Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα

  • Φωτισμός

Ένας ηλεκτρικός κινητήρας είναι μια ηλεκτρική συσκευή για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Σήμερα, οι ηλεκτροκινητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία για την οδήγηση διαφόρων μηχανών και μηχανισμών. Στο σπίτι, εγκαθίστανται σε ένα πλυντήριο ρούχων, ψυγείο, αποχυμωτή, επεξεργαστή τροφίμων, ανεμιστήρες, ηλεκτρικές ξυριστικές μηχανές κλπ. Κινητήρες που κινούνται σε κίνηση, συσκευές και μηχανισμοί που συνδέονται με αυτό.

Σε αυτό το άρθρο θα μιλήσω για τους πιο συνηθισμένους τύπους και αρχές λειτουργίας ηλεκτρικών κινητήρων AC, που χρησιμοποιούνται ευρέως στο γκαράζ, στο σπίτι ή στο εργαστήριο.

Πώς λειτουργεί ένας ηλεκτροκινητήρας

Ο κινητήρας βασίζεται στο αποτέλεσμα που ανακαλύφθηκε από τον Michael Faraday το 1821. Έκανε την ανακάλυψη ότι στην αλληλεπίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος σε έναν αγωγό και έναν μαγνήτη, μπορεί να προκύψει συνεχής περιστροφή.

Εάν ένα πλαίσιο τοποθετηθεί σε ένα κατακόρυφο μαγνητικό πεδίο σε ομοιόμορφη θέση και ένα ρεύμα περνά μέσα από αυτό, τότε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο θα προκύψει γύρω από τον αγωγό, ο οποίος θα αλληλεπιδράσει με τους πόλους των μαγνητών. Από ένα πλαίσιο θα απωθείται και το άλλο θα προσελκύσει.

Ως αποτέλεσμα, το πλαίσιο θα γυρίσει σε οριζόντια θέση, στην οποία το αποτέλεσμα του μαγνητικού πεδίου στον αγωγό θα είναι μηδέν. Προκειμένου η περιστροφή να συνεχιστεί, πρέπει να προσθέσετε ένα άλλο πλαίσιο υπό γωνία ή να αλλάξετε την κατεύθυνση του ρεύματος στο πλαίσιο στην κατάλληλη στιγμή.

Στο σχήμα, αυτό γίνεται με τη βοήθεια δύο ημικυκλίων, τα οποία γειτνιάζουν με τις πλάκες επαφής από την μπαταρία. Ως αποτέλεσμα, μετά από μια μισή στροφή, η πολικότητα αλλάζει και η περιστροφή συνεχίζεται.

Στους σύγχρονους ηλεκτρικούς κινητήρες, αντί για μόνιμους μαγνήτες, χρησιμοποιούνται πηνία επαγωγής ή ηλεκτρομαγνήτες για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου. Εάν αποσυναρμολογήσετε οποιοδήποτε κινητήρα, τότε θα δείτε πηνία καλυμμένου καλωδίου με μονωτικό βερνίκι. Αυτά τα πηνία είναι ο ηλεκτρομαγνήτης, ή όπως αποκαλούνται οι τύλιγες διέγερσης.

Στην καθημερινή ζωή, οι ίδιοι μόνιμοι μαγνήτες χρησιμοποιούνται στα παιδικά παιχνίδια με μπαταρίες.

Σε άλλους, ισχυρότερους κινητήρες, χρησιμοποιούνται μόνο ηλεκτρομαγνήτες ή περιελίξεις. Το περιστρεφόμενο τμήμα μαζί τους καλείται ρότορα και το σταθερό μέρος είναι ο στάτορας.

Τύποι ηλεκτρικών κινητήρων

Σήμερα, υπάρχουν πολλοί ηλεκτρικοί κινητήρες διαφορετικών σχεδίων και τύπων. Μπορούν να χωριστούν ανάλογα με τον τύπο τροφοδοσίας:

  1. AC που τροφοδοτείται απευθείας από το δίκτυο.
  2. DC, που τροφοδοτούνται από μπαταρίες, μπαταρίες, τροφοδοτικά ή άλλες πηγές DC.

Σύμφωνα με την αρχή της εργασίας:

  1. Σύγχρονη, στην οποία υπάρχει περιέλιξη στο ρότορα και μηχανισμός βούρτσας για την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος.
  2. Ασύγχρονος, ο ευκολότερος και πιο κοινός τύπος κινητήρα. Δεν έχουν πινέλα και περιελίξεις στο ρότορα.

Ένας συγχρονισμένος κινητήρας περιστρέφεται συγχρόνως με ένα μαγνητικό πεδίο που τον περιστρέφει και με έναν ασύγχρονο κινητήρα ο ρότορας περιστρέφεται πιο αργά από ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο στον στάτορα.

Η αρχή λειτουργίας και ασύγχρονος κινητήρας της συσκευής

Στην περίπτωση ενός ασύγχρονου κινητήρα, οι περιελίξεις του στάτορα στοιβάζονται (για 380 Volts θα υπάρχουν 3), οι οποίες δημιουργούν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Οι άκρες σύνδεσης τους εμφανίζονται σε ειδικό τερματικό. Οι περιελίξεις ψύχονται λόγω του ανεμιστήρα που είναι τοποθετημένος στον άξονα στο άκρο του ηλεκτροκινητήρα.

Ο ρότορας, ο οποίος είναι ενσωματωμένος με τον άξονα, είναι κατασκευασμένος από μεταλλικές ράβδους, οι οποίοι είναι κλεισμένοι μεταξύ τους και στις δύο πλευρές, γι 'αυτό ονομάζεται βραχυκύκλωμα.
Χάρη σε αυτό το σχέδιο, εξαλείφεται η ανάγκη συχνής περιοδικής συντήρησης και αντικατάστασης των πινέλων τροφοδοσίας, η αξιοπιστία, η ανθεκτικότητα και η αξιοπιστία πολλαπλασιάζονται.

Κατά κανόνα, η κύρια αιτία ασύγχρονης θραύσης του κινητήρα είναι η φθορά των εδράνων στα οποία περιστρέφεται ο άξονας.

Η αρχή της λειτουργίας. Για να λειτουργήσει ένας ασύγχρονος κινητήρας, είναι απαραίτητο ο ρότορας να περιστρέφεται πιο αργά από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο του στάτορα, ως αποτέλεσμα του οποίου προκαλείται ηλεκτρομαγνητικό πεδίο (ηλεκτρικό ρεύμα) στον ρότορα. Εδώ η σημαντική προϋπόθεση είναι, αν ο ρότορας περιστρέφεται με την ίδια ταχύτητα με το μαγνητικό πεδίο, τότε σε αυτό, σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, δεν θα υπήρχε EMF και επομένως δεν θα υπήρχε περιστροφή. Αλλά στην πραγματικότητα, λόγω της τριβής των ρουλεμάν ή του φορτίου στον άξονα, ο δρομέας θα περιστρέφεται πάντα πιο αργά.

Οι μαγνητικοί πόλοι συνεχώς περιστρέφονται στις περιελίξεις του κινητήρα και η κατεύθυνση του ρεύματος στο ρότορα αλλάζει διαρκώς. Σε μια χρονική στιγμή, για παράδειγμα, η κατεύθυνση των ρευμάτων στις περιελίξεις του στάτη και του ρότορα παρουσιάζεται σχηματικά με τη μορφή σταυρών (το ρεύμα ρέει από εμάς) και των σημείων (το ρεύμα ρέει προς εμάς). Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο απεικονίζεται απεικονιζόμενο από τη διακεκομμένη γραμμή.

Για παράδειγμα, πώς λειτουργεί ένα κυκλικό πριόνι. Ο μεγαλύτερος κύκλος εργασιών της δεν είναι φορτίο. Αλλά μόλις αρχίσουμε να κόβουμε την πλάκα, μειώνεται η ταχύτητα περιστροφής και ταυτόχρονα ο ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται πιο αργά σε σχέση με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και, σύμφωνα με τους νόμους της ηλεκτροτεχνίας, αρχίζει να προκαλεί μια ακόμη μεγαλύτερη τιμή EMF. Το ρεύμα που καταναλώνεται από τον κινητήρα μεγαλώνει και αρχίζει να λειτουργεί με πλήρη ισχύ. Εάν το φορτίο στον άξονα είναι τόσο μεγάλο που σταματάει, τότε μπορεί να προκληθεί βλάβη στον βραχυκυκλωμένο δρομέα λόγω της μέγιστης τιμής του emf που προκαλείται σε αυτόν. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο είναι σημαντικό να επιλέξετε τον κινητήρα, την κατάλληλη ισχύ. Αν πάρουμε περισσότερα, τότε η κατανάλωση ενέργειας θα είναι αδικαιολόγητη.

Η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα εξαρτάται από τον αριθμό των πόλων. Σε 2 πόλους, η ταχύτητα περιστροφής θα είναι ίση με την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου, ίση με το μέγιστο 3000 περιστροφές ανά δευτερόλεπτο σε συχνότητα δικτύου 50 Hz. Για να μειώσετε κατά το ήμισυ την ταχύτητα, είναι απαραίτητο να αυξήσετε τον αριθμό των πόλων στον στάτορα στα τέσσερα.

Ένα σημαντικό μειονέκτημα των ασύγχρονων κινητήρων είναι ότι τροφοδοτούνται για να ρυθμίσουν την ταχύτητα περιστροφής του άξονα μόνο με αλλαγή της συχνότητας ηλεκτρικού ρεύματος. Και έτσι δεν είναι δυνατόν να επιτευχθεί μια σταθερή συχνότητα περιστροφής του άξονα.

Η αρχή λειτουργίας και η διάταξη ενός σύγχρονου κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος

Αυτός ο τύπος ηλεκτρικού κινητήρα χρησιμοποιείται στην καθημερινή ζωή, όπου απαιτείται σταθερή ταχύτητα περιστροφής, η δυνατότητα ρύθμισης του, καθώς και αν απαιτείται ταχύτητα περιστροφής άνω των 3000 περιστροφών ανά λεπτό (αυτό είναι το μέγιστο για ασύγχρονη).

Οι σύγχρονοι κινητήρες εγκαθίστανται σε ηλεκτρικό εργαλείο, ηλεκτρική σκούπα, πλυντήριο ρούχων κ.λπ.

Στην περίπτωση ενός σύγχρονου ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος υπάρχουν περιελίξεις (3 στο σχήμα), οι οποίες επίσης τυλίγονται στον δρομέα ή στην άγκυρα (1). Οι αγωγοί τους είναι συγκολλημένοι στους τομείς του δακτυλίου συλλέκτη ή του συλλέκτη (5), στον οποίο εφαρμόζεται τάση με τη χρήση βούρτσας γραφίτη (4). Σε ποια συμπεράσματα βρίσκονται, έτσι ώστε οι βούρτσες πάντα να παρέχουν τάση μόνο για ένα ζεύγος.

Οι πιο συχνές βλάβες των κινητήρων συλλογής είναι:

  1. Εξαντλήθηκε η κακή επαφή τους λόγω της εξασθένησης του ελατηρίου σύσφιξης.
  2. Μόλυνση του συλλέκτη. Καθαρίστε με αλκοόλη ή γυαλόχαρτο μηδέν.
  3. Φόρεμα.

