(พระเจ้า เวลาช่างผ่านไปเร็วเหลือเกิน!) หัวข้อวันนี้อาจจะถูกใจคนจำนวนไม่น้อย แต่ถ้าใครสนใจ ก็จะเป็นประโยชน์ต่อพวกเขาอย่างมาก มาฟังกันดีกว่า ทรูโนปิซากะ: โปรดเขียนให้ชัดเจนเกี่ยวกับการออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง คุณสามารถใช้ประเภทใดประเภทหนึ่งเป็นตัวอย่างได้ ในอีกด้านหนึ่งหลักการทำงานนั้นง่ายมาก แต่ในทางกลับกันหากคุณถอดแยกชิ้นส่วนมอเตอร์ไฟฟ้าตัวใดตัวหนึ่งก็มีหลายส่วนซึ่งจุดประสงค์ไม่ชัดเจน และในเว็บไซต์ที่จุดเริ่มต้นของผลการค้นหามีเพียงชื่อของรายละเอียดเหล่านี้เท่านั้น ฉันวางแผนที่จะประกอบมอเตอร์ไฟฟ้าง่ายๆ กับลูกๆ ของฉันเพื่อช่วยให้พวกเขาเข้าใจเทคโนโลยีและพวกเขาก็ไม่กลัวที่จะเชี่ยวชาญมัน

ขั้นตอนแรกของการพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้า (พ.ศ. 2364-2375) เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการสร้างอุปกรณ์ทางกายภาพเพื่อสาธิตการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลอย่างต่อเนื่อง

ในปี ค.ศ. 1821 เอ็ม. ฟาราเดย์ ศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวนำกับกระแสและแม่เหล็ก พบว่ากระแสไฟฟ้าทำให้เกิดการหมุนของตัวนำรอบแม่เหล็ก หรือการหมุนของแม่เหล็กรอบตัวนำ ประสบการณ์ของฟาราเดย์ยืนยันถึงความเป็นไปได้ขั้นพื้นฐานในการสร้างมอเตอร์ไฟฟ้า

ขั้นตอนที่สองของการพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้า (พ.ศ. 2376-2403) มีลักษณะเฉพาะด้วยการออกแบบที่มีการเคลื่อนที่แบบหมุนของกระดอง

Thomas Davenport - ช่างตีเหล็กชาวอเมริกันและนักประดิษฐ์ ในปี 1833 เขาได้ออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบหมุนตัวแรกและสร้างรถไฟจำลองที่ขับเคลื่อนด้วยมัน ในปี พ.ศ. 2380 เขาได้รับสิทธิบัตรสำหรับเครื่องแม่เหล็กไฟฟ้า

ในปี พ.ศ. 2377 B. S. Jacobi ได้สร้างมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงเครื่องแรกของโลก โดยเขาได้ใช้หลักการหมุนโดยตรงของส่วนที่เคลื่อนที่ของเครื่องยนต์ เมื่อวันที่ 13 กันยายน พ.ศ. 2381 เรือลำหนึ่งพร้อมผู้โดยสาร 12 คน ลอยไปตามแม่น้ำเนวาทวนกระแสน้ำด้วยความเร็วประมาณ 3 กม./ชม. เรือมีล้อพร้อมใบมีด ล้อขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งรับกระแสไฟฟ้าจากแบตเตอรี่เซลล์กัลวานิก 320 เซลล์ นี่เป็นครั้งแรกที่มีมอเตอร์ไฟฟ้าปรากฏบนเรือ

การทดสอบการออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้าแบบต่างๆ ทำให้ B.S. Jacobi และนักวิจัยคนอื่นๆ ได้ข้อสรุปดังต่อไปนี้:

• การขยายการใช้มอเตอร์ไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการลดต้นทุนพลังงานไฟฟ้าโดยตรงเช่น การสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ประหยัดกว่าเซลล์กัลวานิก
• มอเตอร์ไฟฟ้าควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ กำลังสูงและประสิทธิภาพสูง
• ขั้นตอนในการพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้ามีความเกี่ยวข้องกับการพัฒนาการออกแบบที่มีกระดองเสาที่ไม่เด่นเป็นรูปวงแหวนและแรงบิดคงที่เกือบคงที่

ขั้นตอนที่สามของการพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้านั้นมีลักษณะเฉพาะคือการค้นพบและการใช้หลักการของการกระตุ้นตัวเองทางอุตสาหกรรมซึ่งเกี่ยวข้องกับหลักการของการพลิกกลับของเครื่องไฟฟ้าได้เกิดขึ้นจริงและกำหนดขึ้นในที่สุด มอเตอร์ไฟฟ้าเริ่มใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่ถูกกว่า - เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบแม่เหล็กไฟฟ้า

ในปี พ.ศ. 2429 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงได้รับคุณสมบัติพื้นฐานของการออกแบบที่ทันสมัย ต่อมาเขาก็พัฒนามากขึ้นเรื่อยๆ

ปัจจุบันเป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงชีวิตของมนุษยชาติที่ไม่มีมอเตอร์ไฟฟ้า ใช้ในรถไฟ รถราง รถราง โรงงานและโรงงานมีเครื่องจักรไฟฟ้าที่ทรงพลัง เครื่องบดเนื้อไฟฟ้า เครื่องเตรียมอาหาร เครื่องบดกาแฟ เครื่องดูดฝุ่น - ทั้งหมดนี้ใช้ในชีวิตประจำวันและติดตั้งมอเตอร์ไฟฟ้า

เครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่ทำงานบนหลักการของแรงผลักและแรงดึงดูดของแม่เหล็ก หากคุณวางลวดระหว่างขั้วเหนือและขั้วใต้ของแม่เหล็กแล้วให้กระแสไฟผ่านแม่เหล็ก แม่เหล็กนั้นจะถูกผลักออก สิ่งนี้เป็นไปได้อย่างไร? ความจริงก็คือว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำจะก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กแบบวงกลมรอบตัวเองตลอดความยาวของเส้นลวด ทิศทางของสนามนี้ถูกกำหนดโดยกฎสว่าน (สกรู)

เมื่อสนามวงกลมของตัวนำมีปฏิกิริยากับสนามสม่ำเสมอของแม่เหล็ก ระหว่างขั้ว สนามแม่เหล็กจะอ่อนตัวลงที่ด้านหนึ่งและอีกข้างหนึ่งมีกำลังแรงขึ้น นั่นคือ ตัวกลางจะยืดหยุ่นได้ และแรงที่เกิดขึ้นจะผลักลวดออกจากสนามแม่เหล็กที่มุม 90 องศาในทิศทางที่กำหนดโดยกฎมือซ้าย (กฎมือขวาใช้สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และกฎมือซ้ายใช้สำหรับ กฎมือเหมาะสำหรับมอเตอร์เท่านั้น) แรงนี้เรียกว่า "แอมแปร์" และขนาดของแรงถูกกำหนดโดยกฎของแอมแปร์ F=BxIxL โดยที่ B คือค่าของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กของสนาม ฉัน - กระแสหมุนเวียนในตัวนำ L คือความยาวสายไฟ

ปรากฏการณ์นี้ถูกใช้เป็นหลักการทำงานพื้นฐานของมอเตอร์ไฟฟ้าตัวแรก และยังคงใช้หลักการเดียวกันนี้มาจนทุกวันนี้ มอเตอร์กระแสตรงกำลังต่ำใช้แม่เหล็กถาวรเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กคงที่ ในมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีกำลังปานกลางและกำลังสูง สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้ขดลวดกระตุ้นหรือตัวเหนี่ยวนำ

เรามาดูหลักการของการสร้างการเคลื่อนไหวทางกลโดยใช้ไฟฟ้าโดยละเอียดกันดีกว่า ภาพประกอบไดนามิกแสดงมอเตอร์ไฟฟ้าอย่างง่าย ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ เราวางโครงลวดในแนวตั้งและส่งกระแสผ่านมัน เกิดอะไรขึ้น? เฟรมจะหมุนและเคลื่อนที่ตามความเฉื่อยชั่วระยะเวลาหนึ่งจนกระทั่งถึงตำแหน่งแนวนอน ตำแหน่งที่เป็นกลางนี้คือจุดศูนย์กลางตาย - สถานที่ที่ผลกระทบของสนามต่อตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์ เพื่อให้การเคลื่อนไหวดำเนินต่อไป คุณต้องเพิ่มเฟรมเพิ่มอีกอย่างน้อยหนึ่งเฟรม และให้แน่ใจว่าทิศทางของกระแสน้ำในเฟรมถูกเปลี่ยนในช่วงเวลาที่เหมาะสม วิดีโอการฝึกอบรมที่ด้านล่างของหน้าแสดงให้เห็นกระบวนการนี้อย่างชัดเจน

มอเตอร์กระแสตรงสมัยใหม่มีเกราะที่มีตัวนำหลายตัววางอยู่ในร่องแทนที่จะเป็นเฟรมเดียวแทนที่จะเป็นแม่เหล็กรูปเกือกม้าถาวร แต่ก็มีสเตเตอร์ที่มีขดลวดกระตุ้นที่มีเสาตั้งแต่สองขั้วขึ้นไป รูปนี้แสดงหน้าตัดของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบสองขั้ว หลักการทำงานมีดังนี้ หากกระแสที่เคลื่อนที่ "ออกไปจากเรา" (ทำเครื่องหมายด้วยกากบาท) ถูกส่งผ่านสายไฟของส่วนบนของกระดองและในส่วนล่าง - "เข้าหาเรา" (ทำเครื่องหมายด้วยจุด) จากนั้นไปทางซ้าย - กฎมือ ตัวนำด้านบนจะถูกผลักออกจากสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ไปทางซ้าย และตัวนำของครึ่งล่างของสมอจะถูกผลักไปทางขวาตามหลักการเดียวกัน เนื่องจากลวดทองแดงถูกวางในร่องของกระดอง แรงกระแทกทั้งหมดจะถูกถ่ายโอนไปยังมัน และมันจะหมุน จากนั้นคุณจะเห็นได้ว่าเมื่อตัวนำที่มีทิศทางของกระแส "ห่างจากเรา" หันลงและยืนตรงข้ามกับขั้วโลกใต้ที่สร้างโดยสเตเตอร์ มันจะถูกบีบไปทางซ้ายและการเบรกจะเกิดขึ้น เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น คุณจะต้องกลับทิศทางของกระแสในสายไฟทันทีที่ข้ามเส้นกลาง ทำได้โดยใช้ตัวสะสม - สวิตช์พิเศษที่เชื่อมต่อขดลวดกระดองกับวงจรทั่วไปของมอเตอร์ไฟฟ้า

