DC varikliai

Nuolatinės srovės elektros varikliai naudojami šiose elektrinėse pavarose, kur reikalingas didelis greičio reguliavimo diapazonas, didelis pavaros sukimosi greičio palaikymo tikslumas ir greičio reguliavimas virš vardinio.

Kaip veikia nuolatinės srovės varikliai?

Nuolatinės srovės elektros variklio veikimas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškinys… Iš elektrotechnikos pagrindų žinoma, kad dedamas srovės laidininkas magnetinis laukas, kairiosios taisyklės nustatyta jėga veikia:

F = BIL,

kur I – laidu tekanti srovė, V – magnetinio lauko indukcija; L yra laido ilgis.

Kai laidas kerta mašinos magnetinio lauko linijas į vidų, jis indukuojamas elektrovaros jėga, kuri srovės atžvilgiu laidininke yra nukreipta prieš ją, todėl vadinama priešinga arba priešinga (kontra-d. d. s). Variklyje esanti elektros energija paverčiama mechanine galia ir iš dalies sunaudojama kaitinant laidą.

Struktūriškai visi nuolatinės srovės elektros varikliai susideda iš induktoriaus ir armatūros, atskirtos oro tarpu.

Induktoriaus elektros variklio nuolatinė srovė sukuria stacionarų mašinos magnetinį lauką ir susideda iš rėmo, pagrindinių ir papildomų polių. Rėmas naudojamas pagrindiniam ir pagalbiniam polių tvirtinimui ir yra mašinos magnetinės grandinės elementas. Jaudinančios ritės yra ant pagrindinių polių, skirtų mašinos magnetiniam laukui sukurti, ant papildomų polių - speciali ritė, gerinanti komutavimo sąlygas.

Inkaro elektros variklio nuolatinė srovė susideda iš magnetinės sistemos, surinktos iš atskirų lakštų, darbinės ritės, įdėtos į griovelius ir kolekcininkas tarnauja artėjimui prie darbo ritės pastovios srovės.

Kolektorius yra cilindras, įkalamas ant variklio veleno ir atrenkamas iš draugo iš izoliuoto draugo ant varinių plokščių. Kolektorius turi užkabinamus iškyšulius, prie kurių sekcijų galuose yra prilituotos ritės armatūra. Srovės surinkimas iš kolektoriaus atliekamas naudojant šepečius, kurie užtikrina slydimo kontaktą su kolektoriumi. Šepečiai tvirtinami šepečių laikikliuose, kurie juos laiko tam tikroje padėtyje ir užtikrina reikiamą šepečio spaudimą kolektoriaus paviršiuje. Šepečiai ir šepetėlių laikikliai tvirtinami ant traverso, prijungti prie korpuso elektros variklio.

Komutavimas nuolatinės srovės elektros varikliuose

Kai veikia elektros variklis, besisukančio kolektoriaus paviršiumi slystantys nuolatinės srovės šepečiai paeiliui pereina nuo vienos kolektoriaus plokštės į kitą. Tokiu atveju perjungiamos lygiagrečios armatūros apvijos sekcijos ir jose keičiasi srovė. Srovės pokytis atsiranda, kai ritės posūkį trumpai sujungia šepetys. Šis perjungimo procesas ir susiję reiškiniai vadinami komutacija.

Perjungimo momentu e yra indukuojama trumpojo jungimo ritės dalyje, veikiant savo magnetiniam laukui. ir tt v. savęs indukcija. Gautas e. ir tt c) trumpojo jungimo metu sukelia papildomą srovę, dėl kurios susidaro netolygus srovės tankio pasiskirstymas ant šepečių kontaktinio paviršiaus. Ši aplinkybė laikoma pagrindine kolektoriaus lanko po šepečiu priežastimi. Komutacijos kokybė vertinama pagal kibirkščiavimo laipsnį žemiau užpakalinio šepečio krašto ir nustatoma pagal kibirkščiavimo laipsnio skalę.

Nuolatinės srovės elektros variklių sužadinimo metodai

Jaudinama elektros mašinų, suprantu magnetinio lauko sukūrimą jose, reikalingą elektros variklio veikimui... Paveikslėlyje parodytos žadinimo elektros variklių nuolatinės srovės grandinės.

Nuolatinės srovės variklių sužadinimo grandinės: a — nepriklausomas, b — lygiagretus, c — nuoseklus, d — mišrus

Pagal sužadinimo būdą nuolatinės srovės elektros varikliai skirstomi į keturias grupes:

1. Nepriklausomai sužadinamas, kai NOV sužadinimo ritė maitinama išoriniu nuolatinės srovės šaltiniu.

2. Su lygiagrečiu žadinimu (šuntu), kuriame žadinimo apvija SHOV yra prijungta lygiagrečiai su armatūros apvijos maitinimo šaltiniu.

3. Su nuosekliu žadinimu (serijiniu), kai IDS žadinimo apvija nuosekliai sujungta su armatūros apvija.

4. Mišraus žadinimo (kombinuoti) varikliai, turintys serijinį IDS ir lygiagrečią žadinimo apvijos SHOV.

Nuolatinės srovės variklių tipai

Nuolatinės srovės varikliai pirmiausia skiriasi sužadinimo pobūdžiu. Varikliai gali būti nepriklausomo, serijinio ir mišraus sužadinimo.Tuo pačiu metu jaudulio galima nepaisyti. Net jei lauko apvija yra prijungta prie to paties tinklo, iš kurio tiekiama armatūros grandinė, tada ir šiuo atveju žadinimo srovė nepriklauso nuo armatūros srovės, nes tiekimo tinklas gali būti laikomas begalinės galios tinklu ir įtampa yra nuolatinė.

Lauko apvija visada yra tiesiogiai prijungta prie tinklo, todėl papildomos varžos įvedimas į armatūros grandinę neturi įtakos sužadinimo režimui. Specifika, kad ji egzistuoja su lygiagrečiu žadinimu generatoriuose, čia negali būti.

Mažos galios nuolatinės srovės varikliai dažnai naudoja nuolatinio magneto sužadinimą. Tuo pačiu metu žymiai supaprastinama variklio įjungimo grandinė, sumažėja vario sąnaudos. Tačiau reikia pažymėti, kad nors lauko apvija yra išjungta, magnetinės sistemos matmenys ir svoris nėra mažesni nei su elektromagnetiniu mašinos sužadinimu.

Variklių savybes daugiausia lemia jų sistema. susijaudinimas.

Kuo didesnis variklio dydis, tuo didesnis natūralus sukimo momentas ir atitinkamai galia. Todėl su didesniu sukimosi greičiu ir tais pačiais matmenimis galite gauti daugiau variklio galios. Šiuo atžvilgiu, kaip taisyklė, yra suprojektuoti nuolatinės srovės varikliai, ypač su maža galia dideliu greičiu - 1000–6000 aps./min.

Tačiau reikia nepamiršti, kad gamybos mašinų darbinių korpusų sukimosi greitis yra žymiai mažesnis. Todėl tarp variklio ir darbinės mašinos turi būti sumontuota pavarų dėžė.Kuo didesnis variklio sūkių skaičius, tuo sudėtingesnė ir brangesnė tampa pavarų dėžė. Didelės galios įrenginiuose, kur greičių dėžė yra brangus agregatas, varikliai projektuojami esant žymiai mažesniems sūkiams.

Taip pat reikia nepamiršti, kad mechaninė pavarų dėžė visada įveda didelę klaidą. Todėl tiksliuose įrenginiuose pageidautina naudoti mažo greičio variklius, kuriuos būtų galima prijungti prie darbinių korpusų tiesiogiai arba paprasčiausia transmisija. Šiuo atžvilgiu atsirado vadinamieji varikliai su dideliu sukimo momentu esant mažam sukimosi greičiui. Šie varikliai plačiai naudojami metalo pjovimo staklėse, kur jie yra sujungiami su poslinkio korpusais be jokių tarpinių jungčių naudojant rutulinius varžtus.

Elektros varikliai taip pat skiriasi savo konstrukcija, kai ženklai yra susiję su jų veikimo sąlygomis. Įprastoms sąlygoms naudojami vadinamieji atviri ir apsaugoti varikliai, oru aušinamos patalpos, kuriose jie sumontuoti.

Mašinos kanalais oras pučiamas ventiliatoriumi, uždėtu ant variklio veleno. Uždaryti varikliai, aušinami išoriniu briaunotu paviršiumi arba išoriniu oro srautu, naudojami agresyvioje aplinkoje. Galiausiai galimi specialūs sprogios aplinkos varikliai.

Konkretūs variklio konstrukcijos reikalavimai pateikiami, kai būtina užtikrinti aukštą našumą – greitą pagreičio ir lėtėjimo procesų eigą. Tokiu atveju variklis turi turėti specialią geometriją - mažą armatūros skersmenį su dideliu ilgiu.

Siekiant sumažinti apvijos induktyvumą, ji nėra klojama kanaluose, o ant lygaus armatūros paviršiaus.Ritė tvirtinama klijais, tokiais kaip epoksidinė derva. Esant mažam ritės induktyvumui, būtina pagerinti kolektoriaus komutavimo sąlygas, nereikia papildomų polių, galima naudoti mažesnių matmenų kolektorių. Pastarasis dar labiau sumažina variklio armatūros inercijos momentą.

Dar didesnės mechaninės inercijos mažinimo galimybės suteikia galimybę naudoti tuščiavidurę armatūrą, kuri yra izoliacinės medžiagos cilindras. Šio cilindro paviršiuje yra apvija, pagaminta spausdinant, štampuojant arba piešiant ant šablono specialia mašina. Ritė tvirtinama lipniomis medžiagomis.

Besisukančio cilindro viduje, kad būtų sukurti takai, magnetiniam srautui praeiti būtina plieninė šerdis. Varikliuose su lygiomis ir tuščiavidurėmis armatūromis dėl magnetinės grandinės tarpų padidėjimo dėl apvijų ir izoliacinių medžiagų įvedimo į juos žymiai padidėja reikalinga įmagnetinimo jėga reikalingam magnetiniam srautui atlikti. Atitinkamai magnetinė sistema yra labiau išvystyta.

Mažos inercijos varikliai taip pat apima diskinius armatūros variklius. Diskai, ant kurių uždedamos arba klijuojamos apvijos, pagaminti iš plonos izoliacinės medžiagos, kuri nesideformuoja, pavyzdžiui, stiklo. Bipolinės versijos magnetinė sistema susideda iš dviejų spaustukų, viename iš kurių yra sužadinimo ritės. Dėl mažos armatūros apvijos induktyvumo mašina, kaip taisyklė, neturi kolektoriaus, o srovė pašalinama šepečiais tiesiai iš apvijos.

Taip pat reikėtų paminėti tiesinį variklį, kuris neužtikrina sukamojo judesio ir transliacijos.Jis vaizduoja variklį, magnetinę sistemą, ant kurios jis yra, o poliai yra sumontuoti ant armatūros judėjimo linijos ir atitinkamo mašinos darbininko korpuso. Inkaras paprastai projektuojamas kaip mažos inercijos inkaras. Variklio dydis ir kaina yra dideli, nes norint judėti tam tikroje kelio atkarpoje reikia daug stulpų.

Nuolatinės srovės variklių paleidimas

Pradiniu variklio užvedimo momentu armatūra stovi ir yra priešinga. ir tt c) įtampa armatūroje lygi nuliui, todėl Ip = U / Rya.

Armatūros grandinės varža nedidelė, todėl įsijungimo srovė viršija 10–20 ar daugiau vardinės vertės. Tai gali sukelti reikšmingų elektrodinamines pastangas armatūros apvijoje ir per didelis jos perkaitimas, dėl kurio pradedamas naudoti variklis paleidimo reostatai — aktyviosios varžos, įtrauktos į armatūros grandinę.

Variklius iki 1 kW galima užvesti tiesiogiai.

Paleidimo reostato varžos vertė parenkama pagal leistiną variklio paleidimo srovę. Reostatas gaminamas etapais, siekiant pagerinti elektros variklio užvedimo sklandumą.

Starto pradžioje įvedamas visa reostato varža. Didėjant inkaro greičiui, atsiranda priešpriešinis el. d. s, kuri riboja įsijungimo sroves.. Palaipsniui laipsniškai šalinant reostato varžą iš armatūros grandinės, didėja į armatūra tiekiama įtampa.

Greičio valdymo elektros variklio nuolatinė srovė

Nuolatinės srovės variklio greitis:

čia U yra maitinimo įtampa; Iya — armatūros srovė; Ri yra grandinės armatūros varža; kc — magnetinę sistemą apibūdinantis koeficientas; F yra elektros variklio magnetinis srautas.

Iš formulės matyti, kad nuolatinės srovės elektros variklio sukimosi greitį galima reguliuoti trimis būdais: keičiant elektros variklio žadinimo srautą, keičiant į elektros variklį tiekiamą įtampą ir keičiant varžą armatūros grandinėse. .

Pirmieji du valdymo būdai buvo naudojami plačiausiai, trečiasis retai naudojamas: jis yra neekonomiškas, o variklio greitis labai priklauso nuo apkrovos svyravimų. Gautos mechaninės savybės parodytos fig.

