Arskama.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем запитать двигатель постоянного тока

Чем запитать двигатель постоянного тока

Двигатель постоянного тока состоит из следующих частей: а) станины или статора с неподвижной обмоткой, служащей для создания магнитного поля, б) якоря с коллектором и обмоткой, в) двух подшипниковых щитов, или, иначе, крышек..

Подшипниковые щиты крепятся болтами к станине. На одном из подшипниковых щитов укреплены щеточные пальцы с щеткодержателями. Станина может быть литая чугунная или стальная. На ней укрепляются сердечники электромагнитов, на которые надеваются катушки, изготовленные из изолированной медной проволоки. Станина снабжается лапами для крепления машины к основанию или фундаменту.

Якорь электродвигателя набирается из отдельных листов железа, насаженных на стальной вал. Обмотка якоря, изготавливаемая из медной проволоки, а при значительных мощностях машины — из медных прямоугольных шин закладывается в образующиеся продольные пазы якоря, тщательно изолируется и закрепляется в пазах деревянными клиньями и бандажами из стальной проволоки. Концы обмотки выводят на коллектор и припаивают к его пластинам оловянным припоем, а иногда приваривают медью (в специальных машинах).

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Коллектор делают из твердых медных пластин, изолированных друг от друга слюдяными прокладками толщиною от 0,5 до 1 мм.

Пластины имеют форму ласточкиного хвоста, в прорези которого входят конические зажимные втулки. В качестве подшипников якоря в машинах всегда ставят подшипники качения — шариковые или роликовые. (В старых машинах применяли подшипники скольжения — баббитовые или бронзовые с кольцевой смазкой).

После сборки якоря коллектор обтачивается на токарном станке и шлифуется так, чтобы его наружная поверхность была гладкой и имела правильную цилиндрическую форму.

Слюдяные или миканитовые прокладки между коллекторными пластинами вырезают на глубину до 0,5 мм, чтобы эти прокладки не вызывали вибрации щеток пои работе машины.

После длительной работы машины коллектор изнашивается и его приходится протачивать, а слюду между коллекторными пластинами вырезать специальным инструментом на глубину до 0,5 мм.

Всякая машина постоянного тока обратима, т. е. может работать в качестве двигателя, если к ее обмоткам подводить постоянный ток, и генератора — если ее вращать каким-либо двигателем.

Обмотка полюсов машины постоянного тока называется индукторной, или обмоткой возбуждения — она возбуждает магнитное поле статора.

Обмотки машины постоянного тока соединяются следующими способами:
1) параллельно к якорю подключается обмотка возбуждения;
2) якорь и обмотка возбуждения соединяются последовательно;
3) якорь и обмотка возбуждения соединяются последовательно и, кроме этого, вторая дополнительная обмотка возбуждения, катушки которой насажены на одни сердечники с последовательной. обмоткой, включается параллельно якорю.

Двигатель, у которого обмотка возбуждения включена параллельно якорю, называется двигателем параллельного соединения (по старой терминологии — шунтовым); двигатель, у которого обмотка возбуждения соединена последовательно с якорем, называется двигателем последовательного соединения (по старой терминологии — сериесным); двигатель, имеющий две обмотки возбуждения — последовательную и параллельную, называется двигателем смешанного соединения (по старой терминологии — компаундным).

Свойства двигателя зависят от того, каким образом соединены его обмотки.

Во всяком двигателе постоянного тока момент вращения (т. е. произведение усилия на валу на радиус вала), или мощность на валу пропорциональны величине магнитного потока в обмотке возбуждения и силе тока в якоре, а число оборотов вала — обратно пропорционально величине магнитного потока обмотки возбуждения.

Кривая, показывающая зависимость числа оборотов от момента или мощности на валу двигателя, называется его механической характеристикой.

Двигатель с последовательным возбуждением

При таком виде двигателя проходит одинаковой величины ток как в якоре, так и в обмотке возбуждения, поэтому последняя делается из толстой медной проволоки или шины и имеет сравнительно небольшое число витков. Схема его представлена на рис. 2.

При включении нагруженного двигателя, с последовательным возбуждением в сеть, в связи с тем, что сопротивление его обмоток мало, по ним потечет значительный ток, который создает при помощи обмотки возбуждения большой величины магнитный поток. На основании вышеизложенного, число оборотов вала будет мало, а пусковой момент на валу двигателя будет значительным (он пропорционален квадрату силы тока в якоре). Это свойство делает двигатель с последовательным возбуждением незаменимым там, где требуется большая величина пускового момента — в кранах, трамваях и т. п. Двигатель такого типа имеет «мягкую» характеристику, т. е. при увеличении нагрузки число оборотов его быстро падает, и наоборот. В связи с этим его нельзя включать без нагрузки: он разовьет недопустимо большое число оборотов й его моЖет «разнести», т. е. разорвать обмоткй якоря и коллектор вследствие недопустимо больших скоростей и больших значений центробежных сил в обмотке якоря и коллектора.

Регулирование числа оборотов двигателей с последовательным возбуждением на кранах производят несколькими способами:

1-й способ — регулирование реостатом в цепи якоря. Регулировочный реостат включается последовательно с якорем, т. е. так же, как и при пуске, только этот реостат, в отличие от пускового, должен работать длительно, не перегреваясь. Регулировочный реостат применяется в случае работы с более или менее постоянной нагрузкой.

2-й способ — шунтирование обмотки якоря. Реостат включается параллельно якорю, и ток в обмотке якоря будет меньше тока в обмотке возбуждения, в связи с чем число оборотов якоря уменьшается и двигатель не будет разносить при малых нагрузках. Этот способ применяется в дополнение к первому в схемах подъема груза и ненагруженного крюка. Регулировать скорость можно также и шунтированием обмотке возбуждения, скорость двигателя при этом повышается. На кранах этот способ не применяется.

Читать еще:  Что можно сделать из двигателя генератора

3-й способ регулирования скорости — изменением напряжения питающей сети — на мостовых кранах не применяется.

Перемена направления вращения электродвигателя (или иначе — реверсирование) достигается изменением направления тока в якоре двигателя или в обмотке возбуждения.

При одновременном изменении направления тока в якоре и обмотке возбуждения двигатель не изменит направление вращения.

В практике всегда изменяют направление тока в якоре для реверса двигателя.

Электрическое торможение на-кранах с двигателями постоянного тока применяется наряду с механическим торможением. Смысл его состоит в следующем: если груз будет опускаться под действием собственного веса, то он может развить большую скорость и удариться о землю. Для того чтобы этого избежать, применяют электрическое торможение, т. е. двигатель переключают на генераторный режим и он, отдавая некоторую мощность на сопротивление, будет требовать определенного усилия для своего вращения, которое будет являться тормозящим при опускании груза.

Применяются следующие способы торможения в указанных случаях:

1-й способ торможения — электродвигатель вращается по инерции и работает в качестве генератора на некоторое сопротивление.

Механическая энергия опускающегося груза в генераторе преобразуется в электрическую, аэлектрическая— в тепловую в тормозном сопротивлении. При этом механизм снижает Скорость и тормозится.

2-й способ торможения — схема безопасного спуска. На рис. 4 указаны пять положений схемы соединения двигателя с сетью для этого случая. Якорь двигателя включен в сеть через сопротивление, параллельно цепи якоря включена обмотка возбуждения также через сопротивление. Обмотка возбуждения создает магнитный поток постоянной величины. Если под действием груза якорь двигателя увеличит скорость, то двигатель станет генератором, начнет посылать электроэнергию в сеть. Механическая энергия падающего груза перейдет в электрическую, якорь будет тормозиться и скорость его будет находиться в допустимых пределах. В этом случае двигатель автоматически переходит в тормозной режим, а скорость может быть превышена против допустимой очень незначительно. Снижение скорости в этом случае достигается увеличением тока возбуждения — путем уменьшения величины регулировочного сопротивления.

3-й способ торможения — торможение противотоком. Способ состоит в том, что двигатель, вращающийся в одну сторону, переключают на вращение в противоположную. При этом могут получиться сильные толчки. Чтобы получить плавное, без ударов, торможение противотоком, следует вводить в период торможения добавочное сопротивление в цепь одной из обмоток двигателя, величина которого значительно больше пускового. В связи с тем, что этот способ торможения при невнимательном использовании может привести к сильным перегрузкам меха- , низмов, им следует пользоваться только опытным крановщикам.

Двигатель параллельного возбуждения

Число оборотов двигателя с параллельным возбуждением мало зависит от нагрузки, но начальное усилие (вращающий момент) при пуске имеет значительно меньшую величину, чем у предыдущего, поэтому на кранах такие двигатели не применяются. Генераторы же с параллельным возбуждением на кранах применяются для питания подъемных электромагнитов.

Двигатель со смешанным возбуждением

Этот двигатель имеет две обмотки возбуждения — последовательную и параллельную, и соединяет в себе свойства двигателя с последовательным и параллельным возбуждением: имеет большой вращающий момент при пуске и может работать при малых нагрузках без большого превышения скорости.

Двигатели со смешанным возбуждением применяются в быстроходных подъемниках, лифтах и иногда — кранах.

