Роботы

Двигатель постоянного тока.

Двигатель постоянного тока представляет собой любой из класса вращающихся электрических машин , который преобразует постоянный ток электрической энергии 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 протекания тока в части двигателя. Здесь читайте подробнее air-part.ru.

Двигатели постоянного тока были первой широко распространенной формой двигателей, так как 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 щетку двигатель используется для портативных электроинструментов и приборов. Более крупные двигатели постоянного тока в настоящее время 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

Катушка провода с током, проходящим через нее, 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 соединяет вращающиеся катушки с внешним источником питания через щетки. (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.

На 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 поля позволило регулировать 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, он часто используется в тяговых приложениях, таких как электровозы и трамваи . В течение многих лет двигатель постоянного тока был опорой электрических тяговых приводов 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 напрямую от аккумуляторных батарей, обеспечивая движущую силу для первых электромобилей и современных гибридных и электромобилей.а также вождение множества аккумуляторных инструментов. В настоящее время 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 внешняя механическая сила подается на двигатель постоянного тока, он действует как генератор постоянного тока, динамо . Эта функция используется для замедления и перезарядки аккумуляторов в гибридных и электромобилях или для возврата электричества обратно в электросеть, используемую в уличных вагонах или в электропоездах, когда они замедляются. Этот процесс называется рекуперативным торможением на гибридных и электромобилях. В тепловозах они также используют свои двигатели постоянного тока в качестве генераторов для замедления, но рассеивают энергию в пакетах резисторов. Более новые конструкции добавляют большие аккумуляторные батареи, чтобы вернуть часть этой энергии.

Матовый 

Матовый электродвигатель постоянного тока, генерирующий крутящий момент от источника постоянного тока с помощью внутренней механической коммутации. Постоянные постоянные магниты формируют 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 разрезного кольца, так что ток меняется на половину оборота (180 градусов).

Щетка электрический двигатель постоянного тока генерирует крутящий момент непосредственно от источника постоянного тока , подаваемого на двигатель, используя внутреннюю коммутацию, стационарные магниты ( постоянные или электромагниты ), и вращающиеся электромагниты.

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 высокой интенсивности. 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 электрической энергии 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 подачи тока на 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 

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 исключает усложнение передачи мощности от двигателя к вращающемуся ротору. Контроллер мотора может определять положение ротора с помощью эффекта Холладатчики или аналогичные устройства и могут точно контролировать синхронизацию, фазу и т. д. тока в катушках 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. Недостатки включают высокую начальную стоимость и более сложные регуляторы скорости двигателя. Некоторые такие бесщеточные двигатели иногда называют «синхронными двигателями», хотя они не имеют внешнего источника питания для синхронизации, как в случае с обычными синхронными двигателями переменного тока.

Некоммутированный 

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 представляет собой необычный электродвигатель, который состоит из двух подшипников типа шарикоподшипников, с внутренними обоймами, установленными на общем проводящем валу, а внешние обоймы соединены с источником тока 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, 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.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *