Якорь двигателя постоянного тока: Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Содержание

Электродвигатели постоянного тока

Электродвигатели постоянно присутствуют в нашей жизни. Они встречаются во многих устройствах, таких как: электрические зубные щетки, фены, миксеры, лифты и т.д. Как же работает это полезное устройство? Двигатели постоянного тока выпускаются в таком количестве версий и размеров, что действительно трудно найти место, где мы их не встретим. Это, прежде всего, все такие типы приводов, которые не требуют точного определения положения вала двигателя.

Принцип работы и устройство двигателя постоянного тока

Разберем принцип работы и устройство промышленного двигателя постоянного тока. Давайте начнем с простейшего электродвигателя постоянного тока выглядит он так, статор обеспечивает постоянное магнитное поле, а якорь являющийся вращающийся частью, представляет собой простую катушку, якорь подключается к источнику постоянного тока через пару коллекторных колец. Когда ток течет через катушку, в ней находится электромагнитная сила и в соответствии с законом Лоренца, катушка начинает вращаться. Вы можете заметить, что при вращении катушки, коллекторные кольца соединяются с источником питания противоположной полярности, в результате на левой стороне катушки всегда наблюдается движение электричество от нас а на правой на нас, это обеспечивает постоянное однонаправленное движение крутящего момента, поэтому катушка будет продолжать вращаться. Но если внимательно понаблюдать за вращением катушки то можно заметить, что вращение останавливается, когда катушка расположена почти перпендикулярно магнитному потоку, поэтому у такого двигателя постоянного тока движение ротора будет неравномерным. Есть один прием помогающий решить эту проблему нужно добавить еще один контур обмотки к ротору с отдельной коллекторной парой для него, при такой схеме, в момент когда первый контур находится в вертикальном положении, второй контур подключается к источнику питания. Таким образом, движущая сила всегда присутствует в системе. Более того, чем больше таких контуров, тем более плавным будет вращении двигателя. На практике, контуры обмотки якоря двигателя помещаются в пазах высоко проводимых слоев стали, это позволяет улучшить взаимодействие магнитных потоков.

Пружинные коллекторные щетки помогают поддерживать контакт с источником питания. Полюс статора из постоянного магнита используется только в очень маленьких двигателях постоянного тока, чаще всего используется электромагнит. Поле катушки электромагнита питается от того же источника постоянного тока. Индукторные катушки могут соединяться с роторной обмоткой двумя разными способами, параллельно или последовательно. В результате получаются две разные конструкции двигателя постоянного тока: двигатель параллельного и последовательного возбуждения. Двигатель последовательного возбуждения имеет хороший пусковой момент, но его скорость резко падает с увеличением нагрузки; двигатель параллельного возбуждения имеет низкий пусковой момент, но он способен работать практически с постоянной скоростью, независимо от нагрузки на двигатель.

В отличии от других электрических машин, двигатели постоянного тока обладают уникальным свойством: генерирование обратной ЭДС (электродвижущей силы). Вращающийся контур в магнитном поле создает ЭДС, в соответствии с принципом электромагнитной индукции, тоже происходит в случае с вращающимся контуром обмотки якоря: индуцируется внутренняя ЭДС, которая противодействует прилагаемому входному напряжению. Обратная ЭДС пропорциональна частоте вращения ротора, при запуске двигателя обратная ЭДС слишком мало поэтому ток в обмотке якоря становятся слишком высоким что приводит к выгоранию ротора, поэтому для больших двигателей постоянного тока>необходим соответствующий пусковой механизм, который регулируют прилагаемое входное напряжение.

Электродвигатели постоянного тока в наличии и под заказ, звоните!

Двигатель постоянного тока | Устройство и принцип работы электродвигателя постоянного тока

Электрические машины востребованы для работы оборудования разного назначения. Агрегаты встречаются в бытовых и промышленных устройствах. Для получения большой механической мощности с возможностью управления частотой вращения спросом пользуется двигатель постоянного тока (ДПТ или DC двигатели).

Устройство и принцип действия

Внешне двигатель постоянного тока представлен компактным моноблочным устройством с клеммами для подключения. На выходе вал, через который передается крутящий момент рабочему механизму.

Электрическая машина состоит из двух основных компонентов:

Статор. Неподвижный элемент двигателя с обмоткой для возбуждения электродвижущей силы (ЭДС). У статора противоположно расположено два постоянных магнита с разными полюсами.
Ротор. Вращающийся элемент ДПТ, который преобразует электромагнитную силу в механическую энергию.

На роторе присутствует токопроводящая обмотка с концами на щетках. Они являются контактами, на которые подается электроэнергия. Поток заряженных частиц через обмотку проходит по касательной постоянный магнит статора, возбуждая электродвижущую силу. Она приводит в действие ротор, который вращается с постоянной скоростью.

Направление потока электрических зарядов векторное и прямое, поэтому ротор двигателя немного прокрутится и остановится. Для непрерывного вращения на его конце установлена токопроводящая пластина (ламель).

Но одной ламели недостаточно, т.к. после проворачивания ротора на 180 °C на пути будет магнит с обратной полярностью. И чтобы якорь не вращался «туда-сюда», ламели расположены по всей окружности конца ротора в виде неподвижного щеточного коллектора на подшипниках скольжения. Независимо от текущего положения ротора, в любой момент вращения возле магнита всегда будет ламель, принимающая постоянный ток.

За свою конструкцию такие машины называются коллекторными электродвигателями. Они первыми были разработаны и до сих пор в спросе. Агрегаты долговечны, поддерживают регулировочную скорость вращения ротора. Все электрические машины постоянного тока — синхронные двигатели. Называются они так по причине одинаковой скорости вращения магнитного поля и ротора.

С развитием электроники появились DC двигатели без щеточного коллектора. Постоянный ток подается на статор, а закрепленные на роторе постоянные магниты начинают вращать якорь. С конструктивной стороны такие машины более сложные и имеют узкое назначение. Используются в условиях, в которых применение коллекторных электродвигателей не оправдано.

Способы возбуждения ЭДС ДПТ

Благодаря низкой себестоимости коллекторные электромоторы распространены в недорогих бытовых устройствах. Но их мощности недостаточно для крупногабаритного оборудования. Поэтому в промышленности применяются машины с обмоткой на статоре (вместо постоянного магнита). По классификации агрегаты отличаются способом возбуждения ЭДС.

Последовательное возбуждение

Обмотка возбуждения на статоре и на якоре питаются от одного источника постоянного тока. Сначала он проходит по статору, а когда он поступит на ротор, уже будет действовать ЭДС. Это самая удачная схема запуска двигателя — можно обеспечить плавный пуск машины и доступна регулировочная скорость вращения.

Но есть и существенный недостаток — возбуждаемое магнитное поле растет лишь с повышением постоянного тока. Поэтому для получения высокой скорости подается больше мощности. В результате часто происходят искрения и перегорания ламелей. При использовании двигателей с последовательным возбуждением приходится выбирать между производительностью и долговечностью.

Параллельное возбуждение

Поток частиц идет от одного источника одновременно на обмотки статора и ротора ДПТ. Напряжение будет одинаковым, а вот сила распределяться между проводниками. Машины с такой конфигурации самые простые в производстве и компактны. Концы проводников статора и ротора подсоединены напрямую к щеткам. Нет дополнительных соединений обмоток между собой (которое есть при последовательном возбуждении).

Но с увеличением силы заряда на обмотке возбуждения, на якоре будет спад, и наоборот. Поэтому электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением могут работать лишь с одной скоростью. Они часто используются в насосах магистральных трубопроводов, которые работают под конкретным напором.

Независимое возбуждение

На якорь и статор подается напряжение от разных источников питания. Такая схема позволяет обеспечить плавный пуск, т.к. при увеличении скорости вращения возбужденное поле не меняется. И это значительно продлевает ресурс машины.

У электродвигателей постоянного тока с независимым возбуждением только один недостаток — частый выход из строя якоря. Это связано с тем, что при перегрузках ЭДС не меняется (т.к. она возбуждается иным источником, не задействованным при регулировании оборотов ротора). Оператор может заметить дефекты в работе только когда уже становится поздно (сильный шум, запах перегоревшей изоляции).

Смешанное (комбинированное) возбуждение

У таких машин несколько катушек возбуждения с разным соединением. Электродвигатели сложны и функциональны. Они применяются в условиях, когда требуется бесперебойная работа, а сохранность агрегата вторична.

Например, при штатной работе задействуется обмотка возбуждения, которая параллельно соединена с проводником якоря, и ротор вращается с одной скоростью. А в момент перебоев на генераторе или подстанции подача тока переключается на другую катушку, у которой независимое от якоря возбуждение. Электродвигатели постоянного тока со смешанным возбуждением не встречаются в бытовых устройствах. В зависимости от режима работы по факты такие агрегаты могут иметь классификацию.

Способы эксплуатации

Электрически е DC машины постоянного тока могут работать в прямом и обратном порядке. В результате их можно использовать в качестве генераторов путем преобразования механической силы в электрическую энергию.

Режим электродвигателя

Подаваемый постоянный ток преобразовывается в механическую силу вращения ротора, которую можно использовать в разных целях:

перекачка газообразных и жидких сред;
транспортировка и подъем грузов;
обработка материалов разной прочности.

Электрическая машина постоянного тока находит широкое применение только от одного вращения, но и это не предел ее возможностей. У преобразования линейная зависимость — обороты зависят от напряжения (чем оно выше, тем их больше на единицу времени). Такая зависимость позволяет использовать две опции:

Регулирование скорости вращения. С помощью частотного преобразователя меняется напряжение, а за ним прямо пропорционально растут или падают обороты. Это позволяет использовать оборудование более эффективно (менять напор перекачки, ускорять подъем более легких грузов и т. д.).
Плавный запуск. Пусковой ток подается не сразу базовым напряжением, а с постепенным его увеличением до требуемого значения. Также можно обеспечить плавный переход при переключении скорости вращения. Эта функция значительно сокращает износ машины от резких вращений.

С развитием электроники стало возможным регулировать вращение ротора двигателей постоянного тока под управлением других устройств, делая его работу автономной:

Термостат у котла задает скорость вращения насоса, при которой в трубах будет достигнута нужная температура.
Аварийная система обесточивает агрегат при его перегреве.
Реле давления останавливает перекачку в магистральных трубопроводах при полном резервуаре, и с его опустением снова запустит машину.

Режим генератора

Принцип заключается в реверсивной работе DC электродвигателя. Под действием механической силы ротор начинает вращаться и генерировать электрический заряд на полюсах. Токосъем происходит подключением сетей к щеткам.

Подавляющее большинство двигателей с работой в режиме генератора действуют в электростанциях. Для движения ротора задействуется течение реки или пар. Крупные перерабатывающие заводы могут обеспечивать себя электроэнергией с нулевой себестоимостью. В качестве механической силы для движения ротора используется побочный продукт в виде струи газа.

Также распространено применение компактных мини-электростанций. Они представлены установкой с двигателем внутреннего сгорания и генератора. Ротор приводится в движение сжиганием бензина или ДТ. Мини-электростанции распространены на строительных промышленных объектах в условиях отсутствия электросетей.

На практике в целях продления срока службы генератора ротор ДПТ всегда работает с минимальной нагрузкой. Ток необходимых характеристик получается подключением выпрямителей, резисторов и инверторов.

