DC motor: princip činnosti. DC motor: přístroj

Především vynalezen v 19. století rotující elektrický stroj je stejnosměrný motor. Princip fungování je známa již od poloviny minulého století do současnosti stejnosměrné motory (DPT) i nadále věrně sloužit osobu, do pohybu řadu užitečných strojů a mechanismů.

První DPT

Počínaje 30. letech 19. století v jejich rozvoji, které prošly několika etapách. Faktem je, že až do konce minulého století motoru alternátorů byl jediným zdrojem napájení galvanický článek. Proto všechny z prvních elektrických motorů lze spustit pouze na stejnosměrný proud.

Jaký byl první DC motor? Princip fungování zařízení a motorů jsou postaveny v první polovině 19. století, je následující. Hlavní oblastí byl pevně stanovený soubor permanentních magnetů nebo elektromagnetů tyče, neměl obecně uzavřený magnetický obvod. Vyniklými póly kotvy vytvořené z několika oddělených tyčových magnetů na společné ose, který byl poháněn odpudivé a přitažlivých sil k pólům induktoru. Typickými zástupci nich motory W. Ricci (1833) a B. Jacoby (1834), vybavené mechanickým spíná proud v elektromagnetu s armatur pohyblivých kontaktů v obvodu vinutí kotvy.

Jako je motor v chodu Jacobi

Jaký byl tento princip stroj z provozu? Motor Jacobi konstantní proud a její analoga mají pulsujícího elektromagnetického točivého momentu. V době konvergence opačných pólů kotvy a cívky magnetickou přitažlivostí síly momentu motoru rychle dosáhl maxima. Potom, když se pole umístění kotvy opačné póly cívky, mechanickým spínačem a přerušit proud v elektromagnety kotvy. Krouticí moment klesne na nulu. Vzhledem k setrvačnosti kotvy a poháněnými mechanismus kotevní kůly zpod indukčními pólů, v tomto bodě v nich ze spínací proud je dodáván v opačném směru, jejich polarita také obrácené, a gravitační síla k nejbližšímu pólu cívky je nahrazen odpudivé síly. To znamená, že motor otáčí Jacobi sobě jdoucí nárazy.

Zdá se, že prstencové kotvy

V jádru motoru kotva solenoidy Jacobi proudu periodicky vypnutý, které vytvářejí magnetické pole zmizel, a její energie je transformována na tepelné ztráty ve vinutí. To znamená, že elektromechanická konverzní zdrojový proud energie kotva (elektrochemický článek) na mechanickou došlo k ní přerušovaně. To, co bylo potřeba byla uzavřena s kontinuálním vinutí proud, který by se po celou dobu jeho provozu neustále proudí.

A takové fuhtufn byla založena v roce 1860. A Pachinotti. To, co se liší od svých předchůdců stejnosměrného motoru? Princip fungování motoru a zařízením Pachinotti pozor. Jako kotvy použil ocelový kroužek s paprsky připevněných na svislém hřídeli. V tomto případě je kotva neměl vyjádřenými póly. Stal neyavnopolyusnym.

kotevní cívka vinutí byly zrušeny mezi paprsky kruhu, jehož konce jsou spojeny v sérii na kotvu, a to od bodů připojení každého dvou cívek byly kohout spojený s kolektorem deskami uspořádanými po obvodu spodní části hřídele motoru, jejichž počet se rovná počtu cívek. Celá armatura byl uzavřen do sebe a sériové spojení body jeho cívek jsou připojeny k sousedním kolektorů destiček, které kloužou na páru stávajících podávacích válečků.

Prstencová kotva je umístěn mezi póly dva pevné elektromagnetů induktor-stator, tak, že siločáry vytvořené jimi excitační magnetické pole zahrnuty ve vnějším válcovém povrchu kotvy motoru na severním pólu excitaci prochází prstencovou kotvu, bez pohybu do vnitřního prostoru díry, a je v rámci jižní pól.

Jako je motor v chodu Pachinotti

Co se měl princip působení? DC motor Pachinotti pracoval stejným způsobem jako moderní DPT.