Для кранов выпускаются электродвигатели постоянного тока типа КПДН к МП с последовательным возбуждением на напряжение 220 и 440 в (рис. 5) мощностью от 3,9 до 130 кет. Электродвигатели выпускаются с двумя выступающими концами вала, каждый из которых может быть использован в качестве приводного. Двигатели постоянного тока требуют особенно тщательного ухода, своевременного ремонта и ежедневной чистки. Наиболее уязвимая часть этих двигателей — коллектор, поэтому надо его ежесменно осматривать.

Поверхность нормально работающего коллектора должна быть гладкой, блестящей и иметь светло-коричневый или темно-коричневый оттенок — так называемую политуру. Он не должен быть загрязнен пылью от щеток, слюдяная изоляция не должна выступать над рабочей поверхностью пластин.

Чистят коллектор сухой чистой тряпкой, которую надо прижать деревянной колодкой. Следы обгорания надо зачистить тонкой стеклянной бумагой или пемзой, наждачную бумагу применять нельзя. Без особой необходимости шлифовать коллектор

не следует, чтобы не снять политуру, которая сохраняет коллектор от износа. Износившиеся до предела щетки заменяют запасными того типа, который рекомендован заводом-изготовителем. Новая щетка должна быть притерта к коллектору мелкой стеклянной бумагой, в этом случае также нельзя применять наждачную бумагу. Щетки должны свободно ходить в щеткодержателях, но без чрезмерной качки — она нарушит плотное прилегание щеток к коллектору при изменении направления вращения.

Рекомендуется производить одновременно замену всего комплекта щеток.

При разборке двигателя необходимо отметить положение траверсы, чтобы правильно установить щетки на нейтрали.

Как подключить двигатель постоянного тока?

Двигатели постоянного тока используется в промышленности лишь в том случае, когда требуется регулировать скорость вращения очень точно. В данной публикации подробно рассмотрим методы подключения, а также принцип работы двигателя постоянного тока.

Стоит отметить, что данная статья является ознакомительной. Она предоставляет лишь поверхностную информацию в отношении подключения электрического двигателя.

Как работает электрический двигатель?

Ниже будут представлены два элемента, без которых электрический двигатель существовать не может:

  • статор;
  • ротор.
Читать еще:  Чем отмыть окисел с двигателя

Статор – неподвижная часть электрического двигателя. В нем располагаются пазы, куда и укладывается электрическая обмотка. В зависимости от количества витков изменяются технические характеристики двигателя.

Ротор – это подвижная часть электрического двигателя. Стоит отметить огромную важность воздушного зазора между статором и ротором. И речь идет не только о том, чтобы ротор вращался свободно.

Именно в воздушном зазоре возникает магнитный поток, который начинает вращать ротор.

Различные схемы подключения обмоток

Существует несколько различных систем подключения: с независимым возбуждением, с последовательным возбуждением, с параллельным возбуждением, смешанная.

В зависимости от этих типов подключения будут зависеть пусковые характеристики двигателя постоянного тока.

В завершение следует несколько слов сказать и о сфере применения двигателей постоянного тока. Дело в том, что ДТП является наиболее популярным электрическим двигателем. Он широко используется не только в промышленности, но и в быту.

Вряд ли стоит объяснять, что любой двигатель может быть превращен в генератор. Генераторы постоянного тока используется в автомобилях. Кроме того, практически все малогабаритные двигатели, которые используются в быту от аккумулятора, представляют собой не что иное, как двигатель постоянного тока.

Как уже было сказано выше, широкое распространение двигатель постоянного тока получил за счет того, что имеется простая возможность регулировки скорости его вращения. Осуществляется это при помощи изменения сопротивления якоря.

  • Знаете ли вы, что собой представляет асинхронный электрический двигатель?
  • Узнайте о том, как можно самостоятельно проверить работоспособность скважинного двигателя — http://euroelectrica.ru/kak-proverit-dvigatel-skvazhinnogo-nasosa/

Канал «Советы электрика» расскажет о принципах функционирования двигателя постоянного тока:

Включение двигателя постоянного тока в сеть 110/220вольт, схема, управление

Часто в условиях домашней мастерской, оснащенной различным оборудованием и механизмами, возникает необходимость подключения к сети двигателя постоянного тока.

Самой востребованной и популярной выступает схема с использованием пускового реостата. Этот элемент отвечает за понижение показателей пускового тока, возникающего при включении двигателя. Пусковой ток нуждается в корректировке, так как превышает номинальный показатель в 10-20р. Двигатель постоянного тока, а точнее обмотка может не справиться с такой нагрузкой.

