DC motor: driftsprincippet. DC motor: enhed

Den første af alle de roterende i det 19. århundredeElektromaskiner er en DC motor. Princippet om dets drift er kendt fra midten af ​​det sidste århundrede, og til denne dag fortsætter DC-motorer trofast til at tjene en mand og køre mange nyttige maskiner og mekanismer.

Første DFT

Siden 30'erne af det 19. århundrede i deres udvikling dehar gennemgået flere faser. Faktum er, at den eneste elektricitetskilde var en galvanisk celle før udseendet i slutningen af ​​århundredet før sidste af maskinens vekselstrømsgeneratorer. Derfor kan alle de første elektriske motorer kun fungere på likestrøm.

Hvad var den første DC-motor? De opererer princippet om enheden og motorer er ved at blive bygget i første halvdel af det 19. århundrede, er som følger. Hovedfeltet var et fast sæt af permanente magneter eller elektromagneter stang, har ikke en generel lukket magnetisk kredsløb. Fremspringende-polet ankeret dannet flere separate stang magneter på en fælles akse, som blev drevet af de frastødende og tiltrækkende kræfter til polerne af induktoren. Typiske repræsentanter for dem var motorer W. Ricci (1833) og B. Jacoby (1834) udstyret med mekaniske afbrydere strømmen i elektromagneter med ankrene bevægelige kontakter i kredsløbet i ankerviklingen.

Hvordan Jacobi-motoren arbejdede

Hvad var princippet om denne maskine? Motor Jacobi konstant strøm og dets analoger besidder pulserende elektromagnetisk drejningsmoment. I den tid af konvergens mellem modsatte poler ankeret og inductor ved magnetisk tiltrækningskraft motorens drejningsmoment hurtigt nåede et maksimum. Derefter, når polen placering af ankeret modsat polerne af induktoren, en mekanisk kontakt og bryde strømmen i elektromagneter ankeret. Moment falder til nul. På grund af inertien af ​​ankeret og de drevne mekanisme anker poler ud fra under inductor poler, på dette tidspunkt i dem fra kontakten strøm tilføres i den modsatte retning, deres polaritet også vendt, og tyngdekraften til nærmeste pol af induktoren er erstattet af en frastødende kraft. Således, at motoren roterer Jacobi successive stød.

Der vises et ringformet anker

I armaturarmaturens solenoiderJacobi-strømmen blev periodisk slukket, magnetfeltet, der blev skabt af dem, forsvundet, og dets energi blev omdannet til termiske tab i viklingene. Således forekom den elektromekaniske omdannelse af den elektriske strømkilde af ankeret (galvanisk celle) til mekanisk strøm i det med afbrydelser. Vi havde brug for en motor med en kontinuerlig lukket vikling, den strøm, der ville strømme kontinuerligt under hele driftstiden.

Og sådan fuhtufn blev oprettet i 1860 af A. Pachinotti. Hvad var forskellen mellem dens DC motor og dens forgængere? Operationsprincippet og konstruktionen af ​​Pacintotti-motoren er som følger. Som et anker brugte han en stålring med eger fastgjort til en lodret aksel. I dette tilfælde havde ankeret ikke tydeligt udtrykte poler. Han blev en implicit stolpe.

Mellem egerne af ringen blev spolerne såretankerviklingen hvis ender er forbundet i serie på ankeret, og fra forbindelsespunkterne af hver to spoler blev foretaget tap forbundet til kollektorpladerne anbragt langs omkredsen af ​​bunden af ​​motorakslen, hvis antal svarer til antallet af spoler. Hele armature blev lukket på sig selv og serielle koblingspunkter af sine spoler er forbundet til tilstødende opsamlingsplader, der glider på et par af de nuværende tilførselsvalserne.

Det ringformede anker blev anbragt mellem to polers polerelektromagneter fast stator inductor, således at kraftlinierne af det magnetiske felt genereret af excitation inkluderet i den ydre cylindriske overflade af motorankeret ved nordpolen excitation passeret gennem den ringformede ankeret, uden at flytte i det indre af sit hul, og ved sydpolen.

Hvordan Pachinotti motor arbejdede

Hvad var hans driftsprincip? Pachinotti-likestrømsmotoren arbejdede nøjagtigt som den moderne DPT.