Magnetické pole indukčních pólů s polaritou tato byla vždy určitý počet vodičů vinutí kotvy proudu s konstantním směru, ve kterém je induktor v rámci různých pólů proudu kotvy směru bylo obrácené. Toho bylo dosaženo tím, že umístí aktuální nabídky válečků, které působí jako kartáče, v prostoru mezi póly cívky. Proto armatura okamžitý proud tekl do cívky přes válec, kolektoru desky a je k ní baterie, který je také v prostoru mezi póly připojeny, pak proudila v opačných směrech podél dvou poluobmotkam větví, a nakonec proudí odbočným potrubím, a sběrnou deskou a válcem v jiném póly interval. Přitom kotva cívka pod póly cívky změnil, ale směr proudu zůstala nezměněna v nich.

Podle Ampérova zákona, pro každý vodič kotvy cívky s proudem v magnetickém poli indukční pole, síly, která je určena směru známého pravidla „levou rukou.“ Vzhledem k ose motoru, tato síla pro vytvoření točivého momentu, a součet momentů všech těchto sil dává celkovou dobu DPT, který je již na základě několika sběrných desek je téměř konstantní.

DPT a s prstencovou kotvy vinutí grammovskoy

Jak často se stalo v historii vědy a techniky, tento vynález A. Pachinotti nebyly použity. To bylo zapomenuto po dobu 10 let až do roku 1870 to nezávisle neopakoval francouzsko-německý vynálezce H. Gramm v podobném designu generátoru stejnosměrného proudu. V těchto strojích, je osa otáčení je horizontální a byl použit uhlíky posuvné podél sběrných desek téměř současných designů. Od 70 th let 19. století princip reverzibility elektrických strojů se stal známý, a přístroj Gramm použit jako generátor a stejnosměrný motor. Jeho pracovní princip je již popsáno výše.

I přes skutečnost, že vynález prstencového kotvy bylo důležitým krokem v rozvoji DPT, jeho vinutí (tzv grammovskoy) má významný nedostatek. Magnetické pole z indukčních pólů jsou pouze ty, které z jeho vodičů (nazývané aktivní), který leží pod těmito póly na vnějším válcovém povrchu armatury. Pro ně to bylo doprovázeno magnetickou silou Ampér, točivého momentu vzhledem k ose motoru. Tyto neaktivní vodiče, které procházejí clonového kroužku kotvy neúčastnil vytvoření momentu. Oni jen zbytečné rozptýlí energii ve formě tepelných ztrát.

Z kruh na kotevní bubnu

Ošetřila tento problém kruhové kotvy podařilo v roce 1873 slavný německý elektrický F. Gefner-Alteneku. Jak to funguje stejnosměrný motor? Princip fungování zařízení, jeho induktor stator je stejný jako motor s kruh vinutí. Ale design kotvy a jejího zrušení změnilo.

Gefner-Altenek zdůraznit, že směr proudu kotvy proudícího z pevné kartáče, ve vodičích grammovskoy vinutí buzení na sousedních pólů jsou vždy opačné, tedy mohou být začleněny ve vinutí umístěných ve vnějším válcovém povrchu cívky s šířkou (stoupání), který se rovná pólové rozteči (obvodu kotvy, na jednom pólu buzení).

V tomto případě není nezbytné v kruhovém otvoru kotvy, a to se změní na pevné válce (bubnu). Tato vinutí a kotva sama obdržela název bubnu. Spotřeba mědi v ní se stejným počtem aktivních vodičů je mnohem méně, než v grammovskoy vinutí.

Anchor gear stává

Stroje a Gramm-Gefner Alteneka kotva povrch byl hladký a jeho navíjení vodiče uspořádány v mezeře mezi ním a póly induktoru. Vzdálenost mezi konkávní válcovou plochou budících pólů a kotvy konvexního povrchu dosáhl několik milimetrů. Chcete-li tedy vytvořit požadovanou intenzitu magnetického pole, které budou výsledkem budících cívek s velkým Magnetomotorická síla (s velkým počtem otáček). Tím se výrazně zvýšila velikost a hmotnost motorů. Kromě toho je hladký povrch kotvy cívek bylo obtížné stanovit. Ale jak je to možné? Ve skutečnosti, pro působení na vodič s proudovým Ampér v platnost, musí být v místě v prostoru s vysokými magnetickými poli (s magnetickou indukcí).

Ukázalo se, že to není nutné. Americký vynálezce H. Maxim zbraň ukázal, že v případě, že kotva provést bubnu zařízení, a drážky vytvořené mezi zuby umístit cívky navíjecí buben, mezera mezi póly a excitace může být snížena na zlomky milimetru. Je možné výrazně snížit velikost budících cívek, ale točivý moment DPT nebude snížena.