Nuolatinės srovės variklio su skirtingais greičio reguliavimo būdais mechaninės charakteristikos

Paryškinta linija yra natūrali greičio priklausomybė nuo veleno sukimo momento arba, kas yra tas pats, nuo armatūros srovės. Tiesi linija su natūraliomis mechaninėmis savybėmis šiek tiek nukrypsta nuo horizontalios punktyrinės linijos. Šis nukrypimas vadinamas nestabilumu, nelankstumu, kartais etatizmu. Nelygiagrečių tiesių I grupė atitinka greičio reguliavimą sužadinant, lygiagrečios tiesės II gaunamos keičiant armatūros įtampą, galiausiai III ventiliatorius yra aktyvios varžos įvedimo į armatūros grandinę rezultatas.

Nuolatinės srovės variklio sužadinimo srovės dydį galima valdyti naudojant reostatą arba bet kurį įtaisą, kurio varža gali būti keičiama, pavyzdžiui, tranzistorių. Didėjant varžai grandinėje, lauko srovė mažėja, variklio greitis didėja.Kai magnetinis srautas susilpnėja, mechaninės charakteristikos yra aukštesnės už natūralias (ty viršija charakteristikas, kai nėra reostato). Padidėjus variklio sūkiams, po šepečiais padidėja kibirkštis. Be to, kai elektros variklis veikia su susilpnėjusiu srautu, jo veikimo stabilumas mažėja, ypač esant kintamoms veleno apkrovoms. Todėl greičio reguliavimo ribos tokiu būdu neviršija 1,25–1,3 vardinio.

Įtampos reguliavimui reikalingas pastovus srovės šaltinis, pavyzdžiui, generatorius arba keitiklis. Panašus reguliavimas naudojamas visose pramoninėse elektros pavarų sistemose: generatorius – nuolatinės srovės pavara (G – DPT), elektros mašinos stiprintuvas – nuolatinės srovės variklis (EMU – DPT), magnetinis stiprintuvas – nuolatinės srovės variklis (MU – DPT), tiristoriaus keitiklis — Nuolatinės srovės variklis (T — DPT).

Sustabdykite elektros variklių nuolatinę srovę

Elektrinėse pavarose su nuolatinės srovės elektros varikliais naudojami trys stabdymo būdai: dinaminis, regeneracinis ir opozicinis stabdymas.

Dinaminis stabdymas nuolatinės srovės variklis atliekamas trumpai sujungiant variklio armatūros apviją arba naudojant rezistorius… Kuriame nuolatinės srovės variklis pradeda veikti kaip generatorius, paversdamas sukauptą mechaninę energiją į elektros energiją. Ši energija išsiskiria kaip šiluma varžoje, kuriai uždaroma armatūros apvija. Dinaminis stabdymas užtikrina tikslų variklio stabdymą.

Regeneracinis stabdymas Nuolatinės srovės variklis veikia, kai prijungtas prie tinklo elektros variklis pavaros mechanizmu sukasi greičiu, viršijančiu idealų tuščiosios eigos greitį. Tada d.Variklio apvijoje sukeltos tt viršys linijos įtampos vertę, srovė variklio apvijoje pasikeis priešinga kryptimi. Elektros variklis pradeda dirbti generatoriaus režimu, atiduodamas energiją tinklui. Tuo pačiu metu ant jo veleno atsiranda stabdymo momentas. Tokį režimą galima gauti kėlimo mechanizmų pavarose, kai nuleidžiama apkrova, taip pat reguliuojant variklio greitį ir stabdant elektrinėse pavarose su nuolatine srove.

Regeneracinis nuolatinės srovės variklio stabdymas yra ekonomiškiausias būdas, nes tokiu atveju elektra grąžinama į tinklą. Metalo pjovimo staklių elektrinėje pavaroje šis metodas naudojamas greičio reguliavimui sistemose G — DPT ir EMU — DPT.

Opozicinis nuolatinės srovės variklis sustabdomas keičiant įtampos ir srovės poliškumą armatūros apvijoje. Armatūros srovei sąveikaujant su žadinimo ritės magnetiniu lauku, susidaro stabdymo momentas, kuris mažėjant elektros variklio sukimosi greičiui mažėja. Elektros variklio sūkiams sumažėjus iki nulio, elektros variklis turi būti atjungtas nuo tinklo, antraip jis ims suktis priešinga kryptimi.