I magnetfeltet i spolen af ​​induktoren med dettepolaritet var altid et vist antal ledere i ankerviklingen strøm med konstant retning, hvor ankeret strømretning under de forskellige poler induktoren var overfor. Dette blev opnået ved at placere strømforsyningslederne ruller, der virker som børster, i rummet mellem polerne af induktoren. Derfor ankeret øjeblikkelige strøm flød til spolen gennem valsen, kollektorpladen og bundet dertil haner, hvilket også i mellemrummet mellem polerne, og derefter flød i modsatte retninger langs to poluobmotkam-grene, og endelig strømmet gennem forgreningsledning, en opsamlingsplade og valsen i en anden interpolar interval. Dermed spolen anker under polerne af inductor ændret sig, men retningen af ​​strømmen forblev uændret i dem.

Ifølge Ampere's lov, for hver leder af en spoleankre fra strømmen i det magnetiske felt i induktoren pol, en kraft, hvis retning bestemmes af den velkendte regel "venstre". I forhold til aksen af ​​motoren, denne magt til at skabe moment, og summen af ​​de øjeblikke af alle disse kræfter giver den samlede tid for DPT, som allerede er under flere opsamlingsplader er næsten konstant.

DFT med en ringarmatur og en Grammatisk vikling

Som det ofte skete i videnskabens historieteknik, har opfindelsen af ​​A. Pacinotti ikke fundet anvendelse. Det blev i 10 år glemt, indtil i 1870 blev det uafhængigt gentaget af den fransk-tyske opfinder Z. Gramm i et lignende design af en likestrømgenerator. I disse maskiner var rotationsaksen allerede vandret, og kulbørster blev brugt glidende over kollektorpladerne af et næsten moderne design. I begyndelsen af ​​1900-tallet var princippet om reversibilitet af elektriske maskiner blevet velkendt, og Gram-maskinen blev brugt som en generator og en DC-motor. Princippet om dets drift er allerede beskrevet ovenfor.

På trods af at opfindelsen af ​​det ringformede ankervar et vigtigt skridt i udviklingen af ​​DPT, dets vikling (kaldet Gramovskaya) havde en betydelig ulempe. Magnetfelt drosselspolens poler er kun de af dens ledere (kaldes aktiv), som lå under disse poler på den ydre cylindriske overflade af ankeret. Det var for dem, at Ampere's magnetiske kræfter blev påført, hvilket skabte et drejningsmoment omkring motorens akse. De samme inaktive ledere, der passerede gennem hullet i det ringformede anker, deltog ikke i øjeblikkets oprettelse. De spredte netop ubrugeligt elektricitet i form af varmetab.

Fra ringankeret til tromlen

Eliminer denne ulempe ved det ringformede ankerlykkedes i 1873 til den berømte tyske elektrotekniker F. Gefner-Altenek. Hvordan fungerede dens DC motor? Operationsprincippet, indretningen af ​​dens induktorstator er det samme som for en motor med en ringvikling. Men armaturets design og dens vikling er ændret.

Gefner-Altenek gjorde opmærksom på, at retningenankerstrømmen strømmer fra de faste børster i ledere grammovskoy snoede excitation under de tilstødende poler er altid modsat, dvs. de kan inkorporeres i viklingerne beliggende i den ydre cylindriske overflade af spiralen med en bredde (pitch) er lig med den poldeling (omkredsen af ​​armaturet, til den ene pol af excitation).

I dette tilfælde er en åbning iringanker, og det bliver til en solid cylinder (tromle). En sådan vikling og selve ankeret fik navnet på en tromle. Kobberforbruget i det for et identisk antal aktive ledere er meget mindre end i Gram-viklingen.

Anker bliver serrated

I maskinerne Gram og Gefner-Altenek overfladenArmaturen var glat, og lederne af dens vikling var placeret i spalten mellem den og spolerne af induktoren. Afstanden mellem excitationspolens konkave cylindriske overflade og ankerets konvekse overflade var flere millimeter. For at skabe det krævede magnetfelt var det derfor nødvendigt at anvende excitationsspoler med en stor magnetomotiv kraft (med et stort antal omgange). Dette øgede signifikant motorens dimensioner og vægt. Derudover var det vanskeligt at fastgøre på den glatte overflade af armaturen af ​​sin spole. Men hvordan skal man være? Når alt kommer til alt at handle på en leder med en strøm af Ampé-kraft, skal den være placeret i rumspunkter med et stort magnetfelt (med stor magnetisk induktion).

