Motor DC cu excitație paralelă - schema de funcționare. Motor DC cu excitație independentă (DPT NV)

Un motor electric de curent continuu cu excitație mixtă (motor electric compus) are într-o oarecare măsură proprietățile motoarelor electrice cu excitație în paralel și în serie discutate mai sus. Acest motor electric este echipat cu două înfășurări de excitație: în serie și în paralel.

O diagramă schematică a unui astfel de motor electric este prezentată în Fig. 31, unde este desemnată înfăşurarea în serie BUFNIŢĂ, iar paralelanaya- CUSĂTURA. De obicei pe cutiile de borne ale motoarelor electrice se indică: borne din înfășurarea seriei CU 1 Și CU 2 , bornele din înfășurarea paralelă - SH 1 Și SH 2 , și concluziile din înfășurarea armăturii - eu 1 Și eu 2 . În diagrame, aceste înfășurări pot fi desemnate diferit: BUFNIŢĂ Și CUSĂTURA, CU 1 - CU 2 Și SH 1 -SH 2 .

Înfășurările de câmp în serie și paralele pot fi conectate în două moduri. În unele cazuri, acestea sunt pornite astfel încât turațiile de amperi pe care le creează și, prin urmare, fluxurile magnetice, se adună. Această conexiune a înfășurărilor este de obicei numităconsoană. Este evident că, odată cu pornirea consecventă, fluxul magnetic rezultat al motorului electric

În alte cazuri, înfășurările de câmp sunt incluse în circuit în așa fel încât spirele de amperi (și fluxurile magnetice) pe care le creează să fie îndreptate unul către celălalt. Această legătură a înfășurărilor se numeștetejghea. Cu comutare contor, fluxul magnetic rezultatmotor electric

Contraconectarea înfășurărilor de câmp este utilizată numai la mașini speciale. În motoarele electrice obișnuite ale macaralei cu excitație mixtă, înfășurările sunt întotdeauna pornite în mod corespunzător, prin urmare, în prezentarea ulterioară a materialului, vom presupune că turațiile amperi ale ambelor înfășurări (și fluxurile magnetice) se adună, adică înfășurările sunt comutate. pe în consecință și egalitatea (69) este valabilă pentru motorul electric.

Prezența a două înfășurări de excitație vă permite să proiectați și să fabricați motoare electrice cu proprietăți și caracteristici diferite. Cu o schemă de comutare naturală, caracteristicile motorului electric în cauză sunt mai dure decât cele ale motoarelor electrice cu excitație în serie și mai moi decât cele ale motoarelor electrice cu excitație paralelă. Cu toate acestea, în funcție de raportul amperi-turități create de înfășurările paralele și serie, caracteristicile motorului electric sunt similare în natură fie cu cele ale unui motor înfășurat în serie, fie cu un motor cu bobinaj paralel.

Pentru mașinile de ridicare și transport, se produc motoare electrice în care, la sarcină maximă, jumătate din amperi-tururile de excitație sunt create de înfășurări paralele, iar jumătate de înfășurări în serie.

Dacă sarcina se modifică, fluxul magnetic al unui motor electric cu excitație mixtă nu rămâne constant, deoarece spirele amperi create de înfășurarea în serie sunt determinate de curentul armăturii. Dependența fluxului magnetic rezultat de curentul armăturii este prezentată în Fig. 32, A, care arată că fiecare valoare a curentului de armătură corespunde unui anumit flux magnetic și, prin urmare, unui cuplu M = La F eu eu atunci când sarcina se modifică, aceasta se modifică nu numai datorită unei modificări a curentului de armătură, ci și datorită fluxului magnetic de excitație. Dependenta M=f (eu eu ) pentru un motor electric cu excitație mixtă este prezentată în Fig. 32, b.

Toate caracteristicile de performanță ale unui motor de curent continuu, cum ar fi un generator, depind de modul în care circuitul de câmp este conectat în raport cu circuitul de armătură. Conexiunea acestor circuite poate fi paralelă, serială, mixtă și, în final, pot fi independente unele de altele.

Motoare cu excitație paralelă.

Aici înfășurarea câmpului și înfășurarea armăturii sunt conectate în paralel. Înfășurarea de câmp are un număr mai mare de spire decât înfășurarea armăturii, astfel încât curentul înfășurării de câmp este în majoritatea cazurilor de câteva procente din curentul de armătură. Un reostat de reglare poate fi inclus în circuitul de înfășurare de excitație. Reostatul de pornire PR este conectat la circuitul armăturii.

Motor cu excitație independentă.

Dacă înfășurarea de câmp este conectată la o altă sursă de tensiune constantă, obținem un motor cu excitație independentă. Motoarele electrice cu magneți permanenți au aceleași proprietăți.

Caracteristica de turație a motoarelor cu excitație independentă și paralelă este dependența n

n - viteza

I - curent de armătură

Iе - curent de excitaţie.

Fig.8.5.4. Caracteristica vitezei.

O modificare a vitezei de rotație poate apărea din cauza modificărilor sarcinii și fluxului magnetic. Creșterea curentului de sarcină modifică ușor căderea de tensiune internă din cauza rezistenței scăzute a circuitului de armătură și, prin urmare, reduce doar puțin viteza motorului. În ceea ce privește fluxul magnetic, datorită reacției armăturii, atunci când curentul de sarcină crește, acesta scade ușor, ceea ce duce la o ușoară creștere a turației motorului. Astfel, viteza de rotație a unui motor excitat în paralel se modifică foarte puțin. Viteza de rotație a motorului este determinată de formula:

n = (U – IаRя) / c∙Φ, unde

c – coeficient în funcţie de dispozitivul maşinii.

Viteza de rotație a unui motor excitat separat poate fi reglată fie prin modificarea rezistenței în circuitul armăturii, fie prin modificarea fluxului magnetic. Trebuie remarcat faptul că o scădere excesivă a curentului de excitație și, mai ales, o întrerupere accidentală a acestui circuit sunt foarte periculoase pentru motoarele cu excitație paralelă și independentă, deoarece Curentul armăturii poate crește la valori inacceptabil de mari. Sub sarcină ușoară (sau la ralanti), viteza poate crește atât de mult încât devine periculoasă pentru integritatea motorului.

Motor cu excitație secvențială.

Într-un astfel de motor, curentul de armătură este și curentul de excitație, deoarece înfăşurarea câmpului este conectată în serie cu armătura. Din acest motiv, fluxul magnetic al motorului se modifică odată cu sarcina. Viteza motorului:

n =[ U – Iа (Rя + Rв)] / c∙Φ, unde

Rya – rezistența armăturii

Rв – rezistența înfășurării de excitație.

Caracteristicile de viteză ale motorului durează. entuziasm.

Acest grafic arată caracteristica vitezei unui motor excitat în serie.

Din această caracteristică este clar că viteza motorului depinde foarte mult de sarcină. Pe măsură ce sarcina crește, scăderea rezistenței înfășurării crește în timp ce fluxul magnetic crește, ceea ce duce la o scădere semnificativă a vitezei de rotație. Prin urmare, astfel de motoare nu ar trebui să funcționeze în gol sau la sarcină mică. Motoarele cu excitație în serie sunt utilizate în cazurile în care este necesară un cuplu mare de pornire sau capacitatea de a rezista la suprasarcini pe termen scurt. Sunt utilizate ca motoare de tracțiune în tramvaie, troleibuze, metrouri și locomotive electrice, precum și pe macarale și pentru pornirea motoarelor cu ardere internă (demaroare).

Motor cu excitație mixtă.

La fiecare pol al unui astfel de motor există două înfășurări - paralele și serie. Ele pot fi pornite astfel încât fluxurile magnetice să fie adăugate (incluziunea consoanelor) sau scăderea (contacluziei). Formule pentru viteza de rotație și cuplul pentru un astfel de motor:

n = (U – Iа ∙ Rя) / c∙(Φparalel +/- Φsecvență)

M = c ∙ Iа ∙ (Φparalel +/- Φsecvență)

În funcție de raportul fluxurilor magnetice, un motor cu excitație mixtă în proprietățile sale se apropie fie de un motor cu excitație în serie, fie de un motor cu excitație paralelă. De regulă, în astfel de motoare înfășurarea în serie este înfășurarea principală (de lucru), iar înfășurarea paralelă este înfășurarea auxiliară. Datorită prezenței fluxului magnetic în înfășurarea paralelă, viteza unui astfel de motor nu poate crește semnificativ la sarcini mici. Motoarele cu activare constantă sunt utilizate atunci când sunt necesare un cuplu ridicat de pornire și un control al vitezei la sarcini variabile. Motoarele cu înfășurări contraconectate sunt utilizate în cazurile în care este necesară o viteză constantă cu o sarcină în schimbare.

Pentru a schimba sensul de rotație al unui motor de curent continuu, este necesar să se schimbe direcția curentului fie în înfășurarea de câmp, fie în înfășurarea armăturii. Prin schimbarea polarității la bornele mașinii, puteți schimba sensul de rotație numai la un motor cu magnet permanent sau excitație independentă. La alte motoare, este necesar să se schimbe direcția curentului fie în înfășurarea armăturii, fie în înfășurarea de câmp. motor DC nu poate fi pornit prin conectarea la tensiune maximă. Curentul de pornire al mașinilor de curent continuu este de aproximativ 20 de ori mai mare decât curentul nominal (cu cât motorul este mai mare și mai rapid, cu atât este mai mare). La mașinile mari, curentul de pornire poate fi de 50 de ori curentul nominal.

Curentul mare provoacă scântei circulare în colector și distruge colectorul. Pentru a porni, utilizați o creștere lină a tensiunii sau pornirea reostatelor. Conectarea directă este permisă la tensiuni joase în cazul motoarelor mici cu rezistență mare a înfășurării armăturii.

Să luăm în considerare mai detaliat caracteristicile unui motor cu excitație paralelă, care determină proprietățile sale de funcționare.

Viteza și caracteristicile mecanice ale motorului sunt determinate de egalitățile (7) și (9) prezentate în articolul „”, cu U= const and i in = const. În absența rezistenței suplimentare în circuitul armăturii, aceste caracteristici sunt numite natural.

Dacă periile sunt la neutru geometric, cu creștere eu iar debitul Ф δ va scădea uşor datorită acţiunii reacţiei transversale a armăturii. Drept urmare, viteza n, conform expresiei (7) prezentată în articolul „Informații generale despre motoarele de curent continuu”, va tinde să crească. Pe de altă parte, căderea de tensiune R a × euși provoacă o scădere a vitezei. Astfel, sunt posibile trei tipuri de caracteristici de viteză, prezentate în Fig. 1: 1 – cu influență predominantă R a × eu A; 2 – cu compensarea reciprocă a influenței R a × eu a și scăderea Ф δ; 3 – când predomină influenţa descrescătoare a Ф δ.

Datorită faptului că modificarea în Ф δ este relativ mică, caracteristicile mecanice n = f(M) a unui motor cu excitație paralelă, determinată de egalitate (9), prezentată în articolul „Informații generale despre motoarele de curent continuu”, cu U= const and iв = const coincide ca aspect cu caracteristicile n = f(eu a) (Figura 1). Din același motiv, aceste caracteristici sunt aproape simple.

Caracteristicile speciei 3 (Figura 1) sunt inacceptabile în condițiile de funcționare durabilă (a se vedea articolul „”). Prin urmare, motoarele cu excitație paralelă sunt fabricate cu caracteristici ușor în scădere ale formei 1 (imaginea 1). La mașinile moderne foarte utilizate, datorită saturației destul de puternice a dinților armăturii, influența reacției transversale a armăturii poate fi atât de mare încât o caracteristică a formei 1 (Figura 1) este imposibil. Apoi, pentru a obține o astfel de caracteristică, la poli este plasată o înfășurare de excitație în serie slabă de incluziune consoane, a cărei forță de magnetizare este de până la 10% din forța de magnetizare a înfășurării de excitație paralelă. În acest caz, scăderea Ф δ sub influența reacției armăturii transversale este compensată parțial sau complet. O astfel de înfășurare de câmp în serie se numește stabilizând, iar un motor cu o astfel de înfășurare este încă numit motor cu excitație paralelă.

Modificarea vitezei de rotație Δ n(Figura 1) când treceți de la repaus ( eu a = eu a0) la sarcina nominală ( eu a = eu a) motorul cu excitație paralelă când funcționează pe o caracteristică naturală este mic și se ridică la 2 - 8% din n n. Astfel de caracteristici în scădere slabă sunt numite dure. Motoarele cu excitație paralelă cu caracteristici rigide sunt utilizate în instalațiile în care se cere ca viteza de rotație să rămână aproximativ constantă la modificarea sarcinii (mașini de tăiat metale etc.).

Figura 2. Caracteristicile mecanice și de viteză ale unui motor cu excitație paralelă la diferite fluxuri de excitație

Controlul vitezei prin slăbirea fluxului magnetic

Controlul vitezei prin slăbirea fluxului magnetic se face de obicei folosind un reostat în circuitul de excitație R r.v (vezi Figura 1, bîn articolul „” și Figura 1 din articolul „Pornirea motoarelor de curent continuu”). În absența unei rezistențe suplimentare în circuitul armăturii ( R pa = 0) și U= caracteristici const n = f(eu a) și n = f(M), definite prin egalități (7) și (9), prezentate în articolul „Informații generale despre motoarele de curent continuu”, pentru diferite valori R r.v., iîn sau Ф δ au forma prezentată în figura 2. Toate caracteristicile n = f(eu a) converg pe axa x ( n= 0) într-un punct comun cu un curent foarte mare eu a, care, conform expresiei (5) prezentată în articolul „Informații generale despre motoarele de curent continuu”, este egală cu

eu a = U / R A.

Cu toate acestea, caracteristicile mecanice n = f(M) intersectează axa x în puncte diferite.

Caracteristica inferioară din figura 2 corespunde debitului nominal. Valori nîn regim staţionar corespund punctelor de intersecţie a caracteristicilor luate în considerare cu curba M st = f(n) pentru o mașină de lucru conectată la motor (linie groasă întreruptă în figura 2).

