Электродвигатели постоянного тока. Схема, описание

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Бесплатная библиотека / Электрику

Электродвигатели. Электродвигатели постоянного тока. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная техническая библиотека

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

Электродвигателем постоянного тока называется электрическая машина, в которой обмотка возбуждения расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током.

Конструкция

Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S и от него через ярмо снова к северному полюсу. Сердечники полюсов и ярмо также изготовляются из ферромагнитных материалов. Электрическая машина постоянного тока состоит из двух основных частей:

неподвижной части (индуктора);
вращающейся части (якоря с барабанной обмоткой).

На рис. 16.1 изображена конструктивная схема машины постоянного тока.

Электродвигатели постоянного тока
Рис. 16.1. Конструктивная схема постоянного тока.

Индуктор состоит из станины 1 цилиндрической формы, изготовленной из ферромагнитного материала, и полюсов с обмоткой возбуждения 2, закрепленных на станине. Обмотка возбуждения создает основной магнитный поток.

Магнитный поток может создаваться постоянными магнитами, укрепленными на станине. Якорь состоит из следующих элементов: сердечника 3, обмотки 4, уложенной в пазы сердечника, коллектора 5.

Сердечник якоря для уменьшения потерь машины постоянного тока на вихревые точки набирается из изолиро ванных друг от друга листов электротехнической стали.

Рассмотрим работу машины постоянного тока на модели (рис. 16.2), где 1 - полюсы индуктора, 2 - якорь, 3 - проводники, 4 - контактные щетки.

Электродвигатели постоянного тока
Рис. 16.2. Модель машины постоянного тока

Проводники якорной обмотки расположены на поверхности якоря. Контактные щетки размещены на линий геометрической нейтрали, проведенной посредине между полюсами. Якорь машины вращается в направлении, указанном стрелкой. Направление ЭДС, индуктированных в проводниках якорной обмотки, определяется по правилу правой руки.

На рис. 16.2 крестиком обозначены ЭДС, направленные от нас, точками - ЭДС, направленные к нам. Проводники соединяют между собой так, чтобы ЭДС в них складывались. Для этого соединяют последовательно конец проводника, расположенного в зоне одного полюса, с концом проводника, расположенного в зоне полюса противоположной полярности.

Два проводника, соединенные последовательно, образуют один виток или одну катушку. ЭДС проводников, расположенных в зоне одного полюса, различны по величине. Наибольшая ЭДС индуктируется в проводнике, расположенном под срединой полюса, ЭДС, равная нулю, - в проводнике, расположенном на линии геометрической нейтрали. Если соединить все проводники обмотки по определенному правилу последовательно, то результирующая ЭДС якорной обмотки равна нулю, ток в обмотке отсутствует. Контактные щетки делят якорную обмотку на две параллельные ветви. В верхней параллельной ветви индуктируется ЭДС одного направления, в нижней параллельной ветви - противоположного направления. ЭДС, снимаемая контактными щетками, равна сумме электродвижущих сил проводников, расположенных между щетками. В параллельных ветвях действуют одинаковые ЭДС, направленные встречно друг другу.

Принцип действия

ЭДС, снимаемая контактными щетками, равна сумме электродвижущих сил проводников, расположенных между щетками. В параллельных ветвях действуют одинаковые ЭДС, направленные встречно друг другу.

На рис. 16.3 показана схема замещения якорной обмотки.

Электродвигатели постоянного тока
Рис. 16.3. Схема замещения якорной обмотки машины постоянного тока

При подключении к якорной обмотке сопротивления в параллельных ветвях возникают одинаковые токи через сопротивление R_H протекает ток I_Я. ЭДС якорной обмотки пропорциональна частоте вращения якоря n₂ и магнитному потоку индуктора Ф:

(16.1)

где C_e - константа.

В реальных электрических машинах постоянного тока используется специальное контактное устройство - коллектор. Коллектор устанавливается на одном валу с сердечником якоря и состоит из отдельных изолированных друг от друга и от вала якоря медных пластин. Каждая из пластин соединена с одним или несколькими проводниками якорной обмотки. На коллектор накладываются неподвижные контактные щетки. С помощью контактных щеток вращающаяся якорная обмотка соединяется с сетью постоянного тока или с нагрузкой.

Под действием напряжения, подведенного к якорю двигателя, в обмотке якоря появится ток I_я. При взаимодействии тока с магнитным полем индуктора возникает электромагнитный вращающий момент

(16.2)

где С_м - коэффициент, зависящий от конструкции двигателя.

На рис. 16.4 изображен схематично двигатель постоянного тока, выделен проводник якорной обмотки.