Η αρχή της λειτουργίας. Η ροπή σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα δημιουργείται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ του ρεύματος οπλισμού και της μαγνητικής ροής στην περιέλιξη διέγερσης. Με αλλαγή στην κατεύθυνση του εναλλασσόμενου ρεύματος, η κατεύθυνση της μαγνητικής ροής ταυτόχρονα στο περίβλημα και στην άγκυρα θα αλλάξει, έτσι ώστε η περιστροφή να είναι πάντα στην ίδια κατεύθυνση.

Η ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής αλλάζει αλλάζοντας το μέγεθος της παρεχόμενης τάσης. Σε τρυπάνια και ηλεκτρικές σκούπες, χρησιμοποιείται ένας ρεοστάτης ή μεταβλητή αντίσταση.

Η αλλαγή στην κατεύθυνση περιστροφής είναι η ίδια με αυτή των κινητήρων συνεχούς ρεύματος, την οποία θα συζητήσω στο επόμενο άρθρο.

Η αρχή της λειτουργίας του κινητήρα

Η αρχή λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα βασίζεται στη χρήση της επίδρασης της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Η ίδια η συσκευή έχει σχεδιαστεί για τη δημιουργία μηχανικής ενέργειας μέσω της χρήσης ηλεκτρικών πεδίων. Ο τύπος και η ισχύς της παραγόμενης ενέργειας εξαρτάται από τον τρόπο που αλληλεπιδρούν τα μαγνητικά πεδία και την πραγματική συσκευή του ηλεκτροκινητήρα. Ανάλογα με τον τύπο της χρησιμοποιούμενης τάσης, οι κινητήρες ταξινομούνται σε άμεσο και εναλλασσόμενο ρεύμα.

Dc κινητήρα

Η αρχή της λειτουργίας αυτών των κινητήρων βασίζεται στη χρήση μόνιμων μαγνητικών πεδίων που δημιουργούνται στη θήκη της συσκευής. Για τη δημιουργία τους, χρησιμεύει είτε ένας μόνιμος μαγνήτης τοποθετημένος στην θήκη είτε ένας ηλεκτρομαγνήτης τοποθετημένος κατά μήκος της περιμέτρου του δρομέα.

Η κύρια διαφορά των κινητήρων συνεχούς ρεύματος είναι η παρουσία στην περίπτωση τους ενός μόνιμου μαγνήτη προσαρτημένου στο σώμα του μηχανήματος. Η ισχύς του ηλεκτροκινητήρα εξαρτάται από αυτόν τον μαγνήτη, ακριβέστερα στο πεδίο του. Το μαγνητικό πεδίο στην άγκυρα δημιουργείται όταν ένα συνεχές ρεύμα είναι συνδεδεμένο με αυτό. Αλλά γι 'αυτό είναι απαραίτητο οι πόλοι του σταθερού μαγνητικού πεδίου του οπλισμού να εναλλάσσονται. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές βούρτσας συλλεκτών. Είναι διατεταγμένα με τη μορφή δακτυλίου συλλογής που στερεώνεται στον άξονα του κινητήρα και συνδέεται με την περιέλιξη του οπλισμού. Ο δακτύλιος διαιρείται σε τομείς που χωρίζονται από διηλεκτρικά ένθετα. Η σύνδεση του τομέα συλλεκτών με την αλυσίδα της αγκύρωσης δημιουργείται μέσω των βουρτσών γραφίτη που ολισθαίνουν κατά μήκος του. Για αυστηρότερη επαφή, οι βούρτσες πιέζονται προς τον δακτύλιο συλλέκτη με ελατήρια. Χρησιμοποιείται γραφίτης εξαιτίας της δυνατότητας ολίσθησης, της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας και της απαλότητας. Η χρήση του δεν επηρεάζει ουσιαστικά τους αγωγούς συλλέκτη.

Με μεγάλη ισχύ ηλεκτρικών κινητήρων DC, η χρήση μόνιμου μαγνήτη είναι αναποτελεσματική λόγω του μεγάλου βάρους μιας τέτοιας συσκευής και της χαμηλής ισχύος που παράγεται από το πεδίο μόνιμου μαγνήτη. Σε αυτή την περίπτωση, για να δημιουργηθεί ένα μαγνητικό πεδίο του στάτορα, χρησιμοποιείται ένας σχεδιασμός από μια σειρά ηλεκτρομαγνητών πηνίων συνδεδεμένων σε αρνητική ή θετική γραμμή ισχύος. Οι πόλοι του ίδιου ονόματος συνδέονται σε σειρά, ο αριθμός τους είναι από έναν έως τέσσερις, ο αριθμός των βουρτσών αντιστοιχεί στον αριθμό των πόλων, αλλά γενικά ο σχεδιασμός της άγκυρας είναι σχεδόν ταυτόσημος με αυτόν που περιγράφηκε παραπάνω.

Για να απλοποιηθεί η εκκίνηση ενός ηλεκτροκινητήρα, χρησιμοποιούνται δύο τύποι διέγερσης:

  • παράλληλα, ενώ κοντά στην περιέλιξη οπλισμού ενεργοποιείται μια ανεξάρτητη ρυθμιζόμενη γραμμή, που χρησιμοποιείται για την ομαλή ρύθμιση των στροφών του άξονα.
  • διαδοχική διέγερση, η οποία υποδηλώνει μια μέθοδο σύνδεσης μιας επιπλέον γραμμής, στην περίπτωση αυτή υπάρχει η πιθανότητα μιας απότομης αύξησης του αριθμού των στροφών ή της μείωσης της.

Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτός ο τύπος κινητήρων έχει ρυθμιζόμενη ταχύτητα, η οποία χρησιμοποιείται συχνά στη βιομηχανία και στις μεταφορές.

Είναι ενδιαφέρον. Οι μηχανές χρησιμοποιούν ηλεκτροκινητήρες με παράλληλη διέγερση, οι οποίοι επιτρέπουν τη χρήση της ρύθμισης του αριθμού στροφών, ενώ παράλληλα η σταθερή διέγερση είναι κατάλληλη για ανυψωτικό εξοπλισμό. Ακόμα και αυτό το χαρακτηριστικό του κινητήρα είναι στην υπηρεσία της ανθρωπότητας.

Dc κινητήρα

Ac κινητήρα

Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας του κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος περιγράφηκε αρχικά και κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας από τον φυσικό Nikola Tesla, δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Η.Π.Α. 6481. Όμως αυτός ο κινητήρας δεν χρησιμοποιήθηκε ευρέως λόγω των χαμηλών χαρακτηριστικών εκκίνησης του και δεν μπορούσε να βρει λύση εκκίνησης. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο Tesla ήταν ο κύριος απολογητής για την ανάπτυξη αυτού του τύπου κινητήρα, σε αντίθεση με τον Edison, ο οποίος απλώς υποστήριζε τη χρήση δικτύων DC.

Ήταν ο Tesla που ανακάλυψε το φαινόμενο, το οποίο ονομάστηκε μετατόπιση φάσης, και πρότεινε τη χρήση του σε ηλεκτρικό μοτέρ, εκτός αυτού, έδειξε εμπειρικά την πιο αποτελεσματική τιμή του 90 °. Επιπλέον, ο διάσημος φυσικός δικαιολόγησε τη χρήση ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου σε πολυφασικά συστήματα.

Αλλά το 1890, ο μηχανικός M.O. Το Dolivo-Dobrovolsky δημιουργεί το πρώτο δείγμα εργασίας ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα με άγκυρα "τροχό σκίουρου" και περιτύλιγμα στάτη γύρω από την περιφέρεια. Ο σχεδιασμός αυτού του προϊόντος έχει βρει εφαρμογή, τόσο το έργο του Nikola Tesla, όσο και τα έργα άλλων μηχανικών και εφευρετών. Για να είμαστε δίκαιοι, θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα στοιχεία ξεκίνησαν ξεχωριστά, ο Μ. Dolivo-Dobrovolsky τα συνδυάζει μόνο σε μια λειτουργική συσκευή.

Ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, η ενέργεια του οποίου χρησιμοποιείται από αυτόν τον τύπο ηλεκτροκινητήρα, λαμβάνει χώρα στην τριπλή περιέλιξη του στάτορα όταν συνδέεται με μια πηγή ρεύματος. Ο ρότορας μιας τέτοιας μηχανής είναι ένας μεταλλικός κύλινδρος που δεν έχει περιέλιξη. Το μαγνητικό πεδίο του στάτορα συνδυάζοντας σε ένα βραχυκυκλωμένο σύστημα με ένα ρότορα διεγείρει ρεύματα σε αυτό. Αυτά προκαλούν τη δημιουργία του δικού του μαγνητικού πεδίου του οπλισμού, το οποίο, όταν συνδυάζεται με το πεδίο στροβίλου του στάτορα, προκαλεί την περιστροφή γύρω από τον άξονα του ρότορα και του άξονα του κινητήρα που συνδέεται με αυτό.

Το όνομα του ασύγχρονου κινητήρα οφειλόταν στο γεγονός ότι τα πεδία δεν συγχρονίζονται, το μαγνητικό πεδίο του στάτορα έχει την ίδια ταχύτητα με το πεδίο του οπλισμού, αλλά παραμένει πίσω του σε φάση.

Για την εκκίνηση ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα απαιτούνται πολύ σημαντικές τιμές ρεύματος εκκίνησης, πράγμα που παρατηρείται στην πραγματικότητα - όταν ξεκινάμε μια μηχανή ή κάποιος άλλος καταναλωτής με έναν τέτοιο κινητήρα, το φως πυράκτωσης αναβοσβήνει συχνά λόγω πτώσης τάσης. Για απλοποίηση της εκκίνησης, χρησιμοποιείται ένας ρότορας φάσης, αυτή η συσκευή οπλισμού χρησιμοποιείται συνήθως σε ηλεκτροκινητήρες υψηλής απόδοσης. Ο ρότορας φάσης, σε αντίθεση με τον συνηθισμένο, έχει στο σώμα τρεις περιελίξεις, σε συνδυασμό με ένα "αστέρι". Σε αντίθεση με τον στάτορα, δεν συνδέονται με μια πηγή ενέργειας, αλλά συνδέονται με μια συσκευή εκκίνησης. Η σύνδεση της συσκευής στο δίκτυο χαρακτηρίζεται από μείωση της αντίστασης σε μηδενικές τιμές. Ως αποτέλεσμα, ο κινητήρας αρχίζει ομαλά και λειτουργεί χωρίς υπερφόρτωση. Η λειτουργία ενός τέτοιου κινητήρα είναι αρκετά δύσκολο να ρυθμιστεί, σε αντίθεση με τους κινητήρες συνεχούς ρεύματος.

Είναι ενδιαφέρον. Η χρήση ηλεκτρικών κινητήρων AC προωθούσε το διάσημο Nikola Tesla, ενώ η DC εξουσία δεν ήταν λιγότερο διάσημη Edison. Ως αποτέλεσμα αυτού, προέκυψε μια σύγκρουση ανάμεσα σε δύο διάσημους επιστήμονες που κράτησαν μέχρι το θάνατό του.