Punctul de ralanti al motorului ( M = M 0 , eu a = eu a0) se află ușor la dreapta axei ordonatelor din figura 2. Cu creșterea vitezei de rotație n din cauza pierderilor mecanice crescute M 0 și eu a0 crește de asemenea (linie subțire întreruptă în Figura 2).

Dacă în acest mod, folosind un cuplu aplicat extern, începeți să creșteți viteza de rotație n, Acea E a [vezi expresia (6) din articolul „Informații generale despre motoarele de curent continuu”] va crește și eu a si M va scădea, conform egalităților (5) și (8), prezentate în articolul „Informații generale despre motoarele de curent continuu”. La eu a = 0 și M= 0 pierderile mecanice și magnetice ale motorului sunt acoperite de puterea mecanică furnizată arborelui și cu o creștere suplimentară a vitezei eu a si M va schimba semnul și motorul va trece în modul de funcționare a generatorului (secțiuni caracteristice din Figura 2 din stânga axei ordonatelor).

Motoarele de uz general permit, în funcție de condițiile de comutare, controlul vitezei prin slăbirea câmpului în intervalul 1: 2. Se fabrică și motoare cu control al vitezei în acest fel în intervalul de până la 1: 5 sau chiar 1: 8, dar în acest caz, pentru a limita tensiunea maximă dintre plăcile comutatorului, este necesar să se mărească spațiul de aer, să se regleze fluxul pe grupuri individuale de poli (a se vedea articolul „Reglarea vitezei de rotație și a stabilității motoarelor cu curent continuu”) sau să se folosească o compensare. serpuit, cotit. Acest lucru crește costul motorului.

Reglarea vitezei prin rezistență în circuitul armăturii, mecanice artificiale și caracteristici de viteză

Dacă includeți o rezistență suplimentară în serie cu circuitul de armătură R ra (Figura 3, A), apoi în loc de expresiile (7) și (9) prezentate în articolul „Informații generale despre motoarele de curent continuu”, obținem

(1)

(2)

Rezistenţă R Ra poate fi reglabil și ar trebui proiectat pentru funcționare pe termen lung. Circuitul de excitație trebuie conectat la tensiunea de rețea.

Figura 3. Schema de reglare a vitezei de rotație a unui motor cu excitație paralelă folosind rezistența în circuitul armăturii ( A) și caracteristicile mecanice și de viteză corespunzătoare ( b)

Caracteristici n = f(M) Și n = f(eu a) pentru valori diferite R ra = const at U= const and iв = const sunt prezentate în Figura 3, b (R pa1< R ra2< R pa3). Caracteristica superioară ( R pa = 0) este naturală. Fiecare dintre caracteristici intersectează axa absciselor ( n= 0) în punctul pentru care

Continuarea acestor caracteristici sub axa x din figura 3 corespunde frânării motorului prin retur. În acest caz n < 0, э. д. с. E a are semnul opus și se adună la tensiunea rețelei U, drept urmare

si cuplul motorului M acționează împotriva sensului de rotație și, prin urmare, frânează.

Dacă în modul inactiv ( eu a = eu a0) cu ajutorul unui cuplu aplicat extern, începeți să creșteți viteza de rotație, apoi modul este mai întâi atins eu a = 0 și apoi eu a va schimba direcția și mașina va comuta în modul generator (secțiunile caracteristice din Figura 3, b la stânga axei y).

După cum se poate observa din figura 3, b, când este pornit R caracteristicile ra devin mai puțin stricte și la valori mai mari R ra - cădere abruptă, sau moale.

Dacă curba cuplului M st = f(n) are forma prezentată în figura 3, b linie groasă întreruptă, apoi valorile n la starea de echilibru pentru fiecare valoare R ra sunt determinate de punctele de intersecție ale curbelor corespunzătoare. Cu atât mai mult R ra, cu atât mai puțin nși eficiență (eficiență) mai scăzută.

Controlul vitezei prin schimbarea tensiunii armăturii

Controlul vitezei prin schimbarea tensiunii armăturii poate fi efectuat folosind o unitate generator-motor (G-E), numită și unitate Leonard (Figura 4). În acest caz, motorul principal PD(curent alternativ, ardere internă și altele asemenea) rotește un generator de curent continuu cu o viteză constantă G. Armătura generatorului este conectată direct la armătura motorului de curent continuu D care servește drept motor pentru mașina de lucru RM. Înfășurări de câmp ale generatorului OVG si motor ATS alimentat de la o sursă independentă - o rețea de curent continuu (Figura 4) sau de la excitatoare (generatoare mici de curent continuu) pe arborele motorului principal PD. Reglarea curentului de excitație al generatorului i v.g ar trebui să fie produs practic de la zero (în Figura 4 folosind un reostat conectat conform unui circuit potențiometric). Dacă este necesar să inversați motorul, puteți schimba polaritatea generatorului (în Figura 4 folosind comutatorul P).