Универсальный электродвигатель

Если у машины магнитное поле возбуждения и ротор вращаются с одинаковой скоростью (синхронная машина), он устроен так, что возможно питание от постоянного и переменного тока. Дополнительная обмотка возбуждения проходит не по всему статору, а секционно (по образу с ламелями щеточного коллектора). При включении двигателя в цепь с источником постоянного тока питание подается на основную обмотку статора, а когда от переменного — на дополнительную.

Такой подход позволяет коллекторному двигателю постоянного тока работать от общей сети. Он используется в бытовых приборах с высокой производительностью. Вся причина в том, что переменный ток электросети напряжением 230 В и частотой 50 Гц можно преобразовать во вращение ротора с крутящим моментом не более 3000 об. /мин. В обычном режиме оборудование работает от переменного источника питания. Но когда требуется очень высокая скорость вращения механизма, происходит предварительное выпрямление. Ток становится постоянным и после передается на щетки машины.

Достоинства

У электродвигателей постоянного тока много преимуществ, среди которых можно отметить следующее:

Линейная зависимость преобразования энергии. По характеристикам источника можно заранее рассчитать обороты, с которыми движется ротор (и наоборот для генератора). Это обеспечивает плавным пуском и регулировочной скорость вращения электромотора.
Универсальная конструкция. Для любых задач подходит коллекторный двигатель, и наладить производство одного вида машин проще.
Компактность. Синхронные двигатели состоят только из статора и якоря, остальные компоненты незначительны и не почти не влияют на размер агрегата.

Двигатели постоянного тока отлично подходят для предприятий на производстве. Но в быту по ряду качеств они проигрывают основному конкуренту — асинхронным двигателям:

Меньший рабочий ресурс и требовательность к частому обслуживанию с заменой изношенных частей.
Сложная конструкция якорей, не позволяющая отремонтировать или заменить их самому.
Для подключения к общей сети требуется выпрямитель.

По этим причинам в домашних устройствах и бытовых инструментах присутствуют асинхронные двигатели. Их принципиальное отличие в поле возбуждения, которое всегда вращается быстрее ротора. Такие машины устроены так, что работают только от переменного тока.

Типы неисправностей

Двигатели постоянного тока используются для приведения в движение крупногабаритных агрегатов с большой нагрузкой, и где требуется часто менять скорость вращения. Преимущественно это область энергетики и производства с тяжелыми условиями работы, ускоряющими износ мотора. Но даже при бережной эксплуатации возможен выход из строя.

Для двигателей постоянного тока характерны многие поломки, которые можно объединить в 4 типа неисправностей:

Разрушение изоляции и обмотки. При перегреве или коротком замыкании электромотор получает сильный урон. Изоляция разрушается, а уязвимая часть обмотки деформируется под действием внешнего тепла или роста сопротивления материала проводника. Поломке предшествует перегрев и шумная работа. Принципиальное отличие замыкания от перегрева в том, что неполадка на стороне и ее придется устранить после ремонта агрегата.
Отсутствие питания. При наличии постоянного тока полный отказ в работе двигателя указывает на обрыв одной или нескольких обмоток. Зачастую такая ситуация происходит в результате повреждения витков из-за неаккуратного обслуживания. В половине случаев обмотку двигателя можно восстановить без замены.
Постукивания и вибрации. Разбалансировка вала или разрушение подшипников скольжения нарушает синхронную передачу крутящего момента рабочему механизму. В результате происходят многократные толчки между валами, которые еще сильнее вредят электромотору. Возможно механическое разрушение отдельных частей (уцелевших подшипники, ламели коллектора).
Рабочие характеристики не соответствуют настройкам. Отвечающий за подачу постоянного тока на двигатель механизм неисправен. При повреждении катушки частотного преобразователя изменение скорости вращения ротора не будет соответствовать настройкам. При дефектной работе в режиме генератора токосъем не соответствует требуемым параметрам.