Ac κινητήρα

Γραμμικοί κινητήρες

Για μια σειρά συσκευών, όχι η περιστροφική κίνηση του άξονα του κινητήρα, αλλά η παλινδρομική του κίνηση είναι απαραίτητη. Για να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις των βιομηχάνων, οι σχεδιαστές ανέπτυξαν επίσης γραμμικούς ηλεκτροκινητήρες. Είναι σαφές ότι διάφορα κιβώτια ταχυτήτων και κιβώτια ταχυτήτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μετατροπή της περιστροφικής κίνησης σε μεταφορική κίνηση, αλλά αυτό περιπλέκει τον σχεδιασμό, το καθιστά ακριβότερο και επίσης μειώνει την αποτελεσματικότητά του.

Ο στάτορας και ο ρότορας μιας τέτοιας συσκευής είναι μεταλλικές ταινίες και όχι ένας δακτύλιος και ένας κύλινδρος, όπως στους παραδοσιακούς κινητήρες. Η αρχή του ηλεκτροκινητήρα είναι η παλινδρομική κίνηση του δρομέα, η οποία είναι δυνατή λόγω του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από τον στάτορα με ένα ανοικτό μαγνητικό σύστημα. Στην ίδια την κατασκευή, κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, δημιουργείται ένα κινούμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο ενεργεί στην περιέλιξη του οπλισμού με τη συσκευή βούρτσας συλλεκτών. Το προκύπτον πεδίο μετατοπίζει τον δρομέα μόνο στην γραμμική κατεύθυνση, χωρίς να του δίνει περιστροφή. Η ισχύς ενός γραμμικού κινητήρα περιορίζεται από τη συσκευή του.

Το μειονέκτημα αυτών των κινητήρων είναι: η πολυπλοκότητα της κατασκευής τους, το σχετικά υψηλό κόστος αυτού του εξοπλισμού και η χαμηλή απόδοση, αν και υψηλότερη από τη χρήση περιστροφής μέσω του κιβωτίου ταχυτήτων.

Η χρήση κινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος σε ένα μονοφασικό δίκτυο

Είναι πιο εύκολο να φτάσετε το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα σε ένα τριφασικό δίκτυο, αλλά, παρά το γεγονός ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ασύγχρονους κινητήρες σε ένα μονοφασικό οικιακό δίκτυο. Απαιτεί μόνο κάποιους υπολογισμούς και αλλαγή στον σχεδιασμό του κινητήρα.

Ο τύπος της αλλαγής είναι:

  1. Τοποθέτηση στον στάτορα του κινητήρα δύο περιελίξεων: έναρξη και λειτουργία.
  2. Η συμπερίληψη ενός πυκνωτή στο κύκλωμα θα επιτρέψει στο ρεύμα στην περιέλιξη του εκκινητή να μετατοπιστεί κατά 90 ° σε φάση. Πρακτικά, μπορείτε να το κάνετε αυτό: συνδυάστε τις περιελίξεις ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα, δύο περιελίξεις σε ένα και εγκαταστήστε έναν πυκνωτή σε αυτή τη σύνδεση.

Αυτός ο κινητήρας θα λειτουργήσει σε οικιακό δίκτυο, αλλά, σε αντίθεση με τους κινητήρες συνεχούς ρεύματος, ο κινητήρας αυτός δεν ρυθμίζεται από την άποψη των αριθμών στροφών, εκτός από το γεγονός ότι ανεβαίνει ελάχιστα τα κρίσιμα φορτία και έχει χαμηλότερη απόδοση. Η ισχύς του ηλεκτροκινητήρα είναι επίσης σχετικά χαμηλή και εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το δίκτυο. Το τριφασικό δίκτυο είναι πιο κατάλληλο για τη λειτουργία τέτοιων κινητήρων.

Επί του παρόντος, οι ηλεκτροκινητήρες είναι ευρέως διανεμημένοι σε όλο τον κόσμο. Μεταξύ των πλεονεκτημάτων τους:

  • υψηλή απόδοση, έως και 80%.
  • υψηλή ισχύς κινητήρα με συμπαγείς διαστάσεις.
  • ανεπιτήρητη εξυπηρέτηση.
  • αξιοπιστία ·
  • χαμηλές απαιτήσεις ισχύος.

Αλλά ταυτόχρονα, υπάρχουν ορισμένα προβλήματα που περιορίζουν την ευρύτερη κατανομή τους. Για παράδειγμα, η κινητικότητα τους περιορίζει τις πηγές ενέργειας - αυτή τη στιγμή δεν υπάρχουν αρκετές ισχυρές πηγές ενέργειας που θα μπορούσαν να παρέχουν μακροπρόθεσμη λειτουργικότητα μιας τέτοιας συσκευής. Η μόνη εξαίρεση είναι ο ατομικός αντιδραστήρας. Οι κωπηλατικοί κινητήρες των υποβρυχίων και των πλοίων έχουν εξαιρετική αυτονομία, αλλά ταυτόχρονα η χρήση ενεργειακών φορέων αυτού του μεγέθους είναι αδύνατη στην καθημερινή ζωή. Η κατάσταση θα μπορούσε να διορθωθεί με μπαταρίες graphene, αλλά οι προοπτικές τους είναι ακόμα θολό.

Η αρχή του κινητήρα συνεχούς ρεύματος

Το κύριο εποικοδομητικό και χαρακτηριστικό εξάρτημα της μηχανής συνεχούς ρεύματος είναι η χρήση διακόπτη για σύνδεση στο ηλεκτρικό δίκτυο, το οποίο προορίζεται για τη μετατροπή των τιμών DC σε AC. Ο διακόπτης είναι ένα απαραίτητο στοιχείο κάθε μηχανής αυτού του τύπου, δεδομένου ότι η περιέλιξη του κινητήρα του οπλισμού υποδηλώνει την ύπαρξη εναλλασσόμενου ρεύματος.

Χαρακτηριστικά του κινητήρα DC

Οι συσκευές προώθησης DC διακρίνονται από ένα ευρύ φάσμα δυνατοτήτων ελέγχου της ταχύτητας περιστροφής και είναι σε θέση να διατηρούν υψηλή απόδοση σε όλο το εύρος ελέγχου και επίσης να διαθέτουν μηχανικά χαρακτηριστικά που επιτρέπουν τη χρήση κινητήρων για συγκεκριμένο σκοπό, σύμφωνα με τις απαραίτητες απαιτήσεις.

Αρχή λειτουργίας

Λειτουργικά, ο κινητήρας ανήκει στην κλάση σύγχρονων μηχανών αντιστρεπτού τύπου, γεγονός που εξηγείται από το γεγονός ότι ο στάτορας και ο ρότορας άλλαξαν την εκτέλεση των εργασιών. Ο στάτορας εκτελεί τις λειτουργίες διέγερσης του μαγνητικού πεδίου, ο δε ρότορας δέχεται εργασίες που αποσκοπούν στην μετατροπή ενέργειας.

Κατά τη διάρκεια της περιστροφής του οπλισμού στο μαγνητικό πεδίο που παράγεται από τον στάτορα στις στροφές της περιέλιξης, προκαλείται EMF. Η κατεύθυνση της κίνησης της είναι σύμφωνα με τον κανόνα του δεξιού χεριού.

Αφού η άγκυρα και ο συλλέκτης γίνουν 180 μοίρες η στροφή αλλάζει τις πλευρές της, η κίνηση του EMF αλλάζει προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Αυτή είναι η διαδικασία επαγωγής μιας μεταβλητής ηλεκτρομαγνητικής δύναμης, ισιωμένης από έναν συλλέκτη.

Ο συλλέκτης, μέσω του μηχανισμού βούρτσας, συνδέεται και στις δύο πλευρές του πηνίου, με αποτέλεσμα οι βούρτσες της παλλόμενης τάσης να ρέουν στην σταθερή κατεύθυνση να προκύπτουν ως αποτέλεσμα βουρτσών, αυτό συμβάλλει στην παρουσία ενός παλλόμενου ρεύματος στο εξωτερικό κύκλωμα που κινείται σε σταθερή κατεύθυνση. Για να μειώσετε τον παλμό στις αυλακώσεις του οπλισμού, προσθέστε έναν επιπλέον αριθμό στροφών.

Σχεδιασμός κινητήρα

Ο κινητήρας, όπως και κάθε άλλη μηχανή αυτού του τύπου, περιέχει στον σχεδιασμό του στάτορα, το οποίο είναι ένα σταθερό στοιχείο, και ένα ρότορα (άγκυρα) - ένα περιστρεφόμενο στοιχείο της μηχανής, μεταξύ των οποίων υπάρχει ένα κενό αέρα. Στο οπλισμό του κινητήρα, προκαλείται EMF. Η δημιουργία του κύριου μαγνητικού πεδίου γίνεται με τη βοήθεια των κύριων πόλων, που αποτελείται από πυρήνες και πηνία διέγερσης.

Η ομοιόμορφη κατανομή της ληφθείσας μαγνητικής επαγωγής στο διάκενο αέρα παρέχεται από τεμάχια πόλων.

Η εναλλαγή της πολικότητας των πόλων κατά τη διάρκεια της κίνησης του ηλεκτρικού ρεύματος επιτυγχάνεται με τη σύνδεση των πηνίων των κύριων πόλων στην περιέλιξη διέγερσης. Για να βελτιωθεί η εναλλαγή, παρέχονται επιπλέον πόλοι.

Η μείωση των φουσκωμένων ρευμάτων που εμφανίζονται ως αποτέλεσμα της αντιστροφής μαγνητισμού του οπλισμού στη διαδικασία της περιστροφής του στο δημιουργημένο μαγνητικό πεδίο, οφείλεται στο σχεδιασμό του πυρήνα, κατασκευασμένο από πλάκες από ηλεκτρικό χάλυβα, για μεγαλύτερο αποτέλεσμα καλύπτεται με ειδικό βερνίκι.

Η επαφή του εξωτερικού κυκλώματος της μηχανής με τον συλλέκτη πραγματοποιείται με βούρτσες, το κύριο υλικό γι 'αυτούς είναι ο γραφίτης.

Πεδίο εφαρμογής

Παρά το γεγονός ότι το κόστος αυτού του τύπου κινητήρα είναι πολύ πιο ακριβό από τις ασύγχρονες μηχανές, τα χαρακτηριστικά τους μπορούν να διαδραματίσουν καθοριστικό ρόλο σε ένα ειδικό σκοπό στενού σκοπού.

Με τη βοήθεια τέτοιων κινητήρων τίθενται σε λειτουργία οι ελαιοτριβείς, χρησιμοποιούνται για την οδήγηση της έλικας στα πλοία, καθώς και για τα οχήματα που διαθέτουν σύστημα ισχύος DC.

Ως εκ τούτου, ο τομέας χρήσης τους είναι χαρακτηριστικός για τις ανάγκες όπου απαιτείται ηλεκτρική έλξη, όπως: ντίζελ, ηλεκτρικές μηχανές, ηλεκτρικά τρένα, αστικές μεταφορές, δηλαδή όπου είναι απαραίτητο να εφαρμόζονται μαλακά μηχανικά χαρακτηριστικά και ευρέα όρια για την προσαρμογή του αριθμού στροφών.

Γράψτε σχόλια, προσθήκες στο άρθρο, ίσως μου χάσει κάτι. Ρίξτε μια ματιά στο χάρτη της περιοχής, θα χαρώ να βρω κάτι άλλο χρήσιμο στον ιστότοπό μου. Όλα τα καλύτερα.