Figura 4. Diagrama unității generator-motor pentru reglarea vitezei unui motor cu excitație independentă

Pornirea motorului D iar viteza acestuia este controlată după cum urmează. La maxim i i.d. și i v.g = 0 începe motorul principal PD. Apoi crește treptat i v.g, și la tensiune scăzută a generatorului U motor D va intra în rotație. Reglementare în continuare Uîn termen de până la U = U n, puteți obține orice viteză de rotație a motorului până la n = n n. Creștere în continuare n poate prin reducerea i e.d. Pentru a inversa motorul, reduceți i vg la zero, comutați OVGși crește din nou i v.g din valoare i v.g = 0.

Când mașina de lucru produce o sarcină puternic pulsată (de exemplu, unele laminoare) și nu este de dorit ca vârfurile de sarcină să fie complet transferate la motorul principal sau la rețeaua de curent alternativ, motorul D poate fi echipat cu un volant (unitate G – D – M sau unitate Leonard – Ilgner). În acest caz, la scădere nîn timpul sarcinii de vârf, o parte din această sarcină este acoperită de energia cinetică a volantului. Eficiența volantului va fi mai mare cu o caracteristică a motorului mai moale PD sau D.

Recent, tot mai des motorul PD si generator Gînlocuit cu un redresor cu semiconductor cu tensiune reglabilă. În acest caz se numește și unitatea în cauză supapă (tiristor) conduce.

Unitățile luate în considerare sunt utilizate atunci când este necesară reglarea vitezei de rotație a unui motor cu randament ridicat într-un interval larg - până la 1: 100 sau mai mult (mașini mari de tăiat metale, laminoare și așa mai departe).

Rețineți că schimbarea Uîn scopul reglementării n conform diagramei din figura 1, b prezentate în articolul „Informații generale despre generatoarele de curent continuu” și Figura 3, A, nu dă rezultatele dorite, deoarece simultan cu modificarea tensiunii circuitului de armătură se modifică proporțional U de asemenea curent de excitaţie. De la reglementare U poate fi derivată numai din valoare U = U n jos, atunci în curând circuitul magnetic va fi saturat, drept urmare UȘi iîn se vor schimba proporțional unele cu altele. Conform egalității (7), prezentat în articolul „Informații generale despre motoarele de curent continuu”), n cu toate acestea, nu se schimbă semnificativ.

Recent, așa-numitul reglarea pulsului motoare de curent continuu. În acest caz, circuitul armăturii motorului este alimentat de la o sursă de curent continuu cu tensiune constantă prin tiristoare, care sunt pornite și oprite periodic cu o frecvență de 1 - 3 kHz. Pentru a netezi curba curentului de armătură, condensatoarele sunt conectate la bornele sale. Tensiunea la bornele armăturii în acest caz este aproape constantă și proporțională cu raportul dintre timpul de pornire a tiristorului și durata întregului ciclu. Astfel, metoda impulsurilor vă permite să reglați viteza de rotație a motorului atunci când acesta este alimentat de la o sursă de tensiune constantă într-un interval larg, fără reostat în circuitul armăturii și practic fără pierderi suplimentare. În același mod, fără reostat de pornire și fără pierderi suplimentare, motorul poate fi pornit.

Metoda de control prin impuls este foarte benefică din punct de vedere economic pentru controlul motoarelor care funcționează în moduri de turație variabilă cu porniri frecvente, de exemplu în transportul electrificat.

Figura 5: Performanța motorului șunt P n = 10 kW, U n = 200 V, n n = 950 rpm

Caracteristici de performanta

Caracteristicile de performanță se bazează pe consumul de energie P 1 consum de curent eu, viteza n, moment M, și eficiența η din puterea utilă P 2 la U= pozitiile constante si neschimbate ale reostatelor de reglare. Caracteristicile de funcționare ale unui motor cu excitație paralelă de putere mică în absența rezistenței suplimentare în circuitul armăturii sunt prezentate în Figura 5.

Concomitent cu creșterea puterii arborelui P 2 cuplul pe arbore crește M. Pentru că odată cu creșterea P 2 și M viteză n scade usor, atunci M ∼ P 2 / n crește puțin mai repede P 2. Crește P 2 și M, în mod natural, este însoțită de o creștere a curentului motorului eu. Proporţional eu Crește și puterea consumată din rețea P 1 . La ralanti ( P 2 = 0) randament η = 0, apoi cu crestere P 2, la început η crește rapid, dar la sarcini mari, datorită creșterii mari a pierderilor în circuitul armăturii, η începe din nou să scadă.

Există mai multe tipuri posibile de construcție a motoarelor electrice care funcționează de la o sursă de tensiune constantă. Principiul funcționării lor este același, dar diferențele constau în caracteristicile de conectare a înfășurării de câmp (OB) și a armăturii (I).

Motorul electric de curent continuu cu excitație paralelă și-a primit numele deoarece înfășurările sale I și OB sunt conectate între ele în acest fel. Un motor electric de acest tip asigură modurile necesare, depășind produse de tipuri secvențiale și mixte atunci când este necesară o viteză aproape constantă de funcționare.

• Concluzie

Construcția motorului și domeniul său de aplicare

Schema motorului electric de tipul respectiv este prezentată mai jos.

• curentul total consumat de motorul electric de la sursă este I = I I + I V, unde I I, I V sunt curenții prin înfășurarea armăturii și, respectiv, în câmp;
• in acelasi timp I B nu depinde de I I, adica nu depinde de sarcina.

Dispozitivul este utilizat atunci când pornirea nu necesită un cuplu mare, adică atunci când modurile de funcționare ale mecanismelor de acționare nu implică crearea unor sarcini mari de pornire. Acest lucru este tipic pentru mașini-unelte și ventilatoare.

Pentru practică, parametrii de tracțiune atât de utili ai unor mecanisme electrice precum

• stabilitatea funcționării în condiții de fluctuații de sarcină;
• randament ridicat datorita faptului ca eu nu curge prin OB.

Pornirea în cazul unui cuplu insuficient este asigurată prin trecerea la un circuit de tip mixt.

Comportamentul unui motor electric la schimbarea sarcinilor

Caracteristica mecanică arată stabilitatea motorului electric pe o gamă largă de modificări de sarcină, descriind dependența cuplului creat de motorul electric de viteza de funcționare a arborelui.

Caracteristicile de tracțiune ale mecanismului de acest tip fac posibilă menținerea mărimii cuplului cu modificări semnificative ale numărului de rotații. De obicei, parametrii de tracțiune ai unității ar trebui să asigure o scădere a acestui parametru cu cel mult 5%. Un studiu simplu demonstrează că parametrii inhibitori se dovedesc a fi similari datorită reversibilității proceselor. Aceste prevederi se aplică și în cazul excitației mixte.

Cu alte cuvinte, un astfel de motor electric este caracterizat de o caracteristică rigidă. Această natură a muncii este considerată un avantaj important al unității de acest tip.

Varietăți de abordări ale controlului vitezei

Pentru a economisi la facturile de energie electrică, cititorii noștri recomandă Electricity Saving Box. Plățile lunare vor fi cu 30-50% mai mici decât erau înainte de utilizarea economizorului. Îndepărtează componenta reactivă din rețea, rezultând o reducere a sarcinii și, în consecință, a consumului de curent. Aparatele electrice consumă mai puțină energie electrică și costurile sunt reduse.

Principiul de funcționare al conexiunii paralele a înfășurărilor asigură o pornire lină în combinație cu o gamă largă de modificări de viteză în timpul funcționării cu reostate. De asemenea, asigură pornirea normală a motorului prin limitarea curentului.

Pentru unitățile de tip paralel, sunt utilizate metode pentru a controla viteza de funcționare prin modificarea:

• fluxul magnetic al polilor principali;
• rezistența circuitului armăturii;
• tensiunea care i-a fost furnizată.

Obiectele de influență sunt înfășurarea de excitație, înfășurarea armăturii și tensiunea de funcționare a acesteia.

Modificarea fluxului magnetic se realizează folosind un reostat serie R P. Pe măsură ce rezistența acestuia crește, OB trece mai puțin curent, ceea ce este însoțit de o scădere a fluxului magnetic. Manifestarea exterioară a acestei acțiuni este creșterea vitezei eului la ralanti. Studiul arată că panta caracteristicii crește.

Al doilea principiu se bazează pe includerea unui reostat suplimentar de control în serie în circuitul de putere al armăturii. Pe măsură ce rezistența sa crește, viteza de rotație a I-ului scade, în timp ce caracteristica sa mecanică naturală capătă o înclinare mai mare. Datorită conexiunii în serie a unei rezistențe suplimentare cu înfășurarea principală a reostatului, pe care este disipată o putere semnificativă, are loc o scădere vizibilă a eficienței.

Al treilea principiu este însoțit de o anumită complicație a soluțiilor de circuit și necesită utilizarea unei surse de alimentare reglate separate, menținând în același timp posibilitatea de reglare separată. Dacă este utilizat în condiții reale, este posibilă doar o reducere a vitezei de rotație a arborelui.

Motor excitat independent

Un motor de curent continuu excitat independent implementează a treia abordare a reglementării și este interesant prin faptul că OB și M sunt alimentate din surse diferite; diagrama sa este prezentată mai jos.

Pentru motoarele din acest design, Iv este setat neschimbat și se modifică numai tensiunea aplicată lui M. Aceasta este însoțită de o modificare a turației de mers în gol, dar rigiditatea caracteristicii nu se modifică.

Principiul de funcționare al unei astfel de unități datorită funcționării independente a două surse se dovedește a fi mai complex. Cu toate acestea, utilizarea sa oferă avantaje atât de importante pentru practică precum

• control lin, economic al vitezei de operare cu mare adâncime;
• pornirea motorului la tensiune redusă fără reostat.

Dacă pornirea are loc la tensiune normală, reostatul limitează valoarea Iv.

Studiul arată că numărul maxim de rotații este limitat doar de rezistența M, iar cel minim de condițiile de îndepărtare a căldurii generate în timpul funcționării.

Caracteristicile în ceea ce privește consumul de energie și viteza de răspuns a sistemului de control sunt îmbunătățite în cazul conectării secvențiale cu M a diferitelor regulatoare cu tiristoare. Pentru a seta numărul de rotații ale arborelui și pentru a le stabiliza în procesul de acționare a diferitelor mecanisme, se folosesc diferite metode. Caracteristica lor comună este includerea unui regulator tiristor în circuitul de feedback negativ al frecvenței. Pornirea unei astfel de unități necesită implementarea unor proceduri speciale.

Concluzie

Motorul șunt este un mecanism de antrenare foarte flexibil și poate fi utilizat într-o gamă foarte largă de aplicații în care nu sunt necesare cupluri mari de pornire. Are circuite de control al vitezei de rotație simple și fiabile și este ușor de pornit.

Motoarele electrice sunt mașini care pot transforma energia electrică în energie mecanică. În funcție de tipul de curent consumat, acestea sunt împărțite în motoare AC și DC. Acest articol se va concentra pe acestea din urmă, care sunt prescurtate ca DBT. Motoarele de curent continuu ne înconjoară în fiecare zi. Sunt echipate cu scule electrice alimentate de baterii, vehicule electrice, unele mașini industriale și multe altele.

Proiectare și principiu de funcționare

Structura unui DFC este similară cu un motor electric sincron AC; diferența dintre ele este doar în tipul de curent consumat. Motorul constă dintr-o parte staționară - un stator sau inductor, o parte mobilă - o armătură și un ansamblu perie-colector. Inductorul poate fi realizat sub forma unui magnet permanent dacă motorul are o putere redusă, dar cel mai adesea este echipat cu o înfășurare de excitație având doi sau mai mulți poli. Armătura este formată dintr-un set de conductoare (înfășurări) fixate în caneluri. Cel mai simplu model de DFC a folosit doar un magnet și un cadru prin care trecea curentul. Acest design poate fi considerat doar un exemplu simplificat, în timp ce designul modern este o versiune îmbunătățită, care are o structură mai complexă și dezvoltă puterea necesară.

Principiul de funcționare al unui DPT se bazează pe legea lui Ampere: dacă un cadru de sârmă încărcat este plasat într-un câmp magnetic, acesta va începe să se rotească. Curentul care trece prin el formează propriul său câmp magnetic în jurul său, care, la contactul cu un câmp magnetic extern, va începe să rotească cadrul. În cazul unui cadru, rotația va continua până când va lua o poziție neutră paralelă cu câmpul magnetic extern. Pentru a pune sistemul în mișcare, trebuie să adăugați un alt cadru. În DPT-urile moderne, cadrele sunt înlocuite cu o armătură cu un set de conductori. Curentul este aplicat conductorilor, încărcându-i, rezultând un câmp magnetic în jurul armăturii, care începe să interacționeze cu câmpul magnetic al înfășurării câmpului. Ca rezultat al acestei interacțiuni, ancora se rotește la un anumit unghi. În continuare, curentul curge către următorii conductori etc.
Pentru a încărca alternativ conductoarele de armătură, se folosesc perii speciale din grafit sau un aliaj de cupru-grafit. Ele joacă rolul unor contacte care închid circuitul electric la bornele unei perechi de conductori. Toate terminalele sunt izolate unele de altele și combinate într-o unitate de colectare - un inel de mai multe lamele situate pe axa arborelui armăturii. În timpul funcționării motorului, periile de contact închid alternativ lamelele, ceea ce permite motorului să se rotească uniform. Cu cât armătura are mai mulți conductori, cu atât DPT-ul va funcționa mai uniform.

Motoarele de curent continuu sunt împărțite în:
— motoare electrice cu excitație independentă;
— motoare electrice cu autoexcitare (paralel, în serie sau mixt).
Circuitul DPT cu excitație independentă asigură conectarea înfășurării de excitație și a armăturii la diferite surse de alimentare, astfel încât acestea să nu fie conectate electric între ele.
Excitația paralelă este realizată prin conectarea paralelă a bobinelor inductorului și armăturii la o singură sursă de energie. Aceste două tipuri de motoare au caracteristici de performanță dure. Viteza lor de rotație a arborelui de lucru nu depinde de sarcină și poate fi reglată. Astfel de motoare și-au găsit aplicație în mașinile cu sarcini variabile, unde este important să se regleze viteza de rotație a arborelui.
Cu excitația în serie, armătura și înfășurarea câmpului sunt conectate în serie, astfel încât valoarea curentului electric este aceeași. Astfel de motoare sunt „mai moi” în funcționare, au un domeniu de control al vitezei mai mare, dar necesită o sarcină constantă pe arbore, altfel viteza de rotație poate atinge un punct critic. Au un cuplu de pornire mare, ceea ce facilitează pornirea, dar viteza de rotație a arborelui depinde de sarcină. Sunt utilizate în vehiculele electrice: în macarale, trenuri electrice și tramvaie urbane.
Tipul mixt, în care o înfășurare de excitație este conectată la armătură în paralel și a doua în serie, este rar.

