DC-motor: princippet om handling. DC-motor: enheden

Først og fremmest opfundet i det 19. århundrede roterende elektrisk maskine er en DC-motor. Princippet om operationen er det har været kendt siden midten af sidste århundrede til nutiden jævnstrømsmotorer (DPT) fortsat trofast tjene den person, indstilling gang i en lang række nyttige maskiner og mekanismer.

Den første DPT

Med udgangspunkt i 30'erne i det 19. århundrede i deres udvikling, de har været igennem flere faser. Faktum er, at indtil slutningen af sidste århundrede motor generatorer eneste kilde til magt var en galvanisk celle. Derfor kan alle af de første elektriske motorer kun kører på jævnstrøm.

Hvad var den første DC-motor? De opererer princippet om enheden og motorer er ved at blive bygget i første halvdel af det 19. århundrede, er som følger. Hovedfeltet var et fast sæt af permanente magneter eller elektromagneter stang, har ikke en generel lukket magnetisk kredsløb. Fremspringende-polet ankeret dannet flere separate stang magneter på en fælles akse, som blev drevet af de frastødende og tiltrækkende kræfter til polerne af induktoren. Typiske repræsentanter for dem var motorer W. Ricci (1833) og B. Jacoby (1834) udstyret med mekaniske afbrydere strømmen i elektromagneter med ankrene bevægelige kontakter i kredsløbet i ankerviklingen.

Da motoren kører Jacobi

Hvad var denne maskine virkemåde? Motor Jacobi konstant strøm og dets analoger besidder pulserende elektromagnetisk drejningsmoment. I den tid af konvergens mellem modsatte poler ankeret og inductor ved magnetisk tiltrækningskraft motorens drejningsmoment hurtigt nåede et maksimum. Derefter, når polen placering af ankeret modsat polerne af induktoren, en mekanisk kontakt og bryde strømmen i elektromagneter ankeret. Moment falder til nul. På grund af inertien af ankeret og de drevne mekanisme anker poler ud fra under inductor poler, på dette tidspunkt i dem fra kontakten strøm tilføres i den modsatte retning, deres polaritet også vendt, og tyngdekraften til nærmeste pol af induktoren er erstattet af en frastødende kraft. Således, at motoren roterer Jacobi successive stød.

Det ser ringformet anker

Kernen i ankeret solenoider motor Jacobi strøm periodisk slukket, de skaber et magnetfelt forsvandt, og dens energi omdannes til varmetab i viklingerne. Således elektromekaniske omdannelse strømkilde ankeret (elektrokemiske celle) til mekanisk forekom deri intermitterende. Hvad der var behov blev lukket med en kontinuerlig motorvikling strøm, der ville flyde konstant under hele tiden for dens drift.

Og sådan fuhtufn blev etableret i 1860. A Pachinotti. Hvad er forskellig fra sit forgængere DC-motor? Princippet om drift af motoren og enheden Pachinotti følgende. Som ankre brugte han en stålring med eger fastgjort på en lodret aksel. I denne sag har anker ikke har udprægede poler. Han blev neyavnopolyusnym.

ankerspole vikling blev viklet mellem egerne i ringen, hvis ender er forbundet i serie på ankeret, og fra forbindelsespunkterne af hver to spoler blev foretaget tap forbundet til kollektorpladerne anbragt langs omkredsen af bunden af motorakslen, hvis antal svarer til antallet af spoler. Hele armature blev lukket på sig selv og serielle koblingspunkter af sine spoler er forbundet til tilstødende opsamlingsplader, der glider på et par af de nuværende tilførselsvalserne.

Den ringformede anker er blevet placeret mellem polerne af to faste elektromagneter induktor-stator, så at kraftlinierne skabt af dem excitation magnetfelt inkluderet i den ydre cylindriske overflade af motorankeret ved nordpolen excitation passeret gennem den ringformede ankeret, uden at flytte i det indre af sit hul, og kommer ud under sydpol.

Da motoren kører Pachinotti

Hvad han havde et princip om handling? DC-motor Pachinotti arbejdede på samme måde som moderne DPT.

Magnetfelt inductor pæle med polariteter dette har altid været et vist antal ledere i ankerviklingen strøm med konstant retning, hvor induktoren under de forskellige poler ankerstrømmen retning er tilbageført. Dette blev opnået ved at placere strømforsyningslederne ruller, der virker som børster, i rummet mellem polerne af induktoren. Derfor ankeret øjeblikkelige strøm flød til spolen gennem valsen, kollektorpladen og bundet dertil haner, hvilket også i mellemrummet mellem polerne, og derefter flød i modsatte retninger langs to poluobmotkam-grene, og endelig strømmet gennem forgreningsledning, en opsamlingsplade og valsen i en anden interpolar interval. Dermed spolen anker under polerne af inductor ændret, men retningen af strømmen forblev uændret i dem.

Af Ampere lov, for hver leder af ankerspolen med strømmen i det magnetiske felt i induktoren pol, en kraft, der er bestemt af retningen af den velkendte regel "venstre hånd." I forhold til aksen af motoren, denne magt til at skabe moment, og summen af de øjeblikke af alle disse kræfter giver den samlede tid for DPT, som allerede er under flere opsamlingsplader er næsten konstant.

DPT og med en ringformet ankervikling grammovskoy

Som det ofte er sket i historien for videnskab og teknologi, blev opfindelsen A. Pachinotti ikke brugt. Det blev glemt i 10 år, indtil i 1870 det uafhængigt ikke gentage den fransk-tyske opfinder H. Gramm i et lignende design af DC-generator. I disse maskiner omdrejningsaksen er vandret og har været anvendt kulbørster glider langs opfangningspladerne næsten samtidige designs. Ved de 70 th år af det 19. århundrede princippet om reversibilitet af elektriske maskiner er blevet et velkendt, og maskinen Gramm bruges som en generator og DC-motor. Dens drift princip er allerede beskrevet ovenfor.

Trods det faktum, at opfindelsen af ringen ankeret var et vigtigt skridt i udviklingen af DPT, dens vikling (kaldet grammovskoy) havde en væsentlig ulempe. Magnetfelt drosselspolens poler er kun de af dens ledere (kaldes aktiv), som lå under disse poler på den ydre cylindriske overflade af ankeret. Til dem det blev ledsaget af den magnetiske kraft af Ampere, et moment i forhold til motoren akse. Disse inaktive ledere, der passerer gennem åbningen ring anker deltog ikke i oprettelsen af det øjeblik. De skal blot ubrugelig energi, der spredes i form af varmetab.

Fra ringen til ankeret tromle

Adresse denne mangel ring ankre lykkedes i 1873 af den berømte tyske elektriske F. Gefner-Alteneku. Hvordan gik det fungerede DC-motor? Det transporterende princip for indretningen, dens inductor statoren er den samme som motoren med ringen vikling. Men udformningen af ankeret og dens snoede ændret.

Gefner-Altenek påpegede, at retningen af ankerstrømmen strømmer fra den faste børste, i ledere grammovskoy snoede excitation ved tilstødende poler er altid modsat, dvs. de kan inkorporeres i viklingerne beliggende i den ydre cylindriske overflade af spiralen med en bredde (pitch) er lig med den poldeling (omkredsen af armaturet, til den ene pol af excitation).

I dette tilfælde bliver det unødvendigt i det cirkulære hul af ankeret, og det bliver til en massiv cylinder (tromle). Denne snoede og anker selv fik navnet af tromlen. Forbrug af kobber i det med det samme antal aktive ledere er meget mindre end i grammovskoy vikling.

Anker gear bliver

Maskinerne og Gramm-Gefner Alteneka anker overflade var glat, og dens snoede ledere anbragt i mellemrummet mellem den og polerne af induktoren. Afstanden mellem den konkave cylindriske overflade af excitation poler og ankeret konveks overflade nåede adskillige millimeter. Derfor, for at skabe en ønsket magnetiske feltstyrke forpligtet til at anvende exciteringsspoler med en stor magnetomotorisk kraft (med et stort antal omdrejninger). Dette i høj grad øget størrelsen og vægten af motorerne. Hertil kommer, den glatte overflade af ankerspolerne det var svært at løse. Men hvordan kan det være? Faktisk for aktionen på leder med en strøm Ampere kraft skal det være i de punkter i rummet med høje magnetfelter (med en magnetisk fluxtæthed).

Det viste sig, at dette ikke er nødvendigt. Amerikanske opfinder H. Maxim pistol viste, at hvis ankeret udføre tromlens gear, og de dannede mellem tænderne riller at placere spolevikling tromle kan mellemrummet mellem polerne og excitationen reduceres til brøkdele af en millimeter. Det er muligt at reducere størrelsen af exciteringsspoler, men drejningsmomentet DPT ikke faldet.

Som funktioner sådan en DC-motor? Princippet om driften er baseret på det faktum, at den tandede anker magnetiske kraft påføres ikke til lederne i sine slots (magnetfelt i dem er stort set fraværende), og til selve tænderne. Tilstedeværelsen af strøm i lederen i rillen er afgørende for forekomsten af denne kraft.

Hvordan at slippe af hvirvelstrømme

En anden vigtig forbedring gjort berømt opfinder TA Edison. Hvad han føjet til DC-motor? Princippet Operativsystemet er forblevet uændret, men det materiale, som gjorde sit anker ændret. I stedet for den tidligere massive var han en lamineret tynd elektrisk isoleret fra hinanden ved stålplader. Dette reducerede størrelsen af hvirvelstrømmene (Foucault strømme) i ankeret, som øgede effektivitet af motoren.

Den opererer princip i DC-motor

Kort fortalt kan det formuleres som følger: ved tilslutning ankerviklingen ophidset motor til en strømkilde deri opstår stor strøm kaldes inrush og overstiger flere gange den nominelle værdi. I henhold excitationslokationerne poler med modsat polaritet retning af strømmene i lederne i ankerviklingen i samme modsat som vist i figuren nedenfor. Ifølge reglen, "venstre hånd", disse guider er den Ampere tvinger mod uret og bærer ankeret til at rotere. I ankerviklingen ledere inducerede elektromotoriske kraft (back-EMF), rettet modsat forsyningsspændingskilden. Mens rotoren acceleration stiger og back-EMF i dens vikling. Følgelig er ankerstrømmen reduceret fra startpunktet til værdien svarende til motorens arbejdspunkt egenskaber.

At øge rotationshastigheden af ankeret, er det nødvendigt enten at øge strømmen i sin spole eller reducere back-EMF i det. Sidstnævnte kan opnås ved at reducere størrelsen af excitation magnetfelt ved at reducere strømmen i feltviklingen. Denne metode til at kontrollere hastigheden af DPT er udbredt.

Funktionsprincippet for jævnstrømsmotoren med separat excitation

Med inddragelse af feltviklingen terminaler (OB) til en separat energikilde (uafhængig OM) kraftfulde DPT sædvanligvis udføres for at gøre det mere bekvemt at styre størrelsen af magnetiseringsstrømmen (for at ændre rotationshastigheden). Af egenskaberne af DPT med uafhængige OB væsentlige lignende DPT med OB, forbundet parallelt med ankerviklingen.

Shunt DPT

Det transporterende princip i parallel Jævnstrømsmotor feltstrømmen er bestemt af den mekaniske egenskab, dvs. afhængighed af rotationshastighed af lasten drejningsmoment på sin aksel. For sådan en motorhastighed variation ved overgangen fra tomgang til den nominelle belastning moment er fra 2 til 10%. Disse mekaniske egenskaber kaldes stiv.

Således, handlingen princippet om en DC-motor med shunt forårsager dens anvendelse i aktuatorer med konstant hastighed, når en stor variation belastningsområde. Det er imidlertid i vid udstrækning anvendes i et reguleret elektrisk drev med variabel hastighed. Desuden er det for dens hastighedsregulering kan anvendes som ændringen af ankerstrøm og feltstrømmen.

Sekventiel excitation af DPT

Funktionsprincippet for jævnstrømsmotoren af seriemagnetiseret som parallelle, det bestemmes af den mekaniske egenskab, som i dette tilfælde er blød, fordi motorhastighed i høj grad varierer med ændringer belastning. Hvor er mest fordelagtigt at bruge en DC-motor? Princippet drift af jernbanen traktionsmotor hastighed, der skulle falde på at overvinde stigningerne sammensætning og vende tilbage til den nominelle bevægelse, når sletten fuldt svarer DPT med OB sekventielt forbundet til ankerviklingen. Derfor er en betydelig del af elektriske lokomotiver i verden er udstyret med sådanne indretninger.

Princippet om en DC-motor med serie excitation drift gennemføre så pulserende nuværende banemotorer som i det væsentlige det samme med DPT konsekvent RH, men specielt beregnet til drift med den ensrettede allerede ombord den elektriske strøm, der har væsentlig krusning.