ดังนั้น ขดลวดกระดองจะส่งแรงบิดไปยังเพลามอเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งจะขับเคลื่อนกลไกการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องจักรสำหรับตาข่ายตาข่าย แม้ว่าในกรณีนี้จะใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับ แต่หลักการพื้นฐานของการทำงานจะเหมือนกับมอเตอร์กระแสตรง โดยจะผลักตัวนำที่มีกระแสไหลออกจากสนามแม่เหล็ก มีเพียงมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสเท่านั้นที่มีสนามแม่เหล็กหมุน ในขณะที่มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงมีสนามคงที่

ตามโครงสร้าง มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงทั้งหมดประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำและเกราะ ซึ่งแยกจากกันด้วยช่องว่างอากาศ

ตัวเหนี่ยวนำ (สเตเตอร์) ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงใช้เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่อยู่กับที่ของเครื่อง และประกอบด้วยโครง ขั้วหลักและขั้วเพิ่มเติม โครงทำหน้าที่ยึดเสาหลักและเสาเพิ่มเติมและเป็นองค์ประกอบของวงจรแม่เหล็กของเครื่อง บนเสาหลักมีขดลวดกระตุ้นที่ออกแบบมาเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กของเครื่อง ส่วนขดลวดพิเศษที่ทำหน้าที่ปรับปรุงสภาพการสลับบนเสาเพิ่มเติม

กระดองของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงประกอบด้วยระบบแม่เหล็กที่ประกอบจากแผ่นแยกกัน ขดลวดที่ใช้งานอยู่ในร่อง และตัวสะสมที่ทำหน้าที่จ่ายกระแสตรงให้กับขดลวดที่ใช้งาน

ตัวสะสมเป็นกระบอกสูบที่ติดตั้งอยู่บนเพลาเครื่องยนต์และทำจากแผ่นทองแดงที่แยกจากกัน คอมมิวเตเตอร์มีส่วนยื่นออกมาของกระทงซึ่งปลายของส่วนขดลวดกระดองถูกบัดกรี กระแสไฟฟ้าถูกดึงมาจากตัวสับเปลี่ยนโดยใช้แปรงที่ให้การเลื่อนสัมผัสกับตัวสับเปลี่ยน แปรงได้รับการแก้ไขในที่ยึดแปรงซึ่งยึดไว้ในตำแหน่งที่แน่นอนและให้แรงกดที่จำเป็นของแปรงบนพื้นผิวของตัวสับเปลี่ยน แปรงและที่วางแปรงติดตั้งอยู่บนคานขวางที่เชื่อมต่อกับตัวเรือนมอเตอร์ไฟฟ้า

เครื่องยนต์สะสมดีมาก มันง่ายและยืดหยุ่นในการปรับเปลี่ยน คุณสามารถเพิ่มความเร็ว ลดความเร็วลงได้ ลักษณะทางกลนั้นแข็งแกร่ง รักษาแรงบิดได้อย่างดีเยี่ยม การพึ่งพาอาศัยกันโดยตรง มันเป็นเทพนิยายไม่ใช่มอเตอร์ ถ้าไม่ใช่เพื่อการบินในครีมในความอร่อยทั้งหมดนี้ - นักสะสม

นี่เป็นหน่วยที่ซับซ้อน มีราคาแพง และไม่น่าเชื่อถือมาก มันเกิดประกายไฟ ทำให้เกิดการรบกวน และอุดตันด้วยฝุ่นที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจากแปรง และภายใต้ภาระหนักก็สามารถลุกเป็นไฟก่อตัวเป็นไฟวงกลมแล้วเครื่องยนต์ก็ถูกขัน มันจะลัดวงจรทุกอย่างอย่างแน่นหนา

แต่นักสะสมคืออะไรล่ะ? ทำไมเขาถึงจำเป็น? ข้างต้นผมบอกว่าตัวสะสมเป็นอินเวอร์เตอร์แบบกลไก หน้าที่ของมันคือการเปลี่ยนแรงดันกระดองไปมาเพื่อให้ขดลวดสัมผัสกับกระแส

ตัวสะสมในเครื่องใช้ไฟฟ้าทำหน้าที่เป็นตัวเรียงกระแสกระแสสลับเป็นกระแสตรง (ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า) และเป็นสวิตช์อัตโนมัติสำหรับทิศทางของกระแสในตัวนำกระดองหมุน (ในมอเตอร์)

เมื่อสนามแม่เหล็กถูกข้ามโดยตัวนำเพียงสองตัวที่ก่อตัวเป็นเฟรม ตัวสะสมจะเป็นวงแหวนเดี่ยวที่ถูกตัดออกเป็นสองส่วน โดยแยกออกจากกัน โดยทั่วไปแล้ว ครึ่งวงแหวนแต่ละวงจะเรียกว่าแผ่นสะสม

จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเฟรมแต่ละอันเชื่อมต่อกับแผ่นสะสมของตัวเอง แปรงอยู่ในตำแหน่งในลักษณะที่หนึ่งในนั้นเชื่อมต่อกับตัวนำที่จะเคลื่อนที่ที่ขั้วโลกเหนือเสมอ และอีกอันเชื่อมต่อกับตัวนำที่จะเคลื่อนที่ที่ขั้วโลกใต้

ข้าว. 2. ภาพอ่างเก็บน้ำแบบง่าย

ข้าว. 3. การแก้ไขไฟฟ้ากระแสสลับโดยใช้เครื่องสับเปลี่ยน

ให้เราหมุนเฟรมตามทิศทางตามเข็มนาฬิกา ขณะที่กรอบหมุนเข้ารับตำแหน่งดังแสดงในรูปที่ 1 3, A กระแสที่ใหญ่ที่สุดจะถูกเหนี่ยวนำในตัวนำ เนื่องจากตัวนำข้ามเส้นแรงแม่เหล็กซึ่งเคลื่อนที่ตั้งฉากกับพวกมัน

กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากตัวนำ B ที่เชื่อมต่อกับแผ่นสะสม 2 จะไหลไปยังแปรง 4 และเมื่อผ่านวงจรภายนอก ผ่านแปรง 3 จะกลับไปที่ตัวนำ A ในกรณีนี้ แปรงด้านขวาจะเป็นค่าบวกและแปรงด้านซ้ายเป็นค่าลบ

การหมุนเฟรมเพิ่มเติม (ตำแหน่ง B) จะนำไปสู่การเหนี่ยวนำกระแสในตัวนำทั้งสองอีกครั้ง อย่างไรก็ตามทิศทางของกระแสในตัวนำจะตรงกันข้ามกับทิศทางที่มีในตำแหน่ง A เนื่องจากแผ่นสะสมจะหมุนไปพร้อมกับตัวนำด้วย แปรง 4 จะส่งกระแสไฟฟ้าอีกครั้งไปยังวงจรภายนอกและผ่านแปรง 3 กระแสจะกลับเข้าเฟรม

ตามมาว่าแม้จะมีการเปลี่ยนแปลงทิศทางของกระแสในตัวนำที่หมุนอยู่เนื่องจากการสลับที่ทำโดยตัวสะสม แต่ทิศทางของกระแสในวงจรภายนอกก็ไม่เปลี่ยนแปลง

ในช่วงเวลาถัดไป (ตำแหน่ง D) เมื่อเฟรมเข้ารับตำแหน่งบนเส้นกลางอีกครั้ง จะไม่มีกระแสไฟฟ้าในตัวนำอีกต่อไป ดังนั้นในวงจรภายนอก

ในช่วงเวลาต่อมา วงจรการเคลื่อนไหวที่พิจารณาจะถูกทำซ้ำในลำดับเดียวกัน ดังนั้นทิศทางของกระแสเหนี่ยวนำในวงจรภายนอกเนื่องจากตัวสะสมจะยังคงเหมือนเดิมตลอดเวลาและในขณะเดียวกันขั้วของแปรงจะยังคงเหมือนเดิม

ชุดแปรงจำเป็นสำหรับการจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับขดลวดบนโรเตอร์ที่กำลังหมุนและเปลี่ยนกระแสในขดลวดโรเตอร์ แปรง - หน้าสัมผัสคงที่ (โดยปกติจะเป็นกราไฟท์หรือกราไฟท์ทองแดง) แปรงจะเปิดและปิดหน้าสัมผัสของตัวสับเปลี่ยนโรเตอร์ที่ความถี่สูง เป็นผลให้ในระหว่างการทำงานของ DPT กระบวนการชั่วคราวเกิดขึ้นในขดลวดโรเตอร์ กระบวนการเหล่านี้ทำให้เกิดประกายไฟบนตัวสะสม ซึ่งลดความน่าเชื่อถือของ DPT ลงอย่างมาก เพื่อลดการเกิดประกายไฟ มีการใช้วิธีการต่างๆ วิธีหลักคือการติดตั้งเสาเพิ่มเติม ที่กระแสสูง กระบวนการชั่วคราวอันทรงพลังเกิดขึ้นในโรเตอร์ DPT ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ประกายไฟสามารถครอบคลุมแผ่นสับเปลี่ยนทั้งหมดอย่างต่อเนื่อง โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของแปรง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ประกายไฟวงแหวนของผู้สะสม หรือ “ไฟทรงกลม” ประกายไฟของวงแหวนเป็นอันตรายเนื่องจากแผ่นสะสมทั้งหมดไหม้พร้อมกันและอายุการใช้งานลดลงอย่างมาก เมื่อมองเห็น ประกายไฟของวงแหวนจะปรากฏขึ้นในรูปแบบของวงแหวนเรืองแสงใกล้กับตัวสะสม ไม่สามารถยอมรับผลกระทบของการเกิดประกายไฟของวงแหวนได้ เมื่อออกแบบชุดขับเคลื่อน ข้อจำกัดที่เหมาะสมจะถูกกำหนดไว้ที่แรงบิดสูงสุด (และกระแสของโรเตอร์) ที่พัฒนาโดยมอเตอร์ การออกแบบมอเตอร์อาจมีหน่วยสับเปลี่ยนแปรงตั้งแต่หนึ่งชุดขึ้นไป

แต่ถึงศตวรรษที่ 21 แล้ว เซมิคอนดักเตอร์ราคาถูกและทรงพลังก็มีอยู่ทุกหนทุกแห่ง แล้วทำไมเราถึงต้องใช้อินเวอร์เตอร์เชิงกลถ้าเราสามารถทำให้มันเป็นอิเล็กทรอนิกส์ได้? ถูกต้อง ไม่จำเป็น! ดังนั้นเราจึงนำสวิตช์ไฟมาแทนที่ตัวสะสมและเพิ่มเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์เพื่อให้เราทราบว่าควรเปลี่ยนขดลวดเมื่อใด

และเพื่อความสะดวกยิ่งขึ้น เรากลับเครื่องยนต์กลับด้านในออก - การหมุนแม่เหล็กหรือขดลวดกระตุ้นธรรมดานั้นง่ายกว่าการใส่กระดองที่มีขยะทั้งหมดนี้อยู่บนเรือ โรเตอร์ที่นี่อาจเป็นแม่เหล็กถาวรอันทรงพลังหรือขดลวดที่ขับเคลื่อนด้วยวงแหวนสลิป ซึ่งแม้จะดูเหมือนนักสะสม แต่ก็มีความน่าเชื่อถือมากกว่ามาก

แล้วเราได้อะไร? ขวา! มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านหรือที่รู้จักกันในชื่อ BLDC ลักษณะที่น่ารักและความสะดวกสบายแบบเดียวกันทั้งหมดของ DPT แต่ไม่มีตัวสะสมที่น่ารังเกียจนี้ และอย่าสับสน BLDC กับมอเตอร์ซิงโครนัส เหล่านี้เป็นเครื่องจักรที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงและมีหลักการทำงานและการควบคุมที่แตกต่างกัน แม้ว่าโครงสร้างจะคล้ายกันมากและซิงโครไนเซอร์เดียวกันก็สามารถทำงานเป็น BLDC ได้อย่างง่ายดาย โดยเพิ่มเพียงเซ็นเซอร์และระบบควบคุมเท่านั้น แต่นั่นเป็นเรื่องราวที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง เพิ่มเติมเกี่ยวกับเขา

ควรสังเกตว่าหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้านั้นขึ้นอยู่กับการกลับกระแสไฟตรงในวงจรกระดองเพื่อไม่ให้มีการเบรกและการหมุนของโรเตอร์จะคงอยู่ที่จังหวะคงที่ หากคุณเปลี่ยนทิศทางของกระแสในขดลวดสเตเตอร์ที่น่าตื่นเต้น ทิศทางการหมุนของโรเตอร์ก็จะเปลี่ยนไปตามกฎมือซ้าย สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นถ้าเราสลับตำแหน่งของหน้าสัมผัสแปรงที่จ่ายพลังงานจากแหล่งกำเนิดไปยังขดลวดกระดอง แต่ถ้าคุณเปลี่ยน “+” “-” ทั้งตรงนี้และตรงนั้น ทิศทางการหมุนของเพลาจะไม่เปลี่ยน ดังนั้นตามหลักการแล้ว กระแสสลับ สามารถใช้จ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์ดังกล่าวได้เพราะว่า กระแสในตัวเหนี่ยวนำและกระดองจะเปลี่ยนพร้อมกัน ในทางปฏิบัติอุปกรณ์ดังกล่าวไม่ค่อยได้ใช้

ฉันคิดว่าหลายท่านที่เคยขลุกอยู่กับเครื่องยนต์อาจสังเกตเห็นว่าพวกเขามีกระแสสตาร์ทที่เด่นชัด เมื่อมอเตอร์ที่จุดเริ่มต้นสามารถกระตุกเข็มของแอมป์มิเตอร์ได้ เช่น เป็นแอมแปร์ และหลังจากการเร่งความเร็ว กระแสไฟฟ้าจะลดลงเหลือประมาณ 200 mA .

ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? นี่คือวิธีการทำงานของ back emf เมื่อเครื่องยนต์ดับ กระแสที่สามารถไหลผ่านได้นั้นขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์สองตัวเท่านั้น - แรงดันไฟฟ้าและความต้านทานของขดลวดกระดอง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายที่จะค้นหากระแสสูงสุดที่เครื่องยนต์สามารถพัฒนาได้และควรคำนวณวงจรใด ก็เพียงพอที่จะวัดความต้านทานของขดลวดมอเตอร์และแบ่งแรงดันไฟฟ้าตามค่านี้ เพียงตามกฎของโอห์ม นี่จะเป็นกระแสเริ่มต้นสูงสุด

แต่เมื่อมันเร่งความเร็ว สิ่งที่ตลกก็เริ่มต้นขึ้น: ขดลวดกระดองเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ และเกิด EMF ในนั้น เช่นเดียวกับในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แต่มันจะหันไปตรงข้ามกับที่หมุนเครื่องยนต์ และเป็นผลให้กระแสผ่านกระดองลดลงอย่างรวดเร็ว ยิ่งความเร็วยิ่งสูงขึ้น

และถ้าเครื่องยนต์ถูกขันให้แน่นต่อไปอีก แรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังจะสูงกว่ากำลังจ่าย และเครื่องยนต์จะเริ่มสูบพลังงานเข้าสู่ระบบกลายเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ส่วนวงจรไฟฟ้าในการสตาร์ทเครื่องยนต์นั้นมีอยู่หลายวงจรดังแสดงในรูป เมื่อเชื่อมต่อขดลวดแบบขนาน ขดลวดกระดองจะทำจากลวดเส้นเล็กจำนวนมาก ด้วยการเชื่อมต่อนี้ กระแสไฟฟ้าที่สวิตช์โดยตัวสะสมจะลดลงอย่างมากเนื่องจากมีความต้านทานสูงและแผ่นจะไม่เกิดประกายไฟหรือไหม้มากนัก หากคุณทำการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวเหนี่ยวนำและขดลวดกระดอง ขดลวดตัวเหนี่ยวนำนั้นทำจากลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าและมีรอบน้อยลงเพราะ กระแสกระดองทั้งหมดไหลผ่านขดลวดสเตเตอร์ ด้วยการปรับเปลี่ยนดังกล่าวโดยมีการเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนของค่าปัจจุบันและจำนวนรอบ แรงแม่เหล็กจะยังคงที่ และลักษณะคุณภาพของอุปกรณ์จะดีขึ้น

ปัจจุบันมอเตอร์กระแสตรงไม่ค่อยได้ใช้ในการผลิต ข้อเสียของเครื่องใช้ไฟฟ้าประเภทนี้สามารถสังเกตการสึกหรออย่างรวดเร็วของชุดประกอบแปรงเก็บ ข้อดี - คุณลักษณะการเริ่มต้นที่ดี ปรับความถี่และทิศทางการหมุนได้ง่าย การออกแบบและการควบคุมที่เรียบง่าย

ปัจจุบัน มอเตอร์กระแสตรงแบบตื่นเต้นอิสระที่ควบคุมโดยตัวแปลงไทริสเตอร์ถูกนำมาใช้ในไดรฟ์ไฟฟ้าทางอุตสาหกรรม ไดรฟ์เหล่านี้ให้การควบคุมความเร็วในช่วงกว้าง การควบคุมความเร็วลงจากค่าที่กำหนดนั้นทำได้โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าบนกระดองและขึ้นไป - โดยการลดกระแสกระตุ้น ข้อจำกัดด้านกำลังและความเร็วถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของมอเตอร์ที่ใช้ ไม่ใช่อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ไทริสเตอร์สามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือแบบขนานได้หากไม่สูงพอ ระดับแรงดันหรือกระแส กระแสกระดองและแรงบิดถูกจำกัดโดยความจุโอเวอร์โหลดความร้อนของมอเตอร์

หลักการทำงาน:

ประกอบมอเตอร์กระแสตรง ตามรายละเอียด:

สำหรับผู้ที่อยากรู้อยากเห็นฉันสามารถบอกคุณได้อย่างละเอียดมากขึ้นเกี่ยวกับหรือว่ามันคืออะไร สำหรับผู้ที่กระหายน้ำ - รายละเอียดเกี่ยวกับ . บทความต้นฉบับอยู่บนเว็บไซต์ InfoGlaz.rfลิงก์ไปยังบทความที่ทำสำเนานี้ -

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่พลังงานไฟฟ้าถูกแปลงเป็นพลังงานกล หลักการทำงานขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

อย่างไรก็ตาม วิธีที่สนามแม่เหล็กมีปฏิกิริยาโต้ตอบ ส่งผลให้โรเตอร์ของมอเตอร์หมุน จะแตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับประเภทของแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย - แบบสลับหรือแบบตรง

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงนั้นขึ้นอยู่กับผลของแรงผลักของขั้วที่คล้ายกันของแม่เหล็กถาวรและการดึงดูดของขั้วที่ต่างกัน ลำดับความสำคัญของการประดิษฐ์เป็นของวิศวกรชาวรัสเซีย B. S. Jacobi โมเดลอุตสาหกรรมรุ่นแรกของมอเตอร์กระแสตรงถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2381 ตั้งแต่นั้นมา การออกแบบก็ไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงขั้นพื้นฐานแต่อย่างใด

ในมอเตอร์กระแสตรงกำลังต่ำ แม่เหล็กตัวใดตัวหนึ่งมีอยู่จริง ติดเข้ากับตัวเครื่องโดยตรง ส่วนที่สองถูกสร้างขึ้นในขดลวดกระดองหลังจากเชื่อมต่อแหล่งจ่ายกระแสตรงเข้ากับมัน เพื่อจุดประสงค์นี้มีการใช้อุปกรณ์พิเศษ - ชุดแปรงสับเปลี่ยน ตัวสะสมนั้นเป็นวงแหวนนำไฟฟ้าที่ติดอยู่กับเพลามอเตอร์ ปลายของขดลวดกระดองเชื่อมต่ออยู่

เพื่อให้แรงบิดเกิดขึ้น จะต้องสลับขั้วของแม่เหล็กถาวรของกระดองอย่างต่อเนื่อง สิ่งนี้ควรเกิดขึ้นในขณะที่ขั้วตัดผ่านสิ่งที่เรียกว่าสนามแม่เหล็กเป็นกลาง ตามโครงสร้างปัญหานี้แก้ไขได้โดยการแบ่งวงแหวนสะสมออกเป็นส่วน ๆ โดยคั่นด้วยแผ่นอิเล็กทริก ปลายของขดลวดกระดองเชื่อมต่อสลับกัน