Scurtă istorie a creației

M. Faraday a devenit un pionier în istoria creării motoarelor electrice. El nu a putut să creeze un model de lucru cu drepturi depline, dar el a fost cel care a făcut descoperirea care a făcut acest lucru posibil. În 1821, a efectuat un experiment folosind un fir încărcat plasat în mercur într-o baie care conținea un magnet. Când a interacționat cu un câmp magnetic, conductorul metalic a început să se rotească, transformând energia curentului electric în lucru mecanic. Oamenii de știință din acea vreme au lucrat pentru a crea o mașină a cărei funcționare se va baza pe acest efect. Au vrut să obțină un motor care să funcționeze pe principiul pistonului, adică astfel încât arborele de lucru să se miște alternativ.
În 1834, a fost creat primul motor electric de curent continuu, care a fost dezvoltat și creat de omul de știință rus B. S. Jacobi. El a fost cel care a propus înlocuirea mișcării alternative a arborelui cu rotația acestuia. În modelul său, doi electromagneți au interacționat unul cu celălalt, rotind un arbore. În 1839, a testat cu succes o barcă echipată cu DPT. Istoria ulterioară a acestei unități de putere este în esență o îmbunătățire a motorului Jacobi.

Caracteristicile DBT

Ca și alte tipuri de motoare electrice, DPT este fiabil și ecologic. Spre deosebire de motoarele de curent alternativ, acesta poate fi reglat într-o gamă largă de viteze și frecvență a arborelui și este ușor de pornit.
Un motor de curent continuu poate fi folosit atât ca motor, cât și ca generator. De asemenea, este posibilă schimbarea direcției de rotație a arborelui prin schimbarea direcției curentului în armătură (pentru toate tipurile) sau în înfășurarea câmpului (pentru motoarele cu excitație secvențială).
Controlul vitezei de rotație se realizează prin conectarea unei rezistențe variabile la circuit. Cu excitație secvențială, este situat în circuitul armăturii și face posibilă reducerea vitezei în rapoarte de 2:1 și 3:1. Această opțiune este potrivită pentru echipamentele care au perioade lungi de inactivitate, deoarece reostatul se încălzește semnificativ în timpul funcționării. O creștere a vitezei este asigurată prin conectarea unui reostat la circuitul de înfășurare de excitație.
Pentru motoarele cu bobinaj în șunt, reostatele sunt, de asemenea, utilizate în circuitul armăturii pentru a reduce viteza cu 50% din valorile nominale. Setarea rezistenței în circuitul de înfășurare de excitație vă permite să creșteți viteza de până la 4 ori.
Utilizarea reostatelor este întotdeauna asociată cu pierderi semnificative de căldură, astfel încât la modelele moderne de motoare acestea sunt înlocuite cu circuite electronice care permit controlul vitezei fără pierderi semnificative de energie.
Eficiența unui motor de curent continuu depinde de puterea acestuia. Modelele cu putere redusă sunt cu eficiență scăzută, cu o eficiență de aproximativ 40%, în timp ce motoarele de 1000 kW pot avea o eficiență de până la 96%.

Avantajele și dezavantajele DBT

Principalele avantaje ale motoarelor de curent continuu includ:
— simplitatea designului;
— ușurință în operare;
— capacitatea de a regla viteza de rotație a arborelui;
— pornire ușoară (în special pentru motoarele cu excitație secvențială);
— posibilitatea de utilizare ca generatoare;
- dimensiuni compacte.
Defecte:
- au „veriga slabă” - perii de grafit care se uzează rapid, ceea ce le limitează durata de viață;
- cost ridicat;
— atunci când se conectează la rețea, au nevoie de redresoare de curent.

Scopul aplicatiei

Motoarele cu curent continuu sunt utilizate pe scară largă în transport. Sunt instalate în tramvaie, trenuri electrice, locomotive electrice, locomotive cu abur, nave cu motor, basculante, macarale etc. În plus, sunt folosite în instrumente, calculatoare, jucării și mecanisme de mișcare. Ele pot fi adesea găsite pe mașinile de producție, unde este necesară reglarea vitezei arborelui de lucru pe o gamă largă.