Η αρχή λειτουργίας και ο ηλεκτροκινητήρας της συσκευής

Οποιοσδήποτε ηλεκτροκινητήρας έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί μηχανική εργασία λόγω της κατανάλωσης της ηλεκτρικής ισχύος που εφαρμόζεται σε αυτό, η οποία μετατρέπεται, κατά κανόνα, σε περιστροφική κίνηση. Αν και στην τεχνική υπάρχουν μοντέλα που δημιουργούν αμέσως την μεταφραστική κίνηση του σώματος εργασίας. Ονομάζονται γραμμικοί κινητήρες.

Στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις, οι ηλεκτροκινητήρες κινούν διάφορες μηχανές και μηχανικές συσκευές που εμπλέκονται στη διαδικασία κατασκευής.

Μέσα στις οικιακές συσκευές, οι ηλεκτροκινητήρες λειτουργούν σε πλυντήρια, ηλεκτρικές σκούπες, υπολογιστές, στεγνωτήρες μαλλιών, παιδικά παιχνίδια, ρολόγια και πολλές άλλες συσκευές.

Βασικές φυσικές διεργασίες και αρχή λειτουργίας

Τα ηλεκτρικά φορτία που κινούνται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, που ονομάζονται ηλεκτρικά ρεύματα, επηρεάζονται πάντοτε από μια μηχανική δύναμη που τείνει να εκτρέψει την κατεύθυνσή τους σε ένα επίπεδο κάθετο στον προσανατολισμό των γραμμών μαγνητικού πεδίου. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται μέσω ενός μεταλλικού αγωγού ή ενός πηνίου κατασκευασμένου από αυτό, αυτή η δύναμη τείνει να κινεί / περιστρέφει κάθε αγωγό με ρεύμα και το τύλιγμα ως σύνολο.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει το μεταλλικό πλαίσιο μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα. Το μαγνητικό πεδίο που εφαρμόζεται σε αυτό δημιουργεί μια δύναμη F για κάθε κλάδο του πλαισίου, δημιουργώντας μια περιστροφική κίνηση.

Αυτή η ιδιότητα της αλληλεπίδρασης ηλεκτρικής και μαγνητικής ενέργειας με βάση τη δημιουργία μιας ηλεκτροκινητικής δύναμης σε ένα κλειστό αγώγιμο βρόχο που τίθεται στη δουλειά οποιουδήποτε ηλεκτροκινητήρα. Ο σχεδιασμός του περιλαμβάνει:

με την οποία ρέει το ηλεκτρικό ρεύμα. Τοποθετείται σε μια ειδική αγκύρωση και στερεώνεται στα έδρανα περιστροφής για να μειώσει την αντίσταση των δυνάμεων τριβής. Ο σχεδιασμός αυτός ονομάζεται ρότορας.

ένας στάτορας που δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο με τις γραμμές ισχύος του διεισδύει στα ηλεκτρικά φορτία που διέρχονται από τις στροφές της περιέλιξης του ρότορα.

στέγαση για να φιλοξενήσει τον στάτορα. Μέσα στο κύτος κατασκευάζονται ειδικές σχισμές προσγείωσης, μέσα στις οποίες τοποθετείται ο εξωτερικός κλωβός των εδράνων ρότορα.

Ο απλοποιημένος σχεδιασμός του πιο απλού ηλεκτροκινητήρα μπορεί να αναπαρασταθεί από την ακόλουθη εικόνα.

Όταν ο ρότορας περιστρέφεται, παράγεται ροπή, η ισχύς του οποίου εξαρτάται από το συνολικό σχεδιασμό της συσκευής, την ποσότητα της εφαρμοζόμενης ηλεκτρικής ενέργειας, τις απώλειές της κατά τη μετατροπή.

Η τιμή της μέγιστης δυνατής ισχύος της ροπής του κινητήρα είναι πάντοτε μικρότερη από την ηλεκτρική ενέργεια που εφαρμόζεται σε αυτήν. Χαρακτηρίζεται από το μέγεθος της απόδοσης.

Με τον τύπο του ρεύματος που ρέει μέσω των περιελίξεων, υποδιαιρούνται σε μοτέρ DC ή AC. Κάθε μία από αυτές τις δύο ομάδες έχει μεγάλο αριθμό τροποποιήσεων χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνολογικές διαδικασίες.

DC κινητήρες

Έχουν το μαγνητικό πεδίο του στάτορα που δημιούργησε σταθερά μόνιμους μαγνήτες ή ειδικούς ηλεκτρομαγνήτες με περιελίξεις διέγερσης. Η περιέλιξη του οπλισμού είναι σταθερά τοποθετημένη στον άξονα, ο οποίος στερεώνεται στα έδρανα και μπορεί να περιστρέφεται ελεύθερα γύρω από τον δικό του άξονα.

Η κύρια διάταξη ενός τέτοιου κινητήρα φαίνεται στο σχήμα.

Στον πυρήνα του οπλισμού των σιδηρομαγνητικών υλικών υπάρχει μια περιέλιξη που αποτελείται από δύο εξαρτήματα που συνδέονται στη σειρά, τα οποία συνδέονται σε αγώγιμες πλάκες συλλογής στο ένα άκρο και συνδέονται με το άλλο. Δύο βούρτσες κατασκευασμένες από γραφίτη βρίσκονται στα διαμετρικά αντίθετα άκρα του οπλισμού και πιέζονται επί των επιχρισμάτων επαφής των πλακών συλλογής.

Το θετικό δυναμικό της πηγής σταθερού ρεύματος τροφοδοτείται στη χαμηλότερη βούρτσα του μοτίβου και αρνητικό στο ανώτερο. Η κατεύθυνση του ρεύματος που ρέει μέσα από την περιέλιξη υποδηλώνεται με ένα κόκκινο βέλος με διάκενα.

Το ρεύμα προκαλεί το μαγνητικό πεδίο του βόρειου πόλου στο κάτω αριστερό τμήμα του οπλισμού, και ο νότιος πόλος στο δεξιό άνω μέρος (ο κανόνας του gimlet). Αυτό οδηγεί στην απόσπαση των στύλων του ρότορα από το σταθερό με το ίδιο όνομα και την έλξη στους αντίθετους πόλους του στάτορα. Ως αποτέλεσμα της εφαρμοζόμενης δύναμης, δημιουργείται μια περιστροφική κίνηση, η κατεύθυνση της οποίας δεικνύεται από ένα καφέ βέλος.

Με περαιτέρω περιστροφή του οπλισμού με αδράνεια, οι πόλοι μεταφέρονται σε άλλες πλάκες συλλέκτη. Η κατεύθυνση του ρεύματος σε αυτά αντιστρέφεται. Ο δρομέας συνεχίζει να περιστρέφεται περαιτέρω.

Ο απλός σχεδιασμός μιας τέτοιας συσκευής συλλέκτη οδηγεί σε μεγάλες απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας. Παρόμοιες μηχανές λειτουργούν σε συσκευές απλού σχεδιασμού ή παιχνίδια για παιδιά.

Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος που συμμετέχουν στη διαδικασία παραγωγής έχουν πιο σύνθετη δομή:

η περιέλιξη χωρίζεται όχι σε δύο, αλλά σε περισσότερα μέρη.

κάθε τμήμα της περιέλιξης στερεώνεται στον πόλο του.

η διάταξη συλλέκτη αποτελείται από έναν ορισμένο αριθμό μαξιλαριών για τον αριθμό των τμημάτων των περιελίξεων.

Ως αποτέλεσμα, μια ομαλή σύνδεση κάθε πόλου δημιουργείται μέσω των πλακών επαφής στις βούρτσες και την πηγή ρεύματος και μειώνεται η απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας.

Η συσκευή μιας τέτοιας αγκύρωσης εμφανίζεται στην εικόνα.

Με ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος, η κατεύθυνση περιστροφής του δρομέα μπορεί να αντιστραφεί. Για να γίνει αυτό, αρκεί να αλλάξετε την τρέχουσα κίνηση στην περιέλιξη στην αντίστροφη αλλαγή πολικότητας στην πηγή.

Κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος

Διαφέρουν από τα προηγούμενα σχέδια στο ότι το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει στην περιέλιξη τους περιγράφεται σύμφωνα με έναν ημιτονοειδή αρμονικό νόμο ο οποίος περιοδικά αλλάζει την κατεύθυνση του. Για την τροφοδοσία τους η τάση τροφοδοτείται από εναλλάκτες με εναλλασσόμενο μέγεθος.

Ο στάτης τέτοιων κινητήρων εκτελείται από μαγνητικό αγωγό. Είναι κατασκευασμένο από σιδηρομαγνητικές πλάκες με αυλακώσεις στις οποίες τοποθετούνται περιελίξεις με διαμόρφωση πλαισίου (πηνίο).

Η παρακάτω εικόνα δείχνει την αρχή λειτουργίας ενός μονοφασικού μοτέρ εναλλασσομένου ρεύματος με σύγχρονη περιστροφή των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων του ρότορα και του στάτη.

Οι σχισμές του μαγνητικού κυκλώματος στάτη διατάσσονται διαμετρικά αντίθετα άκρα των αγωγών του πηνίου δείχνεται σχηματικά ως ένα πλαίσιο, επί του οποίου ένα εναλλασσόμενο ρεύμα.

Εξετάστε την περίπτωση για μια χρονική στιγμή που αντιστοιχεί στο πέρασμα του θετικού μέρους του μισού κύματος.

Στους δακτυλίους ρουλεμάν, ένας ρότορας με μόνιμα τοποθετημένο μαγνήτη περιστρέφεται ελεύθερα, με έντονο βόρειο "Ν στόμιο" και νότιο "S στόμιο" πόλο. Όταν ένα θετικό μισό κύμα ρεύματος ρέει μέσα από την περιέλιξη του στάτη, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο με τους πόλους "S st" και "N st".

Οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης προκύπτουν μεταξύ των μαγνητικών πεδίων του δρομέα και του στάτορα (όπως οι πόλοι απωθεί και, αντίθετα από αυτούς που προσελκύουν) που τείνουν να μετατρέψουν τον οπλισμό του ηλεκτροκινητήρα από μια αυθαίρετη θέση στην τελική όταν οι αντίθετοι πόλοι είναι τοποθετημένοι το ένα σε σχέση με το άλλο.

Εάν εξετάσουμε την ίδια περίπτωση, αλλά για τη στιγμή που το αντίστροφο ρέει μέσω του αγωγού πλαισίου - το αρνητικό μισό κύμα του ρεύματος, η περιστροφή του οπλισμού θα λάβει χώρα στην αντίθετη κατεύθυνση.

Για να προσδώσουμε μια συνεχή κίνηση στο ρότορα στον στάτορα, δεν κατασκευάζεται ένα πλαίσιο περιέλιξης, αλλά ένας ορισμένος αριθμός από αυτά, έτσι ώστε κάθε ένα από αυτά να τροφοδοτείται από μια ξεχωριστή πηγή ρεύματος.

Η αρχή λειτουργίας ενός τριφασικού ηλεκτροκινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος με σύγχρονη περιστροφή των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων του δρομέα και του στάτη φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Σε αυτή τη δομή, εντός του μαγνητικού κυκλώματος στάτορα, τοποθετούνται τρεις περιελίξεις Α, Β και C, μετατοπισμένες σε γωνίες 120 μοιρών μεταξύ τους. Η περιέλιξη Α επισημαίνεται με κίτρινο χρώμα, B με πράσινο χρώμα και C με κόκκινο χρώμα. Κάθε τύλιξη γίνεται στα ίδια πλαίσια όπως στην προηγούμενη περίπτωση.

Στην εικόνα για κάθε περίπτωση, το ρεύμα περνάει μόνο από ένα τύλιγμα στην προς τα εμπρός ή την αντίστροφη κατεύθυνση, η οποία υποδεικνύεται με σημάδια "+" και "-".

Με το πέρασμα του θετικού μισού κύματος στη φάση Α στην προς τα εμπρός κατεύθυνση, ο άξονας του πεδίου του ρότορα παίρνει μια οριζόντια θέση επειδή οι μαγνητικοί πόλοι του στάτορα σχηματίζονται σε αυτό το επίπεδο και προσελκύουν την κινούμενη άγκυρα. Αντίθετα από τους πόλους του ρότορα τείνουν να προσεγγίζουν τους πόλους του στάτορα.

Όταν το θετικό μισό κύμα πηγαίνει στη φάση C, η άγκυρα θα γυρίσει 60 μοίρες δεξιόστροφα. Αφού εφαρμοστεί ρεύμα στη φάση Β, θα υπάρξει ανάλογη περιστροφή του οπλισμού. Κάθε διαδοχική ροή ρεύματος στην επόμενη φάση της επόμενης περιέλιξης θα περιστρέψει τον δρομέα.

Εάν η τάση ενός τριφασικού δικτύου που μετατοπίζεται υπό γωνία 120 μοιρών εφαρμόζεται σε κάθε περιέλιξη, τότε εναλλάσσονται ρεύματα θα κυκλοφορούν σε αυτά, τα οποία εκτονώ το οπλισμό και δημιουργούν την σύγχρονη περιστροφή του με το παρεχόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Ο ίδιος μηχανικός σχεδιασμός χρησιμοποιείται επιτυχώς σε ένα τριφασικό κινητήρα στύσης. Μόνο σε κάθε περιέλιξη μέσω ελέγχου ενός ειδικού ελεγκτή (οδηγός βηματικού κινητήρα) εφαρμόζονται παλμοί DC και αφαιρούνται σύμφωνα με τον αλγόριθμο που περιγράφηκε παραπάνω.

Η εκκίνηση τους αρχίζει μια περιστροφική κίνηση και ο τερματισμός σε ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο παρέχει μια περιστροφική δόση του άξονα και ένα σταμάτημα σε προγραμματισμένη γωνία για την εκτέλεση ορισμένων τεχνολογικών λειτουργιών.

Και στα δύο περιγραφόμενα τριφασικά συστήματα, η κατεύθυνση περιστροφής του οπλισμού μπορεί να αλλάξει. Για να γίνει αυτό, πρέπει απλώς να αλλάξετε την εναλλαγή φάσεων "Α" - "Β" - "C" σε άλλη, για παράδειγμα "Α" - "C" - "B".

Η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα ρυθμίζεται από τη διάρκεια της περιόδου Τ. Η μείωσή του οδηγεί σε επιτάχυνση της περιστροφής. Το μέγεθος του εύρους του ρεύματος στη φάση εξαρτάται από την εσωτερική αντίσταση της περιέλιξης και την τιμή της τάσης που εφαρμόζεται σ 'αυτήν. Καθορίζει το μέγεθος της ροπής και της ισχύος του ηλεκτροκινητήρα.

Αυτά τα σχέδια κινητήρων έχουν το ίδιο μαγνητικό κύκλωμα στάτη με περιελίξεις όπως στα προηγουμένως θεωρούμενα μονοφασικά και τριφασικά μοντέλα. Παίρνουν το όνομά τους λόγω της ασύγχρονης περιστροφής των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων του οπλισμού και του στάτορα. Αυτό γίνεται με τη βελτίωση της διαμόρφωσης του ρότορα.

Ο πυρήνας του συναρμολογείται από πλάκες από ηλεκτρικούς χάλυβες με αυλακώσεις. Ακροδέκτες ρεύματος αλουμινίου ή χαλκού τοποθετούνται σε αυτά, τα οποία στα άκρα του οπλισμού κλείνουν με αγώγιμους δακτυλίους.

Όταν εφαρμόζεται τάση στις περιελίξεις του στάτορα, προκαλείται ηλεκτρικό ρεύμα στην περιέλιξη του ρότορα με ηλεκτροκινητική δύναμη και δημιουργείται μαγνητικό πεδίο οπλισμού. Η αλληλεπίδραση αυτών των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων αρχίζει την περιστροφή του άξονα του κινητήρα.

Σε αυτό το σχέδιο, η κίνηση του δρομέα είναι δυνατή μόνο αφού έχει προκύψει ένα περιστρεφόμενο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο στον στάτορα και συνεχίζει σε έναν ασύγχρονο τρόπο λειτουργίας με αυτόν.

Οι ασύγχρονοι κινητήρες είναι απλούστεροι στο σχεδιασμό. Ως εκ τούτου, είναι φθηνότερα και χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις και οικιακές συσκευές.

Ηλεκτροκινητήρας ABB με αντιεκρηκτική προστασία

Πολλά όργανα εργασίας των βιομηχανικών μηχανισμών εκτελούν παλινδρομικές ή μεταφραστικές κινήσεις σε ένα επίπεδο, απαραίτητες για τη λειτουργία μηχανημάτων μεταλλοτεχνίας, οχημάτων, χτυπήματος σφυριών κατά την οδήγηση πασσάλων...

Η κίνηση ενός τέτοιου σώματος εργασίας με τη βοήθεια κιβωτίων ταχυτήτων, βιδών σφαιρών, ιμάντων κίνησης και παρόμοιων μηχανικών διατάξεων από περιστρεφόμενο ηλεκτρικό μοτέρ περιπλέκει τον σχεδιασμό. Μια σύγχρονη τεχνική λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι η λειτουργία ενός γραμμικού ηλεκτροκινητήρα.

Σε αυτό, ο στάτορας και ο ρότορας είναι επιμήκεις με τη μορφή λωρίδων, αντί να τυλίγονται σε δακτυλίους, όπως στους περιστρεφόμενους ηλεκτρικούς κινητήρες.

Η αρχή της λειτουργίας συνίσταται στην παροχή μιας παλινδρομικής γραμμικής κίνησης στον δρομέα-δρομέα λόγω της μετάδοσης ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας από σταθερό στάτορα με μη κλεισμένο μαγνητικό κύκλωμα ορισμένου μήκους. Ένα εσωτερικό μαγνητικό πεδίο δημιουργείται μέσα από αυτό, ενεργοποιώντας εναλλάξ το ρεύμα.

Λειτουργεί στην περιέλιξη του οπλισμού με συλλέκτη. Οι δυνάμεις που προκύπτουν σε έναν τέτοιο κινητήρα μετακινούν τον δρομέα μόνο στην γραμμική διεύθυνση κατά μήκος των οδηγών.

Οι γραμμικοί κινητήρες έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με άμεσο ή εναλλασσόμενο ρεύμα, μπορούν να λειτουργούν σε σύγχρονη ή ασύγχρονη λειτουργία.

Η αρχή λειτουργίας του κινητήρα συνεχούς ρεύματος

Κινητήρες και κινητήρες συνεχούς ρεύματος

Αρχή λειτουργίας

DC κινητήρες

Στον στάτορα υπάρχει μια περιέλιξη περιέλιξης (διέγερση διέγερσης), στην οποία εφαρμόζεται ένα συνεχές ρεύμα - ως αποτέλεσμα, δημιουργείται ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο (πεδίο διέγερσης). Στους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη, το πεδίο διέγερσης δημιουργείται από μόνιμους μαγνήτες.

Ένα σταθερό ρεύμα τροφοδοτείται επίσης στην περιέλιξη του ρότορα (αγκύρωση αγκύρωσης), στην οποία η δύναμη Αμπέρ ενεργεί από το μαγνητικό πεδίο στάτη - δημιουργείται ροπή που περιστρέφει τον ρότορα κατά 90 ηλεκτρικούς βαθμούς, μετά τον οποίο ο κόμβος του συλλέκτη βούρτσας αλλάζει τις περιελίξεις του ρότορα - η περιστροφή συνεχίζεται.

Με τη μέθοδο της διέγερσης οι ηλεκτροκινητήρες DC χωρίζονται σε τέσσερις ομάδες:

  • Ανεξάρτητη διέγερση - η εκκένωση διέγερσης τροφοδοτείται από μια ανεξάρτητη πηγή
  • Με παράλληλη διέγερση - η περιέλιξη διέγερσης συνδέεται παράλληλα με την παροχή ρεύματος της περιέλιξης του οπλισμού
  • Με διαδοχική διέγερση - η περιέλιξη διέγερσης συνδέεται σε σειρά με την περιέλιξη του οπλισμού
  • Με μικτή διέγερση - ο κινητήρας έχει δύο περιελίξεις: παράλληλα και σειριακά.

DC εκκίνηση κινητήρα

Με άμεση εκκίνηση, το ρεύμα οπλισμού μπορεί να υπερβεί το ονομαστικό ρεύμα κατά μία τάξη μεγέθους, συνεπώς, κατά την εκκίνηση, η αντίσταση εκκίνησης του ρεοστάτη εκκίνησης εισάγεται στο κύκλωμα οπλισμού. Για μια ομαλή εκκίνηση, ο αντιστάτης το κάνει σταδιακά - στην πρώτη στιγμή όλα τα βήματα είναι ενεργοποιημένα (μέγιστη αντίσταση), καθώς ο κινητήρας επιταχύνεται, αυξάνεται ο οπίσθιος EMF, μειώνεται το ρεύμα οπλισμού - τα βήματα σβήνουν το ένα μετά το άλλο.

Έλεγχος ταχύτητας μοτέρ DC

  • Η ταχύτητα κάτω από την ονομαστική ρυθμίζεται από την τάση στο άγκυρα (η ισχύς είναι ανάλογη προς την ταχύτητα, η στιγμή παραμένει αμετάβλητη)
  • Μια ταχύτητα υψηλότερη από την ονομαστική ρυθμίζεται από το ρεύμα διέγερσης διέγερσης - όσο ασθενέστερο είναι το πεδίο διέγερσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα (η στιγμή πέφτει σε σταθερή ισχύ)

Η ρύθμιση της ισχύος του οπλισμού και της περιέλιξης διέγερσης πραγματοποιείται με τη χρήση μετατροπέων θυρίστορ (DC drives).

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των κινητήρων συνεχούς ρεύματος

Οφέλη:

  • Σχεδόν γραμμική απόδοση κινητήρα:
    • μηχανικό χαρακτηριστικό (εξάρτηση της συχνότητας τη στιγμή)
    • χαρακτηριστικό ελέγχου (εξάρτηση συχνοτήτων από την τάση οπλισμού)
  • Απλά ρυθμίστε την ταχύτητα σε ένα ευρύ φάσμα.
  • Μεγάλη στιγμή έναρξης
  • Συμπαγές μέγεθος.

Μειονεκτήματα:

  • Πρόσθετες δαπάνες για την προληπτική συντήρηση των μονάδων βούρτσας συλλεκτών
  • Περιορισμένη διάρκεια ζωής λόγω της φθοράς των συλλεκτών
  • Πιο ακριβο ασύγχρονοι κινητήρες.

Πώς να επιλέξετε

Επιλογή κινητήρα DC

  • Ύψος άξονα
  • Ονομαστική τάση οπλισμού
  • Ονομαστική τάση διέγερσης
  • Ονομαστική ταχύτητα
  • Ονομαστική ισχύς
  • Ονομαστική στιγμή
  • Ονομαστικό ρεύμα οπλισμού
  • Δύναμη διέγερσης
  • Μέγιστη ταχύτητα όταν μειώνεται το πεδίο (η ισχύς πέφτει πάνω από αυτή την ταχύτητα)
  • Μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα εργασίας (πάνω από αυτή την ταχύτητα αρχίζει η μηχανική καταστροφή)
  • Αποτελεσματικότητα
  • Στιγμή αδράνειας
  • Αξιολόγηση IP
  • Ο βαθμός αντοχής σε κραδασμούς (πρέσες κ.λπ.)
  • Κατηγορία μόνωσης (για λειτουργία από μετατροπέα όχι χαμηλότερη από F)
  • Θερμοκρασία περιβάλλοντος (για εργασίες σε αρνητικές θερμοκρασίες στις συνθήκες του ρωσικού χειμώνα, απαιτούνται ειδικές επιδόσεις: λιπαντικό, ειδικό χαλύβδινο άξονα κ.λπ.)
  • Ύψος εγκατάστασης πάνω από τη στάθμη της θάλασσας (χαρακτηριστικά που πέφτουν πάνω από 1000 μέτρα)
  • Ο σχεδιασμός της μεθόδου εγκατάστασης ηλεκτρικών κινητήρων
    • Φλάντζα σφραγίδας λαδιού για σύνδεση του κιβωτίου ταχυτήτων
  • Η θέση του κιβωτίου ακροδεκτών (δεξιά, πάνω, κλπ)
  • Τύπος αναγκαστικής ψύξης:
    • Μεταφορά: φίλτρο αέρα, έλεγχος ροής αέρα, ενσωματωμένος (κατεύθυνση εμφύσησης) ή εξωτερικός ανεμιστήρας (σύνδεση σωλήνων)
    • Μέσω του εναλλάκτη θερμότητας
  • Μέθοδοι ταξινόμησης για την ψύξη ηλεκτρικών κινητήρων
  • Χρωματισμός
  • Ρουλεμάν
    • Κύλιση (ακτινική ώθηση)
    • Ενισχυμένα έδρανα για αυξημένα ακτινικά φορτία στον άξονα
    • Με επαναπλήρωση λιπαντικού
    • Για να συνδέσετε το κιβώτιο ταχυτήτων
  • Άξονας κινητήρα
    • Με το κλειδί
  • Αισθητήρας ταχύτητας

    • Tachogenerator
    • Κωδικοποιητής
  • Φρένο
  • Έλεγχος φθοράς βούρτσας
    • Παράθυρο για οπτική επιθεώρηση
    • Μικροδιακόπτης για τον περιορισμό του υπολειπόμενου μήκους των βουρτσών
  • Έλεγχος θέρμανσης κινητήρα
    • Προστασία με θερμίστορ - Έλεγχος οριακών τιμών (προειδοποίηση, τερματισμός λειτουργίας)
    • Συνεχής παρακολούθηση θερμοκρασίας με αισθητήρα KTY
  • Θερμαντήρας του σταματημένου κινητήρα (έναντι συμπύκνωσης)
  • Επίπεδο θορύβου.

Επιλογή μετατροπέα DC

  • Λειτουργία λειτουργίας:
    • Μονής τεταρτημόρια (1Q) - μη αναστρέψιμη
    • Τέσσερα τεταρτημόρια (4Q) - αντιστρεπτά.
  • Ονομαστική τάση τροφοδοσίας
  • Ονομαστικό ρεύμα εισόδου
  • Τροφοδοτικό (ξεχωριστό)
    • Ανεμιστήρας
    • Μονάδα ελέγχου (ηλεκτρονικά)
    • Ενθουσιασμός
  • Θερμοκρασία περιβάλλοντος
  • Υψος εγκατάστασης πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας
  • Κατηγορία αντοχής στην υγρασία (κάλυψη των σανίδων με σύνθετα υλικά)
  • Αξιολόγηση IP
  • Φίλτρο EMC (φίλτρο ραδιοπαρεμβολής).
  • Ονομαστική τάση συνεχούς ρεύματος (οπλισμός κινητήρα)
  • Ονομαστικό ρεύμα συνεχούς ρεύματος
  • Δυνατότητα υπερέντασης
  • Ονομαστική ισχύς
  • Απώλεια ισχύος (εξουδετέρωση ισχύος) στο ονομαστικό ρεύμα
  • Ονομαστική σταθερή τάση της τύλιξης πεδίου (τάση πεδίου)
  • Ονομαστικό σταθερό ρεύμα περιελίξεως πεδίου (ρεύμα πεδίου)
  • Πίνακας χειριστή (αφαιρούμενο, αποθήκευση παραμέτρων, υποστήριξη από τη ρωσική γλώσσα)
  • Διεπαφή επικοινωνίας για την ανταλλαγή δεδομένων με PLC, HMI (PROFIBUS, κλπ.)
  • Ακρίβεια ρύθμισης
  • Ενσωματωμένοι ελεγκτές PID
  • Ενσωματωμένες λειτουργίες λογικού ελεγκτή
  • Είσοδοι-έξοδοι σήματος (διακριτές και αναλογικές).

© Tumanov A.V. 2016-2017

Η αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος

Ο ηλεκτροκινητήρας είναι ανεκτίμητη εφεύρεση του ανθρώπου. Χάρη σε αυτή τη συσκευή, ο πολιτισμός μας έχει προχωρήσει πολύ κατά τα προηγούμενα εκατοντάδες χρόνια. Είναι πολύ σημαντικό να μελετάται η αρχή της λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα ακόμη και από το σχολείο. Η κυκλική περιστροφή του ηλεκτρικού άξονα μετατρέπεται εύκολα σε όλους τους άλλους τύπους κίνησης. Επομένως, κάθε μηχάνημα που έχει σχεδιαστεί για να διευκολύνει την εργασία και να μειώσει το χρόνο κατασκευής προϊόντων μπορεί να προσαρμοστεί για να εκτελέσει μια ποικιλία εργασιών. Ποια είναι η αρχή του ηλεκτροκινητήρα, πώς λειτουργεί και ποια είναι η συσκευή του - όλα αυτά γίνονται κατανοητά με σαφήνεια στο παρόν άρθρο.

Πώς λειτουργεί ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος

Η συντριπτική πλειοψηφία των ηλεκτρικών αυτοκινήτων λειτουργεί με βάση την αρχή της μαγνητικής απόρριψης και έλξης. Εάν ένα καλώδιο τοποθετηθεί ανάμεσα στους βόρειους και νότιους πόλους ενός μαγνήτη και ένα ρεύμα περνά μέσα από αυτό, θα βγει έξω. Πώς είναι δυνατόν αυτό; Το γεγονός είναι ότι το πέρασμα μέσω ενός αγωγού, το ρεύμα σχηματίζει ένα κυκλικό μαγνητικό πεδίο γύρω του καθ 'όλο το μήκος του σύρματος. Η κατεύθυνση αυτού του πεδίου καθορίζεται από τον κανόνα gimlet (βίδα). Όταν το κυκλικό πεδίο του αγωγού αλληλεπιδρά με το ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο, το μαγνητικό πεδίο μεταξύ των πόλων εξασθενεί στη μία πλευρά και αυξάνει από την άλλη. Δηλαδή, το μέσο γίνεται ελαστικό και η προκύπτουσα δύναμη ωθεί το καλώδιο από το μαγνήτη τομέα σε γωνία 90 μοιρών προς την κατεύθυνση που καθορίζεται από τον κανόνα του αριστερού χεριού (κανόνα του δεξιού χεριού χρησιμοποιείται για τις γεννήτριες και το κράτος αριστερό χέρι μόνο για κινητήρες). Αυτή η δύναμη ονομάζεται "ampere" και η τιμή της καθορίζεται από το νόμο Ampere F = BχIχL, όπου B είναι η τιμή της μαγνητικής επαγωγής του πεδίου. Το I είναι το ρεύμα που κυκλοφορεί στον αγωγό. Το L είναι το μήκος του σύρματος.

Το φαινόμενο αυτό χρησιμοποιήθηκε ως βασική αρχή λειτουργίας των πρώτων ηλεκτρικών κινητήρων, η ίδια αρχή εξακολουθεί να χρησιμοποιείται σήμερα. Στους κινητήρες συνεχούς ρεύματος χαμηλής κατανάλωσης, οι μόνιμοι μαγνήτες χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μόνιμου μαγνητικού πεδίου. Στους ηλεκτροκινητήρες μεσαίας και υψηλής ισχύος, δημιουργείται ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο χρησιμοποιώντας ένα τύλιγμα διέγερσης ή επαγωγέα.

Εξετάστε την αρχή της δημιουργίας μηχανικής κίνησης χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια με περισσότερες λεπτομέρειες. Η δυναμική απεικόνιση δείχνει τον απλούστερο ηλεκτρικό κινητήρα. Σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο, τοποθετούμε κατακόρυφα το πλαίσιο του σύρματος και περάστε το ρεύμα μέσα από αυτό. Τι συμβαίνει Το πλαίσιο περιστρέφεται και με αδράνεια κινείται για κάποιο χρονικό διάστημα μέχρι να φτάσει σε οριζόντια θέση. Αυτή η ουδέτερη θέση - νεκρό σημείο - είναι ο τόπος όπου το φαινόμενο πεδίου στον αγωγό με ρεύμα είναι μηδέν. Προκειμένου η κίνηση να συνεχιστεί, πρέπει να προσθέσετε τουλάχιστον ένα ακόμα πλαίσιο και να εξασφαλίσετε την αλλαγή της κατεύθυνσης του ρεύματος στο πλαίσιο στην κατάλληλη στιγμή. Στο βίντεο εκπαίδευσης στο κάτω μέρος της σελίδας αυτή η διαδικασία είναι σαφώς ορατή.

Η αρχή της λειτουργίας των σύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων

Ένας σύγχρονος ηλεκτροκινητήρας συνεχούς ρεύματος αντί για ένα ενιαίο πλαίσιο έχει μια άγκυρα με πλήθος αγωγών που τοποθετούνται σε αυλακώσεις και αντί ενός μόνιμου μαγνητικού πετάλου έχει έναν στάτορα με μια διέγερση διέγερσης με δύο ή περισσότερους πόλους. Το σχήμα δείχνει ένα διπολικό ηλεκτρικό κινητήρα σε τομή. Η αρχή της λειτουργίας της έχει ως εξής. Αν για σύρματα ανώτερο τμήμα του οπλισμού περνώντας ένα ρεύμα κινούμενο «μακριά» (υποδεικνύεται με ένα σταυρό), και το κάτω μέρος - «για εμάς» (υποδεικνύεται από ένα σημείο), τότε σύμφωνα με τον κανόνα αριστερό άνω αγωγοί θα βγει έξω από το μαγνητικό πεδίο του στάτη προς τα αριστερά, και το κάτω μέρος αγωγών τα μισά άγκυρα στην ίδια αρχή θα ωθηθούν προς τα δεξιά. Δεδομένου ότι το χάλκινο σύρμα είναι τοποθετημένο στις σχισμές του οπλισμού, τότε όλη η δύναμη της κρούσης θα μεταδοθεί σε αυτό, και θα γυρίσει. Στη συνέχεια, διαπιστώνεται ότι, όταν ο αγωγός με την κατεύθυνση του ρεύματος «μας» provernotsya κάτω και εναντίον του νότιου πόλου θα δημιουργηθεί από το στάτη, θα αναγκαστεί προς τα αριστερά, και θα υπάρχουν πέδησης. Για να αποφευχθεί αυτό, θα πρέπει να αλλάξετε την κατεύθυνση του ρεύματος στο καλώδιο προς το αντίθετο, μόλις περάσει η ουδέτερη γραμμή. Αυτό γίνεται με τη βοήθεια ενός συλλέκτη - ένας ειδικός διακόπτης που μετατρέπει την περιέλιξη οπλισμού με το γενικό σχέδιο του ηλεκτροκινητήρα.

