(mijn God, wat vliegt de tijd!). Het onderwerp van vandaag kan voor weinig mensen interessant zijn, maar als iemand geïnteresseerd is, zal het voor hen zeer nuttig zijn. Laten we luisteren trudnopisaka: Schrijf duidelijk over het ontwerp van DC-elektromotoren. U kunt een van de typen als voorbeeld gebruiken. Aan de ene kant is het werkingsprincipe immers heel eenvoudig, maar aan de andere kant, als je een van de elektromotoren demonteert, zijn er veel onderdelen waarvan het doel niet voor de hand ligt. En op sites aan het begin van de zoekresultaten staat in het beste geval alleen de naam van deze details. Ik ben van plan om samen met mijn kinderen een eenvoudige elektromotor in elkaar te zetten, zodat ze het beter kunnen begrijpentechnologie en ze waren niet bang om het onder de knie te krijgen.

De eerste ontwikkelingsfase van de elektromotor (1821-1832) hangt nauw samen met de creatie van fysieke apparaten om de voortdurende omzetting van elektrische energie in mechanische energie aan te tonen.

In 1821 toonde M. Faraday, die de interactie van geleiders met stroom en een magneet bestudeerde, aan dat elektrische stroom rotatie van de geleider rond de magneet of rotatie van de magneet rond de geleider veroorzaakt. De ervaring van Faraday bevestigde de fundamentele mogelijkheid om een ​​elektromotor te bouwen.

De tweede ontwikkelingsfase van elektromotoren (1833-1860) werd gekenmerkt door ontwerpen met roterende beweging van het anker.

Thomas Davenport - Amerikaanse smid, uitvinder, ontwierp in 1833 de eerste roterende gelijkstroommotor en creëerde een modeltrein die daardoor werd aangedreven. In 1837 ontving hij een patent voor een elektromagnetische machine.

In 1834 creëerde B. S. Jacobi 's werelds eerste elektrische gelijkstroommotor, waarin hij het principe van directe rotatie van het bewegende deel van de motor implementeerde. Op 13 september 1838 dreef een boot met twaalf passagiers tegen de stroom in de Neva af met een snelheid van ongeveer 3 km/u. De boot was uitgerust met wielen met bladen. De wielen werden aangedreven door een elektromotor, die stroom kreeg van een batterij van 320 galvanische cellen. Dit was de eerste keer dat een elektromotor op een schip verscheen.

Tests van verschillende elektromotorontwerpen brachten BS Jacobi en andere onderzoekers tot de volgende conclusies:

• de uitbreiding van het gebruik van elektromotoren is rechtstreeks afhankelijk van de verlaging van de kosten van elektrische energie, dat wil zeggen van de creatie van een generator die zuiniger is dan galvanische cellen;
• elektromotoren moeten zo klein mogelijke afmetingen, een hoog vermogen en een hoog rendement hebben;
• De fase in de ontwikkeling van elektromotoren houdt verband met de ontwikkeling van ontwerpen met een ringvormig, niet-uitspringend poolanker en een vrijwel constant koppel.

De derde ontwikkelingsfase van elektromotoren wordt gekenmerkt door de ontdekking en het industriële gebruik van het principe van zelfexcitatie, in verband waarmee uiteindelijk het principe van omkeerbaarheid van de elektrische machine werd gerealiseerd en geformuleerd. Elektromotoren werden aangedreven door een goedkopere bron van elektrische energie: een elektromagnetische gelijkstroomgenerator.

In 1886 kreeg de DC-elektromotor de belangrijkste kenmerken van een modern ontwerp. Vervolgens verbeterde hij steeds meer.

Momenteel is het moeilijk om het leven van de mensheid voor te stellen zonder een elektromotor. Het wordt gebruikt in treinen, trolleybussen, trams. Planten en fabrieken beschikken over krachtige elektrische machines. Elektrische vleesmolens, keukenmachines, koffiemolens, stofzuigers - dit alles wordt in het dagelijks leven gebruikt en is uitgerust met elektromotoren.

De overgrote meerderheid van elektrische machines werkt volgens het principe van magnetische afstoting en aantrekking. Als je een draad tussen de noord- en zuidpool van een magneet plaatst en er stroom doorheen laat lopen, wordt deze naar buiten geduwd. Hoe is dit mogelijk? Feit is dat de stroom, die door een geleider gaat, een cirkelvormig magnetisch veld om zichzelf heen vormt over de gehele lengte van de draad. De richting van dit veld wordt bepaald door de gimlet-regel (schroef).

Wanneer het cirkelvormige veld van een geleider interageert met het uniforme veld van een magneet, verzwakt het magnetische veld tussen de polen aan de ene kant en wordt het aan de andere kant sterker. Dat wil zeggen, het medium wordt elastisch en de resulterende kracht duwt de draad uit het veld van de magneet onder een hoek van 90 graden in de richting die wordt bepaald door de linkerhandregel (de rechterhandregel wordt gebruikt voor generatoren, en de linkerhandregel handregel is alleen geschikt voor motoren). Deze kracht wordt “Ampere” genoemd en de grootte ervan wordt bepaald door de wet van Ampere, F=BxIxL, waarbij B de waarde is van de magnetische inductie van het veld; ik – stroom circuleert in de geleider; L – draadlengte.

Dit fenomeen werd gebruikt als basisprincipe van de eerste elektromotoren, en hetzelfde principe wordt nog steeds gebruikt. Gelijkstroommotoren met laag vermogen gebruiken permanente magneten om een ​​constant magnetisch veld te creëren. Bij elektromotoren met gemiddeld en hoog vermogen wordt een uniform magnetisch veld gecreëerd met behulp van een bekrachtigingswikkeling of inductor.

Laten we het principe van het creëren van mechanische beweging met behulp van elektriciteit in meer detail bekijken. De dynamische afbeelding toont een eenvoudige elektromotor. In een uniform magnetisch veld plaatsen we een draadframe verticaal en laten we er stroom doorheen gaan. Wat gebeurt er? Het frame roteert en beweegt enige tijd door traagheid totdat het een horizontale positie bereikt. Deze neutrale positie is het dode punt - de plaats waar het effect van het veld op de stroomvoerende geleider nul is. Om de beweging door te laten gaan, moet je nog minstens één frame toevoegen en ervoor zorgen dat de richting van de stroom in het frame op het juiste moment wordt gewijzigd. De trainingsvideo onderaan de pagina laat dit proces duidelijk zien.

Een moderne gelijkstroommotor heeft in plaats van één frame een anker met veel geleiders die in groeven zijn gelegd, en in plaats van een permanente hoefijzermagneet heeft hij een stator met een bekrachtigingswikkeling met twee of meer polen. De figuur toont een dwarsdoorsnede van een tweepolige elektromotor. Het principe van de werking ervan is als volgt. Als een stroom die "van ons af" beweegt (gemarkeerd met een kruis) door de draden van het bovenste deel van het anker wordt geleid, en in het onderste deel "naar ons toe" (gemarkeerd met een stip), dan volgens de linkerkant Volgens hetzelfde principe worden de bovenste geleiders naar links uit het magnetische veld van de stator geduwd en worden de geleiders van de onderste ankerhelften naar rechts geduwd. Omdat de koperdraad in de groeven van het anker wordt gelegd, wordt de volledige slagkracht daarop overgedragen en zal deze roteren. Dan kun je zien dat wanneer de geleider met de richting van de stroom "van ons af" naar beneden draait en tegenover de door de stator gecreëerde zuidpool gaat staan, deze naar links wordt gedrukt en er zal worden afgeremd. Om dit te voorkomen, moet u de richting van de stroom in de draad omkeren zodra de neutrale lijn wordt overschreden. Dit gebeurt met behulp van een collector - een speciale schakelaar die de ankerwikkeling verbindt met het algemene circuit van de elektromotor.

De ankerwikkeling brengt dus koppel over op de elektromotoras, die op zijn beurt de werkingsmechanismen van alle apparatuur aandrijft, zoals bijvoorbeeld een machine voor een kettingschakel. Hoewel in dit geval een AC-inductiemotor wordt gebruikt, is het basisprincipe van de werking identiek aan dat van een DC-motor: hij duwt een stroomvoerende geleider uit een magnetisch veld. Alleen een asynchrone elektromotor heeft een roterend magnetisch veld, terwijl een DC-elektromotor een statisch veld heeft.

Structureel bestaan ​​alle DC-elektromotoren uit een inductor en een anker, gescheiden door een luchtspleet.

De inductor (stator) van een DC-elektromotor wordt gebruikt om een ​​stationair magnetisch veld van de machine te creëren en bestaat uit een frame, hoofd- en extra polen. Het frame dient voor het bevestigen van de hoofd- en extra palen en is een onderdeel van het magnetische circuit van de machine. Op de hoofdpolen bevinden zich bekrachtigingswikkelingen die zijn ontworpen om een ​​magnetisch veld van de machine te creëren, op de extra polen bevindt zich een speciale wikkeling die dient om de schakelomstandigheden te verbeteren.

Het anker van een DC-elektromotor bestaat uit een magnetisch systeem dat is samengesteld uit afzonderlijke platen, een in groeven geplaatste werkwikkeling en een collector die dient om gelijkstroom aan de werkwikkeling te leveren.

De collector is een cilinder die op de motoras is gemonteerd en is gemaakt van van elkaar geïsoleerde koperen platen. De commutator heeft uitsteeksels waaraan de uiteinden van de ankerwikkelingssecties zijn gesoldeerd. Er wordt stroom uit de commutator gehaald met behulp van borstels die voor glijdend contact met de commutator zorgen. De borstels zijn bevestigd in borstelhouders, die ze in een bepaalde positie houden en zorgen voor de nodige druk van de borstel op het oppervlak van de commutator. Borstels en borstelhouders zijn gemonteerd op een dwarsbalk die verbonden is met het elektromotorhuis.

De collectormotor is zeer goed. Het is verdomd eenvoudig en flexibel aan te passen. Je kunt de snelheid verhogen, verlagen, de mechanische eigenschappen zijn zwaar, hij houdt het koppel met een knal vast. De afhankelijkheid is direct. Nou, het is een sprookje, geen motor. Als het niet één vlieg in de zalf is van al deze verrukkingen - de verzamelaar.

Dit is een complexe, dure en zeer onbetrouwbare eenheid. Het vonkt, veroorzaakt interferentie en raakt verstopt met geleidend stof van de borstels. En onder zware belasting kan hij oplaaien en een cirkelvormig vuur vormen, en dan is dat het, de motor is vastgeschroefd. Het zal alles kortsluiten.

Maar wat is een verzamelaar eigenlijk? Waarom is hij nodig? Hierboven zei ik dat de collector een mechanische omvormer is. Zijn taak is om de ankerspanning heen en weer te schakelen, waardoor de wikkeling aan de stroming wordt blootgesteld.

De collector in elektrische machines fungeert als gelijkrichter van wisselstroom naar gelijkstroom (in generatoren) en als automatische schakelaar voor de stroomrichting in roterende ankergeleiders (in motoren).

Wanneer het magnetische veld wordt doorkruist door slechts twee geleiders die een frame vormen, zal de collector een enkele ring zijn die in twee delen is gesneden, van elkaar geïsoleerd. Over het algemeen wordt elke halve ring een verzamelplaat genoemd.

Het begin en einde van het frame zijn elk verbonden met een eigen verzamelplaat. De borstels zijn zo geplaatst dat één ervan altijd verbonden is met de geleider die op de noordpool zal bewegen, en de andere op de geleider die op de zuidpool zal bewegen.

Rijst. 2. Vereenvoudigde afbeelding van het reservoir

Rijst. 3. AC-gelijkrichting met behulp van een commutator

Laten we het frame een roterende beweging met de klok mee geven. Op het moment dat het roterende frame de positie inneemt zoals weergegeven in Fig. 3, A, zal de grootste stroom in de geleiders worden geïnduceerd, aangezien de geleiders de magnetische krachtlijnen kruisen en er loodrecht op bewegen.

De geïnduceerde stroom van geleider B verbonden met collectorplaat 2 zal naar borstel 4 vloeien en, nadat hij door een extern circuit is gegaan, via borstel 3 terugkeren naar geleider A. In dit geval zal de rechter borstel positief zijn en de linker borstel negatief.

Verdere rotatie van het frame (positie B) zal opnieuw leiden tot de inductie van stroom in beide geleiders; de richting van de stroom in de geleiders zal echter tegengesteld zijn aan die in positie A. Omdat de collectorplaten samen met de geleiders zullen roteren, zal borstel 4 opnieuw elektrische stroom afgeven aan het externe circuit, en via borstel 3 de stroom keert terug naar het frame.

Hieruit volgt dat, ondanks de verandering in de richting van de stroom in de roterende geleiders zelf, als gevolg van de schakeling door de collector, de richting van de stroom in het externe circuit niet is veranderd.

Op het volgende moment (positie D), wanneer het frame weer zijn positie op de neutrale lijn inneemt, zal er weer geen stroom meer zijn in de geleiders en dus in het externe circuit.

Op volgende tijdstippen zal de beschouwde bewegingscyclus in dezelfde volgorde worden herhaald. De richting van de geïnduceerde stroom in het externe circuit als gevolg van de collector zal dus altijd hetzelfde blijven, en tegelijkertijd zal de polariteit van de borstels hetzelfde blijven.

Het borstelsamenstel is nodig om elektriciteit te leveren aan de spoelen op de roterende rotor en om de stroom in de rotorwikkelingen te schakelen. Borstel - vast contact (meestal grafiet of kopergrafiet). De borstels openen en sluiten de contactplaten van de rotorcommutator met hoge frequentie. Als gevolg hiervan treden tijdens de werking van de DPT transiënte processen op in de rotorwikkelingen. Deze processen leiden tot vonken op de collector, wat de betrouwbaarheid van de DPT aanzienlijk vermindert. Om vonken te verminderen, worden verschillende methoden gebruikt, waarvan de belangrijkste de installatie van extra palen is. Bij hoge stromen treden krachtige transiënte processen op in de DPT-rotor, waardoor vonken constant alle commutatorplaten kunnen bedekken, ongeacht de positie van de borstels. Dit fenomeen wordt ringvonken van de collector of “circulair vuur” genoemd. Ringvonken zijn gevaarlijk omdat alle collectorplaten tegelijkertijd doorbranden en de levensduur aanzienlijk wordt verkort. Visueel verschijnt ringvonk in de vorm van een lichtgevende ring nabij de collector. Het effect van ringvonken van de collector is niet acceptabel. Bij het ontwerpen van aandrijvingen worden passende beperkingen gesteld aan de maximale koppels (en dus de rotorstromen) die door de motor worden ontwikkeld. Het motorontwerp kan een of meer borstel-commutatoreenheden hebben.

Maar het is al de 21e eeuw en goedkope en krachtige halfgeleiders zijn nu bij elke stap aanwezig. Dus waarom hebben we een mechanische omvormer nodig als we deze elektronisch kunnen maken? Dat klopt, dat is niet nodig! Dus nemen en vervangen we de collector door stroomschakelaars, en voegen we ook rotorpositiesensoren toe, zodat we weten op welk moment de wikkelingen moeten worden geschakeld.

En voor meer gemak draaien we de motor binnenstebuiten - het is veel gemakkelijker om een ​​magneet of een simpele bekrachtigingswikkeling te draaien dan een anker met al deze rommel aan boord. De rotor is hier een krachtige permanente magneet of een wikkeling die wordt aangedreven door sleepringen. Die, hoewel hij op een verzamelaar lijkt, veel betrouwbaarder is dan hij.

En wat krijgen we? Rechts! Borstelloze gelijkstroommotor, ook wel BLDC genoemd. Allemaal dezelfde schattige en handige kenmerken van de DPT, maar zonder deze vervelende verzamelaar. En verwar BLDC niet met synchrone motoren. Dit zijn compleet verschillende machines en hebben verschillende werkings- en controleprincipes, hoewel ze structureel ZEER vergelijkbaar zijn en dezelfde synchronisator gemakkelijk kan werken als een BLDC, waarbij alleen sensoren en een besturingssysteem worden toegevoegd. Maar dat is een heel ander verhaal. meer over hem.

Als we het onderwerp van de gelijkstroommotor voortzetten, moet worden opgemerkt dat het werkingsprincipe van de elektromotor is gebaseerd op het inverteren van de gelijkstroom in het ankercircuit, zodat er niet wordt geremd en de rotatie van de rotor in een constant ritme wordt gehouden. Als je de richting van de stroom in de opwindende wikkeling van de stator verandert, zal volgens de linkerhandregel de draairichting van de rotor veranderen. Hetzelfde zal gebeuren als we de borstelcontacten verwisselen die stroom leveren van de bron naar de ankerwikkeling. Maar als je hier en daar “+” “-” verandert, verandert de draairichting van de as niet. Daarom kan in principe wisselstroom worden gebruikt om een ​​dergelijke motor van stroom te voorzien, omdat de stroom in de inductor en het anker zal tegelijkertijd veranderen. In de praktijk worden dergelijke apparaten zelden gebruikt.

Ik denk dat velen van jullie die zich met motoren hebben beziggehouden, misschien hebben gemerkt dat ze een uitgesproken startstroom hebben, wanneer de motor bij het starten de naald van de ampèremeter bijvoorbeeld tot een ampère kan rukken, en na acceleratie de stroom daalt tot ongeveer 200 mA .

Waarom gebeurt dit? Dit is hoe back-emf werkt. Wanneer de motor wordt gestopt, hangt de stroom die er doorheen kan gaan slechts af van twee parameters: de voedingsspanning en de weerstand van de ankerwikkeling. Het is dus gemakkelijk om de maximale stroom te achterhalen die de motor kan ontwikkelen en waarvoor het circuit moet worden berekend. Het volstaat om de weerstand van de motorwikkeling te meten en de voedingsspanning door deze waarde te delen. Simpelweg volgens de wet van Ohm. Dit is de maximale startstroom.

Maar terwijl het versnelt, begint er iets grappigs: de ankerwikkeling beweegt over het magnetische veld van de stator en er wordt een EMF in geïnduceerd, zoals in een generator, maar deze is tegengesteld gericht aan degene die de motor draait. En als gevolg daarvan neemt de stroom door het anker sterk af, hoe meer, hoe hoger de snelheid.

En als de motor gaandeweg verder wordt aangedraaid, zal de back-emf hoger zijn dan de toevoer en zal de motor energie in het systeem gaan pompen en een generator worden.

Wat betreft het elektrische circuit voor het inschakelen van de motor, er zijn er verschillende en deze worden in de figuur weergegeven. Wanneer de wikkelingen parallel zijn aangesloten, bestaat de ankerwikkeling uit een groot aantal windingen dunne draad. Bij deze aansluiting zal de door de collector geschakelde stroom door de hoge weerstand aanzienlijk minder zijn en zullen de platen niet veel vonken of doorbranden. Als je een serieschakeling maakt van de inductor- en ankerwikkelingen, dan is de inductorwikkeling gemaakt van een draad met een grotere diameter en minder windingen, omdat de gehele ankerstroom vloeit door de statorwikkeling. Met dergelijke manipulaties met een proportionele verandering in de huidige waarden en het aantal windingen blijft de magnetiserende kracht constant en worden de kwaliteitskenmerken van het apparaat beter.

Tegenwoordig worden DC-motoren zelden gebruikt in de productie. Onder de nadelen van dit type elektrische machines kan men de snelle slijtage van het borstel-collectorsamenstel opmerken. Voordelen - goede starteigenschappen, eenvoudige aanpassing van de frequentie en draairichting, eenvoud van ontwerp en bediening.

Tegenwoordig worden onafhankelijk aangestuurde gelijkstroommotoren, bestuurd door thyristoromvormers, gebruikt in industriële elektrische aandrijvingen. Deze aandrijvingen bieden snelheidsregeling over een breed bereik. Het regelen van de snelheid naar beneden ten opzichte van de nominale snelheid wordt uitgevoerd door de spanning op het anker te veranderen, en naar boven - door de excitatiestroom te verzwakken. Beperkingen in vermogen en snelheid worden bepaald door de eigenschappen van de gebruikte motoren, niet door de halfgeleiderapparaten. Thyristors kunnen in serie of parallel worden geschakeld als ze niet hoog genoeg zijn. spannings- of stroomklasse. De ankerstroom en het koppel worden beperkt door de thermische overbelastingscapaciteit van de motor.

Werkingsprincipe:

Gelijkstroommotorconstructie VOOR DETAILS:

Voor wie nieuwsgierig is, ik kan je daar uitgebreider over vertellen of bijvoorbeeld wat het is. Nou ja, alleen voor degenen die dorst hebben - details over . Het originele artikel staat op de website InfoGlaz.rf Link naar het artikel waarvan deze kopie is gemaakt -

Elektromotoren zijn apparaten waarin elektrische energie wordt omgezet in mechanische energie. Het principe van hun werking is gebaseerd op het fenomeen van elektromagnetische inductie.

De manier waarop de magnetische velden op elkaar inwerken, waardoor de motorrotor gaat draaien, verschilt echter aanzienlijk, afhankelijk van het type voedingsspanning: wisselstroom of direct.

Het werkingsprincipe van een DC-elektromotor is gebaseerd op het effect van afstoting van gelijke polen van permanente magneten en aantrekking van ongelijke polen. De prioriteit van zijn uitvinding behoort toe aan de Russische ingenieur B. S. Jacobi. Het eerste industriële model van een gelijkstroommotor werd in 1838 gemaakt. Sindsdien heeft het ontwerp geen fundamentele veranderingen ondergaan.

Bij DC-motoren met laag vermogen is een van de magneten fysiek aanwezig. Het wordt rechtstreeks op het machinelichaam bevestigd. De tweede wordt gecreëerd in de ankerwikkeling nadat er een gelijkstroombron op is aangesloten. Voor dit doel wordt een speciaal apparaat gebruikt: een commutatorborsteleenheid. De collector zelf is een geleidende ring die aan de motoras is bevestigd. De uiteinden van de ankerwikkeling zijn ermee verbonden.

Om koppel te laten optreden, moeten de polen van de permanente magneet van het anker voortdurend worden verwisseld. Dit zou moeten gebeuren op het moment dat de pool de zogenaamde magnetische nulleider kruist. Structureel wordt dit probleem opgelost door de collectorring te verdelen in sectoren, gescheiden door diëlektrische platen. De uiteinden van de ankerwikkelingen zijn er afwisselend mee verbonden.

Om de collector op de voeding aan te sluiten, worden zogenaamde borstels gebruikt: grafietstaven met hoge elektrische geleidbaarheid en een lage glijwrijvingscoëfficiënt.

De ankerwikkelingen zijn niet verbonden met het voedingsnetwerk, maar zijn via een commutator-borstelsamenstel verbonden met de startweerstand. Het proces van het inschakelen van een dergelijke motor bestaat uit het aansluiten op het voedingsnetwerk en het geleidelijk terugbrengen van de actieve weerstand in het ankercircuit tot nul. De elektromotor draait soepel en zonder overbelasting.

Kenmerken van het gebruik van asynchrone motoren in een enkelfasig circuit

Ondanks het feit dat het roterende magnetische veld van de stator het gemakkelijkst te verkrijgen is uit een driefasige spanning, maakt het werkingsprincipe van een asynchrone elektromotor het mogelijk om te werken vanuit een enkelfasig huishoudelijk netwerk als er enkele wijzigingen in het ontwerp worden aangebracht.

Om dit te doen, moet de stator twee wikkelingen hebben, waarvan er één de "start" -wikkeling is. De stroom daarin wordt 90° in fase verschoven als gevolg van de opname van een reactieve belasting in het circuit. Meestal hiervoor

Door de bijna volledige synchronisatie van magnetische velden kan de motor zelfs bij aanzienlijke belasting van de as snelheid winnen, wat nodig is voor de werking van boormachines, boorhamers, stofzuigers, slijpmachines of boenmachines.

Als een instelbaar exemplaar is opgenomen in het voedingscircuit van een dergelijke motor, kan de rotatiefrequentie ervan soepel worden gewijzigd. Maar de richting kan, wanneer hij wordt gevoed vanuit een wisselstroomcircuit, nooit worden veranderd.

Dergelijke elektromotoren kunnen zeer hoge snelheden ontwikkelen, zijn compact en hebben een groter koppel. De aanwezigheid van een commutator-borstelsamenstel vermindert echter hun levensduur - grafietborstels verslijten vrij snel bij hoge snelheden, vooral als de commutator mechanische schade heeft.

Elektromotoren hebben het hoogste rendement (meer dan 80%) van alle door de mens gemaakte apparaten. Hun uitvinding aan het einde van de 19e eeuw kan worden beschouwd als een kwalitatieve sprong in de beschaving, omdat het zonder hen onmogelijk is om het leven van een moderne samenleving gebaseerd op hoogwaardige technologie voor te stellen, en er is nog niets effectiever uitgevonden.

Synchronisch werkingsprincipe van een elektromotor op video

Elektromotoren aangedreven door gelijkstroom worden veel minder vaak gebruikt in vergelijking met motoren aangedreven door wisselstroom. In huishoudelijke omstandigheden worden in kinderspeelgoed DC-elektromotoren gebruikt, aangedreven door conventionele DC-batterijen. Tijdens de productie drijven DC-elektromotoren verschillende eenheden en apparatuur aan. Ze worden aangedreven door krachtige batterijen.

Ontwerp en werkingsprincipe

Gelijkstroommotoren zijn qua ontwerp vergelijkbaar met synchrone AC-motoren, met als verschil het type stroom. Eenvoudige motordemonstratiemodellen gebruikten een enkele magneet en een frame waar stroom doorheen ging. Een dergelijk apparaat werd als een eenvoudig voorbeeld beschouwd. Moderne motoren zijn geavanceerde, complexe apparaten die een groot vermogen kunnen ontwikkelen.

De hoofdwikkeling van de motor is het anker, dat van stroom wordt voorzien via het commutator- en borstelmechanisme. Het roteert in een magnetisch veld gevormd door de polen van de stator (motorhuis). Het anker bestaat uit verschillende wikkelingen die in de groeven worden gelegd en daar worden vastgezet met een speciale epoxyverbinding.

De stator kan bestaan ​​uit veldwikkelingen of permanente magneten. Bij motoren met een laag vermogen worden permanente magneten gebruikt en bij motoren met een hoog vermogen is de stator uitgerust met veldwikkelingen. De stator is aan de uiteinden afgesloten met deksels met ingebouwde lagers die dienen om de ankeras te roteren. Aan het ene uiteinde van deze as is een koelventilator bevestigd, die luchtdruk creëert en deze tijdens bedrijf door de binnenkant van de motor circuleert.

Het werkingsprincipe van zo’n motor is gebaseerd op de wet van Ampere. Wanneer je een draadframe in een magnetisch veld plaatst, gaat het roteren. De stroom die er doorheen gaat, creëert een magnetisch veld om zich heen dat in wisselwerking staat met het externe magnetische veld, wat leidt tot rotatie van het frame. In het moderne motorontwerp wordt de rol van het frame gespeeld door een anker met wikkelingen. Er wordt stroom aan hen geleverd, waardoor er een stroom rond het anker ontstaat, waardoor deze gaat roteren.

Om de ankerwikkelingen afwisselend van stroom te voorzien, worden speciale borstels gebruikt, gemaakt van een legering van grafiet en koper.

De draden van de ankerwikkelingen worden gecombineerd tot één eenheid, een collector genoemd, gemaakt in de vorm van een ring van lamellen die aan de ankeras zijn bevestigd. Terwijl de as draait, leveren de borstels afwisselend stroom aan de ankerwikkelingen via de commutatorlamellen. Als gevolg hiervan draait de motoras met een uniforme snelheid. Hoe meer wikkelingen het anker heeft, hoe gelijkmatiger de motor zal werken.

Het borstelsamenstel is het meest kwetsbare mechanisme in het motorontwerp. Tijdens bedrijf wrijven koper-grafietborstels tegen de commutator, herhalen hun vorm en worden er met constante kracht tegenaan gedrukt. Tijdens het gebruik verslijten de borstels en zet geleidend stof, dat een product is van deze slijtage, zich af op de motoronderdelen. Dit stof moet periodiek worden verwijderd. Stofverwijdering wordt meestal uitgevoerd met lucht onder hoge druk.

Borstels vereisen periodieke bewegingen in de groeven en blazen met lucht, omdat opgehoopt stof ervoor kan zorgen dat ze vast komen te zitten in de geleidegroeven. Hierdoor zullen de borstels boven de commutator gaan hangen en zal de motor defect raken. Borstels moeten periodiek vervangen worden vanwege slijtage. Slijtage van de commutator treedt ook op daar waar de commutator in contact komt met de borstels. Daarom wordt het anker, wanneer het versleten is, verwijderd en wordt de commutator op een draaibank gedraaid. Na het groeven van de commutator wordt de isolatie die zich tussen de lamellen van de commutator bevindt, tot een kleine diepte afgeslepen zodat deze de borstels niet vernietigt, aangezien de sterkte ervan aanzienlijk groter is dan de sterkte van de borstels.

Soort

DC-elektromotoren zijn onderverdeeld op basis van de aard van de excitatie.

Onafhankelijke opwinding

Bij dit type bekrachtiging wordt de wikkeling aangesloten op een externe stroombron. In dit geval zijn de motorparameters vergelijkbaar met die van een permanentmagneetmotor. De rotatiesnelheid wordt aangepast door de weerstand van de ankerwikkelingen. De snelheid wordt geregeld door een speciale regelweerstand die is aangesloten op het bekrachtigingswikkelcircuit. Als de weerstand aanzienlijk afneemt of het circuit breekt, neemt de ankerstroom toe tot gevaarlijke waarden.

Elektromotoren met onafhankelijke bekrachtiging mogen niet zonder belasting of met een kleine belasting worden gestart, omdat de snelheid sterk zal toenemen en de motor zal uitvallen.

Parallelle excitatie

De veld- en rotorwikkelingen zijn parallel verbonden met één stroombron. Met dit schema is de veldwikkelstroom aanzienlijk lager dan de rotorstroom. De parameters van de motoren worden te rigide; ze kunnen worden gebruikt om ventilatoren en werktuigmachines aan te drijven.

