Motorë elektrikë DC të ngacmuar nga seria. Karakteristikat elektromekanike të motorëve DC të ngacmuar në seri. Proceset kalimtare në MPT

Në motorët në shqyrtim, dredha-dredha e ngacmimit bëhet me një numër të vogël kthesash, por është projektuar për rryma të larta. Të gjitha tiparet e këtyre motorëve lidhen me faktin se mbështjellja e fushës është e ndezur (shih Fig. 5.2, V) në seri me mbështjelljen e armaturës, si rezultat i së cilës rryma e ngacmimit është e barabartë me rrymën e armaturës dhe fluksi i gjeneruar Ф është proporcional me rrymën e armaturës:

Ku A=/(/ i) - koeficienti jolinear (Fig. 5.12).

Jolineariteti A lidhet me formën e lakores së magnetizimit të motorit dhe efektin demagnetizues të reaksionit të armaturës. Këta faktorë shfaqen kur /i > /yang (/yang është rryma nominale e armaturës). Në rryma më të ulëta A mund të konsiderohet një vlerë konstante, dhe kur /i > 2/i n motori është i ngopur dhe fluksi varet pak nga rryma e armaturës.


Oriz. 5.12.

Ekuacionet bazë të një motori ngacmues sekuencial, në kontrast me ekuacionet e motorëve të ngacmimit të pavarur, janë jolineare, gjë që shoqërohet, para së gjithash, me produktin e ndryshoreve:

Kur ndryshon rryma në qarkun e armaturës, fluksi magnetik F ndryshon, duke shkaktuar rryma vorbullash në pjesët masive të qarkut magnetik të makinës. Ndikimi i rrymave vorbull mund të merret parasysh në modelin motorik në formën e një qarku ekuivalent të qarkut të shkurtër të përshkruar nga ekuacioni

dhe ekuacioni për qarkun e armaturës është:

ku w B, w B t - numri i kthesave të mbështjelljes së fushës dhe numri ekuivalent i kthesave të rrymave vorbull.

Në gjendje të qëndrueshme

Nga (5.22) dhe (5.26) marrim shprehje për karakteristikat mekanike dhe elektromekanike të një motori DC të ngacmuar në seri:

Në një përafrim të parë, karakteristikat mekanike të një motori ngacmues sekuencial, pa marrë parasysh ngopjen e qarkut magnetik, mund të përfaqësohen si një hiperbolë që nuk e pret boshtin e ordinatave. Nëse vendosni L I ts = /? unë + /? в = 0, atëherë karakteristika nuk do të presë boshtin e abshisave. Kjo karakteristikë quhet perfekte. Karakteristika e vërtetë natyrore e motorit kalon në boshtin x dhe për shkak të ngopjes së qarkut magnetik në çift rrotullues më të madh M n drejtohet (Fig. 5.13).

Oriz. 5.13.

Një tipar karakteristik i karakteristikave të një motori të ngacmimit të serisë është mungesa e një pike ideale boshe. Ndërsa ngarkesa zvogëlohet, shpejtësia rritet, gjë që mund të çojë në përshpejtim të pakontrolluar të motorit. Është e pamundur të lihet një motor i tillë pa ngarkesë.

Një avantazh i rëndësishëm i motorëve të ngacmuar në seri është kapaciteti i tyre i lartë i mbingarkesës me shpejtësi të ulët. Me një mbingarkesë aktuale prej 2-2,5 herë, motori zhvillon një çift rrotullues prej 3,0 ... 3,5 M n. Kjo rrethanë ka përcaktuar përdorimin e gjerë të motorëve të ngacmimit sekuencial si një lëvizje për automjetet elektrike, për të cilat kërkohen çift rrotullues maksimal gjatë nisjes.

Ndryshimi i drejtimit të rrotullimit të motorëve të ngacmuar në seri nuk mund të arrihet duke ndryshuar polaritetin e furnizimit të qarkut të armaturës. Në motorët e ngacmuar në seri, gjatë kthimit mbrapa, është e nevojshme të ndryshohet drejtimi i rrymës në një pjesë të qarkut të armaturës: qoftë në mbështjelljen e armaturës ose në mbështjelljen e fushës (Fig. 5.14).

Oriz. 5.14.

Karakteristikat mekanike artificiale për kontrollin e shpejtësisë dhe çift rrotullues mund të merren në tre mënyra:

  • futja e rezistencës shtesë në qarkun e armaturës së motorit;
  • ndryshimi i tensionit që furnizon motorin;
  • duke anashkaluar mbështjelljen e armaturës me rezistencë shtesë. Kur futet rezistencë shtesë në qarkun e armaturës, ngurtësia e karakteristikave mekanike zvogëlohet dhe çift rrotullimi i fillimit zvogëlohet. Kjo metodë përdoret kur nisin motorët e ngacmuar në seri që marrin energji nga burime me tension të parregulluar (nga telat e kontaktit, etj.) Në këtë rast (Fig. 5.15), vlera e kërkuar e çift rrotullimit fillestar arrihet duke qarkuar në mënyrë të njëpasnjëshme të shkurtër të seksioneve të rezistenca e fillimit duke përdorur kontaktorët K1-KZ.

Oriz. 5.15. Karakteristikat mekanike reostatike të një motori ngacmues sekuencial: /? 1 deri - Riao- rezistenca e fazave të rezistencës shtesë në qarkun e armaturës

Mënyra më ekonomike për të rregulluar shpejtësinë e një motori të ngacmuar në seri është ndryshimi i tensionit të furnizimit. Karakteristikat mekanike të motorit zhvendosen poshtë paralelisht me karakteristikën natyrore (Fig. 5.16). Në formë, këto karakteristika janë të ngjashme me karakteristikat mekanike reostatike (shih Fig. 5.15), megjithatë, ekziston një ndryshim thelbësor - kur rregullohet duke ndryshuar tensionin, nuk ka humbje në rezistorët shtesë dhe rregullimi është i qetë.