ในการเชื่อมต่อตัวสะสมเข้ากับแหล่งจ่ายไฟจะใช้แปรงที่เรียกว่า - แท่งกราไฟท์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อนต่ำ

ขดลวดกระดองไม่ได้เชื่อมต่อกับเครือข่ายจ่าย แต่เชื่อมต่อกับลิโน่สตาร์ทผ่านชุดแปรงสับเปลี่ยน กระบวนการเปิดมอเตอร์ดังกล่าวประกอบด้วยการเชื่อมต่อกับเครือข่ายจ่ายไฟและค่อยๆลดความต้านทานแบบแอคทีฟในวงจรกระดองให้เป็นศูนย์ มอเตอร์ไฟฟ้าเปิดได้อย่างราบรื่นและไม่มีการโอเวอร์โหลด

คุณสมบัติของการใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสในวงจรเฟสเดียว

แม้ว่าสนามแม่เหล็กหมุนของสเตเตอร์นั้นหาได้ง่ายที่สุดจากแรงดันไฟฟ้าสามเฟส แต่หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสช่วยให้สามารถทำงานได้จากเครือข่ายในครัวเรือนแบบเฟสเดียวหากมีการเปลี่ยนแปลงการออกแบบ

ในการทำเช่นนี้สเตเตอร์จะต้องมีขดลวดสองเส้น ซึ่งหนึ่งในนั้นคือขดลวด "เริ่มต้น" กระแสไฟในเฟสจะถูกเลื่อนไป 90° เนื่องจากการรวมโหลดรีแอกทีฟไว้ในวงจร บ่อยที่สุดสำหรับสิ่งนี้

การซิงโครไนซ์สนามแม่เหล็กที่เกือบจะสมบูรณ์ช่วยให้เครื่องยนต์เพิ่มความเร็วได้แม้จะมีภาระจำนวนมากบนเพลา ซึ่งเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับการทำงานของสว่าน สว่านโรตารี่ เครื่องดูดฝุ่น เครื่องเจียร หรือเครื่องขัดพื้น

หากมีตัวปรับรวมอยู่ในวงจรจ่ายไฟของเครื่องยนต์ความถี่ในการหมุนของมันจะสามารถเปลี่ยนได้อย่างราบรื่น แต่ทิศทางเมื่อได้รับพลังงานจากวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะไม่สามารถเปลี่ยนได้

มอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวสามารถพัฒนาความเร็วที่สูงมาก มีขนาดกะทัดรัดและมีแรงบิดที่มากขึ้น อย่างไรก็ตาม การมีชุดแปรงสับเปลี่ยนจะช่วยลดอายุการใช้งาน - แปรงกราไฟท์จะสึกหรอค่อนข้างเร็วที่ความเร็วสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากตัวสับเปลี่ยนมีความเสียหายทางกล

มอเตอร์ไฟฟ้ามีประสิทธิภาพสูงสุด (มากกว่า 80%) ของอุปกรณ์ทั้งหมดที่มนุษย์สร้างขึ้น สิ่งประดิษฐ์ของพวกเขาเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 ถือได้ว่าเป็นก้าวกระโดดเชิงคุณภาพในอารยธรรมเพราะหากไม่มีพวกมันก็เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงชีวิตของสังคมสมัยใหม่ที่ใช้เทคโนโลยีชั้นสูงและยังไม่ได้คิดค้นสิ่งที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสในวิดีโอ

มอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสตรงนั้นมีการใช้งานน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับมอเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้ากระแสสลับ ในสภาพแวดล้อมภายในบ้าน ของเล่นเด็กจะใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงซึ่งใช้พลังงานจากแบตเตอรี่กระแสตรงทั่วไป ในการผลิต มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงขับเคลื่อนหน่วยและอุปกรณ์ต่างๆ ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่อันทรงพลัง

การออกแบบและหลักการทำงาน

มอเตอร์กระแสตรงมีการออกแบบคล้ายกับมอเตอร์ซิงโครนัสแบบเอซี โดยจะมีความแตกต่างกันตามประเภทของกระแสไฟฟ้า โมเดลสาธิตมอเตอร์อย่างง่ายใช้แม่เหล็กตัวเดียวและเฟรมที่มีกระแสไหลผ่าน อุปกรณ์ดังกล่าวถือเป็นตัวอย่างง่ายๆ เครื่องยนต์สมัยใหม่เป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนและซับซ้อนซึ่งสามารถพัฒนากำลังมหาศาลได้

ขดลวดหลักของมอเตอร์คือกระดองซึ่งจ่ายพลังงานผ่านกลไกสับเปลี่ยนและแปรง มันหมุนในสนามแม่เหล็กที่เกิดจากขั้วของสเตเตอร์ (ตัวเรือนมอเตอร์) กระดองทำจากขดลวดหลายเส้นที่วางอยู่ในร่องและยึดไว้ด้วยสารประกอบอีพอกซีพิเศษ

สเตเตอร์อาจประกอบด้วยขดลวดสนามหรือแม่เหล็กถาวร ในมอเตอร์กำลังต่ำ จะใช้แม่เหล็กถาวร และในมอเตอร์กำลังสูง สเตเตอร์จะติดตั้งขดลวดสนาม สเตเตอร์ปิดที่ปลายโดยมีฝาปิดพร้อมลูกปืนในตัวซึ่งทำหน้าที่หมุนเพลากระดอง พัดลมระบายความร้อนติดอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของเพลานี้ ซึ่งจะสร้างแรงดันอากาศและหมุนเวียนผ่านด้านในของเครื่องยนต์ระหว่างการทำงาน

หลักการทำงานของเครื่องยนต์ดังกล่าวเป็นไปตามกฎของแอมแปร์ เมื่อคุณวางโครงลวดไว้ในสนามแม่เหล็ก มันจะหมุน กระแสที่ไหลผ่านจะสร้างสนามแม่เหล็กรอบตัวเองซึ่งมีปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กภายนอก ซึ่งนำไปสู่การหมุนของเฟรม ในการออกแบบมอเตอร์สมัยใหม่ บทบาทของเฟรมนั้นเล่นโดยเกราะที่มีขดลวด กระแสไฟฟ้าจะถูกจ่ายให้กับพวกมัน เป็นผลให้กระแสถูกสร้างขึ้นรอบๆ กระดอง ซึ่งทำให้กระแสหมุน

ในการจ่ายกระแสสลับให้กับขดลวดกระดองจะใช้แปรงพิเศษที่ทำจากโลหะผสมกราไฟท์และทองแดง

ตัวนำของขดลวดกระดองจะรวมกันเป็นหน่วยเดียวเรียกว่าตัวสะสมซึ่งทำในรูปแบบของวงแหวนลาเมลลาที่ติดอยู่กับเพลากระดอง ในขณะที่เพลาหมุน แปรงจะจ่ายพลังงานสลับกันให้กับขดลวดกระดองผ่านแผ่นสับเปลี่ยน ส่งผลให้เพลามอเตอร์หมุนด้วยความเร็วสม่ำเสมอ ยิ่งเกราะมีขดลวดมากเท่าไร เครื่องยนต์ก็จะทำงานสม่ำเสมอมากขึ้นเท่านั้น

ชุดแปรงเป็นกลไกที่เปราะบางที่สุดในการออกแบบเครื่องยนต์ ในระหว่างการใช้งาน แปรงกราไฟท์ทองแดงจะถูกับตัวสับเปลี่ยน ทำซ้ำรูปร่างของมัน และกดด้วยแรงคงที่ ในระหว่างการใช้งาน แปรงจะเสื่อมสภาพ และฝุ่นที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งเป็นผลมาจากการสึกหรอนี้จะเกาะติดอยู่ที่ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ ต้องกำจัดฝุ่นนี้เป็นระยะ โดยปกติแล้วการกำจัดฝุ่นจะดำเนินการโดยใช้อากาศภายใต้ความกดดันสูง

แปรงต้องมีการเคลื่อนไหวเป็นระยะในร่องและเป่าลม เนื่องจากฝุ่นที่สะสมอาจทำให้แปรงติดอยู่ในร่องนำ ซึ่งจะทำให้แปรงแขวนอยู่เหนือตัวสับเปลี่ยนและทำให้เครื่องยนต์ทำงานผิดปกติ แปรงต้องเปลี่ยนเป็นระยะเนื่องจากการสึกหรอ การสึกหรอของสับเปลี่ยนยังเกิดขึ้นเมื่อสับเปลี่ยนสัมผัสกับแปรง ดังนั้นเมื่อสวมใส่ กระดองจะถูกถอดออก และตัวสับเปลี่ยนจะเปิดบนเครื่องกลึง หลังจากการเซาะร่องตัวสับเปลี่ยนแล้วฉนวนที่อยู่ระหว่างแผ่นของตัวสับเปลี่ยนจะถูกกราวด์ให้มีความลึกเล็กน้อยเพื่อไม่ให้แปรงทำลายเนื่องจากความแข็งแรงของมันเกินความแข็งแรงของแปรงอย่างมาก

สายพันธุ์

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งตามลักษณะของการกระตุ้น

การกระตุ้นที่เป็นอิสระ

ด้วยการกระตุ้นประเภทนี้ ขดลวดจะเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานภายนอก ในกรณีนี้ พารามิเตอร์ของมอเตอร์จะคล้ายกับมอเตอร์แม่เหล็กถาวร ความเร็วในการหมุนจะถูกปรับตามความต้านทานของขดลวดกระดอง ความเร็วจะถูกควบคุมโดยลิโน่ควบคุมพิเศษที่เชื่อมต่อกับวงจรขดลวดกระตุ้น หากความต้านทานลดลงอย่างมากหรือวงจรแตก กระแสกระดองจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าที่เป็นอันตราย

จะต้องไม่สตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีการกระตุ้นแบบอิสระโดยไม่มีโหลดหรือมีภาระน้อย เนื่องจากความเร็วจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและมอเตอร์จะล้มเหลว

การกระตุ้นแบบขนาน

ขดลวดสนามและโรเตอร์เชื่อมต่อแบบขนานกับแหล่งกระแสเดียว ด้วยรูปแบบนี้ กระแสขดลวดของสนามจะต่ำกว่ากระแสของโรเตอร์อย่างมาก พารามิเตอร์ของมอเตอร์เข้มงวดเกินไป สามารถใช้เพื่อขับเคลื่อนพัดลมและเครื่องมือกลได้

การควบคุมความเร็วของเครื่องยนต์นั้นมาจากลิโน่ในวงจรอนุกรมที่มีขดลวดสนามหรือในวงจรโรเตอร์

การกระตุ้นตามลำดับ

ในกรณีนี้ ขดลวดที่น่าตื่นเต้นจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับกระดอง ซึ่งเป็นผลมาจากกระแสเดียวกันที่ไหลผ่านขดลวดเหล่านี้ ความเร็วในการหมุนของมอเตอร์นั้นขึ้นอยู่กับโหลด ต้องไม่สตาร์ทเครื่องยนต์ที่ความเร็วรอบเดินเบาโดยไม่มีโหลด อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ดังกล่าวมีพารามิเตอร์สตาร์ทที่ดี ดังนั้นจึงใช้วงจรที่คล้ายกันในรถยนต์ไฟฟ้าขนาดใหญ่

ความตื่นเต้นแบบผสม

โครงการนี้เกี่ยวข้องกับการใช้ขดลวดสนามสองเส้นที่อยู่คู่กันบนแต่ละขั้วของมอเตอร์ ขดลวดเหล่านี้สามารถเชื่อมต่อได้สองวิธี: ด้วยผลรวมของฟลักซ์หรือด้วยการลบ เป็นผลให้มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถมีลักษณะเช่นเดียวกับมอเตอร์ที่มีการกระตุ้นแบบขนานหรือแบบอนุกรม

เพื่อให้มอเตอร์หมุนไปในทิศทางอื่น ขั้วจะเปลี่ยนที่ขดลวดอันใดอันหนึ่ง ในการควบคุมความเร็วการหมุนของมอเตอร์และการสตาร์ทจะใช้การสลับตัวต้านทานที่แตกต่างกันแบบทีละขั้นตอน

คุณสมบัติของการดำเนินงาน

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและเชื่อถือได้ ความแตกต่างที่สำคัญจากมอเตอร์ AC คือความสามารถในการปรับความเร็วในการหมุนในช่วงกว้าง

มอเตอร์กระแสตรงดังกล่าวสามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ คุณสามารถเปลี่ยนทิศทางการหมุนของมอเตอร์ได้โดยการเปลี่ยนทิศทางของกระแสในขดลวดสนามหรือในกระดอง ความเร็วเพลาเครื่องยนต์ถูกปรับโดยใช้ตัวต้านทานแบบแปรผัน ในมอเตอร์ที่มีวงจรกระตุ้นแบบอนุกรม ความต้านทานนี้จะอยู่ในวงจรกระดองและทำให้ความเร็วในการหมุนลดลง 2-3 เท่า

ตัวเลือกนี้เหมาะสำหรับกลไกที่มีเวลาว่างนาน เนื่องจากลิโน่จะร้อนมากระหว่างการทำงาน ความเร็วที่เพิ่มขึ้นเกิดจากการรวมรีโอสแตตไว้ในวงจรการพันขดลวดที่น่าตื่นเต้น

สำหรับมอเตอร์ที่มีวงจรกระตุ้นแบบขนาน รีโอสแตตยังใช้ในวงจรกระดองเพื่อลดความเร็วลงครึ่งหนึ่ง หากคุณเชื่อมต่อความต้านทานเข้ากับวงจรขดลวดกระตุ้นสิ่งนี้จะช่วยให้คุณเพิ่มความเร็วได้สูงสุด 4 เท่า

การใช้ลิโน่มีความเกี่ยวข้องกับการปล่อยความร้อน ดังนั้นในการออกแบบเครื่องยนต์สมัยใหม่ ลิโน่จึงถูกแทนที่ด้วยองค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมความเร็วโดยไม่ให้ความร้อนมากเกินไป

ประสิทธิภาพของมอเตอร์กระแสตรงได้รับผลกระทบจากกำลังของมอเตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงที่อ่อนแอจะไม่มีประสิทธิภาพและมีประสิทธิภาพประมาณ 40% ในขณะที่มอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 1 เมกะวัตต์สามารถมีประสิทธิภาพได้ถึง 96%

ข้อดีของมอเตอร์กระแสตรง

• ขนาดโดยรวมเล็ก
• ควบคุมง่าย
• การออกแบบที่เรียบง่าย
• ความเป็นไปได้ของการใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในปัจจุบัน
• เริ่มต้นอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะลักษณะของมอเตอร์ที่มีวงจรกระตุ้นตามลำดับ
• สามารถปรับความเร็วการหมุนของเพลาได้อย่างราบรื่น

ข้อบกพร่อง

• สำหรับการเชื่อมต่อและการใช้งาน คุณต้องซื้อแหล่งจ่ายไฟ DC พิเศษ
• ค่าใช้จ่ายสูง
• การมีอยู่ของวัสดุสิ้นเปลืองในรูปแบบของแปรงสึกหรอทองแดง-กราไฟท์ และเครื่องสับเปลี่ยนที่สึกหรอ ซึ่งลดอายุการใช้งานลงอย่างมากและต้องมีการบำรุงรักษาเป็นระยะ

ขอบเขตการใช้งาน

มอเตอร์กระแสตรงได้รับความนิยมอย่างกว้างขวางในยานพาหนะไฟฟ้า เครื่องยนต์ดังกล่าวมักจะรวมอยู่ในการออกแบบดังต่อไปนี้:

• ยานพาหนะไฟฟ้า.
• ตู้รถไฟไฟฟ้า.
• รถราง.
• รถไฟฟ้า.
• รถเข็น.
• กลไกการยกและการขนส่ง
• ของเล่นเด็ก.
• อุปกรณ์อุตสาหกรรมที่ต้องการควบคุมความเร็วในการหมุนในช่วงกว้าง

มอเตอร์ไฟฟ้าใด ๆ ก็ตามได้รับการออกแบบเหมือนกันโดยไม่คำนึงถึงการออกแบบ: ภายในร่องทรงกระบอกในขดลวดที่อยู่นิ่ง (สเตเตอร์) โรเตอร์จะหมุนซึ่งสนามแม่เหล็กตื่นเต้นซึ่งนำไปสู่การผลักเสาออกจากสเตเตอร์

การรักษาแรงผลักคงที่นั้นจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนขดลวดโรเตอร์ใหม่ เช่นเดียวกับที่ทำกับมอเตอร์ไฟฟ้าแบบมีแปรงถ่าน หรือการสร้างสนามแม่เหล็กหมุนในตัวสเตเตอร์เอง (ตัวอย่างคลาสสิกคือมอเตอร์สามเฟสแบบอะซิงโครนัส)

ประเภทของมอเตอร์ไฟฟ้าและคุณสมบัติต่างๆ

ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ขึ้นอยู่กับมอเตอร์ไฟฟ้าโดยตรง ดังนั้นการเลือกจึงต้องใช้แนวทางที่จริงจัง

ด้วยการใช้มอเตอร์ไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานกล กำลัง, รอบต่อนาที, แรงดันไฟฟ้าและประเภทของแหล่งจ่ายไฟเป็นตัวบ่งชี้หลักของมอเตอร์ไฟฟ้า นอกจากนี้ ตัวชี้วัดน้ำหนัก ขนาด และพลังงานก็มีความสำคัญอย่างยิ่ง

มอเตอร์ไฟฟ้ามีข้อดีอย่างมาก ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ความร้อนที่มีกำลังเทียบเท่า เครื่องยนต์ไฟฟ้าจึงมีขนาดกะทัดรัดกว่ามาก เหมาะสำหรับการติดตั้งในพื้นที่ขนาดเล็ก เช่น ในอุปกรณ์ของรถราง หัวรถจักรไฟฟ้า และบนเครื่องมือกลเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ

เมื่อใช้งานจะไม่มีการปล่อยไอน้ำหรือผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว ซึ่งรับประกันความสะอาดของสิ่งแวดล้อม มอเตอร์ไฟฟ้าแบ่งออกเป็นมอเตอร์ DC และ AC สเต็ปเปอร์มอเตอร์ เซอร์โวมอเตอร์ และมอเตอร์เชิงเส้น

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับจะแบ่งออกเป็นแบบซิงโครนัสและแบบอะซิงโครนัส

• มอเตอร์กระแสตรง
  ใช้เพื่อสร้างไดรฟ์ไฟฟ้าแบบปรับได้พร้อมตัวบ่งชี้ไดนามิกและสมรรถนะสูง ตัวบ่งชี้เหล่านี้รวมถึงความสม่ำเสมอในการหมุนและความสามารถในการบรรจุกระสุนสูง ใช้ในการทำกระดาษ การย้อมและตกแต่งขั้นสุดท้าย และเครื่องขนถ่ายวัสดุ สำหรับอุปกรณ์โพลีเมอร์ แท่นขุดเจาะ และหน่วยเสริมของรถขุด มักใช้เพื่อติดตั้งยานพาหนะไฟฟ้าทุกประเภท
• 
  พวกเขามีความต้องการสูงกว่ามอเตอร์กระแสตรง มักใช้ในชีวิตประจำวันและในอุตสาหกรรม การผลิตมีราคาถูกกว่ามากการออกแบบเรียบง่ายกว่าและเชื่อถือได้มากกว่าและการใช้งานค่อนข้างง่าย เครื่องใช้ในครัวเรือนเกือบทั้งหมดติดตั้งมอเตอร์กระแสสลับ ใช้ในเครื่องซักผ้า เครื่องดูดควันในครัว ฯลฯ ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ พวกมันถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนเครื่องมือกล รอกสำหรับเคลื่อนย้ายของหนัก คอมเพรสเซอร์ ปั๊มไฮดรอลิกและนิวแมติก และพัดลมอุตสาหกรรม
• สเต็ปเปอร์มอเตอร์
  ทำงานบนหลักการของการแปลงแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนไหวทางกลที่มีลักษณะไม่ต่อเนื่อง อุปกรณ์สำนักงานและคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ติดตั้งไว้ด้วย เครื่องยนต์ดังกล่าวมีขนาดเล็กมากแต่ให้ประสิทธิผลสูง บางครั้งพวกเขาก็เป็นที่ต้องการในบางอุตสาหกรรม
• เซอร์โวมอเตอร์
  หมายถึงมอเตอร์กระแสตรง พวกเขาเป็นเทคโนโลยีชั้นสูง งานของพวกเขาดำเนินการโดยอาศัยการตอบรับเชิงลบ เครื่องยนต์ดังกล่าวมีพลังเป็นพิเศษและสามารถพัฒนาความเร็วในการหมุนเพลาสูงได้ ซึ่งการปรับทำได้โดยใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ ฟังก์ชันนี้ทำให้ได้รับความนิยมในการเตรียมสายการผลิตและในเครื่องจักรอุตสาหกรรมสมัยใหม่
• มอเตอร์เชิงเส้น
  พวกเขามีความสามารถพิเศษในการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงของโรเตอร์และสเตเตอร์ที่สัมพันธ์กัน เครื่องยนต์ดังกล่าวเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับการทำงานของกลไกซึ่งการทำงานขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหวไปข้างหน้าและแบบลูกสูบของหน่วยงานที่ทำงาน การใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเชิงเส้นสามารถเพิ่มความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของกลไกได้เนื่องจากทำให้การทำงานง่ายขึ้นอย่างมากและกำจัดการส่งผ่านทางกลได้เกือบทั้งหมด
• มอเตอร์ซิงโครนัส
  เป็นมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับประเภทหนึ่ง ความถี่การหมุนของโรเตอร์เท่ากับความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็กในช่องว่างอากาศ ใช้สำหรับคอมเพรสเซอร์ พัดลมขนาดใหญ่ ปั๊ม และเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง เนื่องจากทำงานที่ความเร็วคงที่
• มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส
  นอกจากนี้ยังอยู่ในหมวดหมู่ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ ความเร็วในการหมุนของโรเตอร์แตกต่างจากความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็กซึ่งสร้างขึ้นโดยกระแสในขดลวดสเตเตอร์ มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสแบ่งออกเป็นสองประเภทขึ้นอยู่กับการออกแบบโรเตอร์: กรงกระรอกและโรเตอร์แบบพันแผล การออกแบบสเตเตอร์เหมือนกันในทั้งสองประเภท ต่างกันแค่ที่ขดลวดเท่านั้น

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในโลกสมัยใหม่ ต้องขอบคุณพวกเขาที่ทำให้งานของผู้คนได้รับการอำนวยความสะดวกอย่างมาก การใช้งานช่วยลดต้นทุนพลังงานของมนุษย์และทำให้ชีวิตประจำวันสะดวกสบายยิ่งขึ้น

การกำหนดชุดมอเตอร์:

• AIR, A, 4A, 5A, AD, 7АVER - มอเตอร์ไฟฟ้าอุตสาหกรรมทั่วไปที่มีการปรับกำลังตาม GOST 51689-2000
• AIS, 6A, IMM, RA, AIS - มอเตอร์ไฟฟ้าอุตสาหกรรมทั่วไปที่มีระบบจับกำลังตามมาตรฐานยุโรป DIN (CENELEC)
• AIM, AIML, 4VR, VA, AV, VAO2, 1VAO, 3V - มอเตอร์ไฟฟ้าป้องกันการระเบิด
• AIU, VRP, AVR, 3AVR, VR - มอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับการขุดที่ป้องกันการระเบิด
• A4, DAZO4, AOM, DAV, AO4 - มอเตอร์ไฟฟ้าแรงสูง

สัญญาณของการดัดแปลงมอเตอร์ไฟฟ้า:

• M - มอเตอร์ไฟฟ้าที่ทันสมัย ​​(เช่น ADM63A2U3)
• K - มอเตอร์ไฟฟ้าพร้อมโรเตอร์แบบพันแผล (เช่น 5ANK280A6)
• X - มอเตอร์ไฟฟ้าในโครงอะลูมิเนียม (เช่น 5AMX180M2U3)
• E - มอเตอร์ไฟฟ้าเฟสเดียว 220V (เช่น AIRE80S2U3)
• N - มอเตอร์ไฟฟ้าป้องกันพร้อมระบบระบายอากาศในตัว (เช่น 5AN200M2U3)
• F - มอเตอร์ไฟฟ้าป้องกันพร้อมระบบระบายความร้อนแบบบังคับ (เช่น 5AF180M2U3)
• C - มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีสลิปเพิ่มขึ้น (เช่น AIRS180M4U3)
• B - มอเตอร์ไฟฟ้าในตัว (เช่น ADMV63V2U3)
• R - มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีแรงบิดเริ่มต้นเพิ่มขึ้น (เช่น AIRR180S4U3)
• P - มอเตอร์ไฟฟ้าสำหรับขับเคลื่อนพัดลมในฟาร์มสัตว์ปีก (“โรงเรือนสัตว์ปีก”) (เช่น AIRP80A6U2)

การออกแบบภูมิอากาศที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป GOST ใช้กับเครื่องจักร เครื่องมือ มอเตอร์ไฟฟ้า และผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคอื่น ๆ ทุกประเภท คำอธิบายแบบเต็มของการกำหนดมีดังต่อไปนี้

ตัวอักษรระบุเขตภูมิอากาศ

• U - ภูมิอากาศอบอุ่น
• T—ภูมิอากาศแบบเขตร้อน
• CL - สภาพอากาศหนาวเย็น
• M—อากาศทางทะเลปานกลาง-เย็น;
• О - เวอร์ชันภูมิอากาศทั่วไป (ยกเว้นทะเล)
• OM - เวอร์ชันทางทะเลภูมิอากาศทั่วไป
• B - รุ่นทุกสภาพอากาศ

• 1 - กลางแจ้ง;
• 2 - ใต้หลังคาหรือในอาคารซึ่งมีเงื่อนไขเหมือนกับกลางแจ้ง ยกเว้นรังสีดวงอาทิตย์
• 3 - ในอาคารโดยไม่มีการควบคุมสภาพภูมิอากาศเทียม
• 4 - ในอาคารที่มีการควบคุมสภาพภูมิอากาศแบบประดิษฐ์ (การระบายอากาศ, เครื่องทำความร้อน);
• 5 - ในห้องที่มีความชื้นสูงโดยไม่มีการควบคุมสภาพภูมิอากาศเทียม

ตามประเภทของการทำงาน เครื่องยนต์เหล่านี้แบ่งออกเป็น:

• มอเตอร์ซิงโครนัส
• มอเตอร์แบบอะซิงโครนัส;.

ตามจำนวนเฟส มอเตอร์คือ:

• เฟสเดียว
• สองเฟส
• สามเฟส

ความแตกต่างพื้นฐานคือในเครื่องซิงโครนัสแรงฮาร์มอนิกที่ 1 ของแรงแม่เหล็กของสเตเตอร์จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วการหมุนของโรเตอร์ (นี่คือสาเหตุที่โรเตอร์หมุนด้วยความเร็วของการหมุนของสนามแม่เหล็กในสเตเตอร์) ในขณะที่เป็นแบบอะซิงโครนัส เครื่องจักรมีและยังคงความแตกต่างระหว่างความเร็วการหมุนของโรเตอร์กับความเร็วการหมุนของสนามแม่เหล็กในสเตเตอร์ (สนามหมุนเร็วกว่าโรเตอร์)

โรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวเป็นกระบอกโลหะในร่องที่มีการกดหรือเทตัวนำตัวนำไฟฟ้าเป็นมุมกับแกนหมุนและที่ปลายโรเตอร์จะรวมเข้าด้วยกันด้วยวงแหวนเป็นอันเดียว สนามแม่เหล็กสลับของสเตเตอร์กระตุ้นกระแสทวนในโรเตอร์ซึ่งมีลักษณะคล้ายล้อกระรอกและด้วยเหตุนี้สนามแม่เหล็กที่ผลักมันออกจากสเตเตอร์

มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามารถขึ้นอยู่กับจำนวนขดลวดสเตเตอร์:

• เฟสเดียว- ในกรณีนี้ ข้อเสียเปรียบหลักของเครื่องยนต์คือการไม่สามารถสตาร์ทได้เองเนื่องจากเวกเตอร์ของแรงผลักทะลุผ่านแกนการหมุนอย่างเคร่งครัด ในการเริ่มทำงาน เครื่องยนต์จำเป็นต้องมีการดันสตาร์ทหรือรวมขดลวดสตาร์ทแยกกัน ซึ่งจะสร้างโมเมนต์ของแรงเพิ่มเติมที่จะเลื่อนเวกเตอร์ทั้งหมดโดยสัมพันธ์กับแกนกระดอง
• มอเตอร์ไฟฟ้าสองเฟสมีขดลวดสองเส้นซึ่งเฟสจะถูกเลื่อนไปตามมุมที่สอดคล้องกับมุมเรขาคณิตระหว่างขดลวด ในกรณีนี้สิ่งที่เรียกว่าสนามแม่เหล็กหมุนจะถูกสร้างขึ้นในมอเตอร์ไฟฟ้า (การลดลงของความแรงของสนามในขั้วของขดลวดอันหนึ่งเกิดขึ้นพร้อมกันกับการเพิ่มขึ้นของอีกอัน) เครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถสตาร์ทได้เอง แต่กลับรถได้ยาก เนื่องจากแหล่งจ่ายไฟสมัยใหม่ไม่ได้ใช้เครือข่ายสองเฟส มอเตอร์ไฟฟ้าประเภทนี้จึงถูกใช้จริงในเครือข่ายเฟสเดียว โดยเฟสที่สองเชื่อมต่อผ่านองค์ประกอบเปลี่ยนเฟส (โดยปกติจะเป็นตัวเก็บประจุ)
• มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสสามเฟส- มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่ทันสมัยที่สุดเนื่องจากสามารถย้อนกลับได้ง่าย - การเปลี่ยนลำดับการสลับของขดลวดเฟสจะเปลี่ยนทิศทางการหมุนของสนามแม่เหล็กและตามนั้นโรเตอร์

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับสับเปลี่ยนใช้ในกรณีที่ต้องการความเร็วในการหมุนสูง (มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสต้องไม่เกินความเร็วการหมุนของฟลักซ์แม่เหล็กในสเตเตอร์ - สำหรับเครือข่ายอุตสาหกรรม 50 Hz นี่คือ 3000 รอบต่อนาที) นอกจากนี้ ยังมีประโยชน์ในเรื่องแรงบิดเริ่มต้น (ในที่นี้จะเป็นสัดส่วนกับกระแส ไม่ใช่รอบการหมุน) และมีกระแสสตาร์ทต่ำกว่า ทำให้เครือข่ายไฟฟ้าทำงานหนักเกินไปน้อยลงในระหว่างการสตาร์ท นอกจากนี้ยังทำให้ควบคุมความเร็วของคุณได้ง่ายอีกด้วย