При наблюдении любых признаков неисправности необходимо отключить двигатель и передать его в сервис для ремонта. Дальнейшая эксплуатация мотора постоянного тока под нагрузкой причинит ему еще больше урона или нарушит работу оборудования. Восстановление машины необходимо доверить только специалистам. Только профессионалы способны на определение всех неисправностей и смогут устранить их за короткий срок.

Технический центр «Хельд» ремонтирует электрические моторы постоянного тока и устраняет неисправность любой сложности. Мастера восстанавливают обмотку статора и якоря, меняют подшипники скольжения, делают балансировку ротора. Также мы ремонтируем бытовые и промышленные агрегаты с работой от электродвигателя постоянного тока до 1000 кВт: генераторы, станки, компрессоры, насосы.

Если вам требуется срочное и профессиональное восстановление мотора, обратитесь в нашу компанию. Специалисты быстро изучат состояние машины, найдут все неисправности и сообщат условия ремонта.

Электрические машины — Якорь машины постоянного тока

Якорь электрической машины — исторически сложившееся название обмотки, в которой индуцируется напряжение и происходит передача мощности между электрическими и механическими системами. Этот термин используется в машинах постоянного тока и синхронных машинах переменного тока. В машине постоянного тока якорь представляет собой вращающуюся цепь.

Коммутация

В машине постоянного тока, разработанной до эпохи силовой электроники, используется механическая система для переключения напряжения контура, генерируемого переменным током, и подачи напряжения постоянного тока на клеммы машины. Этот процесс называется коммутацией. Механическое переключение достигается с помощью устройства, называемого коммутатором с разъемным кольцом. Рассмотрим рисунок и иллюстрацию на рис. 1. Каждый проводник (или каждая сторона петли) соединен с цилиндрическим проводником, который разделен на две половины. При вращении ротора цилиндр находится в контакте с неподвижными щетками. (Первоначально использовались втулки из медной проволоки; в современных машинах используются подпружиненные графитовые блоки.)

При вращении ротора половинки коллектора с разрезным кольцом проходят мимо стационарных щеток. С течением времени клеммы x и y подключаются к чередующимся концам проводящего контура ротора

Рассматривая графики индуцированного (красный) и терминального (синий) напряжения во времени, становится ясно, что напряжение, индуцированное в проводящем контуре на роторе продолжает чередоваться между положительным и отрицательным. Однако из-за расположения щеток измеренное напряжение на клеммах x-y является однонаправленным.

Рис. 1. Иллюстрация работы коммутатора

Увеличенное количество полюсов и проводников

Реалистичные конструкции машин постоянного тока обычно имеют более двух полюсов. Увеличение количества полюсов для определенного потока на полюс увеличит наведенное напряжение при заданной скорости и увеличит крутящий момент, доступный на ампер. На рис. 1 показана схема статора с 4 полюсами. Каждый полюс будет
нести катушку, являющуюся частью обмотки возбуждения. Картина потока будет похожа на
Показаны линии потока, чередующие северный и южный полюса.

Рис. 2. Иллюстрация 4-полюсного поля постоянного тока

В общем случае с \(p\) полюсами картина поля будет повторяться каждые \(720/p\) градусов.

В рассматриваемой исходной базовой машине имеется только 2
проводников, или одна петля на роторе. Если количество витков (и разрезных колец
сегментов коммутатора) увеличивается, то щетки можно спроектировать так, чтобы они всегда были
в контакте с проводником, который находится под поверхностью полюса. Пример этой идеи с двумя катушками показан на рис. 3 9.0003 Рис. 3. Анимация двухполюсной системы с двумя перпендикулярными катушками обмотки якоря

Уравнения для общей машины

Среднее индуцированное напряжение каждого проводника на роторе машины определяется выражением

\[
e_{av}=rlB_{av}\omega_m
\]

\(e_{av}\) — среднее индуцированное напряжение и
\(B_{av}\) — величина средней плотности потока под полюсом.
Используя общее уравнение для площади поверхности полюса

\[
A_p=\frac{2\pi rl}{p}
\]

