DC motor: prinsippet om handling. DC-motor: anordningen

Først av alt oppfunnet i det 19. århundre roterende elektrisk maskin er en likestrømsmotor. Prinsippet for operasjonen det har vært kjent siden midten av det forrige århundre til den nåværende tid likestrømsmotorer (DPT) blir fortsatt trofast tjener den person setter i gang en rekke nyttige maskiner og mekanismer.

Den første DPT

Starter fra 30-årene av det 19. århundre i deres utvikling de har gått gjennom flere stadier. Faktum er at fram til slutten av motoren forrige århundre dynamoer eneste kilde til makt var en galvanisk celle. Derfor er alle av de første elektriske motorer kan bare kjøre på likestrøm.

Hva var det første DC motor? Driftsprinsippet av innretningen og motorene blir bygget i den første halvdel av det 19. århundre, er som følger. Hovedfeltet var et fast sett med permanentmagneter eller elektromagneter stang, ikke har en generell lukket magnetisk krets. Fremtredende-pol armaturen dannes flere separate stangmagneter på en felles akse, som ble drevet ved de frastøtende og tiltrekkende kreftene til polene på induktoren. Typiske representanter for disse var motorer W. Ricci (1833) og B. Jacoby (1834) er utstyrt med mekaniske brytere strømmen i elektromagnetene med ankerne bevegelige kontakter i kretsen av ankerviklingen.

Ettersom motoren er i gang Jacobi

Hva var denne maskinen prinsippet om operasjonen? Motor Jacobi konstant strøm og dets analoger besitter pulserende elektromagnetiske dreiemoment. I løpet av tiden for konvergens av motsatte poler av armaturen og induktoren ved magnetisk tiltrekningskraft motorens dreiemoment raskt nådd et maksimum. Deretter, når stangen plassering av armaturen på motsatt side av polene av induktoren, en mekanisk bryter og bryter strømmen i elektromagnetene til armaturen. Dreiemoment synker til null. På grunn av tregheten til armaturen og de drevne mekanisme ankerstenger ut fra under induktororganet poler, på dette punkt i dem fra bryterstrøm tilføres i den motsatte retning, deres polaritet også reversert, og tyngdekraften til den nærmeste stang til induktoren er erstattet av en frastøtende kraft. Således er motoren roterer Jacobi suksessive støt.

Det ser ut til ringformet anker

I kjernen av armaturen solenoider motoren Jacobi strøm periodisk slått av, de skaper et magnetisk felt forsvant, og dens energi omdannes til varmetapene i viklingene. Således er elektromekanisk omdannelse strømkilde ankeret (elektrokjemisk celle) til mekanisk forekom i denne intermitterende. Det som trengtes var lukket med en kontinuerlig motorviklingen strøm som ville flyte konstant under hele tiden for sin drift.

Og slik fuhtufn ble etablert i 1860. En Pachinotti. Hva er forskjellig fra sine forgjengere DC motor? Prinsippet for drift av motoren og enheten Pachinotti følgende. Som ankere han brukte en stålring med eker festet på en vertikal aksel. I dette tilfellet fikk ankeret ikke har utpregede poler. Han ble neyavnopolyusnym.

ankeret Viklingen ble viklet mellom eikene i ringen, hvis ender som er forbundet i serie med ankeret, og fra forbindelsespunktene på hver to spoler ble gjort kranen koplet til oppsamlingsplater som er anordnet langs omkretsen av bunnen av motorakselen, hvis antall er lik antall spoler. Hele armaturen ble lukket på seg selv og seriekoplingspunktene dens vindinger er forbundet med tilstøtende oppsamlingsplater, som glir på et par strømtilførselsvalser.

Den ringformede anker er plassert mellom polene til to faste elektromagneter induktor-stator, slik at kraftlinjene er laget av dem eksitasjon magnetfelt som inngår i den ytre sylindriske overflate av motorankeret ved nordpolen opplading gå gjennom den ringformede armaturen, uten å bevege seg inn i det indre av dens hull, og kommer ut i henhold sydpol.

Ettersom motoren er i gang Pachinotti

Det han hadde et prinsipp for handling? DC motor Pachinotti jobbet på samme måte som moderne DPT.

Det magnetiske felt av induktorens staver med polariteter dette har alltid vært et visst antall ledere i ankerviklingen strøm med konstant retning, karakterisert ved at den spole under de forskjellige poler av ankerstrømmen retning er reversert. Dette ble oppnådd ved å plassere strømtilførselsruller, som fungerer som børster, i rommet mellom polene på induktoren. Derfor armatur av den øyeblikkelige strøm fløt til spolen gjennom valsen, oppsamlingsplaten og festet til denne kraner, som også i mellomrommet mellom polene, så strømme i motsatte retninger langs to poluobmotkam-grener, og til slutt strømmet gjennom grenledningen, en kollektorplate og valsen i en annen interpolare intervall. Ved å gjøre dette, spolen anker under polene av induktoren endret, men strømretningen uendret i dem.

Ved Ampere lov, for hver leder av den ankerspole med strømmen i det magnetiske felt fra induktoren pol, en kraft som bestemmes av retningen av den velkjente regelen "venstre hånd". I forhold til aksen av motoren, denne strøm til å skape dreiemoment, og summen av momentene til alle disse krefter gir den totale tiden for DPT, som allerede er under flere oppsamlingsplater er nesten konstant.

DPT og med en ringformet ankerviklingen grammovskoy

Så ofte skjedd i historien av vitenskap og teknologi, ble oppfinnelsen A. Pachinotti ikke brukt. Det ble glemt i 10 år før i 1870 den uavhengig ikke gjenta den fransk-tyske oppfinner H. Gramm i en tilsvarende utforming av den likestrømsgenerator. I disse maskinene, rotasjonsaksen er horisontal og har vært brukt kullbørster skyve langs kollektorplatene nesten moderne design. Av de 70 th årene av det 19. århundre prinsippet for reversibilitet av elektriske maskiner er blitt et velkjent, og maskinen gramm anvendt som en generator og DC-motor. Sin drifts prinsipp er allerede beskrevet ovenfor.

Til tross for det faktum at oppfinnelsen av ringen armaturen var et viktig trinn i utviklingen av DPT, dets vikling (kalt grammovskoy) hadde en betydelig ulempe. Det magnetiske felt til induktoren polene er bare de av dens ledere (betegnet aktiv), som lå under disse polene på den ytre sylindriske overflate av armaturen. Til disse ble det fulgt av den magnetiske kraft fra Ampere, et moment i forhold til motoraksen. De inaktive ledere som passerer gjennom åpningen ringen ankeret ikke delta i opprettelsen av i øyeblikket. De bare ubrukelig forbrukes energi i form av varmetap.

Fra ringen til ankeret trommelen

Løse dette brist ringankere lyktes i 1873 av den berømte tyske elektriske F. Gefner-Alteneku. Hvordan gikk det fungerte DC motor? Driftsprinsippet av innretningen, er dens spole statoren på samme måte som motoren med ringen viklingen. Men utformingen av armatur og dens svingete endret.

Gefner-Altenek påpekt at retningen av ankerstrømmen som strømmer fra den faste børste, i lederne grammovskoy vikling eksitasjon ved tilstøtende poler er alltid motsatt, dvs de kan innarbeides i viklingene som ligger i den ytre sylindriske overflate av spolen med en bredde (pitch) som er lik den pol pitch (omkretsen av armaturen, til den ene pol eksitasjoner).

I dette tilfelle vil det være unødvendig i det sirkulære hull av armaturen, og den blir til en fast sylinder (trommel). Dette svingete og anker selv fikk navnet på trommelen. Forbruket av kobber i den med samme antall aktive ledere som er mye mindre enn i grammovskoy vikling.

Anchor utstyr blir

Maskinene og gramm-Gefner Alteneka anker overflaten var glatt, og dets buktende ledere anordnet i mellomrommet mellom det og polene på induktoren. Avstanden mellom den konkave, sylindriske overflate av magnetisering polene og ankeret konveks overflate nådd flere millimeter. Derfor, for å skape en ønsket magnetisk feltstyrke som kreves for å anvende de magnetiseringsspoler med en stor magnetomotorisk kraft (med et stort antall vindinger). Denne sterkt økte størrelsen og vekten av motorene. I tillegg er den glatte overflate av ankerspolene var det vanskelig å fastsette. Men hvordan kan det være? Faktisk, for virkningen på lederen med en strøm ampere kraft som det må være i punkter i rommet med høy magnetisk felt (med en magnetisk flukstetthet).

Det viste seg at dette ikke er nødvendig. American oppfinner H. Maxim pistolen har vist at dersom ankeret utføre trommelen utstyr, og de spor som er dannet mellom tennene for å plassere viklingen trommelen, kan gapet mellom polene og den eksitasjon reduseres til brøkdeler av en millimeter. Det er mulig å redusere størrelsen av magnetiseringsspoler, men dreiemomentet DPT ikke redusert.

