjalide sisestamise tõttu märkimisväärselt vajaliku magnetvoo juhtimiseks vajalik magnetiseerimisjõud. Sellest lähtuvalt osutub magnetsüsteem arenenumaks.

Madala inertsiga mootorite hulka kuuluvad ka ketasankurmootorid. Kettad, millele mähised kantakse või liimitakse, valmistatud õhukesest isoleermaterjalist, mis ei deformeeru, näiteks klaasist. Bipolaarse versiooni magnetsüsteem koosneb kahest klambrist, millest ühes asuvad ergutusmähised. Armatuuri mähise madala induktiivsuse tõttu pole masinal reeglina kollektorit ja vool eemaldatakse harjade abil otse mähisest.

Samuti tuleks mainida lineaarmootorit, mis ei paku pöörlevat liikumist ja translatsiooni.See tähistab mootorit, magnetsüsteemi, millel see asub, ja postid on paigaldatud armatuuri liikumisjoonele ja masina vastavale töötaja korpusele. Ankur on tavaliselt konstrueeritud väikese inertsiga ankruna. Mootori suurus ja maksumus on suured, kuna teatud teelõigul liikumise tagamiseks on vaja märkimisväärset arvu poste.

Alalisvoolumootorite käivitamine

Mootori käivitamise alghetkel on armatuur paigal ja vastupidine. jne. c) pinge armatuuris on võrdne nulliga, seega Ip = U / Rya.

Armatuuri vooluahela takistus on väike, seega ületab sisselülitusvool 10–20 korda või rohkem nimiväärtust. See võib põhjustada märkimisväärseid elektrodünaamilised jõupingutused armatuuri mähises ja selle liigne ülekuumenemine, mille tõttu mootor hakkab kasutama käivitusreostaadid — armatuuriahelas sisalduvad aktiivtakistused.

Kuni 1 kW mootoreid saab otse käivitada.

Käivitusreostaadi takistuse väärtus valitakse vastavalt mootori lubatud käivitusvoolule. Reostaat on valmistatud etapiviisiliselt, et parandada elektrimootori käivitamise sujuvust.

Stardi alguses sisestatakse kogu reostaadi takistus. Ankru kiiruse kasvades tekib counter-e. d. s, mis piirab sisselülitusvoolusid.Eemaldades järk-järgult armatuuriahelast reostaadi takistuse, suureneb armatuurile antav pinge.

Kiiruse reguleerimise elektrimootori alalisvool

Alalisvoolu mootori kiirus:

kus U on toitepinge; Iya — armatuurivool; Ri on ahela armatuuri takistus; kc — magnetsüsteemi iseloomustav koefitsient; F on elektrimootori magnetvoog.

Valemist on näha, et elektrimootori alalisvoolu pöörlemiskiirust saab reguleerida kolmel viisil: muutes elektrimootori ergutusvoogu, muutes elektrimootorile antavat pinget ja muutes takistust armatuuriahelates. .

Esimesed kaks juhtimismeetodit on leidnud enim kasutust, kolmandat kasutatakse harva: see on ebaökonoomne ja mootori kiirus sõltub oluliselt koormuse kõikumisest. Saadud mehaanilised omadused on näidatud joonisel fig.

Erinevate kiiruse reguleerimismeetoditega alalisvoolumootori mehaanilised omadused

Paks joon on kiiruse loomulik sõltuvus võlli pöördemomendist või, mis on sama, armatuuri voolust. Looduslike mehaaniliste omadustega sirgjoon kaldub mõnevõrra kõrvale horisontaalsest katkendjoonest. Seda kõrvalekallet nimetatakse ebastabiilsuseks, mittejäikuseks, mõnikord statismiks. Rühm mitteparalleelseid sirgeid I vastab kiiruse reguleerimisele ergastusega, paralleelsed sirged II saadakse armatuuri pinge muutmise tulemusena, lõpuks ventilaator III on armatuuri ahelasse aktiivse takistuse sisseviimise tulemus.

Alalisvoolumootori ergutusvoolu suurust saab juhtida reostaadi või mis tahes seadme abil, mille takistust saab muuta, näiteks transistori abil. Kui takistus ahelas suureneb, väljavool väheneb, mootori kiirus suureneb.At Kui magnetvoog nõrgeneb, on mehaanilised omadused üle loomulikud (st reostaadi puudumisel karakteristikutest kõrgemad). Mootori pöörlemiskiiruse suurenemine põhjustab sädemete suurenemist harjade all. Lisaks, kui elektrimootor töötab nõrgenenud vooga, väheneb selle töö stabiilsus, eriti muutuva võlli koormusega. Seetõttu ei ületa sellisel viisil kiiruse reguleerimise piirangud 1,25–1,3 korda nominaalväärtusest.

Pinge reguleerimiseks on vaja pidevat vooluallikat, näiteks generaatorit või muundurit. Sarnast regulatsiooni kasutatakse kõigis tööstuslikes elektriajamisüsteemides: generaator - alalisvooluajam (G - DPT), elektrimasina võimendi - alalisvoolumootor (EMU - DPT), magnetvõimendi - alalisvoolumootor (MU - DPT), türistori muundur — alalisvoolumootor (T — DPT).

Peatage elektrimootorite alalisvool

Alalisvoolu elektrimootoritega elektriajamites kasutatakse kolme pidurdusmeetodit: dünaamiline, regeneratiivne ja vastandpidurdus.

Dünaamiline pidurdamine alalisvoolumootor toimub mootori armatuurimähise lühistamisel või takisti… Milles alalisvoolumootor hakkab töötama generaatorina, muutes salvestatud mehaanilise energia elektrienergiaks. See energia vabaneb soojusena takistuses, millele ankru mähis on suletud. Dünaamiline pidurdamine tagab täpse mootoripidurduse.

Regeneratiivne pidurdamine Alalisvoolumootor töötab siis, kui vooluvõrku ühendatud elektrimootorit pöörleb ajamimehhanism kiirusel, mis ületab ideaalse tühikäigu pöörlemiskiiruse. Siis d.Mootori mähises indutseeritud jne ületavad liini pinge väärtust, mootori mähises olev vool pöördub vastupidises suunas. Elektrimootor läheb tööle generaatori režiimis, andes võrku energiat. Samal ajal tekib selle võllil pidurdusmoment. Sellist režiimi on võimalik saada tõstemehhanismide ajamites koormuse langetamisel, samuti mootori kiiruse reguleerimisel ja pidurdusprotsesside ajal alalisvooluga elektriajamites.

Alalisvoolumootori regeneratiivpidurdus on kõige ökonoomsem meetod, kuna sel juhul suunatakse elekter tagasi võrku. Metallilõikepinkide elektriajamil kasutatakse seda meetodit kiiruse reguleerimiseks süsteemides G — DPT ja EMU — DPT.

Opositsioonilise alalisvoolumootori peatamine toimub armatuuri mähises oleva pinge ja voolu polaarsuse muutmisega. Armatuurivoolu vastasmõjul ergutuspooli magnetväljaga tekib pidurdusmoment, mis elektrimootori pöörlemiskiiruse vähenedes väheneb. Kui elektrimootori kiirus väheneb nullini, tuleb elektrimootor võrgust lahti ühendada, vastasel juhul hakkab see pöörlema ​​vastupidises suunas.