Minkä tahansa sähkömoottorin toiminta perustuu sähkömagneettisen induktion periaatteeseen. Sähkömoottori koostuu kiinteästä osasta - staattorista (asynkronisille ja synkronisille AC-moottoreille) tai kelasta (tasavirtamoottoreille) ja liikkuvasta osasta - roottorista (asynkronisille ja synkronisille AC-moottoreille) tai ankkurista (tasavirtamoottoreille) . Kestomagneetteja käytetään usein induktorina pienitehoisissa tasavirtamoottoreissa.

Kaikki moottorit voidaan karkeasti ottaen jakaa kahteen tyyppiin:
DC moottorit
AC-moottorit (asynkroniset ja synkroniset)

DC moottorit

Joidenkin mielipiteiden mukaan tätä moottoria voidaan kutsua myös synkroniseksi DC-koneeksi, jossa on itsesynkronointi. Yksinkertainen moottori, joka on tasavirtakone, koostuu kestomagneetista induktorissa (staattorissa), 1 sähkömagneetista, jossa on selkeät navat ankkurissa (kaksikärkinen ankkuri, jossa on korostetut navat ja yksi käämi), harja-keräinkokoonpanosta 2 levyllä (lamelleilla)) ja 2 harjalla.
Yksinkertaisessa moottorissa on 2 roottorin asentoa (2 "kuollutta kohtaa"), joista itsekäynnistys on mahdotonta, ja epätasainen vääntömomentti. Ensimmäisen likiarvon mukaan staattorin napojen magneettikenttä on tasainen (tasainen).

Nämä moottorit, joissa on harjakommutaattoriyksikkö, ovat:

Keräilijä- sähkölaite, jossa roottorin asentoanturi ja käämien virtakytkin ovat sama laite - harja-keräinyksikkö.

Harjaton- suljettu sähkömekaaninen järjestelmä, joka koostuu synkroninen laite magneettikentän sinimuotoinen jakautuminen raossa, roottorin asentoanturi, koordinaattimuunnin ja tehovahvistin. Harjattuihin moottoreihin verrattuna kalliimpi vaihtoehto.

AC moottorit

Toimintatyypin mukaan nämä moottorit jaetaan synkronisiin ja asynkronisiin moottoreihin. Olennainen ero on, että synkronisissa koneissa staattorin magnetomotorisen voiman 1. harmoninen liikkuu roottorin pyörimisnopeuden mukana (siksi roottori itse pyörii staattorissa olevan magneettikentän pyörimisnopeudella), kun taas asynkronisissa koneissa on ja pysyy ero roottorin pyörimisnopeuden ja staattorin magneettikentän pyörimisnopeuden välillä (kenttä pyörii nopeammin kuin roottori).

Synkroninen- vaihtovirtamoottori, jonka roottori pyörii synkronisesti syöttöjännitteen magneettikentän kanssa. Näitä moottoreita käytetään perinteisesti valtavia kapasiteettia(sadoista kilowateista ja enemmän).
On olemassa synkronimoottoreita, joissa on diskreetti roottorin kulmaliike - askelmoottoreita. Niissä tämä roottorin asento kiinnitetään syöttämällä tehoa vastaaviin käämeihin. Siirtyminen toiseen asentoon tapahtuu poistamalla syöttöjännite joistakin käämeistä ja siirtämällä se muihin moottorin käämeihin.
Toinen synkronimoottoreiden tyyppi on kytketty reluktanssimoottori, jonka käämien tehonsyöttö muodostetaan puolijohdeelementeillä.

Asynkroninen- vaihtovirtamoottori, jossa roottorin nopeus eroaa syöttöjännitteen synnyttämän vääntömagneettikentän taajuudesta, asynkronisten koneiden toinen nimi on induktio johtuen siitä, että pyörivä kenttä indusoi roottorin käämin virran; staattorista. Asynkroniset koneet muodostavat nyt valtavan osan sähkökoneet. Niitä käytetään pääasiassa sähkömoottoreina, ja niitä pidetään tärkeimpinä sähköenergian muuntajina mekaaniseksi energiaksi, ja asynkronisia moottoreita, joissa on oravahäkkiroottori, käytetään pääasiassa

Vaiheiden lukumäärän mukaan moottorit ovat:

• yksivaiheinen
• kaksivaiheinen
• kolmivaiheinen

Suosituimmat ja kysytyimmät moottorit, joita käytetään tuotannossa ja kotitalouksissa:

Yksivaiheinen oravahäkki asynkroninen moottori

Yksivaiheisessa asynkronisessa moottorissa on vain 1 työkäämi staattorissa, johon syötetään vaihtovirtaa moottorin käytön aikana. Vaikka moottorin käynnistämiseksi sen staattorissa on myös apukäämi, joka kytketään hetkeksi verkkoon kondensaattorin tai induktanssin kautta tai oikosuljetaan kytkimen käynnistyskoskettimilla. Tämä on tarpeen alkuvaihesiirron aikaansaamiseksi, jotta roottori alkaa pyöriä, muuten staattorin sykkivä magneettikenttä ei siirtäisi roottoria paikaltaan.

Tällaisen moottorin roottori, kuten minkä tahansa muun asynkronisen moottorin, jossa on oravahäkkiroottori, on sylinterimäinen ydin, jossa on alumiinilla täytetyt urat ja välittömästi valetut tuuletussiivet.
Tällaista roottoria kutsutaan oravahäkkiroottoriksi. Yksivaihemoottoreita käytetään pienitehoisissa laitteissa, mukaan lukien huonetuulettimet tai pienet pumput.

Kaksivaiheinen oravahäkki asynkroninen moottori

Kaksivaiheiset asynkroniset moottorit ovat tehokkaampia käytettäessä yksivaiheisesta vaihtovirtaverkosta. Ne sisältävät kaksi työkäämiä staattorissa, jotka sijaitsevat kohtisuorassa, kun taas yksi käämeistä on kytketty AC-verkkoon suoraan ja toinen vaiheensiirtokondensaattorin kautta, joten pyörivä magneettikenttä vapautuu, mutta ilman kondensaattoria roottori älä liiku.

Näissä moottoreissa on muun muassa oravahäkkiroottori ja niiden käyttöalue on jopa laajempi kuin yksivaihemoottoreilla. Siellä on jo pesukoneet ja erilaisia ​​koneita. Yksivaiheverkoista virransyöttöön tarkoitettuja kaksivaihemoottoreita kutsutaan kondensaattorimoottoreiksi, koska vaiheensiirtokondensaattoria pidetään usein olennaisena osana niitä.

Kolmivaiheinen oravahäkki asynkroninen moottori

Kolmivaiheinen asynkroninen moottori staattorissa on kolme työkäämiä, jotka on siirretty toisiinsa nähden siten, että kun ne liitetään kolmivaiheiseen verkkoon, niiden magneettikentät siirtyvät avaruudessa suhteessa toisiinsa 120 astetta. Kun käynnistät kolmivaiheisen moottorin kolmivaiheinen verkko Vaihtovirralla ilmaantuu pyörivä magneettikenttä, joka saa oravanhäkkiroottorin liikkumaan.

Kolmivaiheisen moottorin staattorikäämit voidaan kytkeä "tähti"- tai "kolmio"-piirin mukaan, kun taas moottorin tehon saamiseksi "tähti"-piirin mukaan tarvitaan korkeampi jännite kuin "kolmio"-piirissä. moottorissa, siksi 2 jännitettä näytetään, esimerkiksi: 127/220 tai 220/380. Kolmivaihemoottorit ovat välttämättömiä erilaisten koneiden, vinssien, pyörösahojen, nostureiden jne. ajamiseen.

Kolmivaiheinen asynkroninen moottori kierretyllä roottorilla

Kolmivaiheisessa asynkronisessa moottorissa, jossa on kierretty roottori, on staattori, joka on samanlainen kuin edellä kuvatut moottorit, laminoitu magneettipiiri, jonka koloihin on asetettu 3 käämiä, mutta duralumiinitauvoja ei kaadeta vaiheroottoriin, vaan todelliset. jo laitettu kolmivaiheinen käämitys, tähtiyhteydessä. Kierretyn roottorin käämitähden päät johdetaan ulos kolmelle roottorin akselille kiinnitetylle ja siitä sähköisesti erotetulle kontaktirenkaalle.

Harjojen avulla renkaisiin syötetään muun muassa kolmivaihevirtaa. vaihtojännite, ja päällekytkentä voidaan tehdä joko suoraan tai reostaattien kautta. Kierretyllä roottorilla varustetut moottorit ovat tietysti kalliimpia, vaikka niiden käynnistysmomentti kuormitettuna on paljon suurempi kuin oravahäkkiroottorilla varustetuilla moottoreilla. Juuri lisääntyneen voiman ja valtavan käynnistysmomentin seurauksena tämä tyyppi moottoreita käytetään hissien ja nostureiden ajoissa, toisin sanoen missä laite käynnistyy kuormitettuna eikä tyhjäkäynnillä, kuten oravahäkkiroottorilla varustetuissa moottoreissa.

DC-sähkömoottori keksittiin ennen muunlaisia ​​koneita sähköenergiaa mekaaniseen. Vaikka AC-moottoreista tuli myöhemmin eniten käytettyjä moottoreita, on sovelluksia, joissa tasavirtamoottoreille ei ole vaihtoehtoa.

AC ja DC moottori

Keksintöhistoria

Jacobi sähkömoottori.

Toimintaperiaatteen ymmärtämiseksi sähkömoottorit tasavirta (DCT), siirrymme sen luomisen historiaan. Niinpä Michael Faraday osoitti ensimmäisen kokeellisen todisteen sähköenergian muuntamisesta mekaaniseksi energiaksi. Vuonna 1821 hän suoritti kokeen johtimella, joka oli laskettu elohopealla täytettyyn astiaan, jonka pohjassa oli kestomagneetti. Kun johtimeen oli syötetty sähköä, se alkoi pyöriä magneetin ympäri, mikä osoitti sen reaktion aluksessa olevaan magneettikenttään. Faradayn kokeilu ei löytänyt käytännön sovellus, mutta osoitti mahdollisuuden luoda sähkökoneita ja johti sähkömekaniikan kehitykseen.

Ensimmäisen sähköisen tasavirtamoottorin, joka perustui liikkuvan osan (roottorin) pyörimisperiaatteeseen, loi venäläinen mekaaninen fyysikko Boris Semenovich Jacobi vuonna 1834. Tämä laite toimi seuraavasti:

Kuvattua periaatetta käytettiin moottorissa, jonka Jacobi asensi 12 matkustajaa kuljettavaan veneeseen vuonna 1839. Alus liikkui nykivästi 3 km/h nopeudella virtaa vastaan ​​(muiden lähteiden mukaan 4,5 km/h), mutta ylitti onnistuneesti joen ja laskeutui matkustajat maihin. Virtalähteenä käytettiin akkua, jossa oli 320 galvaanikennoa, ja liike tehtiin siipipyörillä.

Asian lisätutkimus sai tutkijat ratkaisemaan monia kysymyksiä siitä, mitä virtalähteitä on parasta käyttää, kuinka parantaa sen suorituskykyominaisuuksia ja optimoida sen mitat.

Vuonna 1886 Frank Julian Sprague suunnitteli ensimmäisen kerran tasavirtasähkömoottorin, joka oli rakenteeltaan samanlainen kuin nykyään. Se toteutti sähkökoneen itseherätyksen periaatetta ja käännettävyyden periaatetta. Tässä vaiheessa kaikki tämän tyyppiset moottorit vaihtoivat tehoa sopivammasta lähteestä - DC-generaattorista.

Harja-keräinyksikkö tarjoaa sähköliitäntä roottoriketjut, joissa ketjut sijaitsevat koneen kiinteässä osassa

Suunnittelu ja toimintaperiaate

Nykyaikaiset tasavirtamuuntajat käyttävät samaa varautuneen johtimen vuorovaikutuksen periaatetta magneettikentän kanssa. Tekniikan kehittyessä laitetta on täydennetty vain joillakin suorituskykyä parantavilla elementeillä. Esimerkiksi kestomagneetteja käytetään nykyään vain pienitehoisissa moottoreissa, koska suurissa laitteissa ne vievät liikaa tilaa.

Perusperiaate

Tämän tyyppisten moottoreiden alkuperäiset prototyypit olivat huomattavasti yksinkertaisempia nykyaikaiset laitteet. Heidän primitiivinen laite sisälsi vain kahden magneetin staattorin ja ankkurin käämeillä, joihin virta syötettiin. Tutkittuaan magneettikenttien vuorovaikutuksen periaatetta suunnittelijat päättivät seuraava algoritmi moottorin toiminta:

1. Tehonsyöttö luo sähkömagneettisen kentän ankkurikäämeihin.
2. Sähkömagneettisen kentän navat hylätään samoista kestomagneettikentän napoista.
3. Ankkuri yhdessä akselin kanssa, johon se on kiinnitetty, pyörii käämin hylkimiskentän mukaisesti.

Tämä algoritmi toimi täydellisesti teoriassa, mutta käytännössä ensimmäisten moottoreiden luojat kohtasivat tyypillisiä ongelmia, jotka estivät koneen toimintaa:

• Kuollut asento, josta moottoria ei voida käynnistää, on silloin, kun navat ovat tarkasti toistensa edessä.
• Käynnistyskyvyttömyys vahvan vastuksen tai heikon napojen torjunnan vuoksi.
• Roottori pysähtyy yhden kierroksen jälkeen. Tämä johtuu siitä, että puolen ympyrän ohituksen jälkeen magneetin vetovoima ei kiihtynyt, vaan hidasti roottorin pyörimistä.

Ratkaisu ensimmäiseen ongelmaan löydettiin melko nopeasti - tätä varten ehdotettiin käytettäväksi enemmän kuin kahta magneettia. Myöhemmin moottorin suunnitteluun alettiin sisältyä useita käämiä ja kommutaattori-harjakokoonpano, joka syötti virtaa vain yhdelle käämiparille. tietty hetki aika.

Kommutaattori-harjavirransyöttöjärjestelmä ratkaisee myös roottorijarrutuksen ongelman - napaisuus vaihtuu, kunnes roottorin pyöriminen alkaa hidastua. Tämä tarkoittaa, että yhden moottorin kierroksen aikana tapahtuu vähintään kaksi napakytkintä.

Heikon sysäysvirtojen ongelmaa käsitellään alla erillisessä osiossa.

Design

Joten kestomagneetti on kiinnitetty moottorin koteloon, joka muodostaa yhdessä sen kanssa staattorin, jonka sisällä roottori sijaitsee. Tehon kytkemisen jälkeen ankkurikäämiin ilmestyy sähkömagneettinen kenttä, joka on vuorovaikutuksessa staattorin magneettikentän kanssa, mikä johtaa akselille jäykästi kiinnitetyn roottorin pyörimiseen. Siirtoa varten sähkövirta lähteestä ankkuriin, moottori on varustettu kommutaattori-harjakokoonpanolla, joka koostuu:

1. Keräilijä. Se on liukurengas, jossa on useita eristemateriaalilla erotettuja osia, jotka on kytketty ankkurikäämiin ja asennettu suoraan moottorin akselille.
2. Grafiittiharjat. Ne sulkevat kommutaattorin ja virtalähteen välisen piirin harjoilla, jotka painetaan painejousilla kommutaattorin kosketuslevyjä vasten.

Ankkurin käämit on kytketty toisesta päästään toisiinsa ja toisesta kollektorilohkoihin, jolloin muodostuu piiri, jonka läpi virta kulkee seuraavaa reittiä: tuloharja -> roottorin käämi -> lähtöharja.

Annettu piirikaavio (kuva 3) havainnollistaa primitiivisen DC-sähkömoottorin toimintaperiaatetta, jossa on kaksiosainen kommutaattori:

1. Tässä esimerkissä katsomme roottorin aloitusasennon olevan kaaviossa esitetty. Joten, kun virta on kytketty alempaan harjaan, joka on merkitty "+" -merkillä, virta kulkee käämin läpi ja luo sähkömagneettisen kentän sen ympärille.
2. Gimlet-säännön mukaan ankkurin pohjoisnapa muodostetaan vasempaan alaosaan ja etelänapa oikeaan yläosaan. Lähellä samannimistä staattorin napoja ne alkavat hylkiä, mikä saa roottorin liikkeelle, mikä jatkuu, kunnes vastakkaiset navat ovat vähimmäisetäisyydellä toisistaan, eli ne saavuttavat lopullisen asemansa (kuva 1). .
3. Keräilijän suunnittelu tässä vaiheessa johtaa napaisuuden kytkemiseen ankkurikäämien päälle. Tämän seurauksena magneettikenttien navat ovat jälleen lähietäisyydellä ja alkavat hylätä toisiaan.
4. Roottori tekee täyden kierroksen, ja kommutaattori vaihtaa uudelleen napaisuutta jatkaen liikettä.

DC-moottorin osat

Tässä, kuten jo todettiin, esitellään primitiivisen prototyypin toimintaperiaate. Oikeat moottorit käyttävät enemmän kuin kahta magneettia ja kommutaattori koostuu useammasta kosketuslevyt, mikä varmistaa tasaisen pyörimisen.

Suuritehoisissa moottoreissa kestomagneettien käyttö ei ole mahdollista niiden takia suuri koko. Vaihtoehtona niille on järjestelmä, jossa on useita johtavia sauvoja, joista jokaisella on oma käämitys, joka on kytketty tehokiskoihin. Verkkoon on kytketty sarjaan samannimiset navat. Kotelossa voi olla 1-4 napaparia ja niiden lukumäärän tulee vastata kommutaattorin virranottoharjojen määrää.

Suurelle teholle suunnitelluilla sähkömoottoreilla on useita toiminnallisia etuja kevyempiin vastaaviin verrattuna. Esimerkiksi tässä olevat virrankeräysharjat pyörittävät niitä tietyssä kulmassa akseliin nähden kompensoidakseen akselin jarrutusta, jota kutsutaan "ankkurireaktioksi".

Käynnistysvirrat

Varustetaan asteittain moottorin roottori lisäelementtejä tarjoamalla sitä keskeytymätöntä toimintaa ja alakohtaista jarrutusta lukuun ottamatta syntyy sen käynnistämisen ongelma. Mutta kaikki tämä lisää roottorin painoa - kun otetaan huomioon akselin vastus, sen työntäminen pois paikaltaan vaikeutuu. Ensimmäinen mieleen tuleva ratkaisu tähän ongelmaan voi olla alussa syötettävän virran lisääminen, mutta tämä voi johtaa epämiellyttäviin seurauksiin:

• linjakatkaisija ei kestä virtaa ja sammuu;
• käämilangat palavat ylikuormituksesta;
• jakotukin kytkentäsektorit hitsautuvat ylikuumenemisen vuoksi.

Siksi tällaista päätöstä voidaan kutsua melko riskialtis puolitoimenpiteeksi.

Lainkaan, tämä ongelma on tasavirtasähkömoottorien suurin haitta, mutta sisältää niiden pääedun, mikä tekee niistä välttämättömiä joillakin alueilla. Tämän etuna on vääntömomentin suora välitys heti käynnistyksen jälkeen - akseli (jos se käynnistyy) pyörii millä tahansa kuormituksella. AC-moottorit eivät pysty tähän.

Tätä ongelmaa ei ole vielä täysin voitu ratkaista. Nykyään tällaisten moottoreiden käynnistämiseen käytetään automaattista käynnistintä, jonka toimintaperiaate on samanlainen kuin auton vaihdelaatikon:

1. Ensinnäkin virta nousee vähitellen aloitusarvoon.
2. Paikasta "siirtymisen" jälkeen nykyinen arvo laskee jyrkästi ja nousee jälleen tasaisesti "säätämällä akselin pyörimistä".
3. Kun maksimiarvo on noussut, virran voimakkuutta vähennetään ja "säädetään".

Tämä sykli toistetaan 3-5 kertaa (kuva 4) ja se ratkaisee tarpeen käynnistää moottori aiheuttamatta kriittistä kuormitusta verkossa. Itse asiassa "pehmeää" käynnistystä ei vieläkään ole, mutta laitteet toimivat turvallisesti ja tasavirtamoottorin tärkein etu - vääntömomentti - säilyy.

Kytkentäkaaviot

DMF:n kytkeminen on hieman monimutkaisempaa verrattuna moottoreihin, joissa on vaihtovirtaspesifikaatio.

Suuri- ja keskitehoisissa moottoreissa on yleensä erityisiä kontakteja kenttä- ja ankkurikäämit sijoitettuna liitäntäkoteloon. Useimmiten ankkuri tarjoillaan lähtöjännite lähde ja OB - virta, jota säätelee pääsääntöisesti reostaatilla. Moottorin pyörimisnopeus riippuu suoraan kenttäkäämitykseen syötetystä virrasta.

Tasavirtamoottoreiden ankkurin ja kenttäkäämin yhdistämiseen on kolme pääpiiriä:

1. Sarjaherätystä käytetään moottoreissa, jotka vaativat suurta virranvoimakkuutta käynnistyksessä (sähköajoneuvot, vuokralaitteet jne.). Tämä kaava tarjoaa sarjaliitäntä OB ja ankkurit lähteeseen. Jännitteen kytkemisen jälkeen samansuuruiset virrat kulkevat ankkurin ja OF-käämien läpi. On otettava huomioon, että akselin kuormituksen vähentäminen jopa neljänneksellä sarjavirityksellä johtaa jyrkästi nopeuden nousuun, mikä voi johtaa. moottorin rikkoutumiseen, minkä vuoksi tätä piiriä käytetään jatkuvassa kuormituksessa.
2. Rinnakkaisherätystä käytetään moottoreissa, jotka varmistavat työstökoneiden, puhaltimien ja muiden laitteiden toiminnan, jotka eivät käynnistyshetkellä korkea kuormitus akselilla Tässä piirissä käytetään itsenäistä käämitystä, jota useimmiten säätelee reostaatti, virittämään OF:tä.
3. Itsenäinen heräte on hyvin samanlainen kuin rinnakkaisherätys, mutta sisään tässä tapauksessa OB-tehon syöttämiseen käytetään riippumatonta lähdettä, mikä eliminoi sähköliitännät ankkurin ja virityskäämin välillä.

Nykyaikaisissa tasavirtasähkömoottoreissa voidaan käyttää kolmeen kuvattuun perustuvaa sekapiirejä.

Pyörimisnopeuden säätö

DPT:n nopeuden säätömenetelmä riippuu sen kytkentäkaaviosta:

1. Rinnakkaisherätetyissä moottoreissa nopeuden alentaminen suhteessa nimellisarvoon voidaan tehdä ankkurijännitettä muuttamalla ja lisäys voidaan tehdä heikentämällä viritysvirtaa. Nopeuden lisäämiseksi (enintään 4 kertaa suhteessa nimellisarvoon) OF-piiriin lisätään reostaatti.
2. Sarjaherätyksessä säätö on helppo suorittaa ankkuripiirin muuttuvalla resistanssilla. Totta, tämä menetelmä soveltuu vain nopeuden vähentämiseen ja vain suhteissa 1:3 tai 1:2 (lisäksi tämä johtaa suuriin häviöihin reostaatissa). Lisäys suoritetaan OF-piirin säätöreostaatilla.

Näitä piirejä käytetään harvoin nykyaikaisissa korkean teknologian laitteissa, koska niillä on kapea säätöalue ja muita haittoja. Nykyään näihin tarkoituksiin luodaan yhä enemmän elektronisia ohjauspiirejä.

Kääntäminen

Tasavirtamoottorin pyörimisen kääntämiseksi päinvastaiseksi on välttämätöntä:

• peräkkäistä herättämistä varten muuta yksinkertaisesti tulokoskettimien napaisuutta;
• seka- ja rinnakkaisherätteellä - on tarpeen muuttaa virran suuntaa ankkurikäämityksessä; jäähdytysnesteen repeäminen voi johtaa kriittiseen purkauksen lisääntymiseen sähkömotorinen voima ja langan eristyksen rikkoutuminen.

Soveltamisala

Kuten jo ymmärrät, DC-sähkömoottorien käyttö on suositeltavaa olosuhteissa, joissa jatkuva, keskeytymätön verkkoyhteys ei ole mahdollista. Hyvä esimerkki Tämä voi olla auton käynnistin, joka työntää polttomoottoria "pysähdyksestä", tai lasten leluja, joissa on moottori. Näissä tapauksissa moottorin käynnistämiseen käytetään akkuja. Teollisiin tarkoituksiin DPT:itä käytetään valssaamoissa.

DPT:n pääsovellusalue on sähkökuljetus. Höyrylaivoilla, sähkövetureilla, raitiovaunuilla, johdinbusseilla ja muilla vastaavilla on erittäin korkea käynnistysvastus, joka voidaan voittaa vain tasavirtamoottoreiden avulla niiden pehmeillä ominaisuuksilla ja laajoilla pyörimisrajoituksilla. Ottaen huomioon nopea kehitys ja ympäristöllisten kuljetusteknologioiden yleistymisen myötä DPT:n soveltamisala vain kasvaa.

Yksinkertaisin harja-keräinyksikkö

Edut ja haitat

Yhteenvetona kaikesta yllä olevasta voimme kuvata tasavirtasähkömoottoreille ominaisia ​​etuja ja haittoja verrattuna vaihtovirralla toimiviin vastaaviin.

Tärkeimmät edut:

• DPT:t ovat välttämättömiä tilanteissa, joissa tarvitaan voimakasta käynnistysmomenttia;
• ankkurin pyörimisnopeus on helposti säädettävissä;
• Tasavirtamoottori on yleinen sähkökone, eli sitä voidaan käyttää generaattorina.

Tärkeimmät haitat:

• DPT:illä on korkeat tuotantokustannukset;
• harja-keräysyksikön käyttö johtaa säännöllisen huollon ja korjauksen tarpeeseen;
• Vaatii toimiakseen tasavirtalähteen tai tasasuuntaajia.

Tasasähkömoottorit ovat tietysti kustannusten ja luotettavuuden suhteen huonompia kuin "muuttuvat" sukulaiset, mutta niitä käytetään ja tullaan käyttämään, koska niiden käytön edut tietyillä alueilla kumoavat kategorisesti kaikki haitat.

SähkömoottoritTasavirtaa käytetään niissä sähkökäytöissä, jotka vaativat laajan nopeudensäätöalueen, suurempaa tarkkuutta taajuusmuuttajan pyörimisnopeuden ylläpitämisessä ja nopeuden säätöä nimellisnopeudesta ylöspäin.

Tasasähkömoottorin toiminta perustuu. Sähkötekniikan perusteista tiedetään, että sisään sijoitettuun virtaa kuljettavaan johtimeen vaikuttaa vasemman käden säännön määräämä voima:

F = BIL

missä I on johtimen läpi kulkeva virta, B on magneettikentän induktio; L on johtimen pituus.

Kun johdin ylittää koneen magneettikentän linjat, se indusoituu siihen, mikä suhteessa johtimessa olevaan virtaan on suunnattu sitä vastaan, joten sitä kutsutaan käänteiseksi tai vastavoimaksi (counter-emf s). Sähköteho moottorissa se muunnetaan mekaaniseksi energiaksi ja käytetään osittain johtimen lämmittämiseen.

Rakenteellisesti kaikki DC sähkömoottorit koostuvat induktorista ja ankkurista, jotka on erotettu toisistaan ​​ilmaraolla.

Induktori sähkömoottori DC luo koneen kiinteän magneettikentän ja koostuu rungosta, pää- ja lisänavoista. Runko toimii pää- ja lisänapojen kiinnittämiseen ja on osa koneen magneettipiiriä. Päänapoissa on virityskäämit, jotka on suunniteltu luomaan koneen magneettikenttä, lisänapoissa on erityinen käämi, joka parantaa kytkentäolosuhteita.

Ankkuri sähkömoottori DC koostuu magneettijärjestelmästä, joka on koottu erilliset levyt, työkäämi, asetettu uriin ja tarkoitettu syöttämiseen toimiva DC käämitys.

Keräin on sylinteri, joka on asennettu moottorin akseliin ja valmistettu toisistaan ​​eristetyistä kuparilevyistä. Kommutaattorissa on cockerel-ulokkeet, joihin ankkurikäämitysosien päät juotetaan. Virta otetaan kollektorista harjoilla, jotka tarjoavat liukuvan kosketuksen kollektoriin. Harjat on kiinnitetty harjan pidikkeet, jotka pitävät ne tietyssä asennossa ja tarjoavat tarvittavan harjan paineen kommutaattorin pintaan. Harjat ja harjatelineet on asennettu runkoon yhdistettyyn poikkisuuntaan sähkömoottori.

Vaihtaa sisään sähkömoottorit DC

Käynnissä sähkömoottori DC-harjat, jotka liukuvat pyörivän kommutaattorin pintaa pitkin, liikkuvat peräkkäin kommutaattorilevyltä toiselle. Tässä tapauksessa ankkurikäämin kytkimen rinnakkaiset osat ja virta niissä muuttuvat. Virran muutos tapahtuu, kun käämitys oikosuljetaan harjalla. Tätä kytkentäprosessia ja siihen liittyviä ilmiöitä kutsutaan kommutaatioksi.

Kytkentähetkellä käämin oikosuljetussa osassa indusoituu e oman magneettikentän vaikutuksesta. d.s. itseinduktio. Tuloksena e. d.s. aiheuttaa lisävirtaa oikosulkuosaan, mikä saa aikaan epätasaisen virrantiheyden jakautumisen harjojen kosketuspinnalle. Tätä seikkaa pidetään pääasiallisena syynä kommutaattorin kipinöimiseen harjan alla. Kytkennän laatua arvioidaan harjan juoksureunan alla olevan kipinöinnin asteikolla ja se määritetään kipinäysaste-asteikolla.

Herätysmenetelmät sähkömoottorit DC

Sähkökoneiden viritys tarkoittaa toimintaan tarvittavan magneettikentän luomista niihin. sähkömoottori. Herätyspiirit sähkömoottorit DC näkyy kuvassa.

Herätysmenetelmän mukaan tasavirtasähkömoottorit jaetaan neljään ryhmään:

1. Itsenäisellä herätyksellä, jossa herätekäämi NO saa virran ulkopuolisesta tasavirtalähteestä.

2. Rinnakkaisvirityksellä (shuntti), jossa SHOV-virityskäämi on kytketty rinnan ankkurikäämin teholähteen kanssa.

3. Jaksottaisella virityksellä (sarja), jossa herätekäämi SOV on kytketty sarjaan ankkurikäämin kanssa.

4. Moottorit, joissa on sekoitettu heräte (yhdiste), joissa on sarja-MOV ja magnetointikäämin rinnakkais-MOV.

Tasavirtamoottorien tyypit

Tasavirtamoottorit eroavat ensisijaisesti herätyksensä luonteesta. Moottorit voivat olla itsenäisiä, peräkkäisiä tai sekalaista jännitystä. Rinnakkaisherätystä ei tarvitse ottaa huomioon. Vaikka kenttäkäämi olisi kytketty samaan verkkoon, josta ankkuripiiri saa virran, niin tässä tapauksessa kenttävirta ei riipu ankkurivirrasta, koska syöttöverkkoa voidaan pitää äärettömän tehon verkkona ja sen jännite on vakio.

Herätyskäämi on aina kytketty suoraan verkkoon, ja siksi lisävastuksen lisääminen ankkuripiiriin ei vaikuta herätetilaan. Olemassa olevaa erityispiirrettä ei voi olla tässä.

Pienitehoiset tasavirtamoottorit käyttävät usein kestomagneeteista saatavaa magnetosähköistä viritystä. Samalla moottorin kytkentäpiiri yksinkertaistuu merkittävästi ja kuparin kulutus vähenee. On kuitenkin pidettävä mielessä, että vaikka virityskäämi jää pois, magneettijärjestelmän mitat ja paino eivät ole pienempiä kuin sähkömagneettinen heräte autoja.

Moottoreiden ominaisuudet määräytyvät suurelta osin niiden viritysjärjestelmästä.

Mitä suuremmat moottorin mitat ovat, sitä suurempi on luonnollisesti sen vääntömomentti ja vastaavasti teho. Siksi suuremmalla pyörimisnopeudella ja samoilla mitoilla voit saada enemmän moottorin tehoa. Tältä osin tasavirtamoottorit, erityisesti pienitehoiset, on yleensä suunniteltu korkealle pyörimisnopeukselle - 1000-6000 rpm.

On kuitenkin pidettävä mielessä, että tuotantokoneiden työkappaleiden pyörimisnopeus on huomattavasti pienempi. Siksi moottorin ja työkoneen väliin on asennettava vaihdelaatikko. Miten lisää nopeutta moottoria, sitä monimutkaisempi ja kalliimpi vaihteisto tulee. Suuritehoisissa asennuksissa, joissa vaihteisto on kallis komponentti, moottorit suunnitellaan huomattavasti pienemmillä nopeuksilla.

On myös pidettävä mielessä, että mekaaninen vaihteisto aiheuttaa aina merkittävän virheen. Siksi tarkkuusasennuksissa on toivottavaa käyttää hidaskäyntisiä moottoreita, jotka voidaan kytkeä työkappaleisiin joko suoraan tai yksinkertaisin siirto. Tältä osin ilmestyi niin sanotut suuren vääntömomentin moottorit alhaiset nopeudet kierto. Näitä moottoreita käytetään laajalti metallinleikkauskoneissa, joissa ne on kytketty kuularuuveilla liikkuviin osiin ilman välilenkkejä.

Sähkömoottorit eroavat myös käyttöolosuhteisiinsa liittyviltä suunnitteluominaisuuksilta. Normaaleissa olosuhteissa käytetään ns. avoimia ja suojattuja moottoreita, joita jäähdytetään sen huoneen ilmalla, johon ne on asennettu.

Ilmaa puhalletaan koneen kanavien kautta moottorin akselilla sijaitsevalla tuulettimella. Aggressiivisissa ympäristöissä käytetään suljettuja moottoreita, joiden jäähdytys tapahtuu ulkoisen uritetun pinnan tai ulkoisen ilmavirran ansiosta. Lopuksi erikoismoottoreita on saatavana räjähdysherkkiin ympäristöihin.

Moottorin suunnittelumuodoille asetetaan erityisiä vaatimuksia, kun on tarpeen varmistaa korkea suorituskyky - nopeat kiihdytys- ja jarrutusprosessit. Tässä tapauksessa moottorilla on oltava erityinen geometria - ankkurin pieni halkaisija, jolla on suuri pituus.

Käämityksen induktanssin vähentämiseksi sitä ei sijoiteta uriin, vaan tasaisen ankkurin pinnalle. Käämitys kiinnitetään liimalla, kuten epoksihartsilla. Pienen käämin induktanssin ansiosta kommutaattorin kytkentäolosuhteet paranevat merkittävästi, lisänapoja ei tarvita ja kommutaattoria voidaan käyttää pienempiä kokoja. Jälkimmäinen vähentää edelleen moottorin ankkurin hitausmomenttia.

Lisää suuria mahdollisuuksia Mekaanisen hitauden vähentämiseksi ratkaisu on onton ankkurin käyttö, joka on eristävästä materiaalista valmistettu sylinteri. Tämän sylinterin pinnalla on käämitys, joka on valmistettu tulostamalla, leimaamalla tai langasta erityisellä koneella mallin mukaan. Käämitys on kiinnitetty liima-aineilla.

Pyörivän sylinterin sisällä on terässydän, jota tarvitaan magneettivuon kulkureittien luomiseen. Moottoreissa, joissa on sileät ja ontot ankkurit, käämien ja eristysmateriaalien viemisestä niihin johtuvan magneettipiirin rakojen lisääntymisen vuoksi tarvittava magnetointivoima vaaditun magneettivuon suorittamiseksi kasvaa merkittävästi. Vastaavasti magneettinen järjestelmä osoittautuu kehittyneemmäksi.

Pieniinertiaisiin moottoreihin kuuluu myös levy-ankkureilla varustetut moottorit. Levyt, joille käämitykset asetetaan tai liimataan, on valmistettu ohuesta eristävästä materiaalista, joka ei ole vääntynyt, kuten lasi. Kaksinapainen magneettijärjestelmä koostuu kahdesta kannakkeesta, joista toisessa on virityskäämit. Ankkurin käämin alhaisesta induktiivisuudesta johtuen koneessa ei pääsääntöisesti ole kollektoria ja virta kerätään suoraan käämistä harjoilla.

On myös syytä mainita lineaarimoottori, joka tarjoaa pikemminkin translaatiota kuin pyörivää liikettä. Se on moottori, jonka magneettinen järjestelmä on ikään kuin käytössä ja navat on asennettu ankkurin ja koneen vastaavan työosan liikeradalle. Ankkuri on yleensä suunniteltu matalahitaiseksi ankkuriksi. Moottorin mitat ja hinta ovat suuret, koska tarvitaan huomattava määrä napoja liikkeen varmistamiseksi tietyllä polun osuudella.

DC-moottorien käynnistys

Moottorin käynnistyshetkellä ankkuri on liikkumaton ja vastakkain mm. d.s. ja ankkurin jännite on nolla, joten Iп = U / Rя.

Ankkurin resistanssi on pieni, joten käynnistysvirta ylittää 10 - 20 kertaa nimellisvirran tai enemmän. Tämä voi aiheuttaa merkittävää ylikuumenemista ankkurikäämitykseen, joten moottori käynnistetään ankkuripiiriin kuuluvilla aktiivisilla vastuksilla.

Moottorit, joiden teho on enintään 1 kW, mahdollistavat suoran käynnistyksen.

Käynnistysreostaatin vastusarvo valitaan moottorin sallitun käynnistysvirran perusteella. Reostaatti on tehty vaiheittain sähkömoottorin tasaisen käynnistyksen parantamiseksi.

Käynnistyksen alussa otetaan käyttöön reostaatin koko vastus. Kun ankkurin nopeus kasvaa, tapahtuu counter-e. d.s., joka rajoittaa käynnistysvirtoja. Poistamalla asteittain reostaattivastus ankkuripiiristä asteittain, ankkuriin syötettävä jännite kasvaa.

Nopeuden säätö sähkömoottori DC

DC-moottorin nopeus:

jossa U on syöttöjännite; I - ankkurivirta; R i - ankkuriketjun vastus; kc - magneettijärjestelmää kuvaava kerroin; F - sähkömoottorin magneettivuo.

Kaavasta on selvää, että pyörimistaajuus sähkömoottori Tasavirtaa voidaan säätää kolmella tavalla: muuttamalla sähkömoottorin viritysvirtaa, muuttamalla sähkömoottoriin syötettyä jännitettä ja muuttamalla ankkuripiirin vastusta.

Kaksi ensimmäistä ohjaustapaa ovat yleisimpiä, kolmatta menetelmää käytetään harvoin: se on epätaloudellinen ja moottorin nopeus riippuu merkittävästi kuormituksen vaihteluista. Tässä tapauksessa saadut mekaaniset ominaisuudet on esitetty kuvassa.

Paksu suora on nopeuden luonnollinen riippuvuus akselin vääntömomentista tai, mikä on sama, ankkurivirrasta. Luonnollisten mekaanisten ominaisuuksien suora viiva poikkeaa hieman vaakasuuntaisesta katkoviivasta. Tätä poikkeamaa kutsutaan epävakaudeksi, epäjäykkyydeksi ja joskus staattisuudeksi. Ei-rinnakkaisten suorien I ryhmä vastaa nopeudensäätöä virityksellä, rinnakkaiset suorat II saadaan ankkurijännitteen muuttamisen seurauksena ja lopuksi puhallin III on tulosta aktiivisen vastuksen tuomisesta ankkuripiiriin.

Tasavirtamoottorin viritysvirtaa voidaan säätää reostaatilla tai millä tahansa laitteella aktiivinen vastus jonka kokoa voidaan muuttaa, esimerkiksi transistori. Kun vastus piirissä kasvaa, viritysvirta pienenee ja moottorin nopeus kasvaa. Kun magneettivuo heikkenee mekaaniset ominaisuudet sijaitsee luonnollisen yläpuolella (eli ominaisuuden yläpuolella, jos reostaattia ei ole). Moottorin kierrosluvun lisääminen lisää kipinöintiä harjojen alla. Lisäksi kun sähkömoottori toimii heikennetyllä virtauksella, sen toiminnan vakaus heikkenee, varsinkin kun vaihtelevat kuormat akselilla. Siksi nopeudensäätörajat tällä tavalla eivät ylitä 1,25 - 1,3 nimellisarvosta.

Jännitteensäätö vaatii vakiovirtalähteen, kuten generaattorin tai muuntimen. Tällaista sääntelyä käytetään kaikessa teolliset järjestelmät sähkökäyttö: generaattori - tasavirtamoottori (G - DPT), sähköinen konevahvistin - DC-moottori (EMU - DPT), magneettivahvistin - DC-moottori (MU - DPT), - DC-moottori (T - DPT).

Jarrutus sähkömoottorit DC

Sähkökäytöissä sähkömoottorit DC, käytetään kolmea jarrutusmenetelmää: dynaaminen, regeneratiivinen ja takaisinkytkentäjarrutus.

Dynaaminen jarrutus suoritetaan oikosulkemalla moottorin ankkurikäämitys tai läpi. Samaan aikaan DC moottori alkaa toimia generaattorina ja muuttaa varastoimaansa mekaanisen energian sähköenergiaksi.

Tämä energia vapautuu lämmön muodossa vastuksessa, jolle ankkurikäämi on suljettu. Dynaaminen jarrutus varmistaa tarkan moottorin pysäytyksen.Regeneratiivinen jarrutus DC moottori suoritetaan verkkoon liitettynä sähkömoottori pyörii toimilaitteen toimesta nopeudella, joka ylittää ihanteellisen nopeuden tyhjäkäyntinopeus . Siis eh. Moottorikäämissä indusoitunut d.s ylittää verkkojännitteen arvon, moottorikäämin virta muuttaa suuntaa päinvastaiseksi. Sähkömoottori menee töihin generaattoritila

, joka antaa energiaa verkkoon. Samanaikaisesti sen akselille syntyy jarrutusmomentti. Tämä tila voidaan saavuttaa nostomekanismien käyttöissä kuormaa laskettaessa, samoin kuin moottorin kierroslukua säädettäessä ja jarrutusprosesseissa tasavirtasähkökäytössä.

Tasavirtamoottorin regeneratiivinen jarrutus on taloudellisin tapa, koska tällöin sähkö palautetaan verkkoon. Metallinleikkauskoneiden sähkökäytössä tätä menetelmää käytetään nopeuden säätämiseen G - DPT ja EMU - DPT -järjestelmissä.Regeneratiivinen jarrutus Takajarrutus suoritetaan muuttamalla ankkurin käämin jännitteen ja virran napaisuutta. Kun ankkurivirta on vuorovaikutuksessa kenttäkäämin magneettikentän kanssa, syntyy jarrutusmomentti, joka pienenee pyörimisnopeuden pienentyessä sähkömoottori. sähkömoottori Kun pyörimisnopeus laskee

nollaan, sähkömoottori on irrotettava verkosta, muuten se alkaa kääntyä vastakkaiseen suuntaan. Se koostuu pyörivistä purkauselementeistä, jotka on sijoitettu staattisesti kiinteään runkoon. Samanlaisia ​​laitteita

Design

ovat laajalti kysyttyjä teknisillä aloilla, joilla on tarpeen lisätä nopeuden säätöaluetta ja ylläpitää taajuusmuuttajan vakaa pyörimisnopeus.

