Бесплатная техническая библиотека

Электродвигатели. Электродвигатели постоянного тока. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

 Комментарии к статье

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.

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.

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.

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.

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.

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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Накопители SSD WRK от Angelbird 21.08.2014 Компания Angelbird, австрийский производитель накопителей на основе флеш-памяти, представила твердотельные устройства хранения данных серии SSD WRK, относящиеся к начальному уровню. Накопители выполнены с применением флеш-памяти MLC NAND (многоуровневые ячейки) и контроллера SMI 2246EN. Интерфейс подключения к компьютеру - Serial ATA 3.1 с пропускной способностью до 6 Гбит/с. Устройства серии SSD WRK имеют вместимость 128, 256 и 512 Гбайт. Установившаяся скорость чтения достигает 563 Мбайт/с, скорость записи - 450 Мбайт/с. Максимальный показатель IOPS (операций ввода/вывода в секунду) составляет 72 тыс.; время доступа не превышает 0,1 мс. Производитель утверждает, что энергопотребление в ждущем режиме составляет всего 0,25 Вт, а максимальное энергопотребление - около 3 Вт. Среднее заявленное время наработки на отказ (MTBF) равно 2 млн часов. Приобрести накопители можно по ориентировочной цене в 100, 160 и 300 долларов США за модификации вместимостью соответственно 128, 256 и 512 Гбайт.

Другие интересные новости:

▪ Мышь Cherry MC 4900 со сканером отпечатков пальцев

▪ Страсти вокруг видео-форматов

▪ Материнское молоко и карьера

▪ Микросхема MAX9701 - усилитель мощности звукового сигнала класса D

▪ Квантовые переключатели, управляемые единичными фотонами

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Палиндромы. Подборка статей

▪ статья Фараоновы тощие коровы. Крылатое выражение

▪ статья Кто такие бронтозавры? Подробный ответ

▪ статья Гибкие тиски. Домашняя мастерская

▪ статья На приборный щиток. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ограничитель разрядки аккумуляторной батареи. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025