уравнение для среднего напряжения, индуцированного на проводнике под поверхностью полюса
можно найти через поток и скорость:

\[
e_{av}=\frac{p}{2\pi}\phi\omega_m
\]

Теперь, если вместо одного витка провода есть катушка с общей
Z проводников (\(Z/2\)витков) соединены
последовательно в любое время:

\[
e_{av}=\frac{Zp}{2\pi}\phi\omega_m
\]

Обмотка машины, в которой индуцируется напряжение, называется
обмотка якоря. В машине постоянного тока обмоткой якоря является
обмотка на роторе. Определение постоянной машины постоянного тока \(k\):

\[
k=\frac{ZP}{2\pi}
\]

приводит к уравнению напряжения якоря.

\[
E_A=к\фи\омега_м
\]

Аналогично общему расчету напряжения, крутящий момент на одном проводнике
можно записать как

\[
\tau_{av}=rlB_{av}я
\]

, что дает общий крутящий момент, заданный уравнением крутящего момента машины постоянного тока.

\[
\тау=к\фи I_A
\]

Обратите внимание, что, поскольку мы перешли к уравнениям с постоянными значениями постоянного тока, уравнение напряжения якоря записывается в верхнем регистре как \(E_A\), чтобы обозначить, что это постоянное напряжение, а уравнение крутящего момента использует \(I_A\ ), чтобы показать, что ток является постоянным значением постоянного тока.

Цепь якоря

Модель эквивалентной схемы якоря

Модель эквивалентной схемы для якоря
машина постоянного тока показана на рис. 1. Наведенное напряжение якоря,
\(E_A\) представлен источником напряжения,
подключен через 2 щетки к остальной части цепи. Арматура
сопротивление обмотки \(R_A\) и напряжение на клеммах \(V_T\). Уравнение цепи якоря:

\[
V_T = E_A + I_A R_A
\]

Рассматривая модель эквивалентной схемы, можно увидеть, что измеряемое напряжение машины, напряжение на клеммах \(V_T\) равно наведенному на якорь напряжению \(E_A\), когда ток якоря \(I_A\) равен нуль. Это происходит в двух случаях:

без нагрузки: клеммы якоря подключены к источнику напряжения, но момент нагрузки отсутствует. В установившемся режиме момент двигателя и момент нагрузки равны и противоположны друг другу, то есть \(\tau=0\). Следовательно, ток якоря \(I_A\) равен нулю в соответствии с уравнением крутящего момента и \(E_A=V_T\)
обрыв цепи: это тестовый случай, когда машина вращается внешней механической системой, а клеммы машины разомкнуты. Опять же, в этом случае \(I_A = 0 \) и \(E_A=V_T\)

Рис. 4. Эквивалентная схемная модель якоря двигателя постоянного тока

Резюме

На этой странице простые уравнения постоянного тока расширяются до случая с несколькими полюсами и проводниками. Получены два важных уравнения для машин постоянного тока:

Уравнение напряжения якоря
Уравнения крутящего момента машины постоянного тока

Якорь моделируется эквивалентной схемой, учитывающей влияние сопротивления обмотки якоря.

\(E_A\) — наведенное внутреннее напряжение якоря; \(V_T\) — напряжение на клеммах.

Якорь и управление возбуждением двигателей постоянного тока

Приводы постоянного тока обеспечивают возможность управления скоростью и крутящим моментом мощных двигателей постоянного тока в различных промышленных и других подобных приложениях. Управление скоростью может быть достигнуто с помощью приводов постоянного тока несколькими способами. На клеммы двигателя постоянного тока может быть подано напряжение, или к якорю может быть приложено внешнее сопротивление.

Другой метод заключается в изменении потока на полюс двигателя. Первые два метода включают регулировку якоря двигателя, а последний метод включает регулировку поля двигателя. Эти методы называются «управление якорем» и «управление полем».

