Обновлено в мае 2019 года. || Двигатели постоянного тока — это компоненты привода, которые принимают электрическую энергию в виде постоянного тока (или какой-либо другой управляемой формы постоянного тока) и преобразуют ее в механическое вращение. Двигатели делают это с помощью магнитных полей, которые возникают из-за электрических токов и стимулируют вращение ротора, закрепленного на выходном валу. Выходной крутящий момент и частота вращения зависят от потребляемой мощности и конструкции двигателя.
Двигатель постоянного тока (dc) — это электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую.
В соответствии с наиболее распространенными на сегодняшний день отраслевыми соглашениями о наименовании, существуют три подтипа двигателей постоянного тока: двигатели постоянного тока с щетками, двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (ПМ) и универсальные двигатели постоянного тока. Как мы увидим, существуют некоторые оговорки и подклассификации.
Во многих более крупных двигателях постоянного тока по-прежнему используются щетки и намотанные поля, хотя в двигателях с частичной и интегральной мощностью менее 18 л.с. преобладают двигатели с частичной и интегральной мощностью менее 18 л.с., а двигатели с частичной мощностью все чаще используются в самых разных конструкциях.
Некоторые инженеры называют щеточные двигатели постоянного тока электродвигателями с намотанным полем, потому что электромагнитное поле создается намотанной и покрытой лаком катушкой из медной проволоки. Некоторые инженеры также утверждают, что все двигатели постоянного тока являются щеточными двигателями постоянного тока и что термин “бесщеточный двигатель постоянного тока” является неправильным.
Независимо от названия, существуют двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, шунтирующие, последовательные и щеточные с комбинированным намоткой.
Все, кроме первого, используют два потока:
1. Ток через обмотки якоря (ротора) для взаимодействия с магнитным полем статора (для получения механического вращения) и
2. Ток, проходящий через обмотки статора, создает рассматриваемое магнитное поле.
В отличие от, щеточные двигатели постоянного тока c постоянными магнитами использовать:
1. Ток через обмотки якоря (ротора) для взаимодействия с магнитным полем статора (для получения механического вращения) и
2.Постоянные магниты на статоре создают рассматриваемое магнитное поле.
Якорь и катушки возбуждения в шунтирующая рана двигатель подключается в параллель таким образом, ток возбуждения пропорционален нагрузке на двигатель.
Якорь и катушки возбуждения в последовательная намотка двигатель подключается в серии такой ток проходит только через катушки возбуждения.
Якорь и катушки возбуждения в сложная рана двигатели включают в себя как серийные, так и маневровые двигатели.
Независимо от конфигурации, щеточные двигатели постоянного тока оснащены коллекторами и щеточными контактами для передачи тока к обмоткам из медной проволоки вращающегося ротора. Разработчики могут регулировать скорость вращения, изменяя напряжение на роторе (а вместе с ним и ток) или изменяя магнитный поток между ротором и статором, регулируя ток обмотки возбуждения. Расположение щетки по отношению к сегментам коллекторной шины ротора механически управляет переключением фаз.
На самом деле, способ щеточные двигатели постоянного тока позволяют разработчикам управлять обмотками возбуждения и ротора это означает, что они подходят для применений, требующих простого и экономичного регулирования крутящего момента и скорости вращения.
Тем не менее, расширенная функциональность электроники для двигателей PM motors означает, что это преимущество стало менее заметным, чем было раньше. Что еще хуже, ток на роторе и статоре генерирует тепло, что ограничивает номинальную мощность двигателей при постоянном токе. Двигатели также опасны искрообразованием, поэтому их нельзя использовать во взрывоопасных условиях. В определенные периоды времени при вращении двигателя постоянного тока коллектор должен переключать ток на противоположный, что сокращает срок службы двигателя из-за искрения и трения. Таким образом, электродвигатели постоянного тока с щеточным приводом требуют более тщательного технического обслуживания в виде замены пружин и щеток, по которым проходит электрический ток, а также замены или очистки коллектора. Эти компоненты важны для передачи электрической энергии извне двигателя к обмоткам вращающейся катушки ротора внутри двигателя.
Примечание: Щетки в щеточных двигателях постоянного тока изнашиваются и нуждаются в замене, а частицы износа щеток означают, что проектировщикам не следует использовать щеточные двигатели постоянного тока в чистых помещениях. То же самое касается применений, требующих высокой точности, поскольку трение, возникающее при зацеплении щетки с коллектором, приводит к длительному установлению положения.
Как уже упоминалось, якорь (ротор) и обмотки возбуждения в двигателях с последовательной обмоткой соединены последовательно. Это означает, что весь ток от якоря (ротора) поступает на обмотку возбуждения. Таким образом, этим двигателям требуется только один источник входного напряжения. Крутящий момент равен квадрату тока. Увеличение тока якоря (ротора) приводит к увеличению тока возбуждения. Рекуперативное торможение невозможно; ток возбуждения пропадает, когда ток ротора переходит через ноль, и меняется на обратный.