1. Rakenteellisesti DC-sähkömoottori koostuu roottorista (ankkurista), kelasta, kommutaattorista ja harjoista. Katsotaanpa, mitä kukin järjestelmän elementti edustaa:
2. Roottori koostuu useista keloista, jotka on peitetty johtavalla käämityksellä. Jotkut 12 voltin tasavirtamoottorit sisältävät jopa 10 tai enemmän käämiä.
3. Induktori on yksikön kiinteä osa. Koostuu magneettinapoista ja kehyksestä. Keräilijä - moottori sylinterin muodossa, joka on sijoitettu akselille. Sisältää eristeen kuparilevyjen muodossa sekä ulokkeita, jotka ovat liukukosketuksessa moottorin harjojen kanssa.
4. Harjat ovat kiinteitä koskettimia. Suunniteltu syöttämään sähkövirtaa roottoriin. Useimmiten tasavirtasähkömoottori on varustettu grafiitti- ja kupari-grafiittiharjoilla. Akselin pyöriminen saa harjojen ja roottorin väliset koskettimet sulkeutumaan ja avautumaan, mikä aiheuttaa kipinöintiä.

DC-moottorin toiminta

Tämän luokan mekanismit sisältävät erityisen herätekäämin induktoriosassa, joka vastaanottaa tasavirtaa, joka muunnetaan myöhemmin magneettikenttään.

Roottorin käämitys on alttiina sähkövirralle. Magneettikentän puolelta tähän rakenteelliseen elementtiin vaikuttaa ampeerivoima. Tämän seurauksena syntyy vääntömomentti, joka pyörittää roottoriosaa 90 o. Moottorin käyttöakselien pyöriminen jatkuu johtuen kommutointivaikutuksen muodostumisesta harja-kommutaattorikokoonpanoon.

Kun roottoriin virtaa sähkövirta, joka on induktorin magneettikentän vaikutuksen alaisena, DC-sähkömoottorit (12 volttia) luovat vääntömomentin, joka johtaa energian syntymiseen akselien pyörimisen aikana. Mekaaninen energia välittyy roottorista järjestelmän muihin osiin hihnakäytön kautta.

Tyypit

Tällä hetkellä on olemassa useita DC-sähkömoottoreiden luokkia:

• Itsenäisellä herätyksellä - käämi saa virtansa riippumaton lähde energiaa.
• Sarjavirityksellä - ankkurikäämitys on kytketty sarjaan herätekäämin kanssa.
• Rinnakkaisella virityksellä - roottorin käämitys on kytketty sähköpiiriin rinnan virtalähteen kanssa.
• Sekavirityksellä - moottorissa on useita käämiä: sarja- ja rinnakkaiskäämit.

DC-moottorin ohjaus

Moottori käynnistetään erityisten reostaattien toiminnan vuoksi, jotka luovat aktiivisen vastuksen, joka sisältyy roottoripiiriin. Mekanismin sujuvan käynnistyksen varmistamiseksi reostaatissa on porrastettu rakenne.

Reostaatin käynnistämiseen käytetään koko sen vastusta. Pyörimisnopeuden kasvaessa tapahtuu vastavaikutusta, mikä asettaa rajan käynnistysvirtojen voimakkuuden kasvulle. Vähitellen, askel askeleelta, roottoriin syötetty jännite kasvaa.

DC-sähkömoottorin avulla voit säätää työakselien pyörimisnopeutta, mikä tehdään seuraavasti:

1. Nimellisarvon alapuolella oleva nopeusosoitin korjataan muuttamalla yksikön roottorin jännitettä. Samalla vääntömomentti pysyy vakaana.
2. Nimellisarvon yläpuolella olevaa toimintanopeutta säätelee kenttäkäämissä näkyvä virta. Vääntömomenttiarvo pienenee samalla kun teho säilyy vakiona.
3. Roottorielementtiä ohjataan erikoistuneilla tyristorimuuntimilla, jotka ovat tasavirtakäyttöjä.

Edut ja haitat

DC-sähkömoottoreiden vertailu käynnissä oleviin laitteisiin vaihtovirta, on syytä huomata niiden lisääntynyt tuottavuus ja lisääntynyt tehokkuus.

Tämän luokan laitteet selviävät hyvin tekijöiden negatiivisista vaikutuksista ympäristöön. Tätä helpottaa täysin suljettu kotelo. Tasasähkömoottorien suunnittelussa on tiivisteet, jotka estävät kosteuden tunkeutumisen järjestelmään.

Suojaus luotettavien eristysmateriaalien muodossa mahdollistaa yksiköiden maksimaalisen resurssin käytön. Tällaisten laitteiden käyttö on sallittua lämpötilaolosuhteissa -50 - +50 o C ja ilman suhteellisen kosteuden ollessa noin 98 %. Mekanismi voidaan käynnistää pitkän käyttämättömyyden jälkeen.

Tasasähkömoottorien haitoista ykkössijalla on harjayksiköiden melko nopea kuluminen, mikä vaatii vastaavia ylläpitokustannuksia. Tämä sisältää myös keräimen erittäin rajoitetun käyttöiän.

Magneettivuon luominen vääntömomentin muodostamiseksi. Induktorissa tulee olla jompikumpi kestomagneetit tai herätekäämitys. Induktori voi olla osa sekä roottoria että staattoria. Kuvassa esitetyssä moottorissa. Kuvassa 1 viritysjärjestelmä koostuu kahdesta kestomagneetista ja on osa staattoria.

Kommutaattorimoottorien tyypit

Staattorin rakenteen mukaan kommutaattorimoottori voi olla jompikumpi.

Kaavio kestomagneettiharjatusta moottorista

Harjattu tasavirtamoottori (DCM) kestomagneeteilla on yleisin DCMC:istä. Tämä moottori sisältää kestomagneetteja, jotka luovat magneettikentän staattoriin. Kestomagneeteilla varustettuja DC-moottoreita (CMDC PM) käytetään yleensä tehtävissä, jotka eivät vaadi suurta tehoa. PM DC -moottorit ovat halvempia valmistaa kuin kommutaattorimoottorit kenttäkäämityksellä. Tässä tapauksessa PM DC:n vääntömomenttia rajoittaa staattorin kestomagneettien kenttä. Kestomagneetti DCDC reagoi erittäin nopeasti jännitteen muutoksiin. Vakion staattorikentän ansiosta moottorin nopeutta on helppo säätää. Kestomagneettien tasavirtamoottorin haittana on, että magneetit menettävät ajan myötä magneettisia ominaisuuksiaan, mikä johtaa heikentyneeseen staattorikenttään ja heikentyneeseen moottorin suorituskykyyn.

Edut:
• paras hinta/laatu suhde
• suuri vääntömomentti alhaisilla nopeuksilla
• nopea reagointi jännitteen muutoksiin

Virheet:
• kestomagneetit ajan myötä sekä vaikutuksen alaisena korkeita lämpötiloja menettävät magneettiset ominaisuutensa

Kommutaattorimoottori kenttäkäämityksellä

Staattorikäämin kytkentäkaavion mukaan kenttäkäämityksellä varustetut kommutaattorisähkömoottorit jaetaan moottoreihin:

Itsenäinen herätepiiri

Kaavio rinnakkainen heräte

Sarjan herätepiiri

Sekoitettu herätepiiri

Moottorit riippumaton Ja rinnakkainen heräte

Itsenäisesti viritetyissä sähkömoottoreissa kenttäkäämi ei ole kytketty sähköisesti käämiin (kuva yllä). Yleensä herätejännite UOB poikkeaa ankkuripiirin U jännitteestä. Jos jännitteet ovat yhtä suuret, niin herätekäämi kytketään rinnan ankkurikäämin kanssa. Riippumattoman tai rinnakkaisherätyksen käyttö sähkömoottorikäytössä määräytyy sähkökäyttöpiirin mukaan. Näiden moottoreiden ominaisuudet (ominaisuudet) ovat samat.

Rinnakkaisherätemoottoreissa kenttäkäämitys (induktori) ja ankkurivirrat ovat toisistaan ​​riippumattomia, ja moottorin kokonaisvirta on yhtä suuri kuin kenttäkäämin virran ja ankkurivirran summa. Normaalin toiminnan aikana, jännitteen kasvaessa syöttö lisää moottorin kokonaisvirtaa, mikä johtaa staattori- ja roottorikenttien kasvuun. Kun moottorin kokonaisvirta kasvaa, myös nopeus kasvaa ja vääntömomentti pienenee. Kun moottori on ladattu Ankkurin virta kasvaa, mikä johtaa ankkurikentän kasvuun. Ankkurin virran kasvaessa induktorin virta (virityskäämi) pienenee, minkä seurauksena induktorin kenttä pienenee, mikä johtaa moottorin nopeuden laskuun ja vääntömomentin kasvuun.

Edut:
• lähes vakio vääntömomentti alhaisilla nopeuksilla
• hyvät säätöominaisuudet
• ei magnetismin menetystä ajan myötä (koska kestomagneetteja ei ole)

Virheet:
• kalliimpi kuin KDPT PM
• moottori menee hallinnasta jos kelan virta putoaa nollaan

Harjatulla rinnakkaisviritysmoottorilla vääntömomentti pienenee suurilla nopeuksilla ja suuri, mutta vakaampi pienillä nopeuksilla. Induktorin ja ankkurikäämien virta ei siis ole riippuvainen toisistaan kokonaisvirta sähkömoottori on yhtä suuri kuin kelan ja ankkurivirtojen summa. Seurauksena tämä tyyppi moottoreilla on erinomaiset ominaisuudet nopeuden säätö. Shunttikäämittyä harjattua tasavirtamoottoria käytetään tyypillisesti sovelluksissa, jotka vaativat yli 3 kW tehoa, erityisesti autoteollisuuden sovelluksia ja teollisuus. Verrattuna rinnakkainen viritysmoottori ei menetä magneettisia ominaisuuksiaan ajan myötä ja on luotettavampi. Rinnakkaisen viritysmoottorin haittoja ovat korkeammat kustannukset ja mahdollisuus, että moottori menee hallinnasta, jos induktorin virta putoaa nollaan, mikä puolestaan ​​voi johtaa moottorin vikaantumiseen.

Sarjaviritetyissä sähkömoottoreissa virityskäämi on kytketty sarjaan ankkurikäämin kanssa ja herätevirta on yhtä suuri kuin ankkurivirta (I in = I a), mikä antaa moottoreille erityisiä ominaisuuksia. Pienillä kuormilla, kun ankkurin virta on pienempi kuin nimellisvirta (I a < I nom) ja moottorin magneettijärjestelmä ei ole kyllästynyt (F ~ I a), sähkömagneettinen vääntömomentti on verrannollinen virran neliöön ankkurin käämitys:

• missä M – , N∙m,
• c M on vakiokerroin, joka määräytyy moottorin suunnitteluparametrien mukaan,
• Ф – päämagneettivuo, Wb,
• I a – ankkurivirta, A.

Kuorman kasvaessa moottorin magneettijärjestelmä kyllästyy ja virran I a ja magneettivuon F välinen suhteellisuus rikkoutuu. Merkittävällä kyllästymisellä magneettivuo Ф ei käytännössä kasva Ia:n kasvaessa. Riippuvuuden M=f(I a) kuvaaja alkuosassa (kun magneettinen järjestelmä ei ole kyllästynyt) on paraabelin muotoinen, sitten kyllästyessään se poikkeaa paraabelista ja alueella raskaita kuormia menee suoraan linjaan.

Tärkeää: Ei ole hyväksyttävää kytkeä sarjaviritettyjä moottoreita verkkoon tyhjäkäynnillä (ilman akselin kuormitusta) tai kuormalla, joka on alle 25% nimelliskuormasta, koska pienillä kuormilla ankkurin pyörimistaajuus kasvaa jyrkästi saavuttaen arvot jossa moottorin mekaaninen tuhoutuminen on mahdollista, joten vetokäytöissä peräkkäisherätysmoottoreissa ei ole hyväksyttävää käyttää hihnakäyttöä, jos se rikkoutuu, moottori menee tyhjäkäyntitilaan. Poikkeuksen muodostavat jopa 100-200 W:n tehoiset sarjaviritysmoottorit, jotka voivat toimia joutotilassa, koska niiden mekaanisten ja magneettisten häviöiden teho heikkenee korkeat taajuudet pyörimisnopeus on oikeassa suhteessa moottorin nimellistehoon.

Sarjaviritysmoottoreiden kyky kehittää suuri sähkömagneettinen vääntömomentti tarjoaa niille hyvät käynnistysominaisuudet.

Sarjaherätetyllä kommutaattorimoottorilla on suuri vääntömomentti alhaisilla nopeuksilla ja se kehittyy suuri nopeus kun ei ole kuormaa. Tämä sähkömoottori on ihanteellinen laitteille, jotka tarvitsevat suurta vääntömomenttia (nosturit ja vinssit), koska sekä staattorin että roottorin virta kasvaa kuormituksen alaisena. Toisin kuin rinnakkaisherätetyissä moottoreissa, sarjaherätetyssä moottorissa ei ole tarkat ominaisuudet nopeuden säädin ja tapaus oikosulku kenttäkäämitystä, siitä voi tulla hallitsematon.

Sekaviritysmoottorissa on kaksi kenttäkäämiä, joista toinen on kytketty rinnan ankkurikäämin kanssa ja toinen sarjaan. Käämien magnetointivoimien suhde voi olla erilainen, mutta yleensä yksi käämeistä muodostaa suuremman magnetointivoiman ja tätä käämiä kutsutaan pääkäämiksi, toista käämiä kutsutaan apukäämiksi. Kenttäkäämit voidaan kytkeä päälle koordinoidusti ja vastavirtaan ja vastaavasti magneettivuo syntyy käämien magnetointivoimien summasta tai erosta. Jos käämit on kytketty vastaavasti, tällaisen moottorin nopeusominaisuudet sijaitsevat rinnakkais- ja sarjaviritysmoottoreiden nopeusominaisuuksien välissä. Käämien vastakytkentää käytetään, kun on tarpeen saavuttaa vakio pyörimisnopeus tai nostaa pyörimisnopeutta kasvavalla kuormalla. Siten sekoitettu viritysmoottorin suorituskykyominaisuudet lähestyvät rinnakkais- tai sarjaviritysmoottorin suorituskykyä riippuen siitä, kumpi herätekäämeistä on pääroolissa.