Έτσι, η περιέλιξη του οπλισμού μεταφέρει ροπή στρέψης στον άξονα του κινητήρα, η οποία με τη σειρά του οδηγεί τους μηχανισμούς εργασίας οποιουδήποτε εξοπλισμού, όπως για παράδειγμα μια μηχανή αλυσίδας. Αν και στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιείται ένας ασύγχρονος κινητήρας εναλλασσόμενου ρεύματος, η βασική αρχή της λειτουργίας του είναι ίδια με την αρχή λειτουργίας ενός κινητήρα DC - είναι η εκτόξευση ενός αγωγού με ρεύμα από ένα μαγνητικό πεδίο. Μόνο ένας ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας έχει περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο και ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος έχει ένα στατικό πεδίο.

Συνεχίζοντας το θέμα του κινητήρα συνεχούς ρεύματος, πρέπει να σημειωθεί ότι η αρχή λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα βασίζεται στην αναστροφή του συνεχούς ρεύματος στο κύκλωμα του οπλισμού έτσι ώστε να μην υπάρχει πέδηση και η περιστροφή του δρομέα να διατηρείται σε σταθερό ρυθμό. Αν αλλάξετε την κατεύθυνση του ρεύματος στην περιέλιξη διέγερσης του στάτορα, τότε, σύμφωνα με τον κανόνα του αριστερού χεριού, η κατεύθυνση περιστροφής του δρομέα θα αλλάξει. Το ίδιο θα συμβεί αν αλλάξουμε τις επαφές της βούρτσας που τροφοδοτούν την πηγή από την πηγή στην περιέλιξη της αγκύρωσης. Αλλά αν αλλάξετε το "+" "-" και εκεί και εκεί, τότε η κατεύθυνση περιστροφής του άξονα δεν θα αλλάξει. Ως εκ τούτου, κατ 'αρχήν, εναλλασσόμενο ρεύμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία ενός τέτοιου κινητήρα, δεδομένου ότι το ρεύμα στον επαγωγέα και στον οπλισμό θα αλλάξει ταυτόχρονα. Στην πράξη, τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται σπάνια.

Όσον αφορά το ηλεκτρικό κύκλωμα του κινητήρα, υπάρχουν πολλά από αυτά και φαίνονται στο σχήμα. Όταν οι περιελίξεις συνδέονται παράλληλα, η περιέλιξη του οπλισμού είναι κατασκευασμένη από μεγάλο αριθμό σπειρών λεπτού σύρματος. Με μια τέτοια σύνδεση, το ρεύμα με διακόπτη του διακόπτη θα είναι πολύ λιγότερο λόγω της μεγάλης αντίστασης και οι πλάκες δεν θα προκαλέσουν σπινθήρα και καύση. Αν κάνετε μια σειριακή σύνδεση των περιελίξεων του επαγωγέα και του οπλισμού, τότε η περιέλιξη του πηνίου είναι κατασκευασμένη από σύρμα μεγαλύτερης διαμέτρου με μικρότερο αριθμό στροφών, δεδομένου ότι ολόκληρο το ρεύμα οπλισμού κατευθύνεται μέσω της περιέλιξης του στάτη. Με τέτοιους χειρισμούς με αναλογική μεταβολή στις τιμές ρεύματος και τον αριθμό των στροφών, η δύναμη μαγνητίσεως παραμένει σταθερή και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της συσκευής γίνονται καλύτερα.

Σήμερα, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούνται ελάχιστα στην παραγωγή. Μεταξύ των ελλείψεων αυτού του τύπου ηλεκτρικών μηχανών μπορεί κανείς να αναφέρει την ταχεία φθορά της μονάδας συλλογής βούρτσας. Πλεονεκτήματα - καλά χαρακτηριστικά εκκίνησης, εύκολη ρύθμιση της συχνότητας και της κατεύθυνσης περιστροφής, ευκολία της συσκευής και έλεγχος.

Dc κινητήρα εργασία

Οι ηλεκτροκινητήρες DC (DC motors) χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή της ενέργειας DC σε μηχανική εργασία. Η DPT ήταν η πρώτη από τις εφευρεθείσες περιστρεφόμενες ηλεκτρικές μηχανές. Η αρχή της λειτουργίας της είναι γνωστή από τα μέσα του περασμένου αιώνα και μέχρι σήμερα η DPT συνεχίζει να εξυπηρετεί πιστά τον άνθρωπο, θέτοντας σε κίνηση έναν τεράστιο αριθμό μηχανών και μηχανισμών.

DC κινητήρα - ιστορικό υπόβαθρο

Το 1821, ο Faraday, πραγματοποιώντας πειράματα στην αλληλεπίδραση αγωγών με ρεύμα και μαγνήτη, είδε ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα προκαλεί την περιστροφή ενός αγωγού γύρω από έναν μαγνήτη. Έτσι, η εμπειρία του Faraday έθεσε το στάδιο για τη δημιουργία ενός ηλεκτροκινητήρα. Λίγο αργότερα, ο Thomas Davenport το 1833 παρήγαγε τον πρώτο περιστρεφόμενο ηλεκτροκινητήρα συνεχούς ρεύματος και εφάρμοσε ένα μοντέλο τρένου όταν κινείται. Ένα χρόνο αργότερα, ο B. S. Jacobi δημιούργησε τον πρώτο ηλεκτροκινητήρα συνεχούς ρεύματος στον κόσμο, στον οποίο χρησιμοποιήθηκε η αρχή της άμεσης περιστροφής του κινητού μέρους του κινητήρα. Και ήδη στις 13 Σεπτεμβρίου 1838 στη Ρωσική Αυτοκρατορία, το πρώτο μηχανοκίνητο σκάφος με 12 επιβάτες έπεσε στο Neva ενάντια στο ρεύμα. Οι τροχοί με λεπίδες κινούνταν από έναν ηλεκτρικό κινητήρα, ο οποίος έλαβε ρεύμα από μία μπαταρία 320 κυψελών.

Το 1886, ο κινητήρας DC έγινε παρόμοιος με τις σύγχρονες εκδόσεις. Στο μέλλον, όλο και πιο εκσυγχρονισμένο.

Σήμερα, η ζωή του τεχνολογικού μας πολιτισμού είναι απολύτως αδύνατη χωρίς ηλεκτρικό κινητήρα. Χρησιμοποιείται σχεδόν παντού: σε τρένα, τρόλεϊ, τραμ. Ισχυρές ηλεκτρικές μηχανές, συσκευές για οικιακές συσκευές (ηλεκτρικές μηχανές κρέατος, επεξεργαστές τροφίμων, αλέσεως καφέ, ηλεκτρικές σκούπες κ.λπ.) χρησιμοποιούνται σε εργοστάσια και μύλους.

Αρχή λειτουργίας κινητήρα συνεχούς ρεύματος

Η συντριπτική πλειοψηφία των ηλεκτρικών κινητήρων λειτουργεί σύμφωνα με τη φυσική της μαγνητικής απόρριψης και έλξης. Εάν ένα καλώδιο εισάγεται μεταξύ των βόρειων και νότιων πόλων ενός μαγνήτη και το ηλεκτρικό ρεύμα περνά μέσα από αυτό, τότε θα συμπιεστεί. Δεδομένου ότι το ρεύμα ρέει μέσω του αγωγού. σχηματίζει ένα μαγνητικό πεδίο γύρω του καθ 'όλο το μήκος του αγωγού. Η κατεύθυνση αυτού του πεδίου μπορεί να βρεθεί από τον κανόνα του gimlet.

Κατά τη διάρκεια της αλληλεπίδρασης του κυκλικού μαγνητικού πεδίου του αγωγού και του ομοιόμορφου πεδίου μαγνητών μεταξύ των πόλων, το πεδίο μειώνεται στη μία πλευρά και αυξάνει από την άλλη. Δηλαδή, η προκύπτουσα δύναμη μέσου ωθεί το σύρμα από το μαγνητικό πεδίο υπό γωνία 90 μοιρών προς την κατεύθυνση, σύμφωνα με τον κανόνα του αριστερού χεριού. και η τιμή υπολογίζεται από τον τύπο

όπου Β είναι η τιμή της επαγωγής του μαγνητικού πεδίου. Το I είναι το ρεύμα που κυκλοφορεί στον αγωγό. L - μήκος καλωδίου

Στους ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος χαμηλής ισχύος, τυπικοί μόνιμοι μαγνήτες χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο. Στην περίπτωση μεσαίας και υψηλής ισχύος, δημιουργείται ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο από μια περιέλιξη διέγερσης.

Εξετάστε τη διαδικασία απόκτησης μηχανικής κίνησης χρησιμοποιώντας ηλεκτρική ενέργεια με περισσότερες λεπτομέρειες. Σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο, τοποθετούμε κάθετα το πλαίσιο του σύρματος και το συνδέουμε στην πηγή ρεύματος. Το πλαίσιο θα αρχίσει να περιστρέφεται και να φτάνει σε οριζόντια θέση. Ποια θεωρείται ουδέτερη, διότι σε αυτήν η επίδραση πεδίου στον αγωγό με ρεύμα είναι μηδέν. Για να μην σταματήσει η κίνηση, είναι απαραίτητο να τοποθετηθεί τουλάχιστον ένα ακόμα πλαίσιο με ρεύμα και να εξασφαλιστεί η αλλαγή της κατεύθυνσης της κίνησης του ρεύματος στην απαιτούμενη στιγμή.

Ένας τυπικός κινητήρας, αντί για ένα μόνο πλαίσιο, έχει μια άγκυρα με πλήθος αγωγών διατεταγμένους σε ειδικές αυλακώσεις και αντί για μόνιμο μαγνήτη, έναν στάτορα με περιελίξεις πεδίου με δύο ή περισσότερους πόλους. Το παραπάνω σχήμα δείχνει έναν διπολικό ηλεκτρικό κινητήρα σε τομή. Εάν τα καλώδια που κινούνται "από εμάς" διέρχονται από τα σύρματα του άνω μέρους του οπλισμού και "προς εμάς" στο κάτω μέρος, τότε σύμφωνα με τον αριστερό κανόνα, οι ανώτεροι αγωγοί θα πιέζονται προς τα έξω από το μαγνητικό πεδίο στάτη προς τα αριστερά και το κάτω μέρος της άγκυρας θα ωθηθεί προς τα δεξιά. Δεδομένου ότι το χάλκινο σύρμα τοποθετείται ειδικά στις υποδοχές της άγκυρας, τότε όλη η δύναμη θα πάει σε αυτόν, και θα γυρίσει. Επομένως, όταν ο αγωγός με την κατεύθυνση του ρεύματος «μακριά από εμάς» αποδειχθεί ότι είναι κάτω και γίνεται ενάντια στον νότιο πόλο που δημιουργείται από τον στάτορα, θα συμπιεστεί στην αριστερή πλευρά και θα αρχίσει η πέδηση. Για να αποφευχθεί αυτό, απαιτείται η αλλαγή της κατεύθυνσης του ρεύματος προς το αντίθετο, τη στιγμή που θα περάσει η ουδέτερη γραμμή. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας έναν συλλέκτη - έναν ειδικό διακόπτη που μεταφέρει την περιέλιξη του οπλισμού με το κύκλωμα.