А Постоянный ток — двигатель постоянного тока — это устройство, которое получает электрическую энергию и преобразует ее в механическую энергию. Они делают это через материал проводника, который проводит ток внутри и передает его на спиральные провода, называемые обмотками. Импульсный ток создает магнитные поля, которые взаимодействуют с магнитами на роторе.

Если магниты и поле притягиваются, двигатель вращается в одну сторону. И наоборот, два отталкивающих поля заставляют двигатель вращаться в противоположном направлении. Коммутатор — внутренний компонент — подает постоянный ток на обмотки, чтобы продолжать генерировать магнитные поля и вращать двигатель.

Двигатели постоянного тока входят в стандартную комплектацию промышленного оборудования благодаря двум уникальным характеристикам. Эти двигатели могут запускаться, реверсироваться или останавливаться по требованию, что очень важно для производства. Они также поддерживают контроль скорости, что является еще одним необходимым условием для точной работы станка.

Для многих применений требуется регулировка скорости двигателя постоянного тока, что обеспечивает максимальную функциональность и производительность машины. Делать это преднамеренно и по мере необходимости требует контроля скорости. Операторы могут делать это вручную или полагаться на автоматизированные технологические устройства. Управление скоростью двигателя постоянного тока отличается от регулирования скорости, которое поддерживает постоянную скорость, несмотря на колебания нагрузки.

Регуляторы скорости бывают двух основных видов — управление якорем и управление полем. Изменения напряжения на клеммах или воздействия внешнего сопротивления выполняют функцию управления якорем. И наоборот, изменение магнитного потока является методом управления полем.

Работа двигателей постоянного тока основана на нескольких законах электричества. Закон Фарадея об электромагнетизме гласит, что проводник с током подвергается механической силе при встрече с магнитным полем. «Правило левой руки» Флеминга гласит, что движение проводника всегда перпендикулярно магнитному полю и току.

По закону Ленца возникающее электромагнитное поле (ЭДС) сопротивляется напряжению, создавая явление, называемое обратной ЭДС. Эта обратная ЭДС придает двигателям постоянного тока уникальную способность балансировать крутящий момент при различных нагрузках.

При управлении якорем напряжение изменяется несколькими способами. Один из способов — реализовать сопротивление якоря, которое включает последовательное подключение переменного сопротивления к цепи якоря. Как только сопротивление увеличивается, ток, протекающий через цепь, уменьшается, а падение напряжения на якоре становится меньше, чем напряжение в сети. Это, в свою очередь, снижает скорость двигателя пропорционально приложенному напряжению. Метод управления сопротивлением якоря используется в приложениях, требующих изменения скорости двигателя в течение более коротких периодов времени, а не непрерывно. Другими методами управления якорем являются контроль напряжения якоря и контроль сопротивления шунта.

Чтобы определить скорость двигателя постоянного тока, вам нужно чистое напряжение — напряжение питания плюс противо-ЭДС. Из этого числа вычтите ток якоря, умноженный на сопротивление якоря. Разделите этот результат на магнитный поток на полюс, чтобы найти скорость двигателя постоянного тока.

Управление якорем представляет собой систему с замкнутым контуром, тогда как управление полем представляет собой систему с разомкнутым контуром. Замкнутые системы часто являются предпочтительным выбором для операторов и бизнес-лидеров, которые ищут стабильность и удобство автоматизированного процесса. Двигатели, управляемые якорем, обеспечивают почти непревзойденную точность и управляемость, а также широкий диапазон изменения скорости.

Постоянный ток возбуждения и крутящий момент: При использовании метода управления якорем уровни тока возбуждения и крутящего момента остаются постоянными на протяжении всего применения. Независимо от скорости двигателя, вы можете положиться на эти факторы.
Быстрое и простое изменение скорости: Двигатели постоянного тока с управлением якорем известны своей исключительной регулировкой скорости, которая позволяет операторам изменять скорость по мере необходимости в обоих направлениях.

Хотя двигатели с управлением якорем быстродействующие и идеально подходят для кратковременных фиксированных процессов, у них есть несколько недостатков, которые следует учитывать при сравнении управления якорем и полем:

Низкая энергоэффективность: Одна из причин, по которой управление якорем чаще всего используется в течение более коротких промежутков времени, заключается в том, что при изменении скорости теряется большое количество энергии. Эта потеря мощности делает процесс менее энергоэффективным и более дорогостоящим в целом.

При использовании метода управления полем для двигателей постоянного тока поле ослабляется для увеличения скорости или может быть усилено для снижения скорости двигателя. Достижение скоростей, превышающих номинальную скорость, может быть достигнуто за счет включения переменного сопротивления последовательно цепи возбуждения, изменения сопротивления магнитной цепи или изменения приложенного напряжения двигателя к цепи возбуждения (при подаче постоянного напряжения на цепь возбуждения). цепь якоря).

В качестве системы с разомкнутым контуром метод управления полем идеально подходит для операторов, которым требуется экономичность, плавная работа и стабильная производительность. Двигатели постоянного тока с полевым управлением чаще используются для более длительных процессов из-за их надежности и удобства. В отличие от двигателей, управляемых якорем, управление полем обеспечивает скорость, превышающую нормальный диапазон.

Низкие затраты: Метод управления полем является очень экономичной формой управления двигателем. Он прост в использовании и управлении, а более низкие эксплуатационные расходы делают его рентабельным в долгосрочной перспективе. Для производителей или инженеров с ограниченным бюджетом это идеальное решение.
Минимальные потери мощности: Скорость двигателя постоянного тока, управляемого полем, изменяется за счет магнитного поля, а не якоря. В результате этот метод обычно тратит меньше энергии. Дополнительная энергоэффективность может сэкономить время и деньги, помогая окружающей среде.

Электродвигатели постоянного тока с полевым управлением просты и удобны, что делает их популярным выбором для операторов двигателей и производителей. С другой стороны, есть определенные случаи, когда другой метод управления двигателем может быть более эффективным. К недостаткам полевого контроля относятся:

Ограничения по скорости: Если ваше приложение требует, чтобы вы отрегулировали скорость двигателя ниже нормальной, вам может быть лучше выбрать метод управления якорем. Двигатели постоянного тока с полевым управлением могут работать только со скоростью, превышающей нормальную. Более высокие скорости также могут привести к меньшему крутящему моменту.
Пониженная устойчивость: Метод управления полем позволяет операторам получать более высокие скорости, чем обычно. Тем не менее, его общий диапазон может быть снижен из-за отсутствия стабильности. С более слабым полем вы сможете безопасно превысить только определенные скорости.

Сравните несколько приводов постоянного тока, чтобы найти тот, который обеспечит эффективное и экономичное управление вашим двигателем постоянного тока. Приводы постоянного тока имеют специальные функции и возможности для удовлетворения различных потребностей. Приводы постоянного тока могут быть регенеративными или нерегенеративными, с различной мощностью, конструкциями крепления и т. д.

Метод отвода поля: При таком подходе вы уменьшаете поток возбуждения за счет шунтирования вокруг серии, чтобы снизить сопротивление и увеличить скорость. В результате вы получаете более высокую, чем обычно, скорость, которая увеличивается по мере уменьшения нагрузки.

Методы регулирования скорости параллельных двигателей аналогичны. Для управления через якорь можно использовать регуляторы сопротивления или напряжения. При подходе управления полем в большинстве отраслей промышленности используются реостаты для уменьшения сопротивления вне нагрузки.

У вас есть вопрос или вы не уверены, что вам нужно? Мы можем помочь! Свяжитесь с представителем заказчика или инженером Carotron, Inc. по телефону 1-888-286-8614, и мы рассмотрим вашу заявку и предложим подходящие компоненты для выполнения работы.