Крутящий момент наиболее высок при остановке двигателя, поскольку якорь (ротор) не генерирует никакого крутящего момента. обратная электродвижущая сила (bEMF) в состоянии покоя. Когда якорь (ротор) ускоряется, bEMF увеличивается. Что, в свою очередь, снижает эффективный ток, напряжение и крутящий момент. Без нагрузки двигатель разгоняется до опасных скоростей. Напротив, повышенная нагрузка замедляет работу двигателя, но снижает bEMF и увеличивает крутящий момент для вращения нагрузки.
Двигатели с последовательным заводом не могут должным образом регулировать скорость, поскольку регулирование скорости зависит от изменения напряжения питания. Несмотря на это, они недороги и могут использоваться в конструкциях, требующих высокого пускового момента. Например, конструкторы используют двигатели с последовательным заводом в автомобильных механизмах малой и большой мощности, потребительских товарах, таких как электроинструменты, игрушки и швейные машины, а также в промышленных тяговых приводах с фиксированной и регулируемой частотой вращения. Конструкторы могут реверсировать двигатели с последовательным заводом, меняя местами соединения обмотки возбуждения или якоря (ротора).
Как уже упоминалось, якорь и обмотки возбуждения в шунтирующем двигателе подключены параллельно, поэтому ток возбуждения пропорционален нагрузке на двигатель. Вход с переменным напряжением позволяет регулировать скорость вращения.Подайте фиксированное напряжение на шунтирующий двигатель, чтобы он работал с постоянной скоростью. Затем подайте увеличивающийся ток двигателя на двигатель с шунтирующим заводом, чтобы увеличить крутящий момент без существенного замедления.
В двигателях с шунтирующим возбуждением обмотка возбуждения (статора) подключается параллельно обмотке якоря (ротора).
В этих двигателях технология, называемая ослаблением поля, позволяет регулировать скорость, не заставляя органы управления изменять входное напряжение. Реостат с обмоткой возбуждения уменьшает ток возбуждения (статора), а вместе с ним и магнитный поток между якорем и полем — через воздушный зазор, который их разделяет. Скорость обратно пропорциональна потоку, поэтому двигатель разгоняется. Одно предостережение: крутящий момент прямо пропорционален потоку, поэтому ускорение сопровождается уменьшением крутящего момента.
Стабилизирующие обмотки предотвращают ускорение при увеличении нагрузки при слабом возбуждении. Единственная загвоздка заключается в том, что для реверсивных применений требуется реверсирование этой обмотки для обеспечения реверсивного напряжения на якоре (роторе). Для этого требуются реверсивные контакторы. Поэтому для реверсивного движения иногда производители просто проектируют шунтирующие двигатели с более высокой стабильностью и не используют стабилизирующие обмотки.
Примечание: Работа щеточного двигателя постоянного тока с постоянными магнитами во многом аналогична работе двигателя с шунтирующим заводом, за исключением режима создания магнитного поля.
Изменение направления вращения двигателя при шунтировании либо обмоток ротора, либо возбуждения приводит к изменению направления вращения двигателя на противоположное; самовозбуждение поддерживает возбуждение при изменении тока в роторе на противоположный, что означает, что двигатели могут повторно тормозить.
Двигатели с шунтирующим приводом приводят в действие станки, а также автомобильные вентиляторы и стеклоочистители.
Двигатели с раздельным возбуждением (иногда называемые двигателями с комбинированным обмоткой) представляют собой щеточные двигатели постоянного тока с независимой подачей напряжения на обмотку (статор) и якорь (ротор) для лучшего контроля мощности двигателя. Входное напряжение на любой обмотке может регулировать выходную скорость и крутящий момент двигателя.Большинство производителей выпускают двигатели с комбинированной обмоткой с последовательной и шунтирующей обмотками возбуждения (роторными). Направление, сила тока и направленность двух обмоток определяют зависимость частоты вращения двигателя от крутящего момента.
Двигатели с комбинированным заводом хорошо подходят для тяги в автомобилях или железнодорожных поездах.
В электродвигателе постоянного тока с щеточным приводом магнит выполняет роль статора. Якорь встроен в ротор, а коммутатор переключает ток. Функция коммутатора заключается в передаче тока от неподвижной точки к вращающемуся валу. Двигатели постоянного тока с щеточным приводом генерируют крутящий момент непосредственно от источника постоянного тока, подаваемого на двигатель, с помощью внутренней коммутации, неподвижных постоянных магнитов и вращающихся электромагнитов.
С другой стороны, бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) отказываются от механической коммутации в пользу электронной, что исключает механический износ, связанный с бесщеточными двигателями постоянного тока. В двигателях постоянного тока постоянный магнит расположен в роторе, а катушки — в статоре. Обмотки катушек создают вращающееся магнитное поле, поскольку они электрически отделены друг от друга, что позволяет включать и выключать их. Коммутатор постоянного тока не подает ток на ротор. Вместо этого поле постоянного магнита ротора перемещается по вращающемуся статору, создавая поле ротора.
Вам также может понравиться:
Свежие комментарии