На схеме ниже представлено подключение пускового реостата по последовательной схеме с цепью якоря.

  • Л – соединенный с сетью зажим;
  • М – соединенный с цепью возбуждения зажим-фиксатор;
  • Я – соединенный с якорем зажим;
  • 1 – дуга, 2 – рычаг, 3 – контакт рабочий.

Включение и управление двигателем постоянного тока важно выполнять, принимая во внимание информацию, приведенную на самом агрегате или в инструкции (если таковая еще сохранилась).

Представленная схема двигателя постоянного тока оптимальна для агрегатов, мощность которых превышает 0,5кВт. Чтобы рассчитать пусковое сопротивление реостата, воспользуйтесь формулой:

Расшифровка обозначений: Rn – пусковое сопротивление реостата, U – напряжение сети (100 или 220), Iном – номинальное значение тока электрического двигателя, Rя – показатели сопротивления обмотки якоря.

Порядок и схема включения двигателя постоянного тока

  • Установите рычаг на реостате в положение «0» — холостой контакт;
  • После включения сетевого рубильника необходимо перевести этот рычаг в положение первого промежуточного контакта. Подключаемый двигатель постоянного тока перейдет в стадию возбуждения. По якорной цепи потечет ток, показатель которого зависит от величины сопротивления, включающего все 4 секции пускового реостата;
  • Посредством увеличения частоты вращения якоря пусковой ток снижается. В результате уменьшается и сопротивление, возникшее при пуске. Для выполнения задачи рычаг реостата постепенно проводят по контактам до тех пор, пока он не займет рабочего контакта. НЕ задерживайтесь на промежуточных контактах, на такие нагрузки пусковые реостаты не рассчитаны.

Схема двигателя постоянного тока предполагает и определенную последовательность действий для его отключения.

Двигатель постоянного тока отключается не сразу. После перевода рукояти реостата в крайнее левое положение агрегат отключится, но обмотка останется замкнутой. Только после этого питание двигателя можно выключать.

Если игнорировать приведенный выше порядок действий, при размыкании цепи велик риск возникновения напряжения такой силы, которая выведет электрический двигатель из строя.

Включение двигателя постоянного тока для промышленных применений может отличаться.

Электродвигатели постоянного тока. Устройство и работа. Виды

Электрические двигатели, приводящиеся в движение путем воздействия постоянного тока, применяются значительно реже, по сравнению с двигателями, работающими от переменного тока. В бытовых условиях электродвигатели постоянного тока используются в детских игрушках, с питанием от обычных батареек с постоянным током. На производстве электродвигатели постоянного тока приводят в действие различные агрегаты и оборудование. Питание для них подводится от мощных батарей аккумуляторов.

Устройство и принцип работы

Электродвигатели постоянного тока по конструкции подобны синхронным двигателям переменного тока, с разницей в типе тока. В простых демонстрационных моделях двигателя применяли один магнит и рамку с проходящим по ней током. Такое устройство рассматривалось в качестве простого примера. Современные двигатели являются совершенными сложными устройствами, способными развивать большую мощность.

Главной обмоткой двигателя служит якорь, на который подается питание через коллектор и щеточный механизм. Он совершает вращательное движение в магнитном поле, образованном полюсами статора (корпуса двигателя). Якорь изготавливается из нескольких обмоток, уложенных в его пазах, и закрепленных там специальным эпоксидным составом.

Статор может состоять из обмоток возбуждения или из постоянных магнитов. В маломощных двигателях используют постоянные магниты, а в двигателях с повышенной мощностью статор снабжен обмотками возбуждения. Статор с торцов закрыт крышками со встроенными в них подшипниками, служащими для вращения вала якоря. На одном конце этого вала закреплен охлаждающий вентилятор, который создает напор воздуха и прогоняет его по внутренней части двигателя во время работы.

Читать еще:  Асинхронные двигатель как генераторы в ветряках

Принцип действия такого двигателя основывается на законе Ампера. При размещении проволочной рамки в магнитном поле, она будет вращаться. Проходящий по ней ток создает вокруг себя магнитное поле, взаимодействующее с внешним магнитным полем, что приводит к вращению рамки. В современной конструкции мотора роль рамки играет якорь с обмотками. На них подается ток, в результате вокруг якоря создается магнитное поле, которое приводит его во вращательное движение.

Для поочередной подачи тока на обмотки якоря применяются специальные щетки из сплава графита и меди.

Выводы обмоток якоря объединены в один узел, называемый коллектором, выполненным в виде кольца из ламелей, закрепленных на валу якоря. При вращении вала щетки по очереди подают питание на обмотки якоря через ламели коллектора. В результате вал двигателя вращается с равномерной скоростью. Чем больше обмоток имеет якорь, тем равномернее будет работать двигатель.