De motortoerentalregeling wordt verzorgd door een reostaat in een serieschakeling met de veldwikkelingen of in het rotorcircuit.

Sequentiële excitatie

In dit geval is de opwindende wikkeling in serie geschakeld met het anker, waardoor dezelfde stroom door deze wikkelingen gaat. De rotatiesnelheid van een dergelijke motor is afhankelijk van de belasting. De motor mag niet onbelast stationair worden gestart. Een dergelijke motor heeft echter behoorlijke startparameters, dus een soortgelijk circuit wordt gebruikt in zware elektrische voertuigen.

Gemengde opwinding

Dit schema omvat het gebruik van twee veldwikkelingen die zich in paren op elke pool van de motor bevinden. Deze wikkelingen kunnen op twee manieren worden aangesloten: door de som van de fluxen, of door ze af te trekken. Hierdoor kan de elektromotor dezelfde eigenschappen hebben als motoren met parallelle of seriematige bekrachtiging.

Om de motor de andere kant op te laten draaien, wordt de polariteit op een van de wikkelingen gewijzigd. Om de rotatiesnelheid van de motor en de start ervan te regelen, wordt stapsgewijs schakelen van verschillende weerstanden gebruikt.

Kenmerken van de bediening

DC-elektromotoren zijn milieuvriendelijk en betrouwbaar. Het belangrijkste verschil met AC-motoren is de mogelijkheid om de rotatiesnelheid over een groot bereik aan te passen.

Dergelijke DC-motoren kunnen ook als generator worden gebruikt. Door de richting van de stroom in de veldwikkeling of in het anker te veranderen, kunt u de draairichting van de motor veranderen. Het motorastoerental wordt aangepast met behulp van een variabele weerstand. Bij motoren met een serie-bekrachtigingscircuit bevindt deze weerstand zich in het ankercircuit, waardoor de rotatiesnelheid 2-3 keer kan worden verlaagd.

Deze optie is geschikt voor mechanismen met lange inactieve tijden, omdat de reostaat tijdens bedrijf erg heet wordt. Door een reostaat in het opwindende wikkelcircuit op te nemen, wordt een snelheidsverhoging gecreëerd.

Voor motoren met een parallel bekrachtigingscircuit worden ook reostaten in het ankercircuit gebruikt om het toerental met de helft te verminderen. Als u een weerstand aansluit op het bekrachtigingswikkelcircuit, kunt u de snelheid tot 4 keer verhogen.

Het gebruik van een reostaat gaat gepaard met het vrijkomen van warmte. Daarom worden reostaten in moderne motorontwerpen vervangen door elektronische elementen die de snelheid regelen zonder overmatige verwarming.

De efficiëntie van een DC-motor wordt beïnvloed door zijn vermogen. Zwakke DC-motoren zijn inefficiënt en hebben een rendement van ongeveer 40%, terwijl elektromotoren van 1 MW een rendement tot 96% kunnen hebben.

Voordelen van DC-motoren

• Kleine algemene afmetingen.
• Eenvoudige bediening.
• Eenvoudig ontwerp.
• Mogelijkheid tot gebruik als stroomgenerator.
• Snelle start, vooral kenmerkend voor motoren met een sequentieel bekrachtigingscircuit.
• Mogelijkheid tot soepele aanpassing van de rotatiesnelheid van de as.

Gebreken

• Voor aansluiting en bediening moet u een speciale gelijkstroomvoeding aanschaffen.
• Hoge kosten.
• De aanwezigheid van verbruiksartikelen in de vorm van koper-grafiet-slijtborstels en een versleten commutator, wat de levensduur aanzienlijk verkort en periodiek onderhoud vereist.

Toepassingsgebied

DC-motoren zijn enorm populair geworden in elektrische voertuigen. Dergelijke motoren zijn meestal opgenomen in de volgende ontwerpen:

• Elektrische voertuigen.
• Elektrische locomotieven.
• Trams.
• Elektrische trein.
• Trolleybussen.
• Hef- en transportmechanismen.
• Kinderspeelgoed.
• Industriële apparatuur waarbij de rotatiesnelheid over een breed bereik moet worden geregeld.

Ongeacht het ontwerp is elke elektromotor op dezelfde manier ontworpen: in een cilindrische groef in een stationaire wikkeling (stator) draait een rotor, waarin een magnetisch veld wordt opgewonden, wat leidt tot de afstoting van zijn polen van de stator.

Het handhaven van een constante afstoting vereist ofwel een hercommutatie van de rotorwikkelingen, zoals gebeurt bij elektromotoren met borstels, ofwel het creëren van een roterend magnetisch veld in de stator zelf (een klassiek voorbeeld is een asynchrone driefasige motor).

Soorten elektromotoren en hun kenmerken

De efficiëntie en betrouwbaarheid van apparatuur zijn rechtstreeks afhankelijk van de elektromotor, dus de selectie ervan vereist een serieuze aanpak.

Door middel van een elektromotor wordt elektrische energie omgezet in mechanische energie. Vermogen, toeren per minuut, spanning en type voeding zijn de belangrijkste indicatoren van elektromotoren. Ook gewicht-, maat- en energie-indicatoren zijn van groot belang.

Elektromotoren hebben grote voordelen. Vergeleken met warmtemotoren met een vergelijkbaar vermogen zijn elektrische motoren dus veel compacter van formaat. Ze zijn perfect voor installatie in kleine ruimtes, bijvoorbeeld in de uitrusting van trams, elektrische locomotieven en op werktuigmachines voor verschillende doeleinden.

Bij gebruik komen er geen stoom of afbraakproducten vrij, wat de milieuvriendelijkheid garandeert. Elektromotoren zijn onderverdeeld in gelijkstroom- en wisselstroommotoren, stappenmotoren, servomotoren en lineaire motoren.

AC-elektromotoren zijn op hun beurt verdeeld in synchroon en asynchroon.

• DC-motoren
  Ze worden gebruikt om verstelbare elektrische aandrijvingen te creëren met hoge dynamische en prestatie-indicatoren. Deze indicatoren omvatten een hoge uniformiteit van rotatie en herlaadvermogen. Ze worden gebruikt voor het voltooien van machines voor het maken van papier, verven en afwerken en materiaalbehandeling, voor polymeerapparatuur, booreilanden en hulpeenheden van graafmachines. Ze worden vaak gebruikt om alle soorten elektrische voertuigen uit te rusten.
• 
  Er is meer vraag naar DC-motoren. Ze worden vaak gebruikt in het dagelijks leven en in de industrie. Hun productie is veel goedkoper, het ontwerp is eenvoudiger en betrouwbaarder en de bediening is vrij eenvoudig. Bijna alle huishoudelijke apparaten zijn uitgerust met AC-motoren. Ze worden gebruikt in wasmachines, afzuigkappen, enz. In grote industrieën worden ze gebruikt voor het aandrijven van werktuigmachines, lieren voor het verplaatsen van zware lasten, compressoren, hydraulische en pneumatische pompen en industriële ventilatoren.
• Stappenmotoren
  Ze werken volgens het principe van het omzetten van elektrische impulsen in mechanische bewegingen van discrete aard. De meeste kantoor- en computerapparatuur is ermee uitgerust. Dergelijke motoren zijn erg klein maar zeer productief. Soms zijn ze in bepaalde sectoren in trek.
• Servomotoren
  Verwijst naar gelijkstroommotoren. Ze zijn hightech. Hun werk wordt uitgevoerd door het gebruik van negatieve feedback. Een dergelijke motor is bijzonder krachtig en kan een hoge rotatiesnelheid van de as ontwikkelen, waarvan de aanpassing wordt uitgevoerd met behulp van computersoftware. Deze functie maakt hem populair bij de uitrusting van productielijnen en in moderne industriële machines.
• Lineaire motoren
  Ze hebben het unieke vermogen om de rotor en de stator rechtlijnig ten opzichte van elkaar te bewegen. Dergelijke motoren zijn onmisbaar voor de werking van mechanismen waarvan de werking is gebaseerd op de voorwaartse en heen en weer gaande beweging van de werklichamen. Het gebruik van een lineaire elektromotor kan de betrouwbaarheid en efficiëntie van het mechanisme vergroten, omdat het de werking ervan aanzienlijk vereenvoudigt en mechanische transmissie vrijwel volledig elimineert.
• Synchrone motoren
  Het zijn een soort AC-elektromotoren. De rotatiefrequentie van hun rotor is gelijk aan de rotatiefrequentie van het magnetische veld in de luchtspleet. Ze worden gebruikt voor compressoren, grote ventilatoren, pompen en DC-generatoren, omdat ze met een constante snelheid werken.
• Asynchrone motoren
  Ze behoren ook tot de categorie AC-elektromotoren. De rotatiesnelheid van hun rotor verschilt van de rotatiefrequentie van het magnetische veld, dat wordt gecreëerd door de stroom in de statorwikkeling. Asynchrone motoren zijn afhankelijk van het rotorontwerp in twee typen verdeeld: eekhoornkooi en gewikkelde rotor. Het statorontwerp is bij beide typen hetzelfde, het enige verschil zit in de wikkeling.

Elektromotoren zijn onmisbaar in de moderne wereld. Dankzij hen wordt het werk van mensen enorm vergemakkelijkt. Het gebruik ervan helpt de kosten van menselijke energie te verlagen en het dagelijks leven veel comfortabeler te maken.

Benaming van de motorserie:

• AIR, A, 4A, 5A, AD, 7АVER - algemene industriële elektromotoren met vermogensaanpassing volgens GOST 51689-2000
• AIS, 6A, IMM, RA, AIS - algemene industriële elektromotoren met vermogensbinding volgens de Europese norm DIN (CENELEC)
• AIM, AIML, 4VR, VA, AV, VAO2, 1VAO, 3V - explosieveilige elektromotoren
• AIU, VRP, AVR, 3AVR, VR - explosieveilige elektromotoren voor mijnbouw
• A4, DAZO4, AOM, DAV, AO4 - hoogspannings-elektromotoren

Teken van wijziging van de elektromotor:

• M - gemoderniseerde elektromotor (bijvoorbeeld: ADM63A2U3)
• K - elektromotor met gewikkelde rotor (bijvoorbeeld: 5ANK280A6)
• X - elektromotor in aluminium frame (bijvoorbeeld: 5AMH180M2U3)
• E - eenfasige elektromotor 220V (bijvoorbeeld: AIR80S2U3)
• N - beschermde elektromotor met zelfventilatie (bijvoorbeeld: 5AN200M2U3)
• F - beschermde elektromotor met geforceerde koeling (bijvoorbeeld: 5AF180M2U3)
• C - elektromotor met verhoogde slip (bijvoorbeeld: AIRS180M4U3)
• B - ingebouwde elektromotor (bijvoorbeeld: ADMV63V2U3)
• R - elektromotor met verhoogd startkoppel (bijvoorbeeld: AIRR180S4U3)
• P - elektromotor voor het aandrijven van ventilatoren in pluimveebedrijven ("pluimveestal") (bijvoorbeeld: AIRP80A6U2)

Het algemeen aanvaarde klimaatontwerp GOST is van toepassing op alle soorten machines, instrumenten, elektromotoren en andere technische producten. Hieronder vindt u een volledige toelichting op de aanduiding.

De letter geeft de klimaatzone aan

• U - gematigd klimaat;
• T – tropisch klimaat;
• CL - koud klimaat;
• M – maritiem gematigd koud klimaat;
• О - algemene klimaatversie (behalve voor zee);
• OM - algemene klimatologische maritieme versie;
• B - versie voor alle klimaatomstandigheden.

• 1 - buitenshuis;
• 2 - onder een afdak of binnen, waar de omstandigheden dezelfde zijn als buiten, met uitzondering van zonnestraling;
• 3 - binnenshuis zonder kunstmatige regulering van klimatologische omstandigheden;
• 4 - binnenshuis met kunstmatige regeling van de klimatologische omstandigheden (ventilatie, verwarming);
• 5 - in ruimtes met een hoge luchtvochtigheid, zonder kunstmatige regeling van de klimatologische omstandigheden

Afhankelijk van het type operatie zijn deze motoren onderverdeeld in:

• synchrone motoren;
• asynchrone motoren;.

Afhankelijk van het aantal fasen zijn motoren:

• eenfasig
• tweefasig
• driefasig

Het fundamentele verschil is dat bij synchrone machines de eerste harmonische van de magnetomotorische kracht van de stator beweegt met de rotatiesnelheid van de rotor (dit is de reden waarom de rotor zelf draait met de rotatiesnelheid van het magnetische veld in de stator), terwijl bij asynchrone machines Bij machines is en blijft er een verschil tussen de rotatiesnelheid van de rotor en de rotatiesnelheid van het magnetische veld in de stator (het veld draait sneller dan de rotor).

De rotor van een dergelijke elektromotor is een metalen cilinder, in de groeven waarvan geleidende geleiders onder een hoek ten opzichte van de rotatieas worden gedrukt of gegoten, en aan de uiteinden van de rotor worden ze door ringen tot één geheel verenigd. Het wisselende magnetische veld van de stator wekt een tegenstroom op in de rotor, die lijkt op een eekhoornwiel, en dienovereenkomstig een magnetisch veld dat deze van de stator afstoot.

Afhankelijk van het aantal statorwikkelingen kan een asynchrone motor zijn:

• Eenfasig- in dit geval is het grootste nadeel van de motor het onvermogen om zelfstandig te starten, omdat de vector van de afstotende kracht strikt door de rotatieas gaat. Om te kunnen werken, heeft de motor een startduw nodig of moet er een afzonderlijke startwikkeling worden opgenomen, waardoor een extra krachtmoment ontstaat dat de totale vector ten opzichte van de ankeras verschuift.
• Tweefasige elektromotor heeft twee wikkelingen waarin de fasen worden verschoven met een hoek die overeenkomt met de geometrische hoek tussen de wikkelingen. In dit geval wordt in de elektromotor een zogenaamd roterend magnetisch veld gecreëerd (de afname van de veldsterkte in de polen van de ene wikkeling vindt synchroon plaats met de toename ervan in de andere). Zo'n motor kan zelfstandig starten, maar kan moeilijk achteruit rijden. Omdat de moderne stroomvoorziening geen tweefasige netwerken gebruikt, worden dit soort elektromotoren feitelijk gebruikt in eenfasige netwerken waarbij de tweede fase is aangesloten via een faseverschuivend element (meestal een condensator).
• Driefasige asynchrone elektromotor- het meest geavanceerde type asynchrone motor, omdat het mogelijk wordt om gemakkelijk om te keren - het veranderen van de volgorde van inschakelen van de fasewikkelingen verandert de draairichting van het magnetische veld, en dienovereenkomstig de rotor.

AC-commutatormotoren worden gebruikt in gevallen waarin hoge rotatiesnelheden vereist zijn (asynchrone elektromotoren kunnen de rotatiesnelheid van de magnetische flux in de stator niet overschrijden - voor een industrieel netwerk van 50 Hz is dit 3000 tpm). Bovendien profiteren ze van het startkoppel (hier is het evenredig met de stroom, niet met het aantal toeren) en hebben ze een lagere startstroom, waardoor het elektrische netwerk minder wordt overbelast tijdens het opstarten. Ze maken het ook gemakkelijk om uw snelheid te controleren.

Het nadeel van deze voordelen zijn de hoge kosten (het vereist de vervaardiging van een rotor met een gestapelde kern, meerdere wikkelingen en een collector, die ook moeilijker te balanceren is) en een kortere levensduur. Naast de noodzaak om draagbare borstels regelmatig te vervangen, verslijt de commutator zelf na verloop van tijd.

Een synchrone elektromotor heeft de bijzonderheid dat het magnetische veld van de rotor niet wordt geïnduceerd door het magnetische veld van de stator, maar door zijn eigen wikkeling, verbonden met een afzonderlijke gelijkstroombron. Hierdoor is de rotatiefrequentie gelijk aan de rotatiefrequentie van het magnetische veld van de stator, waar de term ‘synchroon’ vandaan komt.

Net als een gelijkstroommotor is een synchrone AC-motor omkeerbaar: wanneer er spanning op de stator wordt gezet, werkt hij als een elektromotor; wanneer hij vanuit een externe bron wordt geroteerd, begint hij zelf wisselstroom in de fasewikkelingen op te wekken. Het belangrijkste toepassingsgebied van synchrone elektromotoren zijn krachtige aandrijvingen. Hier betekent een verhoging van de efficiëntie ten opzichte van asynchrone elektromotoren een aanzienlijke vermindering van de elektriciteitsverliezen.

Synchrone motoren worden ook gebruikt in elektrische voertuigen. Om in dit geval de snelheid te regelen zijn echter krachtige frequentieomvormers nodig, maar tijdens het remmen kan er energie worden teruggevoerd naar het netwerk.

Omdat gelijkstroom geen veranderend magnetisch veld kan creëren, vereist het garanderen van een continue rotatie van de rotor een geforceerde hercommutatie van de wikkelingen, of een discrete verandering in de richting van het magnetische veld.

De oudst bekende methode is het gebruik van een elektromechanische commutator. In dit geval heeft het anker van de elektromotor verschillende multidirectionele wikkelingen die zijn verbonden met de commutatorlamellen die zich in de juiste positie ten opzichte van de borstels bevinden. Op het moment dat de stroom wordt ingeschakeld, ontstaat er een puls in de wikkeling die op de borstels is aangesloten, waarna de rotor draait en op dezelfde plaats ten opzichte van de statorpolen een nieuwe wikkeling wordt ingeschakeld.

Omdat de statormagnetisatie niet verandert tijdens het bedrijf van een DC-commutatormotor, kunnen krachtige permanente magneten worden gebruikt in plaats van een kern met wikkelingen, waardoor de motor compacter en lichter wordt.

Deze motoren met een borstelcommutatoreenheid zijn:

• Verzamelaar- een elektrisch apparaat waarbij de rotorpositiesensor en de stroomschakelaar in de wikkelingen hetzelfde apparaat zijn - een borstelcollectoreenheid.
• Borstelloos- een gesloten elektromechanisch systeem bestaande uit een synchroon apparaat met een sinusoïdale verdeling van het magnetische veld in de spleet, een rotorpositiesensor, een coördinatenomzetter en een vermogensversterker. Een duurdere optie vergeleken met borstelmotoren.

De commutatormotor is niet zonder een aantal nadelen. Dit:

• hoge mate van interferentie, zowel doorgegeven aan het voedingsnetwerk bij het schakelen van de ankerwikkelingen, als opgewekt door vonkborstels;
• onvermijdelijke slijtage van de commutator en borstels;
• meer geluid tijdens bedrijf.

Moderne vermogenselektronica heeft het mogelijk gemaakt om van deze tekortkomingen af ​​te komen door de zogenaamde stappenmotor te gebruiken - daarin heeft de rotor een permanente magnetisatie en verandert een extern apparaat achtereenvolgens de richting van de stroom in verschillende statorwikkelingen. In feite roteert de rotor voor een enkele stroompuls in een vaste hoek (stap), waar de naam van dit soort elektromotoren vandaan komt.

Stappenmotoren zijn stil en stellen u ook in staat zowel het koppel (pulsamplitude) als de snelheid (frequentie) binnen het grootste bereik aan te passen, en kunnen ook eenvoudig worden omgekeerd door de volgorde van de signalen te veranderen. Om deze reden worden ze veel gebruikt in servo's en automatisering, maar hun maximale vermogen wordt bepaald door de mogelijkheden van het vermogensregelcircuit, zonder welke stappenmotoren niet werken.

Eenfasige asynchrone elektromotor

Het apparaat is een asynchrone elektromotor waarbij de stator slechts één werkende wikkeling heeft. De apparatuur is bedoeld voor aansluiting op een enkelfasig wisselstroomnetwerk. De unit wordt gebruikt voor het voltooien van aandrijfsystemen voor industriële en huishoudelijke apparaten met een klein vermogen: pompen, werktuigmachines, slijpmachines, sapcentrifuges, vleesmolens, ventilatoren, compressoren, enz.

Voordelen van deze apparatuur:

• eenvoudig ontwerp;
• zuinig elektriciteitsverbruik;
• veelzijdigheid (eenfasige elektromotor wordt in veel industriële gebieden gebruikt);
• aanvaardbaar trillings- en geluidsniveau tijdens bedrijf;
• langere levensduur;
• weerstand tegen verschillende soorten overbelasting.

Een apart voordeel van enkelfasige elektromotoren van deze fabrikanten is de mogelijkheid om de unit aan te sluiten op een 220 Volt-netwerk. Dankzij dit kan het apparaat niet alleen in de productie worden gebruikt, maar ook om alledaagse huishoudelijke problemen op te lossen. De gepresenteerde eenfasige asynchrone elektromotoren zijn eenvoudig aan te sluiten en vereisen geen speciaal onderhoud

Driefasige asynchrone elektromotor

De unit is een asynchrone wisselstroommotor bestaande uit een rotor en een stator met drie wikkelingen. Het apparaat is bedoeld voor aansluiting op een driefasig wisselstroomnetwerk. Deze asynchrone elektromotor heeft een brede toepassing gevonden in de industrie: hij wordt vaak gebruikt om krachtige apparatuur te completeren, zoals compressoren, brekers, molens en centrifuges. Bovendien is de eenheid opgenomen in het ontwerp van vele automatiserings- en telemechanische apparaten, medische apparaten, evenals verschillende machines en zagen bedoeld voor gebruik in huishoudelijke omstandigheden.

Onder de voordelen van de gepresenteerde apparaten moet worden opgemerkt:

• hoge niveaus van efficiëntie en productiviteit;
• veelzijdigheid (driefasige asynchrone elektromotor wordt gebruikt in verschillende werkgebieden);
• laag trillings- en geluidsniveau tijdens bedrijf;
• lichtgewicht, maar tegelijkertijd betrouwbaar en slijtvast lichaam;
• naleving van de strenge eisen van de Europese kwaliteitsnormen.

Bovendien worden driefasige asynchrone elektromotoren gekenmerkt door installatiegemak en een lange levensduur. Het is vermeldenswaard dat het op modellen van sommige fabrikanten mogelijk is om op verzoek van de klant extra modules te installeren. Driefasige elektromotoren uit de BN-serie kunnen bijvoorbeeld worden uitgerust met een geforceerd koelsysteem, dat zorgt voor een goede en efficiënte werking van de unit bij lage snelheden.

mirprivoda.ru, eltechbook.ru

6.2. Ontwerp en werkingsprincipe van een gelijkstroommotor. Technische middelen voor automatisering en controle

6.2. Ontwerp en werkingsprincipe van een gelijkstroommotor

Gelijkstroom-elektromotoren worden veel gebruikt als bedieningselementen in veel automatiseringsapparaten: radio-elektronische, optische, mechanische en draagbare apparaten die zijn uitgerust met autonome bronnen van elektrische energie. Deze motoren hebben een nummer voordelen vergeleken met andere soorten IE: lineariteit van mechanische eigenschappen (DMC), goede regeleigenschappen, hoog startkoppel, hoge snelheid, breed vermogensbereik van verschillende soorten DMC en goed gewicht en afmetingen.

Voornaamst nadeel van deze motoren is de aanwezigheid van een borstelcommutator, die de levensduur van het motorvoertuig beperkt en de onderhoudskosten van het motorvoertuig verhoogt, extra verliezen veroorzaakt, een bron van interferentie is en praktisch de mogelijkheid elimineert om de motor te gebruiken motormotor in agressieve en explosieve omgevingen.

6.2.1. DPT-ontwerp

Structureel bestaat de DPT uit een stator (vast deel) en een rotor of anker (roterend deel) die in de stator is geplaatst. Een vereenvoudigd ontwerp van de machine kan worden uitgelegd aan de hand van Afb. 61.

Stator bestaat uit een stalen frame 1, aan de binnenzijde waarvan zich de hoofdpolen bevinden, bestaande uit kernen 2 en veldspoelen 3. In het onderste deel van de poolkern bevindt zich een poolstuk 4, dat zorgt voor de gewenste verdeling van magnetische inductie in de luchtspleet van de machine. Aan de kopse zijden (niet weergegeven in figuur 61) zijn aan het frame lagerschilden bevestigd, aan één daarvan zijn borstelhouders met metaal-grafietborstels 9 bevestigd.

Rotor(anker) De DPT bestaat uit een kern 5, een ankerwikkeling 6, een collector 7 en een as 8.

Kern 5 is een cilinder gemaakt van gestanst elektrisch staal, met een gat voor de motoras en met groeven waarin de ankerwikkelingsgeleiders zijn gelegd.

Verzamelaar 7 – een cilinder gemaakt van koperen platen met een trapeziumvormige doorsnede, elektrisch geïsoleerd van elkaar en van de motoras.

Wikkeling Het machineanker is een gesloten systeem van geleiders die in de groeven van de kern 5 zijn gelegd en bevestigd. Het bestaat uit secties (spoelen), waarvan de conclusies zijn verbonden met twee verzamelplaten. Bij conventionele micromachines met één paar polen op de stator is de ankerwikkeling een eenvoudige luswikkeling (diagram Afb. 62), tijdens de constructie waarvan de aansluitingen van de wikkelsecties zijn verbonden met twee aangrenzende collectorplaten, en het aantal wikkelsecties en het aantal collectorplaten van de collector zijn hetzelfde.

Wikkeling, waarvan het diagram wordt getoond in Fig. 62, bevat 4 secties, elk bestaande uit actieve zijden 1, gelegen in de groeven van de kern en frontale delen 2, waardoor de actieve zijden van de secties met elkaar en met de verzamelplaten zijn verbonden. Om de EMF die wordt geïnduceerd in de actieve zijden van de secties te laten optellen, is het noodzakelijk om de actieve zijden van één sectie in de groeven van de kern te plaatsen, op afstand van elkaar op een afstand van poolverdeling t . De rotor getoond in afb. 6.1 heeft 8 actieve geleiders, met secties gevormd door geleiders 1 – 5, 2 – 6, 3 – 7 en 4 – 8.

6.2.2. Elektromagnetisch koppel van DPT

Beginsel acties DPT is gebaseerd op de interactie van de stroom van de ankerwikkelingsgeleider met het magnetische excitatieveld, waardoor een elektromechanische kracht op elke ankerwikkelingsgeleider inwerkt, en het geheel van krachten die op alle actieve wikkelingsgeleiders inwerken het elektromagnetische koppel vormt van de machine. Laten we een stroomvoerend frame in het veld van een permanente magneet plaatsen. Rijst. 63.

Elke stroomvoerende geleider die in het magnetische veld van een machine wordt geplaatst, is onderworpen aan een elektromagnetische kracht:

waarbij l de lengte is van de actieve geleider, B de inductie op een bepaald punt in de luchtspleet is, i de stroom in de geleider is. Laat elke zijde van het frame het aantal parallelle takken van de wikkeling bevatten 2a. Als vervolgens stroom Iа door de borstels van de machine stroomt, de zogenaamde ankerstroom, dan vloeit er stroom door elke geleider van de ankerwikkeling:

Het geheel van krachten die op alles inwerken N framegeleiders leiden tot het ontstaan ​​​​van een resulterend elektromagnetisch moment van de machine:

.

Laat het DPT in kwestie dat weten 2p polen (in de meeste gevallen in micromachines 2р = 2, dat wil zeggen het aantal poolparen p=1). De afstand rond de omtrek van het anker tussen de middelpunten van aangrenzende polen wordt de poolverdeling genoemd T. Dat is duidelijk

Waarbij d de diameter van het frame is.

Omdat het product l*r is het gebied dat wordt gepenetreerd door de nuttige magnetische flux van de pool F, dan kan de omvang van deze stroom worden bepaald als F=V gemiddeld *ik*R.

Na vervanging krijgen we:

of ,

waarbij het de elektromagnetische constructieve constante van de machine is.

Het door de DPT ontwikkelde elektromagnetische koppel is dus evenredig met de magnetische flux F en de ankerstroom van de machine Ii. Bij het roteren van de rotor (anker) moet aan de voorwaarde van gelijkheid van momenten worden voldaan:

M=Mn+Mp+Md,

waarbij M n het payload-moment is, M p het verliesmoment en

- dynamisch moment. Het dynamische koppel is nul in statische omstandigheden, meer dan nul wanneer de motor accelereert en minder tijdens het remmen.

6.2.3. Elektromotorische kracht van DPT

Wanneer de DMT-rotor draait, wordt in elke actieve geleider van de ankerwikkeling een EMF geïnduceerd, die de magnetische veldlijnen van de polen loodrecht op het oppervlak kruist. De richting van de EMF wordt bepaald door de rechterhandregel; de grootte van de emf wordt bepaald door de uitdrukking

waarbij l de lengte is van de actieve geleider, B de inductie is op een bepaald punt van de luchtspleet, v de lineaire bewegingssnelheid van de geleider is ten opzichte van de inductielijnen loodrecht op het oppervlak van de rotor. In dit geval, wanneer de rotor draait, is de EMF in elke geleider een periodieke variabele in de tijd.

De EMF van het anker van de machine is gelijk aan de algebraïsche som van de EMF van de geleiders die één parallelle tak van de machine vormen. Elke parallelle tak is een groep in serie geschakelde secties, waarin de stroom dezelfde richting heeft. Voor een eenvoudige luswikkeling is dit het aantal parallelle takken 2a altijd gelijk aan het aantal polen 2p.

Voor een tweepolige machine heeft de ankerwikkeling ten opzichte van de borstels dus twee parallelle takken, waarvan de EMF in de geleiders dienovereenkomstig is gericht. Ondanks het feit dat naarmate de rotor draait, steeds meer nieuwe geleiders parallelle takken zullen vormen, blijft de richting van de EMF in de geleiders, evenals de richting van de totale EMF van de parallelle tak of het anker EMF E, onveranderd. dezelfde draairichting van de rotor.

Omdat het aantal actieve geleiders van de parallelle tak erg groot is, blijft, ondanks de pulserende aard van de EMF van elk van de geleiders, de totale EMF (E) vrijwel constant bij een constante rotorsnelheid. In dit geval kunt u de waarde van de gemiddelde inductie in de luchtspleet van de Vsr-machine gebruiken en de EMF vinden.