Jelikož je funkčnost takového stejnosměrného motoru? Princip činnosti je založen na skutečnosti, že ozubený kotva magnetická síla je aplikována není k vodičům v jeho drážkách (magnetické pole v nich prakticky chybí), a k samotným zuby. Přítomnost proudu ve vodiči v drážce je rozhodující pro výskyt této síly.

Jak se zbavit vířivých proudů

Dalším významným zlepšením proslavil vynálezce TA Edison. Co se přidal do stejnosměrného motoru? Funkční princip zůstává beze změny, ale materiál, ze kterého také jeho kotva změnila. Místo toho, aby bývalý masivní byl laminovaná tenká galvanicky odděleny od sebe navzájem ocelových plechů. To snižuje velikost vířivých proudů (Foucault proudy) v kotvě, což zvýšilo účinnost motoru.

Princip fungování stejnosměrného motoru

Stručně řečeno, může být formulován následovně: Při připojování vinutí kotvy excitovaného motoru ke zdroji energie v něm vzniká velký proud zvaný zapínací a přesahující několikrát na jmenovitou hodnotu. Kromě toho, v souladu s budicími póly proti směru polarity proudů ve vodičích kotvy vinutí ve stejném naproti, jak je znázorněno na obrázku níže. Podle pravidla, „levou ruku“, tyto pokyny jsou ampér síly proti směru hodinových ručiček a nese armaturu do otáčení. V kotvy vinutí vodičů indukované elektromotorickou sílu (back-EMF), orientované opačně ke zdroji napájecího napětí. Jak se zvyšuje zrychlení kotvy a zadní EMF v jeho vinutí. V důsledku toho je proud kotvy se sníží z počáteční na hodnotu, která odpovídá charakteristikám obsluze motoru bodu.

Pro zvýšení rychlosti otáčení kotvy, je nutné buď zvýšit proud v jeho cívce nebo snížit back-EMF v něm. Ten může být dosaženo snížením velikosti budicího magnetického pole tím, že sníží proud v oblasti vinutí. Tento způsob ovládání rychlosti DPT je velmi rozšířená.

Princip fungování stejnosměrného motoru s cizím buzením

Se zahrnutím polních vinutí terminálů (OB) do samostatného napájecího zdroje (nezávislý OM) výkonný DPT obvykle provádí tak, aby byl vhodný pro ovládání velikosti budícího proudu (pro změnu počtu otáček). Na základě vlastností DPT s nezávislým OB v podstatě podobný DPT s OB, který je spojen paralelně s vinutím kotvy.

derivační DPT

Princip fungování paralelního stejnosměrného pole proudu motoru je dána mechanickými vlastnostmi, tj. Závislost rychlosti otáčení momentu zátěže na jeho hřídeli. Pro takové změnu rychlosti motoru při přechodu z volnoběhu na jmenovitý moment zátěže je od 2 do 10%. Tyto mechanické vlastnosti se nazývají tuhé.

To znamená, že princip působení stejnosměrného motoru s bočníkem způsobuje jeho aplikaci v pohonů s konstantní rychlostí, kdy se velká zatížení variace rozsah. Nicméně, to je široce používán v regulovaném elektrickým pohonem s proměnlivou rychlostí. Kromě toho, pro její regulace otáček mohou být použity jako změna proudu kotvy a budicích.

Sekvenční excitace DPT

Princip fungování stejnosměrného motoru sériové buzení jako paralelní, to je určena mechanickými vlastnostmi, které v tomto případě je měkká, protože Otáčky motoru se velmi liší se změnami zatížení. Kde je nejvýhodnější použít DC motor? Princip činnosti otáček motoru železniční trakce, která by měla snížit na překonání složení stoupá a návrat do nominální pohybu, když je rovina plně odpovídá DPT s OB postupně připojen k vinutí kotvy. Proto je významná část elektrických lokomotiv na světě vybaveny těmito zařízeními.

Princip fungování stejnosměrným motorem s buzením řada provedení, pulzní proud trakčních motorů, které jsou v podstatě stejné s DPT konzistentní RH, ale speciálně navržen pro provoz s usměrněné již na palubě elektrický proud, který má podstatný zvlnění.