Щеточный узел является наиболее уязвимым механизмом в конструкции двигателя. Во время работы медно-графитовые щетки притираются к коллектору, повторяя его форму, и с постоянным усилием прижимаются к нему. В процессе эксплуатации щетки изнашиваются, а токопроводящая пыль, являющаяся продуктом этого износа, оседает на деталях двигателя. Эту пыль необходимо периодически удалять. Обычно удаление пыли выполняют воздухом под большим давлением.

Щетки требуют периодического их перемещения в пазах и продувки воздухом, так как от накопившейся пыли они могут застрять в направляющих пазах. Это приведет к зависанию щеток над коллектором и нарушению работы двигателя. Щетки периодически требуют замены из-за их износа. В месте контакта коллектора со щетками также происходит износ коллектора. Поэтому при износе якорь снимают и на токарном станке протачивают коллектор. После проточки коллектора изоляция, находящаяся между ламелями коллектора стачивается на небольшую глубину, чтобы она не разрушала щетки, так как ее прочность значительно превышает прочность щеток.

Виды
Электродвигатели постоянного тока разделяют по характеру возбуждения:
Независимое возбуждение

При таком характере возбуждения обмотка подключается к внешнему источнику питания. При этом параметры двигателя аналогичны двигателю на постоянных магнитах. Обороты вращения настраиваются сопротивлением обмоток якоря. Скорость регулируют специальным регулировочным реостатом, включенным в цепь обмоток возбуждения. При значительном снижении сопротивления или при обрыве цепи ток якоря повышается до опасных величин.

Электродвигатели с независимым возбуждением запрещается запускать без нагрузки или с небольшой нагрузкой, так как его скорость резко возрастет, и двигатель выйдет из строя.

Параллельное возбуждение

Обмотки возбуждения и ротора соединяются параллельно с одним источником тока. При такой схеме ток обмотки возбуждения значительно ниже тока ротора. Параметры двигателей становятся слишком жесткими, их можно применять для привода вентиляторов и станков.

Регулировка оборотов двигателя обеспечивается реостатом в последовательной цепи с обмотками возбуждения или в цепи ротора.

Последовательное возбуждение

В этом случае возбуждающая обмотка подключается последовательно с якорем, в результате чего по этим обмоткам проходит одинаковый ток. Обороты вращения такого мотора зависят от его нагрузки. Двигатель нельзя запускать на холостом ходу без нагрузки. Однако такой двигатель обладает приличными пусковыми параметрами, поэтому подобная схема используется в работе тяжелого электротранспорта.

Смешанное возбуждение

Такая схема предусматривает применение двух обмоток возбуждения, находящихся парами на каждом полюсе двигателя. Эти обмотки можно соединять двумя способами: с суммированием потоков, либо с их вычитанием. В итоге электродвигатель может обладать такими же характеристиками, как у двигателей с параллельным или последовательным возбуждением.

Чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, на одной из обмоток изменяют полярность. Для управления скоростью вращения мотора и его запуском используют ступенчатое переключение разных резисторов.

Особенности эксплуатации

Электродвигатели постоянного тока отличаются экологичностью и надежностью. Их главным отличием от двигателей переменного тока является возможность регулировки оборотов вращения в большом диапазоне.

Такие электродвигатели постоянного тока можно также применять в качестве генератора. Изменив направление тока в обмотке возбуждения или в якоре, можно изменять направление вращения двигателя. Регулировка оборотов вала двигателя осуществляется с помощью переменного резистора. В двигателях с последовательной схемой возбуждения это сопротивление расположено в цепи якоря и позволяет уменьшить скорость вращения в 2-3 раза.

Этот вариант подходит для механизмов с длительным временем простоя, так как при работе реостат сильно нагревается. Повышение оборотов создается путем включения в цепь возбуждающей обмотки реостата.

Для моторов с параллельной схемой возбуждения в цепи якоря также применяются реостаты для уменьшения оборотов в два раза. Если в цепь обмотки возбуждения подключить сопротивление, то это позволит повышать обороты до 4 раз.

Применение реостата связано с выделением тепла. Поэтому в современных конструкциях двигателей реостаты заменяют электронными элементами, управляющими скоростью без сильного нагревания.

На коэффициент полезного действия мотора, работающего на постоянном токе, влияет его мощность. Слабые электродвигатели постоянного тока обладают малой эффективностью, и их КПД около 40%, в то время, как электродвигатели мощностью 1 МВт могут обладать коэффициентом полезного действия до 96%.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector