Общие сведения Электродвигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных Структура условного обозначения Д-95: Условия эксплуатации Температура окружающего воздуха от минус 50 до 50°С. Технические характеристики Номинальное напряжение питания, В — 27 Конструкция и принцип действия Двигатель представляет собой четырехполюсную коллекторную машину Рис. 1-1. Рис. 1-2. Общий вид электродвигателя Д-95: Рис. 2. Габаритные, установочные и присоединительные размеры Рис. 3. Принципиальная электрическая схема включения электродвигателя Центр комплектации «СпецТехноРесурс» |
Коллекторный электродвигатель постоянного тока
Дмитрий Левкин
- Конструкция коллекторного электродвигателя постоянного тока
- Типы коллекторных электродвигателей С постоянными магнитами
- С обмотками возбуждения
- Основные параметры электродвигателя постоянного тока
- Характеристики коллекторного электродвигателя постоянного тока
Коллекторный электродвигатель постоянного тока
— вращающаяся электрическая машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию, у которой хотя бы одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коллектором.
Конструкция коллекторного электродвигателя постоянного тока
Статор (постоянный магнит)
Ротор (якорь)
Щетки
Коллектор
Рисунок 1 — Электродвигатель постоянного тока с постоянными магнитами в разрезе
Ротор
— вращающаяся часть электрической машины.
Статор
— неподвижная часть двигателя.
Индуктор
(система возбуждения) — часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины, создающая магнитный поток для образования момента. Идуктор обязательно включает либо
постоянные магниты
либо
обмотку возбуждения
. Индуктор может быть частью как ротора так и статора. В двигателе, изображенном на рис. 1, система возбуждения состоит из двух постоянных магнитов и входит в состав статора.
Якорь
— часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины, в которой индуктируется электродвижущая сила и протекает ток нагрузки [2]. В качестве якоря может выступать как ротор так и статор. В двигателе, показанном на рис. 1, ротор является якорем.
Щетки
— часть электрической цепи, по которой от источника питания электрический ток передается к якорю. Щетки изготавливаются из графита или других материалов. Двигатель постоянного тока содержит одну пару щеток или более. Одна из двух щеток соединяется с положительным, а другая — с отрицательным выводом источника питания.
Коллектор
— часть двигателя, контактирующая со щетками. С помощью щеток и коллектора электрический ток распределяется по катушкам обмотки якоря [1].
Принцип работы коллекторного двигателя
Двигатели параллельного возбуждения
Схема двигателя.
Схема двигателя параллельного возбуждения изображена на рис. 1.25. Обмотка якоря и обмотка возбуждения включены параллельно. В этой схеме: I – ток, потребляемый двигателем из сети, Iя – ток якоря, Iв –ток возбуждения. Из первого закона Кирхгофа следует, что I = Iя + Iв.
Естественная механическая характеристика. Естественная механическая характеристика описывается формулой (1.6).
При холостом ходе М = 0 и nх = U/СЕФ.
Если Ф = const, то уравнение механической характеристики принимает вид:
n = nх – bМ, (1.8)
где b = Rя/СЕФ.
Из (1.8) следует, что механическая характеристика (рис. 1.26, прямая 1) – прямая с углом наклона a и угловым коэффициентом b. Так как у двигателей постоянного тока Rя мало, то с увеличением нагрузки на валу частота вращения n изменяется незначительно – характеристики подобного типа называются «жесткими».
Ток, потребляемый двигателем из сети, практически растет пропорционально моменту нагрузки. Действительно, М » Мэм = См Iя Ф, и так как у двигателя параллельного возбуждения Ф = const, то Iя ~ М.
Регулирование частоты вращения.
Регулирование частоты вращения возможно из (1.6) тремя способами: изменением магнитного потока главных полюсов Ф, изменением сопротивления цепи якоря Rя и изменением подводимого к цепи якоря напряжения U (изменение n за счет изменения момента нагрузки М в понятие регулирования не входит).
Регулирование n изменением магнитного потока Ф осуществляется с помощью регулировочного реостата Rр. При увеличении сопротивления реостата ток возбуждения Iв имагнитный поток главных полюсов Ф уменьшаются. Это приводит, во-первых, к увеличению частоты вращения холостого хода nх и, во-вторых, к увеличению коэффициента b, т.е. к увеличению угла наклона механической характеристики. Однако b остается небольшим и жесткость механических характеристик сохраняется. На рис. 1.28 помимо естественной характеристики 1, соответствующей максимальному магнитному потоку Ф, приведено семейство механических характеристик 2-4, снятых при уменьшенном магнитном потоке. Из характеристик следует, что изменением магнитного потока можно только увеличивать частоту вращения относительно естественной характеристики. Практически частоту вращения таким методом можно увеличивать не более чем в 2 раза, так как увеличение скорости приводит к ухудшению коммутации и даже механическим повреждениям машины.
Другой способ регулирования скорости связан с включением последовательно с якорем регулировочного реостата Rя.р (пусковой реостат Rп для этой цели непригоден, так как он рассчитан на кратковременный режим работы). Формула (1. 6) при этом принимает вид:
n = ,
(1.9)
откуда следует, что скорость при холостом ходе при любом сопротивлении Rя.р одинакова, а коэффициент b и, следовательно, наклон механических характеристик 5-7 увеличивается (рис. 1.26). Регулирование частоты вращения этим способом приводит к уменьшению частоты вращения относительно естественной характеристики. Кроме того, оно неэкономично, так как связано с большой мощностью потерь (Rя.р I) в регулировочном реостате, по которому протекает весь ток якоря.
Третий способ регулирования частоты вращения – безреостатное изменение подводимого к якорю напряжения. Он возможен только в случае, когда якорь двигателя питается от отдельного источника, напряжение которого можно регулировать. В качестве регулируемого источника применяются отдельные, специально предназначенные для данного двигателя генераторы или управляемые вентили (тиратроны, ртутные выпрямители, тиристоры). В первом случае образуется система машин, называемая системой Г-Д (генератор – двигатель), (рис. 1.27). Она применяется для плавного регулирования в широких пределах частоты вращения мощных двигателей постоянного тока и в системах автоматического управления. Система регулирования с управляемыми вентилями УВ (рис. 1.28) находит применение для регулирования частоты вращения двигателей меньшей мощности. Ее преимущество – большая экономичность.
Регулирование частоты вращения изменением U практически возможно только в сторону уменьшения, так как увеличение напряжения выше номинального недопустимо из-за резкого ухудшения коммутации. Из (1.9) следует, что при уменьшении напряжения уменьшается скорость холостого хода nх, а наклон механических характеристик 8-10 не изменяется (см. рис. 1.26), они остаются жесткими даже при низких напряжениях. Диапазон регулирования (nmax/nmin) таким способом 6:1-8:1. Он может быть значительно расширен при применении специальных схем с обратными связями.
Регулировочная характеристика.
Регулировочная характеристика n=f(Iв) двигателя параллельного возбуждения изображена на рис. 1.29.
Ее характер определяется зависимостью (1.5), из которой следует, что частота вращения обратно пропорциональна магнитному потоку и, следовательно, току возбуждения Iв. При токе возбуждения Iв = 0, что может быть при обрыве цепи возбуждения, магнитный поток равен остаточному Фост и частота вращения становится настолько большой, что двигатель может механически разрушиться, – подобное явление называется разносом двигателя.
Физически явление разноса объясняется тем, что вращающий момент (1.2) при уменьшении магнитного потока, казалось бы, должен уменьшиться, однако ток якоря Iя = (U – E)/Rя увеличивается значительнее, так как уменьшается Е (1.1) и разность U – E увеличивается в большей степени (обычно Е » 0,9 U).
Тормозные режимы.
Тормозные режимы двигателя имеют место тогда, когда электромагнитный момент, развиваемый двигателем, действует против направления вращения якоря. Они могут возникать в процессе работы двигателя при изменении условий работы или создаваться искусственно с целью быстрого уменьшения скорости, остановки или реверсирования двигателя.
У двигателя параллельного возбуждения возможны три тормозных режима: генераторное торможение с возвратом энергии в сеть, торможение противовключением и динамическоеторможение.
Генераторное торможение возникает в тех случаях, когда частота вращения якоря n становится больше частоты вращения при идеальном (т.е. при Мпр = 0) холостом ходе nx(n>nx). Переход в этот режим из режима двигателя возможен, например, при спуске груза, когда момент, создаваемый грузом, приложен к якорю в том же направлении, что и электромагнитный момент двигателя, т.е. тогда, когда момент нагрузки действует согласно с электромагнитным моментом двигателя и он набирает скорость, большую чем nx. Если n>nx, то Е>Uc(где Uc– напряжение сети) и ток двигателя изменяет свой знак (1.4) – электромагнитный момент из вращающего становится тормозным, а машина из режима двигателя переходит в режим генератора и отдает энергию в сеть (рекуперация энергии). Переход машины из двигательного режима в генераторный иллюстрируется механической характеристикой (рис. 1.30). Пусть в двигательном режиме a1 – рабочая точка; ей соответствует момент М. Если частота вращения увеличивается, то рабочая точка по характеристике 1 из квадранта I переходит в квадрант II, например, в рабочую точку a2, которой соответствует частота вращения n΄ и тормозной момент – М΄.
Торможение противовключением возникает в работающем двигателе, когда направление тока в якоре или тока возбуждения переключается на противоположное. Электромагнитный момент при этом изменяет знак и становится тормозным.
Работе двигателя с противоположным направлением вращения соответствуют механические характеристики, располагающиеся в квадрантах II и III (например, естественная характеристика 2 на рис. 1.30).
Внезапный переход на эту характеристику практически недопустим, так как сопровождается чрезмерно большим броском тока и тормозного момента. По этой причине одновременно с переключением одной из обмоток в цепь якоря включается добавочное сопротивление Rдоб, ограничивающее ток якоря.
Механическая характеристика режима с Rдоб имеет большой наклон (прямая 3). При переходе в режим противовключения частота вращения n в первый момент измениться не может (из-за инерционности якоря) и рабочая точка из положения a1 перейдет в положение a3 на новой характеристике. Из-за появления Мтор частота вращения n будет быстро падать до тех пор, пока рабочая точка a3 не перейдет в положение a4, соответствующее остановке двигателя. Если в этот момент двигатель не отключить от источника питания, то якорь изменит направление вращения. Машина начнет работать в двигательном режиме с новым направлением вращения, а ее рабочая точка a5 будет находиться на механической характеристике 3 в квадранте III.
Динамическое торможение возникает в тех случаях, когда якорь двигателя отключается от сети и замыкается на сопротивление динамического торможения Rд.т. Уравнение характеристики (1.6) принимает вид:
n =
что соответствует семейству прямых 4 (при разных Rд.т), проходящих через начало координат. При переключении в этот режим рабочая точка a1 переходит на одну из характеристик 4, например, в точку a6, а затем перемещается по прямой 4 до нуля. Якорь двигателя тормозится до полной остановки. Изменением сопротивления Rд.т можно регулировать ток якоря и скорость торможения.
Характеристики коллекторного электродвигателя постоянного тока
Эксплуатационные свойства двигателей постоянного тока определяются их рабочими, электромеханическими и механическими характеристиками, а также регулировочными свойствами.
Механические характеристики коллекторных двигателей постоянного тока
6.3. Генераторы с последовательным возбуждением.
Якорь у таких генераторах соединен последовательно с обмоткой возбуждения, поэтому ток нагрузки является током возбуждения и током якоря (рис.6.8).Сопротивление обмотки возбуждения должно быть соизмеримо с сопротивлением обмотки якоря, то есть мало (малое число витков толстого провода).
Так как обмотка якоря соединена последовательно с обмоткой возбуждения, характеристика холостого хода у такого генератора отсутствует. Для внешней характеристики генератора характерно наличие максимума, связанное с тем, что при достижении значительных токов нагрузки магнитная система насыщается и магнитный поток уже не растет, а выходное напряжение начинает уменьшаться из-за увеличения падения напряжения на обмотке якоря. Такие генераторы используются очень редко.
Основные параметры электродвигателя постоянного тока
Постоянная момента
Для коллекторного электродвигателя постоянного тока постоянная момента определяется по формуле:
,
- где Z — суммарное число проводников,
- Ф – магнитный поток, Вб [1]
Смотрите также
Основные параметры электродвигателя постоянного тока
Ключевые параметры электродвигателя постоянного тока
- Постоянная момента
- Постоянная ЭДС
- Постоянная электродвигателя
- Жесткость механической характеристики
- Напряжение электродвигателя
- Механическая постоянная времени
Основные параметры электродвигателя
Общие параметры для всех электродвигателей
- Момент электродвигателя
- Мощность электродвигателя
- Коэффициент полезного действия
- Номинальная частота вращения
- Момент инерции ротора
- Номинальное напряжение
- Электрическая постоянная времени
6.
1. Генераторы с независимым возбуждением.
В подобных генераторах обмотка возбуждения питается от отдельного источника, вследствие чего ток возбуждения не зависит от напряжения генератора, а следовательно, от условий нагрузки (рис.6.4).
Это дает возможность в очень широких пределах менять магнитный поток, а следовательно, и ЭДС, возникающую на обмотке якоря. Зависимость ЭДС от тока возбуждения при постоянном числе оборотов называется характеристикой холостого хода (рис. 6.5).
Наличие остаточной намагниченности системы возбуждения приводит к тому, что при отсутствии тока возбуждения, ЭДС возбуждения в якоре не равна 0, а равна остаточной ЭДС, Е0. С ростом тока возбуждения магнитное поле возрастает и приводит к магнитному насыщению системы возбуждения, вследствие чего, при значительных токах возбуждения ЭДС не возрастает.
Вид этой характеристики аналогичен подобной характеристике синхронного генератора.
Важной характеристикой генератора является внешняя зависимость напряжения U
на выходе генератора от силы тока якоря (рис. 6.6.А). Эта зависимость определяется соотношением:
(6.2)
где Е
— ЭДС якоря,
I
н — ток нагрузки,
R
я — сопротивление обмотки якоря и представляет собой прямую (рис. 6.6.Б пунктир).
Однако, при значительных токах нагрузки появляется насыщение магнитной системы и возникает размагничивающее действие реакции якоря, что приводит к уменьшению суммарного магнитного потока, а следовательно ЭДС и выходного напряжения быстрее, чем по прямой линии.
Пуск путем изменения питающего напряжения
Одним из вариантов снижения токовой нагрузки при запуске электродвигателя является уменьшение питающего номинала посредством генератора постоянного напряжения или управляемого выпрямителя.
С физической точки зрения установка реостата обеспечивает тот же эффект, но с увеличением мощности электродвигателя возрастает и постоянная токовая нагрузка, существенно повышаются потери на реостатах. Поэтому снижение постоянного напряжения выполняет отдельное устройство на базе микросхемы, пример которого приведен на рисунке ниже:
Рис. 5. Схема пуска с изменением питающего напряжения
6.4. Генераторы смешанного возбуждения.
Такие генераторы имеют две обмотки возбуждения: одну, включенную параллельно обмотке якоря и имеющую значительное сопротивление, и вторую, включенную последовательно, со значительно меньшим сопротивлением (аналогично генераторам последовательного и смешанного соединения) (рис.6.9).
Эти обмотки могут быть включены либо согласно, либо встречно.
В генераторах с согласным включением обмоток выходное напряжение почти не меняется с изменением нагрузки (рис.6.10.А).
Это происходит потому, что магнитный поток последовательной обмотки создается током нагрузки и при увеличении нагрузки возрастает, компенсируя влияние реакции якоря и увеличение падения напряжения внутри генератора.
Генераторы со встречным включением обмоток имеют крутопадающую внешнюю характеристику (рис.6.10.Б). При увеличении тока нагрузки встречный магнитный поток последовательной обмотки размагничивает генератор, и выходное напряжение резко снижается. Наиболее часто подобные генераторы используются в качестве сварочных, т.к. для поддержания горения дуги требуются именно крутопадающие внешние характеристики.
DC Sports предлагает продукцию для самых популярных компактных спортивных автомобилей.
DC Sports предлагает товары для самых популярных компактных спортивных автомобилей.
перейти к содержанию
Продажа
Толстовка DC Sports West Coast
Обычная цена
$134,99
Цена продажи$80.99
Сэкономьте $54,00
Продажа
Коллектор DC Sports с керамическим покрытием (94-01 Acura Integra RS/LS/GS)
Обычная цена
529,99 долларов США
Цена продажи$265.00
Сэкономьте $264,99
Продажа
DC Sports Передняя распорка (03-07 Corolla/02-05 Matrix)
Обычная цена
169,99 долларов США
Цена продажи$85.00
Сэкономьте $84,99
Продажа
DC Sports Холодный воздухозаборник (06-11 Mitsubishi Eclipse)
Обычная цена
270,99 долларов США
Цена продажи$135. 50
Сэкономьте $135,49
Продажа
DC Спортивная анодированная передняя стойка Kia Stinger 2.0L/3.3L)
Обычная цена
$273,99
Цена продажи$137.00
Сэкономьте $136,99
Продажа
DC Sports Axleback Exhaust (16-21 Honda Fit)
Обычная цена
429,99 долларов США
Цена продажиот $215.00
Сэкономьте $214,99
Продажа
DC Sports Передняя распорка (03-07 Accord LX/04-07 Accord)
Обычная цена
213,99 долларов США
Цена продажи$107.00
Сэкономьте $106,99
Продажа
DC Sports Холодный воздухозаборник (96-00 Honda Civic EX/HX 1.6L)
Обычная цена
279,99 долларов США
Цена продажи$140.00
Сэкономьте $139,99
Продажа
Впуск холодного воздуха DC Sports (99-00 CIVIC SI)
Обычная цена
279,99 долларов США
Цена продажи$140. 00
Сэкономьте $139,99
Продажа
Спортивный впуск холодного воздуха DC (13-17 Honda Accord)
Обычная цена
$433,99
Цена продажи$217.00
Сэкономьте $216,99
Продажа
DC Sports Холодный воздухозаборник (12-15 Honda Civic 1.8L)
Обычная цена
420,99 долларов США
Цена продажи$210.50
Сэкономьте $210,49
Продажа
DC Sports Холодный воздухозаборник (04-08 Acura TSX)
Обычная цена
$282,99
Цена продажи$141.50
Сэкономьте $141,49
Продажа
DC SPORTS ХОЛОДНЫЙ ВПУСК (06-09 Honda S2000)
Обычная цена
$330,99
Цена продажи$165.50
Сэкономьте $165,49
Продажа
DC Sports Холодный воздухозаборник (96-00 Honda Civic DX/LX/CX 1.6L)
Обычная цена
279,99 долларов США
Цена продажи$140. 00
Сэкономьте $139,99
Продажа
DC Sports Жатка с керамическим покрытием K-Swap
Обычная цена
$536,00
Цена продажи$268.00
Сэкономьте $268,00
Посмотреть все
Посмотреть все
19 товаров
Гидравлические силовые установки постоянного тока — MTE Hydraulics
Настройки файлов cookie и конфиденциальности
Как мы используем файлы cookie
Мы можем запросить установку файлов cookie на вашем устройстве. Мы используем файлы cookie, чтобы сообщать нам, когда вы посещаете наши веб-сайты, как вы взаимодействуете с нами, чтобы сделать ваш пользовательский интерфейс более удобным и настроить ваши отношения с нашим веб-сайтом.
Нажмите на заголовки различных категорий, чтобы узнать больше. Вы также можете изменить некоторые из ваших предпочтений. Обратите внимание, что блокировка некоторых типов файлов cookie может повлиять на вашу работу с нашими веб-сайтами и на услуги, которые мы можем предложить.
Основные файлы cookie веб-сайта
Эти файлы cookie строго необходимы для предоставления вам услуг, доступных на нашем веб-сайте, и для использования некоторых его функций.
Поскольку эти файлы cookie необходимы для работы веб-сайта, отказ от них повлияет на работу нашего сайта. Вы всегда можете заблокировать или удалить файлы cookie, изменив настройки браузера и принудительно заблокировав все файлы cookie на этом веб-сайте. Но это всегда будет предлагать вам принять/отказаться от файлов cookie при повторном посещении нашего сайта.
Мы полностью уважаем ваше желание отказаться от использования файлов cookie, но, чтобы не спрашивать вас снова и снова, разрешите нам сохранить для этого файл cookie. Вы можете отказаться в любое время или выбрать другие файлы cookie, чтобы получить лучший опыт. Если вы откажетесь от файлов cookie, мы удалим все установленные файлы cookie в нашем домене.
Мы предоставляем вам список файлов cookie, сохраненных на вашем компьютере в нашем домене, чтобы вы могли проверить, что мы сохранили. Из соображений безопасности мы не можем отображать или изменять файлы cookie с других доменов. Вы можете проверить это в настройках безопасности вашего браузера.
Установите этот флажок, чтобы разрешить постоянное скрытие панели сообщений и отказаться от всех файлов cookie, если вы не дадите согласие на это. Нам нужно 2 файла cookie, чтобы сохранить эту настройку. В противном случае вам будет предложено снова открыть новое окно браузера или новую вкладку.
Нажмите, чтобы включить/отключить основные файлы cookie сайта.
Файлы cookie Google Analytics
Эти файлы cookie собирают информацию, которая используется либо в совокупной форме, чтобы помочь нам понять, как используется наш веб-сайт или насколько эффективны наши маркетинговые кампании, либо чтобы помочь нам настроить наш веб-сайт и приложение для вас, чтобы улучшите свой опыт.
Если вы не хотите, чтобы мы отслеживали ваше посещение нашего сайта, вы можете отключить отслеживание в своем браузере здесь:
Нажмите, чтобы включить/отключить отслеживание Google Analytics.
Другие внешние службы
Мы также используем различные внешние службы, такие как Google Webfonts, Google Maps и внешние поставщики видео. Поскольку эти провайдеры могут собирать личные данные, такие как ваш IP-адрес, мы разрешаем вам заблокировать их здесь. Имейте в виду, что это может значительно снизить функциональность и внешний вид нашего сайта. Изменения вступят в силу после перезагрузки страницы.
Настройки веб-шрифтов Google:
Нажмите, чтобы включить/отключить веб-шрифты Google.
Настройки карты Google:
Нажмите, чтобы включить/отключить карты Google.
Настройки Google reCaptcha:
Нажмите, чтобы включить/отключить Google reCaptcha.
Встраивание видео в Vimeo и Youtube:
Нажмите, чтобы включить/отключить встраивание видео.
Другие файлы cookie
Также необходимы следующие файлы cookie. Вы можете разрешить их использование:
Нажмите, чтобы включить/отключить _ga — файлы cookie Google Analytics.