Det viste sig, at dette ikke er nødvendigt. Amerikanske opfinder H. Maxim pistol viste, at hvis ankeret udføre tromlens gear, og de dannede mellem tænderne riller at placere spolevikling tromle kan mellemrummet mellem polerne og excitationen reduceres til brøkdele af en millimeter. Det er muligt at reducere størrelsen af ​​exciteringsspoler, men drejningsmomentet DPT ikke faldet.

Hvordan virker en sådan konstant motornuværende? Princippet om driften er baseret på det faktum, at den tandede anker magnetiske kraft påføres ikke til lederne i sine slots (magnetfelt i dem er stort set fraværende), og til selve tænderne. Tilstedeværelsen af ​​strøm i lederen i rillen er afgørende for forekomsten af ​​denne kraft.

Hvordan slippe af med eddy strømme

En anden stor forbedring blev foretaget afberømte opfinder T. Edisson. Hvad tilføjede han til DC-motoren? Princippet Operativsystemet er forblevet uændret, men det materiale, som gjorde sit anker ændret. I stedet for den tidligere massive var han en lamineret tynd elektrisk isoleret fra hinanden ved stålplader. Dette reducerede størrelsen af ​​hvirvelstrømmene (Foucault strømme) i ankeret, som øgede effektivitet af motoren.

DC-motorens princip

Kort sagt kan det formuleres som følger: Når der kobles viklingen af ​​den ophidsede motors armatur til strømkilden, vises der en stor strøm i den, kaldet en startstrøm og flere gange dens nominelle værdi. Desuden er retningen af ​​strømmen i lederne af armaturviklingen under modspolerne for den modsatte polaritet også det modsatte, som vist i figuren nedenfor. I henhold til "venstrehåndsreglen" virker Ampere-styrkerne på disse ledere, rettet mod uret og trækker ankeret i rotation. I dette tilfælde er en elektromotorisk kraft (mod-EMF) rettet i lederne af armaturviklingen rettet modsat spændingen af ​​strømkilden. Når ankeret spredes, vokser anti-EMF'en i dens vikling også. Følgelig reduceres armaturstrømmen fra startarmen til værdien svarende til driftspunktet på motorkarakteristikken.

For at øge gearets rotationshastighed,enten øge strømmen i sin vikling eller reducere anti-emf i den. Sidstnævnte kan opnås ved at reducere magnetisk felt for excitation ved at reducere strømmen i excitationsviklingen. Denne metode til styring af hastigheden af ​​DPT er blevet udbredt.

Principen for DC-motoren med uafhængig excitation

Med forbindelsen af ​​excitationsviklings (OB) terminalerneKraftige DFT'er udføres normalt til en separat strømforsyning (uafhængig OB), så det er mere hensigtsmæssigt at justere størrelsen af ​​excitationsstrømmen (for at ændre omdrejningshastigheden). Ved deres egenskaber er DPT med en uafhængig OB næsten det samme som DPT med OB, der er forbundet parallelt med armaturviklingen.

Parallel excitation af DPT

DC-motorens principparallel excitation bestemmes af dens mekaniske karakteristik, dvs. afhængigheden af ​​omdrejningshastigheden på lastmomentet på akslen. For en sådan motor er ændring i hastighed under overgangen fra tomgang til det nominelle belastningsmoment fra 2 til 10%. Sådanne mekaniske egenskaber kaldes stive.

Således er motorens principlikestrøm med parallel excitation forårsager dets anvendelse i drev med konstant omdrejningshastighed for en lang række belastningsændringer. Det er dog meget udbredt i en justerbar variabel hastighedsdrev. For at regulere dens hastighed kan en ændring i både armaturstrømmen og excitationsstrømmen anvendes.

Konsekutiv excitation af DFT

DC-motorens principseriemagnetiseret som parallelle, er det bestemt af den mekaniske egenskab, som i dette tilfælde er blød, fordi motorhastigheden varierer betydeligt med belastningsændringer. Hvor er det mest fordelagtigt at bruge en sådan DC motor? Princippet drift af jernbanen traktionsmotor hastighed, der skulle falde på at overvinde stigningerne sammensætning og vende tilbage til den nominelle bevægelse, når sletten fuldt svarer DPT med OB sekventielt forbundet til ankerviklingen. Derfor er et betydeligt antal elektriske lokomotiver i verden udstyret med sådanne anordninger.

DC-motorens princip medsekventiel excitation er også realiseret ved hjælp af trækkraftmotorer af pulserende strøm, som faktisk er den samme DPT med en sekventiel OB, men specielt designet til at arbejde med den rettede elektriske strøm allerede om bord, hvilket har signifikante pulseringer.