ข้อเสียของข้อดีเหล่านี้คือต้นทุนสูง (ต้องใช้การผลิตโรเตอร์ที่มีแกนซ้อนกัน ขดลวดหลายเส้นและตัวสะสม ซึ่งยากต่อการปรับสมดุลเช่นกัน) และอายุการใช้งานสั้นลง นอกจากความจำเป็นในการเปลี่ยนแปรงที่สวมใส่ได้เป็นประจำแล้ว ตัวสับเปลี่ยนเองก็เสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบซิงโครนัสมีลักษณะเฉพาะที่สนามแม่เหล็กของโรเตอร์ไม่ได้ถูกเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ แต่เกิดจากขดลวดของตัวเองที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายกระแสตรงที่แยกจากกัน ด้วยเหตุนี้ความถี่ในการหมุนจึงเท่ากับความถี่การหมุนของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ซึ่งเป็นที่มาของคำว่า "ซิงโครนัส"

เช่นเดียวกับมอเตอร์กระแสตรง มอเตอร์ซิงโครนัส AC สามารถย้อนกลับได้: เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกจ่ายไปที่สเตเตอร์ มันจะทำงานเหมือนมอเตอร์ไฟฟ้า เมื่อหมุนจากแหล่งภายนอก ตัวมันเองจะเริ่มกระตุ้นกระแสสลับในขดลวดเฟส พื้นที่หลักของการใช้มอเตอร์ไฟฟ้าซิงโครนัสคือไดรฟ์กำลังสูง ในที่นี้ การเพิ่มประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสหมายถึงการลดการสูญเสียไฟฟ้าลงอย่างมาก

มอเตอร์ซิงโครนัสยังใช้ในยานพาหนะไฟฟ้าอีกด้วย อย่างไรก็ตาม เพื่อควบคุมความเร็วในกรณีนี้ จำเป็นต้องใช้ตัวแปลงความถี่ที่ทรงพลัง แต่ในระหว่างการเบรก พลังงานสามารถส่งกลับไปยังเครือข่ายได้

เนื่องจากกระแสตรงไม่สามารถสร้างสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงได้ การตรวจสอบการหมุนอย่างต่อเนื่องของโรเตอร์จึงต้องมีการบังคับสับเปลี่ยนขดลวดใหม่ หรือการเปลี่ยนแปลงทิศทางของสนามแม่เหล็กแบบไม่ต่อเนื่อง

วิธีการที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักคือการใช้เครื่องสับเปลี่ยนเครื่องกลไฟฟ้า ในกรณีนี้กระดองมอเตอร์ไฟฟ้ามีขดลวดหลายทิศทางที่เชื่อมต่อกับแผ่นสับเปลี่ยนที่อยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมสัมพันธ์กับแปรง ในขณะที่เปิดเครื่อง ขดลวดที่เชื่อมต่อกับแปรงจะเกิดพัลส์หลังจากนั้นโรเตอร์จะหมุนและขดลวดใหม่จะเปิดในตำแหน่งเดียวกันโดยสัมพันธ์กับเสาสเตเตอร์

เนื่องจากสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงคอมมิวเตเตอร์ จึงสามารถใช้แม่เหล็กถาวรอันทรงพลังแทนแกนที่มีขดลวด ซึ่งจะทำให้มอเตอร์มีขนาดกะทัดรัดและเบายิ่งขึ้น

เครื่องยนต์เหล่านี้ที่มีหน่วยสับเปลี่ยนแปรงคือ:

• นักสะสม- อุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งมีเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์และสวิตช์กระแสไฟในขดลวดเป็นอุปกรณ์เดียวกัน - ชุดเก็บแปรง
• ไร้แปรงถ่าน- ระบบเครื่องกลไฟฟ้าแบบปิดประกอบด้วยอุปกรณ์ซิงโครนัสที่มีการกระจายสนามแม่เหล็กแบบไซน์ในช่องว่าง, เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์, ตัวแปลงพิกัดและเครื่องขยายกำลัง ตัวเลือกที่แพงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน

เครื่องยนต์สับเปลี่ยนไม่ได้มีข้อเสียหลายประการ นี้:

• การรบกวนในระดับสูงทั้งส่งไปยังเครือข่ายจ่ายเมื่อเปลี่ยนขดลวดกระดองและตื่นเต้นด้วยแปรงประกายไฟ
• การสึกหรอของสับเปลี่ยนและแปรงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
• เพิ่มเสียงรบกวนระหว่างการทำงาน

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสมัยใหม่ทำให้สามารถกำจัดข้อบกพร่องเหล่านี้ได้โดยใช้สเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่เรียกว่า - ในนั้นโรเตอร์มีสนามแม่เหล็กถาวรและอุปกรณ์ภายนอกจะเปลี่ยนทิศทางของกระแสตามลำดับในขดลวดสเตเตอร์หลายตัว ในความเป็นจริงสำหรับพัลส์กระแสเดียว โรเตอร์จะหมุนในมุมคงที่ (ขั้น) ซึ่งเป็นที่มาของชื่อของมอเตอร์ไฟฟ้าประเภทนี้

สเต็ปเปอร์มอเตอร์ทำงานเงียบ และยังช่วยให้คุณปรับทั้งแรงบิด (แอมพลิจูดพัลส์) และความเร็ว (ความถี่) ภายในช่วงที่กว้างที่สุด และยังสามารถย้อนกลับได้อย่างง่ายดายโดยการเปลี่ยนลำดับของสัญญาณ ด้วยเหตุนี้จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเซอร์โวและระบบอัตโนมัติ แต่กำลังสูงสุดถูกกำหนดโดยความสามารถของวงจรควบคุมกำลัง โดยที่สเต็ปเปอร์มอเตอร์ไม่ทำงาน

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสเฟสเดียว

อุปกรณ์นี้เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสซึ่งสเตเตอร์มีขดลวดทำงานเพียงอันเดียว อุปกรณ์นี้มีไว้สำหรับเชื่อมต่อกับเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว หน่วยนี้ใช้เพื่อทำให้ระบบขับเคลื่อนสมบูรณ์สำหรับเครื่องใช้ในครัวเรือนและอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานขนาดเล็ก เช่น ปั๊ม เครื่องมือกล เครื่องบด เครื่องคั้นน้ำ เครื่องบดเนื้อ พัดลม คอมเพรสเซอร์ ฯลฯ

ข้อดีของอุปกรณ์นี้:

• การออกแบบที่เรียบง่าย
• การใช้ไฟฟ้าอย่างประหยัด
• ความเก่งกาจ (ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าเฟสเดียวในพื้นที่อุตสาหกรรมหลายแห่ง)
• ระดับการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนที่ยอมรับได้ระหว่างการทำงาน
• อายุการใช้งานที่เพิ่มขึ้น
• ความต้านทานต่อการโอเวอร์โหลดประเภทต่างๆ

ข้อได้เปรียบที่แยกต่างหากของมอเตอร์ไฟฟ้าเฟสเดียวจากผู้ผลิตเหล่านี้คือความสามารถในการเชื่อมต่อเครื่องกับเครือข่าย 220 โวลต์ ด้วยเหตุนี้อุปกรณ์นี้จึงสามารถใช้งานได้ไม่เพียง แต่ในการผลิตเท่านั้น แต่ยังช่วยแก้ปัญหาในครัวเรือนในชีวิตประจำวันอีกด้วย มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสเฟสเดียวที่นำเสนอนั้นเชื่อมต่อได้ง่ายและไม่ต้องการการบำรุงรักษาเป็นพิเศษ

มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสสามเฟส

หน่วยนี้เป็นมอเตอร์ AC แบบอะซิงโครนัสซึ่งประกอบด้วยโรเตอร์และสเตเตอร์ที่มีขดลวดสามเส้น อุปกรณ์นี้มีไว้สำหรับเชื่อมต่อกับเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสนี้พบการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรม: มักใช้กับอุปกรณ์ที่ทรงพลัง เช่น คอมเพรสเซอร์ เครื่องบด โรงสี และเครื่องหมุนเหวี่ยง นอกจากนี้ หน่วยนี้ยังรวมอยู่ในการออกแบบอุปกรณ์อัตโนมัติและอุปกรณ์เทเลเมคานิกส์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ ตลอดจนเครื่องจักรและเลื่อยต่างๆ ที่มีไว้สำหรับใช้ในบ้าน

ข้อดีของอุปกรณ์ที่นำเสนอควรสังเกต:

• ประสิทธิภาพและประสิทธิผลในระดับสูง
• ความเก่งกาจ (ใช้มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสสามเฟสในกิจกรรมต่างๆ)
• การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนในระดับต่ำระหว่างการทำงาน
• น้ำหนักเบา แต่ในขณะเดียวกันตัวเครื่องก็เชื่อถือได้และทนทานต่อการสึกหรอ
• ปฏิบัติตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของมาตรฐานคุณภาพยุโรป

นอกจากนี้มอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสสามเฟสยังโดดเด่นด้วยความสะดวกในการติดตั้งและอายุการใช้งานที่ยาวนาน เป็นที่น่าสังเกตว่าในรุ่นจากผู้ผลิตบางราย สามารถติดตั้งโมดูลเพิ่มเติมได้ตามคำขอของลูกค้า ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ไฟฟ้าสามเฟสของซีรีส์ BN สามารถติดตั้งระบบระบายความร้อนแบบบังคับได้ ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าเครื่องจะทำงานได้อย่างเหมาะสมและมีประสิทธิภาพที่ความเร็วต่ำ

mirrivoda.ru, eltechbook.ru

6.2. การออกแบบและหลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรง วิธีการทางเทคนิคของระบบอัตโนมัติและการควบคุม

6.2. การออกแบบและหลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรง

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นองค์ประกอบกระตุ้นในอุปกรณ์อัตโนมัติหลายชนิด: อุปกรณ์วิทยุอิเล็กทรอนิกส์ ออปติคอล เครื่องกล และอุปกรณ์พกพาที่ติดตั้งแหล่งพลังงานไฟฟ้าอัตโนมัติ เครื่องยนต์เหล่านี้มีหมายเลข ประโยชน์เมื่อเปรียบเทียบกับ IE ประเภทอื่นๆ: ความเป็นเชิงเส้นของคุณลักษณะทางกล (DMC) คุณสมบัติการควบคุมที่ดี แรงบิดเริ่มต้นสูง ความเร็วสูง ช่วงกำลังกว้างของ DMC ประเภทต่างๆ ตลอดจนน้ำหนักและขนาดที่ดี

หลัก ข้อเสียเปรียบของเครื่องยนต์เหล่านี้คือการมีอุปกรณ์สับเปลี่ยนแปรงซึ่งจำกัดอายุการใช้งานของยานยนต์และเพิ่มค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษายานยนต์ทำให้เกิดการสูญเสียเพิ่มเติมเป็นแหล่งที่มาของการรบกวนและลดความเป็นไปได้ในการใช้งาน มอเตอร์มอเตอร์ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและระเบิดได้

6.2.1. การออกแบบดีพีที

โครงสร้าง DPT ประกอบด้วยสเตเตอร์ (ชิ้นส่วนคงที่) และโรเตอร์หรือกระดอง (ส่วนที่หมุน) ที่วางอยู่ภายในสเตเตอร์ การออกแบบเครื่องจักรที่เรียบง่ายสามารถอธิบายได้โดยใช้รูปที่ 61

สเตเตอร์ประกอบด้วยโครงเหล็ก 1 บนพื้นผิวด้านในซึ่งมีเสาหลักตั้งอยู่ประกอบด้วยแกน 2 และขดลวดสนาม 3 ในส่วนล่างของแกนกลางจะมีชิ้นเสา 4 ซึ่งรับประกันการกระจายตัวของแม่เหล็กที่ต้องการ การเหนี่ยวนำในช่องว่างอากาศของเครื่อง โล่แบริ่งติดอยู่กับเฟรมที่ด้านท้าย (ไม่แสดงในรูปที่ 61) โดยติดที่ยึดแปรงอันใดอันหนึ่งพร้อมแปรงกราไฟท์โลหะ 9

โรเตอร์(สมอ) DPT ประกอบด้วยแกน 5, ขดลวดกระดอง 6, ตัวสะสม 7 และเพลา 8

แกนกลาง 5 เป็นกระบอกสูบที่ทำจากแผ่นเหล็กไฟฟ้าที่มีการประทับตราซึ่งมีรูสำหรับเพลามอเตอร์และมีร่องซึ่งวางตัวนำขดลวดกระดองไว้

นักสะสม 7 – กระบอกสูบทำจากแผ่นทองแดงที่มีหน้าตัดสี่เหลี่ยมคางหมู แยกไฟฟ้าจากกันและจากเพลาเครื่องยนต์

คดเคี้ยวกระดองของเครื่องจักรเป็นระบบปิดของตัวนำที่วางและยึดไว้ในร่องของแกน 5 ประกอบด้วยส่วนต่างๆ (คอยส์) ซึ่งข้อสรุปนั้นเชื่อมต่อกับแผ่นสะสมสองแผ่น ในเครื่องไมโครทั่วไปที่มีเสาหนึ่งคู่บนสเตเตอร์ ขดลวดกระดองเป็นการพันแบบวงรอบอย่างง่าย (แผนภาพรูปที่ 62) ในระหว่างการก่อสร้างซึ่งขั้วต่อของส่วนขดลวดเชื่อมต่อกับแผ่นสะสมสองแผ่นที่อยู่ติดกัน และจำนวน ส่วนที่คดเคี้ยวและจำนวนแผ่นสะสมของตัวสะสมจะเท่ากัน

คดเคี้ยวซึ่งไดอะแกรมจะแสดงในรูป เลขที่ 62 ประกอบด้วย 4 ส่วน แต่ละส่วนประกอบด้วยด้านแอคทีฟ 1 ซึ่งอยู่ในร่องของแกนกลางและส่วนหน้า 2 ซึ่งด้านแอคทีฟของส่วนต่างๆ เชื่อมต่อกันและเชื่อมต่อกับแผ่นสะสม เพื่อให้ EMF เหนี่ยวนำให้เกิดในด้านแอคทีฟของส่วนต่างๆ รวมกัน จำเป็นต้องวางด้านแอคทีฟของส่วนหนึ่งไว้ในร่องของแกนกลาง โดยเว้นระยะห่างจากกันที่ระยะห่างของการแบ่งขั้ว t . โรเตอร์ที่แสดงในรูปที่. 6.1 มีตัวนำแอ็กทีฟ 8 ตัว โดยมีส่วนที่ประกอบขึ้นจากตัวนำ 1 – 5, 2 – 6, 3 – 7 และ 4 – 8

6.2.2. แรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าของ DPT

หลักการ การกระทำ DPT ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของกระแสไฟฟ้าของตัวนำขดลวดกระดองกับสนามแม่เหล็กกระตุ้น ซึ่งเป็นผลมาจากแรงไฟฟ้าเชิงกลที่กระทำต่อตัวนำขดลวดกระดองแต่ละตัว และจำนวนรวมของแรงที่กระทำต่อตัวนำขดลวดที่ใช้งานอยู่ทั้งหมดจะก่อให้เกิดแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าของ เครื่องจักร. ขอให้เราวางกรอบนำกระแสไว้ในสนามแม่เหล็กถาวร ข้าว. 63.

ตัวนำกระแสไฟฟ้าแต่ละตัวที่วางอยู่ในสนามแม่เหล็กของเครื่องจะต้องได้รับแรงแม่เหล็กไฟฟ้า:

โดยที่ l คือความยาวของตัวนำที่ใช้งานอยู่ B คือการเหนี่ยวนำที่จุดที่กำหนดของช่องว่างอากาศ i คือกระแสในตัวนำ ให้แต่ละด้านของเฟรมมีจำนวนกิ่งขนานของขดลวด 2ก.จากนั้น หากกระแส Iya ไหลผ่านแปรงของเครื่อง เรียกว่ากระแสกระดอง กระแสจะไหลผ่านตัวนำแต่ละตัวของขดลวดกระดอง:

รวมพลังที่กระทำต่อทุกสิ่ง เอ็นตัวนำเฟรมนำไปสู่การเกิดขึ้นของช่วงเวลาแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นของเครื่อง:

.

ให้ กปปส. พิจารณาแล้ว 2pเสา (ในกรณีส่วนใหญ่ในเครื่องไมโคร 2р = 2คือจำนวนคู่ขั้ว พี = 1- ระยะห่างรอบเส้นรอบวงของกระดองระหว่างจุดกึ่งกลางของขั้วที่อยู่ติดกันเรียกว่าการแบ่งขั้ว ทีเห็นได้ชัดว่า

โดยที่ d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของเฟรม

เพราะ ผลิตภัณฑ์ l*r คือพื้นที่ที่ถูกทะลุผ่านโดยฟลักซ์แม่เหล็กที่มีประโยชน์ของขั้ว เอฟจากนั้นจึงสามารถกำหนดขนาดของการไหลนี้ได้ F=V เฉลี่ย *ล*ร.

หลังจากการทดแทนเราได้รับ:

หรือ ,

โดยที่มันคือค่าคงที่เชิงสร้างสรรค์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าของเครื่อง

ดังนั้นแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้าที่พัฒนาโดย DPT จึงเป็นสัดส่วนกับฟลักซ์แม่เหล็ก F และกระแสกระดองของเครื่อง Ii เมื่อหมุนโรเตอร์ (กระดอง) จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขของความเท่าเทียมกันของช่วงเวลา:

M=M n +M พี +M ง

โดยที่ M n คือโมเมนต์ของน้ำหนักบรรทุก M p คือโมเมนต์ที่สูญเสีย และ

- ช่วงเวลาแบบไดนามิก แรงบิดแบบไดนามิกจะเป็นศูนย์ในสภาวะคงที่ โดยมากกว่าศูนย์เมื่อเครื่องยนต์เร่งความเร็ว และมีค่าน้อยกว่าเมื่อเบรก

6.2.3. แรงเคลื่อนไฟฟ้าของ DPT

เมื่อโรเตอร์ DMT หมุน EMF จะถูกเหนี่ยวนำในตัวนำแอคทีฟแต่ละตัวของขดลวดกระดอง โดยข้ามเส้นสนามแม่เหล็กของขั้วปกติกับพื้นผิว ทิศทางของ EMF ถูกกำหนดโดยกฎมือขวา ขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าถูกกำหนดโดยการแสดงออก

โดยที่ l คือความยาวของตัวนำที่ใช้งานอยู่ B คือการเหนี่ยวนำที่จุดที่กำหนดในช่องว่างอากาศ v คือความเร็วเชิงเส้นของการเคลื่อนที่ของตัวนำที่สัมพันธ์กับเส้นการเหนี่ยวนำปกติกับพื้นผิวของโรเตอร์ ในกรณีนี้ เมื่อโรเตอร์หมุน EMF ในตัวนำแต่ละตัวจะแปรผันตามคาบของเวลา

EMF ของกระดองของเครื่องเท่ากับผลรวมพีชคณิตของ EMF ของตัวนำที่สร้างสาขาขนานกันหนึ่งสาขาของเครื่อง สาขาขนานแต่ละสาขาคือกลุ่มของส่วนที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม โดยกระแสมีทิศทางเดียวกัน สำหรับการพันแบบวงวนแบบง่าย จำนวนกิ่งขนาน 2กเท่ากับจำนวนเสาเสมอ 2p.

ดังนั้นสำหรับเครื่องจักรแบบสองขั้ว ขดลวดกระดองที่สัมพันธ์กับแปรงจึงมีกิ่งขนานสองกิ่ง โดย EMF ในตัวนำจะถูกกำกับตามลำดับ แม้ว่าในขณะที่โรเตอร์หมุนตัวนำใหม่จะก่อตัวเป็นกิ่งขนานมากขึ้นเรื่อย ๆ ทิศทางของ EMF ในตัวนำตลอดจนทิศทางของ EMF ทั้งหมดของกิ่งขนานหรือกระดอง EMF E ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงด้วย ทิศทางการหมุนของโรเตอร์เหมือนกัน

เนื่องจากจำนวนตัวนำที่ใช้งานอยู่ของสาขาขนานนั้นมีขนาดใหญ่มาก ดังนั้นแม้ว่าลักษณะการเต้นของ EMF ของตัวนำแต่ละตัวจะเต้นเป็นจังหวะ แต่ EMF ทั้งหมด (E) ยังคงเกือบคงที่ที่ความเร็วโรเตอร์คงที่ ในกรณีนี้ คุณสามารถใช้ค่าของการเหนี่ยวนำเฉลี่ยในช่องว่างอากาศของเครื่อง Vsr และค้นหา EMF ได้