Oriz. 5.1

Motorët e ngacmuar në seri, kur përdoren si njësi për njësitë e lëvizshme, në shumë raste furnizohen me energji nga një rrjet kontakti ose burime të tjera të energjisë me një tension konstant të furnizuar në motor, në këtë rast, rregullimi kryhet duke përdorur një tension me gjerësi pulsi rregullatori (shih § 3.4). Një diagram i tillë është paraqitur në Fig. 5.17.

Oriz. 5.17.

Rregullimi i pavarur i fluksit të ngacmimit të një motori të ngacmuar në seri është i mundur nëse mbështjellja e armaturës është e mbyllur me një rezistencë (Fig. 5.18a). Në këtë rast, rryma e ngacmimit është = i + / w, d.m.th. përmban një komponent konstant që nuk varet nga ngarkesa e motorit. Në këtë rast, motori fiton vetitë e një motori me ngacmim të përzier. Karakteristikat mekanike (Fig. 5.18.6) fitojnë ngurtësi më të madhe dhe kryqëzojnë boshtin e ordinatave, gjë që bën të mundur marrjen e një shpejtësie të reduktuar të qëndrueshme në ngarkesa të ulëta në boshtin e motorit. Një pengesë e rëndësishme e qarkut janë humbjet e mëdha të energjisë në rezistencën e shuntit.


Oriz. 5.18.

Motorët DC me ngacmim serik karakterizohen nga dy mënyra frenimi: frenim dinamik Dhe opozita.

Modaliteti i frenimit dinamik është i mundur në dy raste. Në të parën, mbështjellja e armaturës është e mbyllur ndaj rezistencës, dhe mbështjellja e ngacmimit mundësohet nga rrjeti ose një burim tjetër përmes një rezistence shtesë. Karakteristikat e motorit në këtë rast janë të ngjashme me karakteristikat e një motori të pavarur ngacmues në modalitetin e frenimit dinamik (shih Fig. 5.9).

Në rastin e dytë, diagrami i të cilit është paraqitur në Fig. 5.19, kur kontaktet KM janë shkëputur dhe kontaktet HF janë të mbyllura, motori funksionon si një gjenerator i vetë-ngacmuar. Kur kaloni nga modaliteti i motorit në modalitetin e frenimit, është e nevojshme të ruhet drejtimi i rrymës në mbështjelljen e ngacmimit në mënyrë që të shmanget demagnetizimi i makinës, pasi në këtë rast makina kalon në modalitetin e vetë-ngacmimit. Karakteristikat mekanike të kësaj mënyre janë paraqitur në Fig. 5.20. Ekziston një shpejtësi kufizuese cf, nën të cilën nuk ndodh vetë-ngacmimi i makinës.

Fig.5.19.

Oriz. 5.20.

Në mënyrën e kundërlidhjes, rezistenca shtesë përfshihet në qarkun e armaturës. Në Fig. Figura 5.21 tregon karakteristikat mekanike të motorit për dy opsione rezervë. Karakteristika 1 fitohet nëse, kur motori po funksionon në drejtimin "përpara" B (pika Me) ndryshoni drejtimin e rrymës në mbështjelljen e ngacmimit dhe futni rezistencë shtesë në qarkun e armaturës. Motori kalon në modalitetin e kundërt (pika A) me çift rrotullues frenimi M frena

Fig.5.21.

Nëse disku funksionon në modaliteti i uljes së ngarkesës, kur detyra e makinës është të ngadalësojë mekanizmin e ngritjes kur vepron në drejtimin "prapa" H, atëherë motori ndizet në drejtimin "përpara" B, por me një rezistencë të madhe shtesë në qarkun e armaturës. Funksionimi i makinës korrespondon me pikën b mbi karakteristikën mekanike 2. Funksionimi në modalitetin e kundërkomutimit shoqërohet me humbje të mëdha të energjisë.

Karakteristikat dinamike të një motori DC të ngacmuar në seri përshkruhen nga një sistem ekuacionesh që dalin nga (5.22), (5.23), (5.25) pas kalimit në formën e shënimit të operatorit:

Në bllok diagramin (Fig. 5.22) koeficienti A= D/i) pasqyron kurbën e ngopjes së makinës (shih Fig. 5.12). Ne e neglizhojmë ndikimin e rrymave vorbull.

Oriz. 5.22.

Është mjaft e vështirë të përcaktohen analitikisht funksionet e transferimit të një motori ngacmues sekuencial, prandaj analiza e proceseve kalimtare kryhet me modelim kompjuterik bazuar në diagramin e paraqitur në Fig. 5.22.

Motorët DC me ngacmim të përzier kanë dy mbështjellje të fushës: të pavarur Dhe konsistente. Si rezultat, karakteristikat e tyre statike dhe dinamike kombinojnë vetitë karakteristike të dy llojeve të motorëve DC të diskutuar më parë. Cilit lloj i përket më shumë një ose një tjetër motor me ngacmim të përzier varet nga raporti i forcave magnetizuese të krijuara nga secila prej mbështjelljeve: v/ p.v = v / p.v i> ku v' p.v është numri i rrotullimeve të mbështjelljes së pavarur. dhe ngacmimi sekuencial.

Ekuacionet fillestare të një motori me ngacmim të përzier:

ku brenda, RB,w b - rryma, rezistenca dhe numri i kthesave të mbështjelljes së pavarur të ngacmimit; Lm- induktiviteti i ndërsjellë i mbështjelljeve të ngacmimit.

Ekuacionet e gjendjes së qëndrueshme:

Nga ku ekuacioni i karakteristikës elektromekanike mund të shkruhet si:

Në shumicën e rasteve, dredha-dredha e fushës serike kryhet në 30...40% MD C, atëherë shpejtësia ideale pa ngarkesë tejkalon shpejtësinë e vlerësuar të motorit përafërsisht 1,5 herë.

Motorët elektrikë të drejtuar nga rryma e drejtpërdrejtë përdoren shumë më rrallë në krahasim me motorët e fuqizuar nga rryma alternative. Në kushte shtëpiake, motorët elektrikë DC përdoren në lodrat e fëmijëve, të mundësuar nga bateritë konvencionale DC. Në prodhim, motorët elektrikë DC drejtojnë njësi dhe pajisje të ndryshme. Ato ushqehen me bateri të fuqishme.

Dizajni dhe parimi i funksionimit

Motorët DC janë të ngjashëm në dizajn me motorët sinkron AC, me ndryshimin në llojin e rrymës. Modelet e thjeshta të demonstrimit të motorëve përdorën një magnet të vetëm dhe një kornizë me rrymë që kalonte nëpër të. Një pajisje e tillë u konsiderua si një shembull i thjeshtë. Motorët modernë janë pajisje shumë të sofistikuara të afta për të zhvilluar fuqi të madhe.

Dredha-dredha kryesore e motorit është armatura, e cila furnizohet me energji përmes mekanizmit të komutatorit dhe furçës. Ai rrotullohet në një fushë magnetike të formuar nga polet e statorit (strehimi i motorit). Armatura është bërë nga disa mbështjellje të vendosura në brazda të saj dhe të siguruara atje me një përbërje të veçantë epokside.

Statori mund të përbëhet nga mbështjellje të fushës ose magnet të përhershëm. Në motorët me fuqi të ulët, përdoren magnet të përhershëm, dhe në motorët me fuqi të lartë, statori është i pajisur me mbështjellje të fushës. Statori mbyllet në skajet me mbulesa me kushineta të integruara që shërbejnë për rrotullimin e boshtit të armaturës. Një tifoz ftohës është ngjitur në njërin skaj të këtij boshti, i cili krijon presionin e ajrit dhe e qarkullon atë nëpër brendësi të motorit gjatë funksionimit.

Parimi i funksionimit të një motori të tillë bazohet në ligjin e Amperit. Kur vendosni një kornizë teli në një fushë magnetike, ajo do të rrotullohet. Rryma që kalon përmes saj krijon një fushë magnetike rreth vetes që ndërvepron me fushën magnetike të jashtme, e cila çon në rrotullimin e kornizës. Në modelin modern të motorit, roli i kornizës luhet nga një armaturë me dredha-dredha. Atyre u jepet rrymë, si rrjedhojë krijohet një rrymë rreth armaturës, e cila bën që ajo të rrotullohet.

Për të furnizuar në mënyrë alternative rrymën në mbështjelljet e armaturës, përdoren furça speciale të bëra nga një aliazh grafiti dhe bakri.

Pijet e mbështjelljes së armaturës kombinohen në një njësi, të quajtur kolektor, e bërë në formën e një unaze lamelash të bashkangjitur në boshtin e armaturës. Ndërsa boshti rrotullohet, furçat furnizojnë në mënyrë alternative energji mbështjelljet e armaturës përmes lamelave të komutatorit. Si rezultat, boshti i motorit rrotullohet me një shpejtësi uniforme. Sa më shumë dredha-dredha të ketë armatura, aq më uniforme do të funksionojë motori.

Asambleja e furçës është mekanizmi më i cenueshëm në dizajnin e motorit. Gjatë funksionimit, furçat e bakrit-grafit fërkohen me komutatorin, duke përsëritur formën e tij dhe shtypen kundër tij me forcë të vazhdueshme. Gjatë funksionimit, furçat konsumohen dhe pluhuri përçues, i cili është produkt i këtij konsumi, vendoset në pjesët e motorit. Ky pluhur duhet të hiqet periodikisht. Heqja e pluhurit zakonisht kryhet me ajër nën presion të lartë.

Furçat kërkojnë lëvizje periodike në brazda dhe fryrje me ajër, pasi pluhuri i grumbulluar mund të bëjë që ato të ngecin në brazda udhëzuese. Kjo do të bëjë që furçat të varen mbi komutator dhe të shkaktojë mosfunksionimin e motorit. Furçat kërkojnë zëvendësim periodikisht për shkak të konsumit. Veshja e komutatorit ndodh gjithashtu aty ku komutatori kontakton furçat. Prandaj, kur vishet, armatura hiqet dhe komutatori ndizet në një torno. Pas brazdës së komutatorit, izolimi i vendosur midis lamelave të komutatorit bluhet në një thellësi të vogël në mënyrë që të mos shkatërrojë furçat, pasi forca e tij tejkalon ndjeshëm forcën e furçave.

Llojet
Motorët elektrikë DC ndahen sipas natyrës së ngacmimit:
Ngacmim i pavarur

Me këtë lloj ngacmimi, dredha-dredha lidhet me një burim të jashtëm të energjisë. Në këtë rast, parametrat e motorit janë të ngjashëm me një motor me magnet të përhershëm. Shpejtësia e rrotullimit rregullohet nga rezistenca e mbështjelljes së armaturës. Shpejtësia kontrollohet nga një reostat special i kontrollit të lidhur me qarkun e mbështjelljes së ngacmimit. Nëse rezistenca zvogëlohet ndjeshëm ose qarku prishet, rryma e armaturës rritet në vlera të rrezikshme.

Motorët elektrikë me ngacmim të pavarur nuk duhet të ndizen pa ngarkesë ose me ngarkesë të vogël, pasi shpejtësia e tij do të rritet ndjeshëm dhe motori do të dështojë.

Ngacmim paralel

Mbështjelljet e fushës dhe të rotorit janë të lidhura paralelisht me një burim aktual. Me këtë skemë, rryma e mbështjelljes së fushës është dukshëm më e ulët se rryma e rotorit. Parametrat e motorëve bëhen shumë të ngurtë, ato mund të përdoren për të drejtuar tifozët dhe veglat e makinerisë.

Kontrolli i shpejtësisë së motorit sigurohet nga një reostat në një qark seri me mbështjelljet e fushës ose në qarkun e rotorit.

Ngacmim sekuencial

Në këtë rast, dredha-dredha emocionuese lidhet në seri me armaturën, si rezultat i së cilës e njëjta rrymë kalon nëpër këto mbështjellje. Shpejtësia e rrotullimit të një motori të tillë varet nga ngarkesa e tij. Motori nuk duhet të ndizet me shpejtësi boshe pa ngarkesë. Sidoqoftë, një motor i tillë ka parametra të mirë fillimi, kështu që një qark i ngjashëm përdoret në automjetet e rënda elektrike.

Eksitim i përzier

Kjo skemë përfshin përdorimin e dy mbështjelljeve të fushës të vendosura në çifte në çdo pol të motorit. Këto mbështjellje mund të lidhen në dy mënyra: me mbledhjen e flukseve, ose me zbritjen e tyre. Si rezultat, motori elektrik mund të ketë të njëjtat karakteristika si motorët me ngacmim paralel ose serik.

Për ta bërë motorin të rrotullohet në drejtimin tjetër, polariteti ndryshohet në njërën nga mbështjelljet. Për të kontrolluar shpejtësinë e rrotullimit të motorit dhe fillimin e tij, përdoret ndërrimi hap pas hapi i rezistorëve të ndryshëm.

Karakteristikat e funksionimit

Motorët elektrikë DC janë miqësore me mjedisin dhe të besueshëm. Dallimi i tyre kryesor nga motorët AC është aftësia për të rregulluar shpejtësinë e rrotullimit në një gamë të gjerë.

Motorë të tillë DC mund të përdoren gjithashtu si gjenerator. Duke ndryshuar drejtimin e rrymës në mbështjelljen e fushës ose në armaturë, mund të ndryshoni drejtimin e rrotullimit të motorit. Shpejtësia e boshtit të motorit rregullohet duke përdorur një rezistencë të ndryshueshme. Në motorët me një qark ngacmimi serik, kjo rezistencë ndodhet në qarkun e armaturës dhe lejon që shpejtësia e rrotullimit të zvogëlohet me 2-3 herë.

Ky opsion është i përshtatshëm për mekanizmat me kohë të gjatë boshe, pasi reostati nxehet shumë gjatë funksionimit. Një rritje e shpejtësisë krijohet duke përfshirë një reostat në qarkun emocionues të dredha-dredha.

Për motorët me një qark ngacmimi paralel, reostatët përdoren gjithashtu në qarkun e armaturës për të ulur shpejtësinë përgjysmë. Nëse lidhni një rezistencë me qarkun e mbështjelljes së ngacmimit, kjo do t'ju lejojë të rrisni shpejtësinë deri në 4 herë.

Përdorimi i një reostati shoqërohet me çlirimin e nxehtësisë. Prandaj, në modelet moderne të motorëve, reostatët zëvendësohen nga elementë elektronikë që kontrollojnë shpejtësinë pa ngrohje të tepërt.

Efikasiteti i një motori DC ndikohet nga fuqia e tij. Motorët e dobët DC janë joefikas dhe kanë një rendiment prej rreth 40%, ndërsa motorët elektrikë 1 MW mund të kenë një efikasitet deri në 96%.

Përparësitë e motorëve DC
  • Dimensione të vogla të përgjithshme.
  • Kontrolle të lehta.
  • Dizajn i thjeshtë.
  • Mundësia e përdorimit si gjeneratorë të rrymës.
  • Nisja e shpejtë, veçanërisht tipike për motorët me një qark ngacmimi sekuencial.
  • Mundësia e rregullimit të qetë të shpejtësisë së rrotullimit të boshtit.
Të metat
  • Për lidhjen dhe funksionimin, duhet të blini një furnizim special me energji DC.
  • Cmim i larte.
  • Prania e materialeve harxhuese në formën e furçave të konsumimit të bakrit-grafit dhe një komutatori të konsumuar, i cili redukton ndjeshëm jetën e shërbimit dhe kërkon mirëmbajtje periodike.
Fusha e përdorimit
Motorët DC janë bërë gjerësisht të popullarizuar në automjetet elektrike. Motorë të tillë zakonisht përfshihen në modelet e mëposhtme:
  • Automjetet elektrike.
  • Lokomotiva elektrike.
  • Tramvaje.
  • Treni elektrik.
  • Trolejbusët.
  • Mekanizmat e ngritjes dhe transportit.
  • lodra per femije.
  • Pajisjet industriale me nevojën për të kontrolluar shpejtësinë e rrotullimit në një gamë të gjerë.

Motorët DC nuk përdoren aq shpesh sa motorët AC. Më poshtë janë avantazhet dhe disavantazhet e tyre.

Në jetën e përditshme, motorët DC përdoren në lodrat e fëmijëve, pasi ato ushqehen me bateri. Ato përdoren në transport: në metro, tramvaje dhe trolejbusë dhe makina. Në ndërmarrjet industriale, motorët elektrikë DC përdoren për të drejtuar njësitë që përdorin bateri për furnizim të pandërprerë me energji elektrike.

Projektimi dhe mirëmbajtja e motorit DC

Dredha-dredha kryesore e një motori DC është spirancë, i lidhur me burimin e energjisë nëpërmjet aparat furçash. Armatura rrotullohet në fushën magnetike të krijuar nga shtyllat e statorit (mbështjelljet e fushës). Pjesët fundore të statorit janë të mbuluara me mburoja me kushineta në të cilat rrotullohet boshti i armaturës së motorit. Në njërën anë, të montuar në të njëjtin bosht tifoz ftohje, duke drejtuar një rrjedhë ajri nëpër zgavrat e brendshme të motorit gjatë funksionimit.

Aparati i furçës është një element i cenueshëm në dizajnin e motorit. Furçat bluhen në komutator në mënyrë që të përsërisin formën e tij sa më saktë që të jetë e mundur dhe shtypen kundër tij me forcë të vazhdueshme. Gjatë funksionimit, furçat konsumohen, pluhuri përçues prej tyre vendoset në pjesët e palëvizshme dhe duhet të hiqet periodikisht. Vetë furçat ndonjëherë duhet të zhvendosen në brazda, përndryshe ato ngecin në to nën ndikimin e të njëjtit pluhur dhe "varen" sipër komutatorit. Karakteristikat e motorit varen edhe nga pozicioni i furçave në hapësirë ​​në rrafshin e rrotullimit të armaturës.

Me kalimin e kohës, furçat konsumohen dhe duhet të zëvendësohen. Komutatori në pikat e kontaktit me furçat gjithashtu konsumohet. Periodikisht, armatura çmontohet dhe komutatori ndizet në një torno. Pas bluarjes, izolimi midis lamelave të komutatorit pritet në një thellësi të caktuar, pasi është më i fortë se materiali i komutatorit dhe do të shkatërrojë furçat gjatë përpunimit të mëtejshëm.

Qarqet e lidhjes së motorit DC

Prania e mbështjelljeve të fushës është një tipar dallues i makinave DC. Vetitë elektrike dhe mekanike të motorit elektrik varen nga mënyra e lidhjes së tyre në rrjet.

Ngacmim i pavarur

Dredha-dredha e ngacmimit është e lidhur me një burim të pavarur. Karakteristikat e motorit janë të njëjta me ato të një motori me magnet të përhershëm. Shpejtësia e rrotullimit kontrollohet nga rezistenca në qarkun e armaturës. Ai gjithashtu rregullohet nga një reostat (rezistenca rregulluese) në qarkun e mbështjelljes së ngacmimit, por nëse vlera e tij zvogëlohet shumë ose nëse prishet, rryma e armaturës rritet në vlera të rrezikshme. Motorët me ngacmim të pavarur nuk mund të ndizen me shpejtësi boshe ose me një ngarkesë të ulët në bosht. Shpejtësia e rrotullimit do të rritet ndjeshëm dhe motori do të dëmtohet.

Qarqet e mbetura quhen qarqe të vetë-ngacmuara.

Ngacmim paralel

Rotori dhe mbështjelljet e ngacmimit janë të lidhura paralelisht me një burim energjie. Me këtë lidhje, rryma përmes mbështjelljes së ngacmimit është disa herë më e vogël se përmes rotorit. Karakteristikat e motorëve elektrikë janë të ngurtë, duke i lejuar ata të përdoren për të drejtuar makinat dhe tifozët.

Kontrolli i shpejtësisë së rrotullimit sigurohet duke lidhur reostatët me qarkun e rotorit ose në seri me mbështjelljen e ngacmimit.


Ngacmim sekuencial

Dredha-dredha e fushës lidhet në seri me mbështjelljen e armaturës dhe e njëjta rrymë rrjedh nëpër to. Shpejtësia e një motori të tillë varet nga ngarkesa e tij, ai nuk mund të ndizet në boshe. Por ka karakteristika të mira fillestare, kështu që një qark i ngacmimit të serisë përdoret në automjetet e elektrizuara.


Eksitim i përzier

Me këtë skemë, përdoren dy mbështjellje ngacmuese, të vendosura në çifte në secilin nga polet e motorit elektrik. Ato mund të lidhen në mënyrë që rrjedhat e tyre ose të shtohen ose zbriten. Si rezultat, motori mund të ketë karakteristika të ngjashme me një qark ngacmimi serik ose paralel.


Për të ndryshuar drejtimin e rrotullimit ndryshoni polaritetin e njërës prej mbështjelljeve të ngacmimit. Për të kontrolluar fillimin e motorit elektrik dhe shpejtësinë e rrotullimit të tij, përdoret ndërrimi hap pas hapi i rezistencave.

Krijimi i një fluksi magnetik për të gjeneruar një çift rrotullues. Induktori duhet të përfshijë njërën ose tjetrën magnet të përhershëm ose dredha-dredha e fushës. Induktori mund të jetë pjesë e rotorit dhe statorit. Në motorin e treguar në Fig. 1, sistemi i ngacmimit përbëhet nga dy magnet të përhershëm dhe është pjesë e statorit.

Llojet e motorëve të komutatorëve

Sipas modelit të statorit, një motor komutator mund të jetë ose.

Diagrami i një motori me magnet të përhershëm

Motori i rrymës së drejtpërdrejtë me furçë (DCM) me magnet të përhershëm është më i zakonshmi midis DCMC-ve. Ky motor përfshin magnet të përhershëm që krijojnë një fushë magnetike në stator. Motorët me komutator DC me magnet të përhershëm (CMDC PM) zakonisht përdoren në detyra që nuk kërkojnë fuqi të lartë. Motorët PM DC janë më të lirë për t'u prodhuar sesa motorët me komutator me mbështjellje në terren. Në këtë rast, çift rrotullimi i PM DC kufizohet nga fusha e magnetëve të përhershëm të statorit. Magneti i përhershëm DCDC reagon shumë shpejt ndaj ndryshimeve të tensionit. Falë fushës konstante të statorit, është e lehtë të kontrollohet shpejtësia e motorit. Disavantazhi i një motori DC me magnet të përhershëm është se me kalimin e kohës magnetët humbasin vetitë e tyre magnetike, duke rezultuar në një fushë të reduktuar të statorit dhe reduktim të performancës së motorit.

    Përparësitë:
  • raporti më i mirë çmim/cilësi
  • çift ​​rrotullues i lartë me shpejtësi të ulët
  • reagim i shpejtë ndaj ndryshimeve të tensionit
    Të metat:
  • magnetët e përhershëm humbasin vetitë e tyre magnetike me kalimin e kohës dhe nën ndikimin e temperaturave të larta

Motor komutator me mbështjellje në terren

    Sipas diagramit të lidhjes së mbështjelljes së statorit, motorët elektrikë të komutatorit me mbështjellje në terren ndahen në motorë:

Qarku i pavarur ngacmues

Qarku paralel i ngacmimit

Qarku i ngacmimit të serisë

Qarku i ngacmimit të përzier

Motorët të pavarur Dhe ngacmim paralel

Në motorët elektrikë të ngacmuar në mënyrë të pavarur, dredha-dredha e fushës nuk është e lidhur elektrike me mbështjelljen (figura më lart). Zakonisht tensioni i ngacmimit U OB ndryshon nga voltazhi në qarkun e armaturës U. Nëse tensionet janë të barabarta, atëherë mbështjellja e ngacmimit lidhet paralelisht me mbështjelljen e armaturës. Përdorimi i ngacmimit të pavarur ose paralel në një motor elektrik përcaktohet nga qarku i ngasjes elektrike. Vetitë (karakteristikat) e këtyre motorëve janë të njëjta.

Në motorët me ngacmim paralel, rrymat e mbështjelljes së fushës (induktorit) dhe të armaturës janë të pavarura nga njëra-tjetra, dhe rryma totale e motorit është e barabartë me shumën e rrymës së mbështjelljes së fushës dhe rrymës së armaturës. Gjatë funksionimit normal, me rritjen e tensionit furnizimi rrit rrymën totale të motorit, gjë që çon në një rritje të fushave të statorit dhe rotorit. Ndërsa rryma totale e motorit rritet, shpejtësia gjithashtu rritet dhe çift rrotullimi zvogëlohet. Kur motori është i ngarkuar Rryma e armaturës rritet, duke rezultuar në një rritje në fushën e armaturës. Me rritjen e rrymës së armaturës, rryma e induktorit (mbështjellja e ngacmimit) zvogëlohet, duke rezultuar në një ulje të fushës së induktorit, e cila çon në një ulje të shpejtësisë së motorit dhe një rritje të çift rrotullues.

    Përparësitë:
  • çift ​​rrotullues pothuajse konstant në shpejtësi të ulëta
  • veti të mira rregulluese
  • nuk ka humbje të magnetizmit me kalimin e kohës (pasi nuk ka magnet të përhershëm)
    Të metat:
  • më e shtrenjtë se KDPT PM
  • motori del jashtë kontrollit nëse rryma e induktorit bie në zero

Një motor me ngacmim paralel të krehur ka çift rrotullues në rënie me shpejtësi të lartë dhe çift rrotullues të lartë, por më konstant në shpejtësi të ulëta. Rryma në mbështjelljet e induktorit dhe të armaturës nuk varet nga njëra-tjetra, kështu që rryma totale e motorit elektrik është e barabartë me shumën e rrymave të induktorit dhe armaturës. Si rezultat, ky lloj motori ka performancë të shkëlqyer të kontrollit të shpejtësisë. Motori DC i krehur me gërshetim përdoret zakonisht në aplikacione që kërkojnë fuqi më të madhe se 3 kW, veçanërisht në aplikimet e automobilave dhe industriale. Krahasuar me, një motor me ngacmim paralel nuk i humbet vetitë e tij magnetike me kalimin e kohës dhe është më i besueshëm. Disavantazhet e një motori me ngacmim paralel janë kostoja më e lartë dhe mundësia që motori të dalë jashtë kontrollit nëse rryma e induktorit bie në zero, gjë që nga ana tjetër mund të çojë në dështim të motorit.

Në motorët elektrikë të ngacmuar në seri, mbështjellja e ngacmimit lidhet në seri me mbështjelljen e armaturës dhe rryma e ngacmimit është e barabartë me rrymën e armaturës (I in = I a), e cila i jep motorëve veti të veçanta. Në ngarkesa të vogla, kur rryma e armaturës është më e vogël se rryma e vlerësuar (I a < I nom) dhe sistemi magnetik i motorit nuk është i ngopur (F ~ I a), çift rrotullimi elektromagnetik është proporcional me katrorin e rrymës në mbështjellja e armaturës:

  • ku M – , N∙m,
  • c M është një koeficient konstant i përcaktuar nga parametrat e projektimit të motorit,
  • Ф – fluksi magnetik kryesor, Wb,
  • I a – rryma e armaturës, A.

Me rritjen e ngarkesës, sistemi magnetik i motorit bëhet i ngopur dhe proporcionaliteti midis rrymës I a dhe fluksit magnetik F është shkelur. Me ngopje të konsiderueshme, fluksi magnetik Ф praktikisht nuk rritet me rritjen e Ia. Grafiku i vartësisë M=f(I a) në pjesën fillestare (kur sistemi magnetik nuk është i ngopur) ka formën e një parabole, atëherë me ngopje ajo devijon nga parabola dhe në zonën e rëndë. ngarkesat shndërrohen në vijë të drejtë.

E rëndësishme:Është e papranueshme lidhja e motorëve të ngacmuar seri me rrjetin në gjendje boshe (pa ngarkesë në bosht) ose me një ngarkesë më të vogël se 25% të ngarkesës së vlerësuar, pasi në ngarkesa të ulëta frekuenca e rrotullimit të armaturës rritet ndjeshëm, duke arritur vlerat në të cilin është i mundur shkatërrimi mekanik i motorit, prandaj në disqet Me motorët e ngacmimit sekuencial, është e papranueshme të përdoret një makinë rripi, nëse prishet, motori kalon në modalitetin boshe. Përjashtim bëjnë motorët e ngacmimit të serisë me fuqi deri në 100-200 W, të cilët mund të funksionojnë në gjendje boshe, pasi fuqia e tyre e humbjeve mekanike dhe magnetike me shpejtësi të larta rrotullimi është në përpjesëtim me fuqinë nominale të motorit.

Aftësia e motorëve të ngacmimit të serisë për të zhvilluar një çift rrotullues të madh elektromagnetik u siguron atyre veti të mira fillestare.

Motori i krehur i ngacmuar nga seria ka çift rrotullues të lartë në shpejtësi të ulëta dhe zhvillon shpejtësi të larta kur nuk ka ngarkesë. Ky motor elektrik është ideal për pajisjet që duhet të zhvillojnë çift rrotullues të lartë (vinça dhe çikrik), pasi rryma e statorit dhe rotorit rritet nën ngarkesë. Ndryshe nga motorët e ngacmimit paralel, një motor ngacmues serie nuk ka një karakteristikë të saktë të kontrollit të shpejtësisë dhe në rast të një qarku të shkurtër në mbështjelljen e ngacmimit, ai mund të bëhet i pakontrollueshëm.

Një motor me ngacmim të përzier ka dy mbështjellje fushe, njëra prej tyre është e lidhur paralelisht me mbështjelljen e armaturës, dhe e dyta në seri. Raporti midis forcave magnetizuese të mbështjelljeve mund të jetë i ndryshëm, por zakonisht njëra nga mbështjelljet krijon një forcë më të madhe magnetizuese dhe kjo mbështjellje quhet mbështjellja kryesore, mbështjellja e dytë quhet mbështjellje ndihmëse. Dredha-dredha e fushës mund të ndizet në mënyrë të koordinuar dhe kundër rrymës, dhe rrjedhimisht fluksi magnetik krijohet nga shuma ose diferenca e forcave magnetizuese të mbështjelljeve. Nëse mbështjelljet janë të lidhura në përputhje me rrethanat, atëherë karakteristikat e shpejtësisë së një motori të tillë ndodhen midis karakteristikave të shpejtësisë së motorëve të ngacmimit paralel dhe serial. Kundërlidhja e mbështjelljes përdoret kur është e nevojshme të merret një shpejtësi konstante rrotullimi ose një rritje e shpejtësisë së rrotullimit me ngarkesë në rritje. Kështu, karakteristikat e performancës së një motori me ngacmim të përzier i afrohen atyre të një motori ngacmues paralel ose serik, në varësi të asaj se cila nga mbështjelljet e ngacmimit luan rolin kryesor.

Motorët elektrikë janë makina që mund të shndërrojnë energjinë elektrike në energji mekanike. Në varësi të llojit të rrymës së konsumuar, ato ndahen në motorë AC dhe DC. Ky artikull do të fokusohet në këto të fundit, të cilat shkurtohen si DBT. Motorët DC na rrethojnë çdo ditë. Ato janë të pajisura me vegla elektrike me bateri, automjete elektrike, disa makina industriale dhe shumë më tepër.

Dizajni dhe parimi i funksionimit

Struktura e një DFC është e ngjashme me një motor elektrik sinkron AC, ndryshimi midis tyre është vetëm në llojin e rrymës së konsumuar. Motori përbëhet nga një pjesë e palëvizshme - një stator ose induktor, një pjesë lëvizëse - një armaturë dhe një montim kolektori furçash. Induktori mund të bëhet në formën e një magneti të përhershëm nëse motori është me fuqi të ulët, por më shpesh ai është i pajisur me një dredha-dredha ngacmuese që ka dy ose më shumë pole. Armatura përbëhet nga një grup përcjellësish (mbështjellëse) të fiksuara në brazda. Modeli më i thjeshtë i një DFC përdorte vetëm një magnet dhe një kornizë përmes së cilës kalonte rryma. Ky dizajn mund të konsiderohet vetëm si një shembull i thjeshtuar, ndërsa dizajni modern është një version i përmirësuar që ka një strukturë më komplekse dhe zhvillon fuqinë e nevojshme.

Parimi i funksionimit të një DPT bazohet në ligjin e Amperit: nëse një kornizë teli e ngarkuar vendoset në një fushë magnetike, ajo do të fillojë të rrotullohet. Rryma që kalon përmes saj formon fushën e saj magnetike rreth vetes, e cila, pas kontaktit me një fushë magnetike të jashtme, do të fillojë të rrotullojë kornizën. Në rastin e një kornize, rrotullimi do të vazhdojë derisa të marrë një pozicion neutral paralel me fushën magnetike të jashtme. Për ta vënë sistemin në lëvizje, duhet të shtoni një kornizë tjetër. Në DPT-të moderne, kornizat zëvendësohen nga një armaturë me një grup përcjellësish. Rryma aplikohet në përçuesit, duke i ngarkuar ato, duke rezultuar në një fushë magnetike rreth armaturës, e cila fillon të ndërveprojë me fushën magnetike të dredha-dredha të fushës. Si rezultat i këtij ndërveprimi, spiranca rrotullohet në një kënd të caktuar. Më pas, rryma rrjedh në përçuesit e ardhshëm, etj.
Për të ngarkuar në mënyrë alternative përçuesit e armaturës, përdoren furça speciale të bëra nga grafiti ose një aliazh bakri-grafit. Ata luajnë rolin e kontakteve që mbyllin qarkun elektrik në terminalet e një çifti përcjellësish. Të gjithë terminalet janë të izoluar nga njëri-tjetri dhe kombinohen në një njësi kolektori - një unazë me disa lamela të vendosura në boshtin e boshtit të armaturës. Gjatë funksionimit të motorit, furçat e kontaktit mbyllin në mënyrë alternative lamellat, gjë që lejon motorin të rrotullohet në mënyrë të barabartë. Sa më shumë përçues të ketë armatura, aq më uniforme do të funksionojë DPT.

Motorët DC ndahen në:
— motorë elektrikë me ngacmim të pavarur;
— motorë elektrikë me vetë-ngacmim (paralel, seri ose të përzier).
Qarku DCT me ngacmim të pavarur parashikon lidhjen e mbështjelljes së ngacmimit dhe armaturës me burime të ndryshme të energjisë, në mënyrë që ato të mos lidhen elektrikisht me njëra-tjetrën.
Ngacmimi paralel realizohet me lidhjen paralele të mbështjelljes së induktorit dhe armaturës me një burim energjie. Këto dy lloje motorësh kanë karakteristika të vështira të performancës. Shpejtësia e tyre e rrotullimit të boshtit të punës nuk varet nga ngarkesa dhe mund të rregullohet. Motorë të tillë kanë gjetur aplikim në makinat me ngarkesa të ndryshueshme, ku është e rëndësishme të rregullohet shpejtësia e rrotullimit të boshtit.
Me ngacmimin serik, armatura dhe mbështjellja e fushës lidhen në seri, kështu që vlera e rrymës elektrike është e njëjtë. Motorë të tillë janë "më të butë" në funksionim, kanë një gamë më të madhe të kontrollit të shpejtësisë, por kërkojnë një ngarkesë konstante në bosht, përndryshe shpejtësia e rrotullimit mund të arrijë një pikë kritike. Ata kanë një çift rrotullues të lartë fillestar, gjë që e bën më të lehtë nisjen, por shpejtësia e rrotullimit të boshtit varet nga ngarkesa. Ato përdoren në automjetet elektrike: në vinça, trena elektrikë dhe tramvaje të qytetit.
Lloji i përzier, në të cilin një dredha-dredha ngacmuese është e lidhur paralelisht me armaturën dhe e dyta në seri, është e rrallë.

Historia e shkurtër e krijimit

M. Faraday u bë një pionier në historinë e krijimit të motorëve elektrikë. Ai nuk ishte në gjendje të krijonte një model pune të plotë, por ishte ai që bëri zbulimin që e bëri të mundur këtë. Në 1821, ai kreu një eksperiment duke përdorur një tel të ngarkuar të vendosur në merkur në një banjë që përmban një magnet. Kur bashkëvepronte me një fushë magnetike, përcjellësi metalik filloi të rrotullohej, duke e kthyer energjinë e rrymës elektrike në punë mekanike. Shkencëtarët e asaj kohe punuan për të krijuar një makinë, funksionimi i së cilës do të bazohej në këtë efekt. Ata donin të merrnin një motor që punonte në parimin e pistonit, domethënë, në mënyrë që boshti i punës të lëvizte në mënyrë reciproke.
Në 1834, u krijua motori i parë elektrik i rrymës së drejtpërdrejtë, i cili u zhvillua dhe u krijua nga shkencëtari rus B. S. Jacobi. Ishte ai që propozoi zëvendësimin e lëvizjes reciproke të boshtit me rrotullimin e tij. Në modelin e tij, dy elektromagnetë ndërvepruan me njëri-tjetrin, duke rrotulluar një bosht. Në 1839, ai testoi me sukses një varkë të pajisur me një DPT. Historia e mëtejshme e kësaj njësie fuqie është në thelb një përmirësim i motorit Jacobi.

Karakteristikat e DBT

Ashtu si llojet e tjera të motorëve elektrikë, DPT është i besueshëm dhe miqësor me mjedisin. Ndryshe nga motorët AC, ai mund të rregullohet në një gamë të gjerë të shpejtësisë dhe frekuencës së boshtit dhe është e lehtë për t'u nisur.
Një motor DC mund të përdoret si motor ashtu edhe si gjenerator. Është gjithashtu e mundur të ndryshohet drejtimi i rrotullimit të boshtit duke ndryshuar drejtimin e rrymës në armaturë (për të gjitha llojet) ose në mbështjelljen e fushës (për motorët me ngacmim sekuencial).
Kontrolli i shpejtësisë së rrotullimit arrihet duke lidhur një rezistencë të ndryshueshme në qark. Me ngacmim sekuencial, ai ndodhet në qarkun e armaturës dhe bën të mundur uljen e shpejtësisë në raportet 2:1 dhe 3:1. Ky opsion është i përshtatshëm për pajisjet që kanë periudha të gjata pasiviteti, sepse reostati nxehet ndjeshëm gjatë funksionimit. Një rritje e shpejtësisë sigurohet duke lidhur një reostat me qarkun e mbështjelljes së ngacmimit.
Për motorët me plagë paralele, reostatët përdoren gjithashtu në qarkun e armaturës për të ulur shpejtësinë brenda 50% të vlerave nominale. Vendosja e rezistencës në qarkun e mbështjelljes së ngacmimit ju lejon të rrisni shpejtësinë deri në 4 herë.
Përdorimi i reostateve shoqërohet gjithmonë me humbje të konsiderueshme të nxehtësisë, kështu që në modelet moderne të motorëve ato zëvendësohen me qarqe elektronike që lejojnë kontrollin e shpejtësisë pa humbje të konsiderueshme të energjisë.
Efikasiteti i një motori DC varet nga fuqia e tij. Modelet me fuqi të ulët janë me efikasitet të ulët, me një efikasitet prej rreth 40%, ndërsa motorët 1000 kW mund të kenë një efikasitet deri në 96%.

Avantazhet dhe disavantazhet e DBT

Përparësitë kryesore të motorëve DC përfshijnë:
- thjeshtësia e dizajnit;
- lehtësia e funksionimit;
— aftësia për të rregulluar shpejtësinë e rrotullimit të boshtit;
— nisje e lehtë (veçanërisht për motorët me ngacmim vijues);
— mundësia e përdorimit si gjeneratorë;
- dimensione kompakte.
Të metat:
- kanë një "lidhje të dobët" - furça grafiti që konsumohen shpejt, gjë që kufizon jetën e tyre të shërbimit;
- kosto e larte;
— kur lidheni me rrjetin, ata kërkojnë ndreqës aktualë.

Fusha e zbatimit

Motorët DC përdoren gjerësisht në transport. Ato janë të instaluara në tramvaje, trena elektrikë, lokomotiva elektrike, lokomotiva me avull, anije motorike, kamionë hale, vinça etj. Përveç kësaj, ato përdoren në mjete, kompjuterë, lodra dhe mekanizma lëvizës. Ato shpesh mund të gjenden në makinat e prodhimit, ku është e nevojshme të rregulloni shpejtësinë e boshtit të punës në një gamë të gjerë.

Lexoni gjithashtu