Som funksjonene til en slik DC motor? Prinsippet for virkemåten er basert på det faktum at den tannede anker magnetkraft påføres ikke på lederne i sine slisser (magnetisk felt i dem er praktisk talt fraværende), og for å få de tenner. Nærværet av strømmen i lederen i sporet er kritisk for forekomsten av denne kraft.

Hvordan bli kvitt virvelstrømmer

En annen viktig forbedring gjort berømt oppfinner TA Edison. Det han lagt til DC motor? Driftsprinsippet har holdt seg uforandret, men det materiale som laget sitt anker endret. I stedet for den førstnevnte massive var han en laminert tynn elektrisk isolert fra hverandre ved hjelp av stålplater. Dette reduserte størrelsen av virvelstrømmene (Foucault-strømmer) i armaturen, som økte effektiviteten av motoren.

Driftsprinsippet til likestrømsmotoren

I korthet kan det formuleres som følger: ved tilkobling ankerviklingen spent motor til en strømkilde deri oppstår stor strøm kalles startstrømmen og overstiger flere ganger den nominelle verdi. Dessuten, i henhold til magnetisering poler med motsatt polaritet retning av strømmene i lederne av ankerviklingen i samme motsatt som vist i figuren under. Ifølge regelen, "venstre hånd", disse guidene er Ampere tvinger mot klokka og bærer ankeret å rotere. I ankerviklingen lederne induserte elektromotoriske kraft (EMF tilbake-), som er rettet i motsatt retning av matespenningskilden. Når ankeret akselerasjon øker og tilbake-EMF i dens vikling. Følgelig blir ankerstrøm reduseres fra start til den verdi som svarer til motorens driftspunktegenskaper.

For å øke rotasjonshastigheten for armaturen, er det nødvendig enten å øke strømmen i sin spole eller redusere tilbake-EMF i det. Det sistnevnte kan oppnås ved å redusere størrelsen av det magnetiske feltet eksitasjon ved å redusere strømmen i feltviklingen. Denne metoden for å kontrollere hastigheten på DPT er utbredt.

Driftsprinsippet til likestrømsmotoren med separat magnetisering

Med inkludering av feltviklingen terminaler (OB) til en separat kraftkilde (uavhengig OM) kraftig DPT vanligvis utføres for å gjøre det mer praktisk å regulere størrelsen av den elektriske strømmen (for å endre rotasjonshastigheten). På egenskapene til DPT med uavhengige OB vesentlig lik DPT med OB, koblet i parallell med ankerviklingen.

shunt DPT

Driftsprinsippet som gir parallell likestrømsmotor feltstrømmen er bestemt av den mekaniske karakteristikk, d.v.s. avhengighet av rotasjonshastigheten av lastmomentet på sin aksel. For en slik motorhastighetsvariasjonen ved overgang fra tomgang til den nominelle lastmomentet er fra 2 til 10%. Disse mekaniske egenskaper kalles stiv.

Således er virkningen prinsippet for en likestrømsmotor med shunt bevirker dens anvendelse i aktuatorer med konstant hastighet når en stor belastning variasjonsområde. Imidlertid er det mye brukt i en regulert elektrisk drift med variabel hastighet. Videre, for dens hastighetsregulering kan benyttes som endringen av ankerstrømmen og feltstrømmen.

Sekvensiell eksitering av DPT

Driftsprinsippet for likestrømsmotoren fra serie eksitasjon som parallelle, det er bestemt av den mekaniske egenskap, som i dette tilfellet er myk, fordi motorhastigheten varierer med belastningsendringer. Hvor er mest fordelaktig å bruke en DC-motor? Driftsprinsippet for jernbanetrekkmotorhastigheten som skal avta mot å overvinne stiger for sammensetning og gå tilbake til den nominelle bevegelse når det vanlig tilsvarer helt DPT med OB sekvensielt koblet til armaturviklingen. Derfor er en vesentlig del av elektriske lokomotiver i verden er utstyrt med slike anordninger.

Driftsprinsippet som gir en likestrømsmotor med serie eksitasjon implementere som pulserende strøm trekkmotorer som er i det vesentlige den samme med DPT konsistent RH, men er spesielt konstruert for drift med likerettet allerede ombord på elektrisk strøm som har en betydelig krusning.