Έτσι, η περιέλιξη του οπλισμού μεταδίδει τη ροπή στρέψης στον άξονα του κινητήρα συνεχούς ρεύματος και αυτό οδηγεί τους μηχανισμούς εργασίας. Δομικά, όλοι οι κινητήρες αποτελούνται από έναν επαγωγέα και μια άγκυρα, που χωρίζονται από ένα κενό αέρα.

Ο στάτης ενός ηλεκτροκινητήρα χρησιμεύει για τη δημιουργία ενός σταθερού μαγνητικού πεδίου και αποτελείται από ένα πλαίσιο, κύριους και πρόσθετους πόλους. Το κρεβάτι έχει σχεδιαστεί για τη συναρμολόγηση των κύριων και των πρόσθετων πόλων και χρησιμεύει ως στοιχείο του μαγνητικού κυκλώματος. Στους κύριους πόλους υπάρχουν περιελίξεις διέγερσης που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μαγνητικού πεδίου, στους πρόσθετους πόλους υπάρχει μια ειδική περιέλιξη που χρησιμοποιείται για τη βελτίωση των συνθηκών μεταγωγής.

Το οπλισμό DC αποτελείται από ένα μαγνητικό σύστημα κατασκευασμένο από ξεχωριστά φύλλα, ένα περιελίξιμο εργασίας που τοποθετείται σε ειδικές αυλακώσεις και ένα συλλέκτη για την τροφοδοσία της ενεργού περιέλιξης της τροφοδοσίας.

Ο συλλέκτης είναι παρόμοιος με έναν κύλινδρο τοποθετημένο σε έναν άξονα ED και κατασκευασμένο από χάλκινες πλάκες μονωμένες το ένα από το άλλο. Στον συλλέκτη υπάρχουν ειδικές προεξοχές-κοχύλια, στα οποία είναι συγκολλημένα τα άκρα των τμημάτων τυλίγματος. Το ρεύμα απομακρύνεται από τον συλλέκτη μέσω βούρτσας που παρέχει ολίσθηση σε επαφή με τον συλλέκτη. Οι βούρτσες βρίσκονται στις υποδοχές βούρτσας, οι οποίες τους συγκρατούν σε μια συγκεκριμένη θέση και δημιουργούν την απαιτούμενη πίεση στην επιφάνεια συλλέκτη. Οι βούρτσες και τα πιάτα βούρτσας είναι τοποθετημένα σε μια διαδρομή και συνδέονται με το σώμα.

Ο συλλέκτης είναι ένας πολύπλοκος, ακριβός και πιο αναξιόπιστος κόμβος ED. Συχνά προκαλεί λάμψη, παρεμβαίνει, βουλώνει τη σκόνη από τις βούρτσες. Και με ένα μεγάλο φορτίο, μπορεί να βραχυκυκλώνει τα πάντα. Κύριο καθήκον του είναι να αλλάζει τάση οπλισμού προς τα εμπρός και προς τα πίσω.

Για να κατανοήσουμε καλύτερα το έργο του συλλέκτη, θα ενημερώσουμε το πλαίσιο της περιστροφικής κίνησης κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού. Τη στιγμή που το πλαίσιο παίρνει μια θέση, το Α, το μεγαλύτερο ρεύμα θα προκληθεί στους αγωγούς του, καθώς οι αγωγοί διασχίζουν τις μαγνητικές γραμμές δύναμης, κινούνται κάθετα προς αυτά.

Το επαγόμενο ρεύμα από τον αγωγό Β που συνδέεται με την πλάκα 2 ακολουθεί τη βούρτσα 4 και, περνώντας το εξωτερικό κύκλωμα, επιστρέφει μέσω της βούρτσας 3 στον αγωγό Α. Ταυτόχρονα, η δεξιά βούρτσα θα είναι θετική και η αριστερή βούρτσα θα είναι αρνητική.

Η περαιτέρω περιστροφή του πλαισίου (θέση Β) θα επαναφέρει ξανά το ρεύμα και στους δύο αγωγούς. η κατεύθυνση του ρεύματος στους αγωγούς θα είναι απέναντι από εκείνη που είχε στη θέση Α. Καθώς οι πλάκες συλλέκτη μετατρέπονται μαζί με τους αγωγούς, η βούρτσα 4 θα παραδώσει και πάλι ηλεκτρικό ρεύμα στο εξωτερικό κύκλωμα και η βούρτσα 3 θα επιστρέψει το ρεύμα στο πλαίσιο.

Συνεπώς, παρά την αλλαγή στην κατεύθυνση του ρεύματος στους ίδιους τους περιστρεφόμενους αγωγούς, λόγω της μεταγωγής, η κατεύθυνση του ρεύματος στο εξωτερικό κύκλωμα δεν έχει αλλάξει.

Την επόμενη στιγμή (D), το πλαίσιο θα επαναλάβει μια θέση στην ουδέτερη γραμμή, στους αγωγούς και, στο εξωτερικό κύκλωμα, δεν θα υπάρξει πάλι ρεύμα.

Στα επόμενα χρονικά διαστήματα, ο εξεταζόμενος κύκλος κινήσεων θα επαναληφθεί στην ίδια σειρά, έτσι ώστε η κατεύθυνση του ρεύματος στο εξωτερικό κύκλωμα λόγω του συλλέκτη θα παραμείνει σταθερή όλη την ώρα και με αυτό θα παραμείνει η πολικότητα των βουρτσών.

Το συγκρότημα βούρτσας χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ισχύος στις σπείρες στον περιστρεφόμενο δρομέα και για τη μεταγωγή του ρεύματος στις περιελίξεις. Μια βούρτσα είναι μια σταθερή επαφή. Αυτά με υψηλή συχνότητα ανοίγουν και κλείνουν τον ρότορα συλλεκτών επαφής με πλάκες. Για να μειωθεί ο σπινθήρας του τελευταίου, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι, η κύρια από τις οποίες είναι η χρήση πρόσθετων πόλων.

Με την αύξηση της επιτάχυνσης, ξεκινά η επόμενη διαδικασία, όπου η περιέλιξη του οπλισμού κινείται διαμέσου του μαγνητικού πεδίου του στάτη και προκαλεί ένα emf. αλλά κατευθύνεται απέναντι από εκείνο που περιστρέφει το ED. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα μέσω της άγκυρας μειώνεται απότομα και όσο ισχυρότερο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα.

Σχέδιο συνδεσμολογίας του κινητήρα. Με μια παράλληλη σύνδεση των περιελίξεων, η περιέλιξη οπλισμού είναι κατασκευασμένη από μεγάλο αριθμό σπειρών λεπτού σύρματος. Στη συνέχεια, το ρεύμα που ενεργοποιείται από τον συλλέκτη θα είναι χαμηλότερο και οι πλάκες δεν θα προκαλέσουν πολύ σπινθήρα. Εάν εκτελείτε σειριακή σύνδεση των περιελίξεων του στάτη και του οπλισμού, τότε η περιέλιξη του επαγωγέα εκτελείται από έναν αγωγό μεγαλύτερης διαμέτρου με μικρότερο αριθμό στροφών. Επομένως, η δύναμη μαγνητίσεως παραμένει σταθερή και τα χαρακτηριστικά της Εϋ αυξάνουν.

Τα μειονεκτήματα του DC ED μπορούν να θεωρηθούν ως ταχεία φθορά της μονάδας συλλογής βούρτσας. Πλεονεκτήματα - καλά χαρακτηριστικά εκκίνησης, απλή ρύθμιση της συχνότητας και της κατεύθυνσης περιστροφής.

Επαναλήψεις διέγερσης κινητήρα συνεχούς ρεύματος

Η παρουσία της περιέλιξης διέγερσης του κινητήρα συνεχούς ρεύματος καθιστά δυνατή την εφαρμογή διαφόρων διαγραμμάτων καλωδίωσης. Ανάλογα με το πώς συνδέεται η περιέλιξη διέγερσης (S), υπάρχουν ηλεκτροκινητήρες συνεχούς ρεύματος με ανεξάρτητη διέγερση και αυτό-διέγερση, ο οποίος με τη σειρά του χωρίζεται σε σειρές, παράλληλους και μικτούς.

DC εκκίνηση κινητήρα

Η εκκίνηση των κινητήρων συνεχούς ρεύματος περιπλέκεται από τις τεράστιες τιμές των στιγμών και των ρευμάτων εισροής που συμβαίνουν τη στιγμή της εκτόξευσης. Στο DPT, τα ρεύματα εκκίνησης μπορούν να υπερβούν τα ονομαστικά ρεύματα κατά 10-40 φορές. Μια τέτοια μεγάλη περίσσεια μπορεί εύκολα να κάψει τις περιελίξεις. Κατά συνέπεια, κατά την εκκίνηση, προσπαθούν να περιορίσουν το ρεύμα σε (1,5-2) In

Ασύγχρονος κινητήρας. Διάταξη και αρχή λειτουργίας

Η λειτουργία ενός ασύγχρονου κινητήρα βασίζεται στις αρχές της φυσικής αλληλεπίδρασης του μαγνητικού πεδίου που εμφανίζεται στον στάτορα με το ρεύμα που παράγει αυτό το πεδίο στην περιέλιξη του ρότορα.

Σύγχρονος κινητήρας. Αρχή λειτουργίας

Ένας σύγχρονος κινητήρας είναι ένας τύπος ηλεκτρικών κινητήρων που λειτουργούν μόνο με εναλλασσόμενη τάση και η ταχύτητα περιστροφής του δρομέα συμπίπτει με τη συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο παραμένει σταθερός ανεξάρτητα από το φορτίο, επειδή ο ρότορας ενός σύγχρονου κινητήρα είναι ένας συνηθισμένος ηλεκτρομαγνήτης και ο αριθμός των ζευγών πόλων συμπίπτει με τον αριθμό των ζευγών πόλων ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου. Επομένως, η αλληλεπίδραση αυτών των πόλων εξασφαλίζει τη σταθερότητα της γωνιακής ταχύτητας με την οποία στρέφεται ο ρότορας.

Σχέδια ελέγχου κινητήρα

Οι ηλεκτροκινητήρες είναι συσκευές για τη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια και αντιστρόφως, αλλά αυτές είναι ήδη γεννήτριες. Υπάρχει μια τεράστια ποικιλία τύπων ηλεκτρικών κινητήρων, επομένως υπάρχουν πολλά κυκλώματα ελέγχου κινητήρα. Εξετάστε μερικά από αυτά.