Электродвигатели постоянного тока
Рис. 16.4. Схема двигателя постоянного тока с выделенным проводником якорной обмотки

Ток в проводнике направлен от нас. Направление электромагнитного вращающего момента определится по правилу левой руки. Якорь вращается против часовой стрелки. В проводниках якорной обмотки индуцируется ЭДС, направление которой определяется правилом правой руки. Эта ЭДС направлена встречно току якоря, ее называют противо-ЭДС. В установившемся режиме электромагнитный вращающий момент М_эм уравновешивается противодействующим тормозным моментом М₂ механизма, приводимого во вращение:

Рис. 16.5. Схема замещения якорной обмотки двигателя

На рис. 16.5 показана схема замещения якорной обмотки двигателя.

Электродвигатели постоянного тока
Рис. 16.5. Схема замещения якорной обмотки двигателя

ЭДС направлена встречно току якоря. В соответствии со вторым законом Кирхгофа

откуда

(16.3)

Уравнение (16.3) называется основным уравнением двигателя. Из уравнения (16.3) можно получить формулы:

(16.4)

(16.5)

Магнитный поток Ф зависит от тока возбуждения I_в, создаваемого в обмотке возбуждения.

Из формулы (16.5) видно, что частоту вращения двигателя постоянного тока n₂ можно регулировать следующими способами:

Способ 1 - изменением тока возбуждения с помощью реостата в цепи обмотки возбуждения;
Способ 2 - изменением напряжения U на зажимах якорной обмотки.
Способ 3 - изменением магнитного потока машины.

Чтобы изменить направление вращения двигателя на обратное (реверсировать двигатель), необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или индуктора.

Автор: Корякин-Черняк С.Л.

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива

Эффективная установка для хранению энергии в сжатом воздухе 04.10.2022

Установки по хранению энергии в сжатом воздухе не являются чем-то новым. Проблема заключалась в их относительно низкой энергоэффективности, которую успешно решили китайские ученые. На основе разработки в провинции Хэбэй создана, испытана и до конца года будет введена в коммерческую эксплуатацию самая передовая в мире воздушно-компрессионная система накопления энергии мощностью 100 МВт.

Первый в мире проект CAES (compressed air energy storage system) коммунального масштаба был реализован в Германии в 1978 году. Установка работает до сих пор, обеспечивая выходную мощность 290 МВт. Оборудование CAES нагнетает атмосферный воздух в пустоты в земле, сжимая воздух до давления порядка 140 атмосфер. КПД немецкой установки составляет 40 %, что существенно ниже гидроаккумулирующих электростанций с запасом энергии в процессе перекачки водяных масс на большую высоту (КПД до 75 %) и батарейных накопителей, КПД которых достигает 90 %, но реализуется в ходе серьезнейших финансовых вливаний.

В процессе сжатия воздуха установкой CAES выделяется много тепловой энергии. Немецкий проект не использует это тепло, а при выпуске сжатого воздуха для его подогрева использует сжигание ископаемого топлива, что в комплексе сильно снижает эффективность решения (дополнительный подогрев многократно повышает давление выходящего воздушного потока и усиливает производимую им работу - вращение турбин генераторов).

Китайские инженеры научились захватывать и эффективно хранить возникающее в процессе сжатия воздуха тепло и затем повторно использовать его уже на нагревание воздуха, подающегося на турбины. Согласно результатам испытаний, эффективность хранения тепла сохраняется на уровне 98,95 % через восемь часов и 98,73 % через 16 часов, что является самым высоким показателем среди существующих теплоаккумулирующих устройств CAES.

Параллельно в Китае реализуются другие проекты по системам сбора энергии от возобновляемых и поэтому нестабильных источников энергии, таких как Солнце и ветер. Например, в Даляне строится система хранения мощностью 100 МВт на основе ванадиевых проточных батарей, а во Внутренней Монголии, Нинся и других регионах запущены проекты по накоплению энергии как в обычных литиевых аккумуляторах, так и в более экзотических вариантах, таких, как использование маховиков. Китай стремится стать лидером в сфере накопления энергии и испытывает все возможные варианты добиться поставленных целей.

Другие интересные новости:

▪ Внедренные гены вырвались на свободу

▪ Память HBM2E с пропускной способностью 460 ГБ/с

▪ Вечные аккумуляторы на базе наноалмазов и радиоактивных отходов

▪ Алкоголь мешает пережить трагедию

▪ Прибор для измерения гравитации астероида

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Прошивки. Подборка статей

▪ статья Плач и скрежет зубовный. Крылатое выражение

▪ статья В честь какого вождя назван цветок, который распускается в день рождения этого лидера? Подробный ответ

▪ статья Пользователь персональных электронно-вычислительных машин ПЭВМ. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Простейший конденсатор переменной емкости. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Пеленгация магнитной антенной. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

All languages of this page

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте