มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC motor) ใช้เพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้าคงที่ให้เป็นงานเครื่องกล เครื่องยนต์ประเภทนี้เป็นเครื่องจักรไฟฟ้าแบบหมุนตัวแรกที่ประดิษฐ์ขึ้น หลักการทำงานของมันเป็นที่รู้จักมาตั้งแต่กลางศตวรรษที่ผ่านมาและจนถึงทุกวันนี้พวกเขายังคงรับใช้มนุษย์อย่างซื่อสัตย์ต่อไปโดยมีเครื่องจักรและกลไกจำนวนมากเคลื่อนไหว

ในปี พ.ศ. 2364 ฟาราเดย์ได้ทำการทดลองเกี่ยวกับปฏิกิริยาระหว่างตัวนำกับกระแสและแม่เหล็ก พบว่ากระแสไฟฟ้าทำให้ตัวนำหมุนรอบแม่เหล็ก ดังนั้น ประสบการณ์ของฟาราเดย์จึงปูทางไปสู่การสร้างมอเตอร์ไฟฟ้า หลังจากนั้นไม่นาน Thomas Davenport ในปี 1833 ก็ได้ผลิตมอเตอร์ไฟฟ้าแบบโรตารีตัวแรกและนำไปใช้ในการเคลื่อนที่บนรถไฟจำลอง หนึ่งปีต่อมา B. S. Jacobi ได้สร้างมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงเครื่องแรกของโลก ซึ่งใช้หลักการหมุนโดยตรงของส่วนที่เคลื่อนไหวของมอเตอร์ และเมื่อวันที่ 13 กันยายน พ.ศ. 2381 ในจักรวรรดิรัสเซียเรือยนต์ลำแรกที่มีผู้โดยสาร 12 คนแล่นไปตามแม่น้ำเนวาทวนกระแสน้ำ ล้อที่มีใบมีดขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งรับกระแสจากแบตเตอรี่ 320 เซลล์

ในปี พ.ศ. 2429 มอเตอร์ไฟฟ้ามีความคล้ายคลึงกับรุ่นทันสมัย ต่อมามีความทันสมัยมากขึ้นเรื่อยๆ

ทุกวันนี้ ชีวิตของอารยธรรมทางเทคโนโลยีของเราเป็นไปไม่ได้เลยหากไม่มีมอเตอร์ไฟฟ้า มันถูกใช้เกือบทุกที่: บนรถไฟ, รถราง, รถราง โรงงานและโรงงานใช้เครื่องจักรไฟฟ้าที่ทรงพลัง เครื่องใช้ในครัวเรือน (เครื่องบดเนื้อไฟฟ้า เครื่องเตรียมอาหาร เครื่องบดกาแฟ เครื่องดูดฝุ่น) ฯลฯ

ปัจจุบัน มอเตอร์กระแสตรงแม่เหล็กถาวรถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานต่างๆ ซึ่งมีความสำคัญในขนาดที่เล็ก กำลังสูง และต้นทุนต่ำ เนื่องจากความเร็วในการหมุนที่ดี จึงมักใช้ร่วมกับกระปุกเกียร์ ส่งผลให้ความเร็วเอาต์พุตต่ำและมีแรงบิดเพิ่มขึ้นอย่างมาก

มอเตอร์กระแสตรงแม่เหล็กถาวรเป็นมอเตอร์ที่มีการออกแบบที่ค่อนข้างเรียบง่ายและมีการควบคุมขั้นพื้นฐาน แม้ว่าการควบคุมจะง่ายมาก แต่ความเร็วในการหมุนไม่ได้ถูกกำหนดโดยสัญญาณควบคุม เนื่องจากขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย โดยหลักๆ แล้วขึ้นอยู่กับโหลดที่ใช้กับเพลาและแรงดันไฟฟ้าคงที่ ความสัมพันธ์ระหว่างแรงบิดและความเร็วของมอเตอร์ในอุดมคตินั้นเป็นเส้นตรง กล่าวคือ ยิ่งมีภาระบนเพลามาก ความเร็วก็จะยิ่งช้าลงและแอมแปร์ในการพันก็จะยิ่งมากขึ้น

มอเตอร์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ทำงานตามหลักฟิสิกส์ของการผลักและแรงดึงดูดของแม่เหล็ก หากคุณวางลวดระหว่างขั้วเหนือและขั้วใต้ของแม่เหล็กแล้วส่งกระแสไฟฟ้าผ่านมัน มันจะเริ่มถูกบีบออก เพราะเมื่อมันสร้างสนามแม่เหล็กรอบตัวเองตลอดความยาวของตัวนำ ทิศทางของสนามนี้สามารถกำหนดได้ตามกฎของสว่าน

เมื่อสนามแม่เหล็กทรงกลมของตัวนำมีปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอของแม่เหล็ก สนามระหว่างขั้วทั้งสองจะลดลงในด้านหนึ่งและเพิ่มขึ้นอีกด้านหนึ่ง นั่นคือแรงที่เกิดขึ้นจะผลักลวดออกจากสนามแม่เหล็กเป็นมุม 90 องศาในทิศทางตาม และค่าจะคำนวณโดยสูตร

โดยที่ B คือค่าของการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็ก ฉัน - กระแสหมุนเวียนในตัวนำ L คือความยาวสายไฟ

มอเตอร์ไฟฟ้ากำลังต่ำใช้แม่เหล็กถาวรมาตรฐานเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กคงที่ ในกรณีของพลังงานปานกลางและสูง สนามแม่เหล็กสม่ำเสมอจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้ขดลวดกระตุ้น

ให้เราพิจารณากระบวนการรับการเคลื่อนไหวทางกลโดยใช้ไฟฟ้าโดยละเอียด ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ ให้วางโครงลวดในแนวตั้งและเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าคงที่ กรอบจะเริ่มหมุนและถึงตำแหน่งแนวนอน ซึ่งถือว่าเป็นกลางเพราะในนั้นผลกระทบของสนามต่อตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าเป็นศูนย์ เพื่อให้แน่ใจว่าการเคลื่อนไหวไม่หยุด คุณต้องวางเฟรมที่มีกระแสไฟฟ้าเพิ่มอีกอย่างน้อยหนึ่งเฟรม และตรวจสอบให้แน่ใจว่าทิศทางการเคลื่อนไหวถูกเปลี่ยนในช่วงเวลาที่ต้องการ

มอเตอร์ทั่วไปมีเกราะที่มีตัวนำหลายตัววางอยู่ในร่องพิเศษแทนที่จะเป็นเฟรมเดียว แทนที่จะเป็นแม่เหล็กถาวร มอเตอร์จะมีสเตเตอร์ที่มีขดลวดกระตุ้นที่มีขั้วตั้งแต่สองขั้วขึ้นไป รูปด้านบนแสดงหน้าตัดของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบสองขั้ว หากกระแสไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ "ออกไปจากเรา" ถูกส่งผ่านสายไฟของส่วนบนของกระดองและ "ไปทางเรา" ในส่วนล่างจากนั้นตามกฎด้านซ้ายตัวนำตัวนำด้านบนจะถูกบีบออก ของสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ไปทางซ้าย และส่วนล่างของกระดองจะถูกผลักออกไปทางขวา เนื่องจากลวดทองแดงถูกวางไว้ในร่องพิเศษในกระดอง กำลังทั้งหมดจะถูกถ่ายโอนไปยังลวดทองแดง และมันจะหมุน ดังนั้นเมื่อตัวนำที่มีทิศทางปัจจุบัน "จากเรา" อยู่ที่ด้านล่างและยืนอยู่ตรงข้ามกับขั้วใต้ของมอเตอร์ที่สร้างโดยสเตเตอร์ มันจะถูกบีบไปทางซ้ายและการเบรกจะเริ่มขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ จำเป็นต้องกลับทิศทางปัจจุบันในขณะที่ผ่านเส้นกลาง ทำได้โดยใช้ตัวสะสม - สวิตช์พิเศษที่เชื่อมต่อขดลวดกระดองกับวงจร

ดังนั้นขดลวดกระดองของมอเตอร์จะส่งแรงบิดไปยังเพลาของมอเตอร์กระแสตรงซึ่งขับเคลื่อนกลไกการทำงาน ตามโครงสร้าง มอเตอร์ทั้งหมดประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำและเกราะ ซึ่งแยกจากกันด้วยช่องว่างอากาศ

สเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กที่อยู่กับที่และประกอบด้วยโครงเสาหลักและเสาเพิ่มเติม โครงถูกออกแบบมาเพื่อยึดเสาหลักและเสาเพิ่มเติมและทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบของวงจรแม่เหล็ก บนขั้วหลักจะมีขดลวดกระตุ้นที่ใช้ในการสร้างสนามแม่เหล็ก ส่วนขั้วเพิ่มเติมจะมีขดลวดพิเศษที่ใช้เพื่อปรับปรุงสภาวะการสลับ

กระดองของมอเตอร์ประกอบด้วยระบบแม่เหล็กที่ทำจากแผ่นแยกกัน ขดลวดที่ใช้งานอยู่ในร่องพิเศษ และตัวสะสมสำหรับจ่ายพลังงานให้กับขดลวดที่ใช้งาน

ตัวสะสมมีลักษณะคล้ายกับกระบอกสูบที่ติดตั้งอยู่บนเพลา ED และทำจากแผ่นทองแดงที่แยกออกจากกัน บนตัวสะสมมีส่วนยื่นออกมาเป็นพิเศษซึ่งบัดกรีปลายของส่วนที่คดเคี้ยว กระแสไฟฟ้าถูกดึงมาจากตัวสับเปลี่ยนโดยใช้แปรงที่ให้การเลื่อนสัมผัสกับตัวสับเปลี่ยน แปรงจะอยู่ในที่วางแปรงซึ่งจะยึดไว้ในตำแหน่งที่กำหนดและสร้างแรงกดที่ต้องการบนพื้นผิวตัวสับเปลี่ยน แปรงและที่วางแปรงติดตั้งอยู่บนแนวขวางและเชื่อมต่อกับตัวเครื่อง

คอมมิวเตเตอร์มีความซับซ้อน มีราคาแพง และเป็นส่วนประกอบที่ไม่น่าเชื่อถือที่สุดของมอเตอร์กระแสตรง มักเกิดประกายไฟ ทำให้เกิดการรบกวน และอุดตันด้วยฝุ่นจากแปรง และภายใต้ภาระหนักก็สามารถลัดวงจรทุกอย่างได้อย่างแน่นหนา หน้าที่หลักคือการสลับแรงดันกระดองไปมา

เพื่อให้เข้าใจการทำงานของตัวสับเปลี่ยนได้ดียิ่งขึ้น เรามาหมุนเฟรมตามทิศทางตามเข็มนาฬิกากันดีกว่า ในขณะที่เฟรมเข้าสู่ตำแหน่ง A กระแสสูงสุดจะถูกเหนี่ยวนำในตัวนำเนื่องจากตัวนำข้ามเส้นแรงแม่เหล็กซึ่งเคลื่อนที่ตั้งฉากกับพวกมัน

กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำจากตัวนำ B ที่เชื่อมต่อกับเพลต 2 ตามด้วยแปรง 4 และเมื่อผ่านวงจรภายนอก จะส่งกลับผ่านแปรง 3 ไปยังตัวนำ A ในกรณีนี้ แปรงด้านขวาจะเป็นค่าบวกและแปรงด้านซ้ายเป็นลบ

การหมุนเฟรมเพิ่มเติม (ตำแหน่ง B) จะนำไปสู่การเหนี่ยวนำกระแสในตัวนำทั้งสองอีกครั้ง อย่างไรก็ตามทิศทางของกระแสในตัวนำจะตรงกันข้ามกับทิศทางที่มีในตำแหน่ง A เนื่องจากแผ่นสะสมจะหมุนไปพร้อมกับตัวนำ แปรง 4 จะปล่อยกระแสไฟฟ้าออกสู่วงจรภายนอกอีกครั้งและผ่านแปรง 3 กระแสจะกลับเข้าเฟรม

ดังนั้นแม้จะเปลี่ยนทิศทางกระแสของมอเตอร์ในตัวนำที่หมุนอยู่เนื่องจากการสลับทิศทางของกระแสในวงจรภายนอกก็ไม่เปลี่ยนแปลง

ในช่วงเวลาถัดไป (D) เฟรมจะเข้ารับตำแหน่งบนเส้นกลางในตัวนำอีกครั้งและจะไม่มีกระแสไหลในวงจรภายนอกอีก

ในช่วงเวลาต่อมา วงจรการเคลื่อนที่ที่พิจารณาจะถูกทำซ้ำในลำดับเดียวกัน กล่าวคือ ทิศทางของกระแสในวงจรภายนอกต้องขอบคุณตัวสะสม จะยังคงคงที่ตลอดเวลา และในเวลาเดียวกัน ขั้วของ แปรงก็จะยังคงอยู่

ชุดแปรงใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับคอยล์บนโรเตอร์ที่กำลังหมุนและเปลี่ยนกระแสในขดลวด แปรงเป็นแบบสัมผัสคงที่ พวกเขาเปิดและปิดแผ่นสัมผัสของตัวสับเปลี่ยนโรเตอร์ด้วยความถี่ที่ดี เพื่อลดการเกิดประกายไฟด้วยวิธีหลังจึงใช้วิธีการต่าง ๆ ซึ่งหลัก ๆ คือการใช้เสาเพิ่มเติม

ด้วยความเร่งที่เพิ่มขึ้น กระบวนการต่อไปจึงเริ่มต้นขึ้น: ขดลวดกระดองเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์และทำให้เกิด EMF อยู่ในนั้น แต่จะตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กที่หมุนเครื่องยนต์ และเป็นผลให้กระแสผ่านกระดองลดลงอย่างรวดเร็วและยิ่งแรงความเร็วก็จะยิ่งสูงขึ้น

แผนภาพการสลับเครื่องยนต์- เมื่อเชื่อมต่อขดลวดแบบขนาน ขดลวดกระดองจะทำจากลวดเส้นเล็กจำนวนมาก จากนั้นกระแสที่สวิตช์โดยตัวสะสมจะลดลงและจานจะไม่เกิดประกายไฟมากนัก หากคุณทำการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของสเตเตอร์และขดลวดกระดอง ขดลวดตัวเหนี่ยวนำจะทำด้วยตัวนำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าและมีรอบน้อยลง ดังนั้นแรงแม่เหล็กจึงคงที่และประสิทธิภาพของมอเตอร์เพิ่มขึ้น

โดยหลักการแล้วมอเตอร์ประเภทนี้ที่มีแปรงไม่จำเป็นต้องมีวงจรควบคุมแยกต่างหากเพราะว่า การเปลี่ยนที่จำเป็นทั้งหมดจะดำเนินการภายในเครื่องยนต์ ในระหว่างการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้า แปรงไฟฟ้าสถิตคู่หนึ่งจะเลื่อนไปบนตัวสับเปลี่ยนโรเตอร์ที่กำลังหมุน และคอยล์คอยล์ไฟฟ้าไว้ ทิศทางการหมุนถูกกำหนดโดยขั้วของแรงดันไฟฟ้า หากจำเป็นต้องควบคุมเครื่องยนต์ในทิศทางเดียวเท่านั้น กระแสไฟที่จ่ายจะถูกเปลี่ยนผ่านรีเลย์หรือวิธีง่าย ๆ อื่น ๆ และหากทั้งสองทิศทางก็จะใช้วงจรควบคุมพิเศษ

ข้อเสียของเครื่องยนต์ประเภทนี้ถือได้ว่าเป็นการสึกหรออย่างรวดเร็วของชุดประกอบแปรงสับเปลี่ยน ข้อดี: ลักษณะการออกตัวที่ดี ปรับความเร็วและทิศทางการหมุนได้ง่าย

การมีขดลวดกระตุ้นในมอเตอร์กระแสตรงทำให้สามารถใช้รูปแบบการเชื่อมต่อต่างๆ ได้ ขึ้นอยู่กับวิธีการเชื่อมต่อของขดลวดสนาม (OW) มีมอเตอร์กระแสตรงที่มีการกระตุ้นและการกระตุ้นตัวเองอย่างอิสระ ซึ่งจะแบ่งออกเป็นอนุกรม ขนานและผสม

มอเตอร์สตาร์ทประเภทนี้มีความซับซ้อนเนื่องจากแรงบิดมหาศาลและกระแสสตาร์ทที่เกิดขึ้นในขณะที่สตาร์ท ใน DPT กระแสเริ่มต้นสามารถเกินกระแสที่กำหนดได้ 10-40 เท่า ส่วนเกินที่รุนแรงเช่นนี้อาจทำให้ขดลวดไหม้ได้ง่าย ดังนั้นจึงพยายามจำกัดกระแสเริ่มต้นให้อยู่ที่ระดับ (1.5-2) I n

การทำงานของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสนั้นขึ้นอยู่กับหลักการของปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพของสนามแม่เหล็กที่ปรากฏในสเตเตอร์กับกระแสที่สนามเดียวกันนั้นสร้างขึ้นในขดลวดโรเตอร์

มอเตอร์ซิงโครนัสเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่ทำงานโดยใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเท่านั้น และความเร็วของโรเตอร์จะสอดคล้องกับความเร็วของสนามแม่เหล็ก นั่นคือสาเหตุที่ว่าทำไมมันจึงคงที่โดยไม่คำนึงถึงโหลด เนื่องจากโรเตอร์ของมอเตอร์ซิงโครนัสเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าธรรมดาและจำนวนขั้วคู่เกิดขึ้นพร้อมกับจำนวนขั้วคู่ของสนามแม่เหล็กที่กำลังหมุน ดังนั้นปฏิสัมพันธ์ของขั้วเหล่านี้ทำให้มั่นใจถึงความคงที่ของความเร็วเชิงมุมที่โรเตอร์หมุน

มอเตอร์ไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์สำหรับแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลและในทางกลับกัน แต่สิ่งเหล่านี้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่แล้ว มอเตอร์ไฟฟ้ามีหลายประเภท ดังนั้นจึงมีวงจรควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าหลากหลายประเภท ลองดูบางส่วนของพวกเขา

หัวข้อของบทความของเราในวันนี้คือหลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง หากคุณเยี่ยมชมเว็บไซต์ของเรา คุณคงรู้อยู่แล้วว่าเราตัดสินใจที่จะครอบคลุมหัวข้อนี้ให้ครบถ้วนยิ่งขึ้น และกำลังค่อยๆ ตรวจสอบมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทุกประเภท

กระแสตรงเป็นที่รู้จักของมนุษยชาติมาประมาณ 200 ปีแล้ว พวกเขาเรียนรู้ที่จะใช้มันอย่างมีประสิทธิภาพในภายหลัง แต่ทุกวันนี้ เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการถึงกิจกรรมของมนุษย์ที่ไม่ได้ใช้พลังงาน วิวัฒนาการของมอเตอร์ไฟฟ้าเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกันโดยประมาณ

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิศวกรรมไฟฟ้าไม่ได้หยุดลงนับตั้งแต่กำเนิดของทิศทางนี้ในวิชาฟิสิกส์ การพัฒนาแรกๆ ที่เกี่ยวข้องกับมอเตอร์ไฟฟ้าเป็นผลงานของนักวิทยาศาสตร์หลายคนในช่วงทศวรรษที่ 20 ของศตวรรษที่ 19 นักประดิษฐ์ทุกประเภทพยายามสร้างเครื่องจักรกลที่สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานจลน์ได้

• สิ่งที่สำคัญเป็นพิเศษคือการศึกษาของ M. Faraday ซึ่งในปี 1821 ในขณะที่ทำการทดลองเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ของตัวนำกระแสและตัวนำที่แตกต่างกันในปี 1821 พบว่าตัวนำสามารถหมุนได้ภายในสนามแม่เหล็กเช่นเดียวกับที่แม่เหล็กสามารถหมุนรอบตัวนำได้
• ระยะที่สองของการพัฒนาใช้เวลานานกว่าตั้งแต่ทศวรรษที่ 1830 ถึง 1860 เมื่อมนุษย์รู้จักหลักการพื้นฐานของการแปลงพลังงานแล้ว เขาจึงพยายามสร้างการออกแบบเครื่องยนต์ที่มีเกราะหมุนที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด
• ในปีพ.ศ. 2376 นักประดิษฐ์ชาวอเมริกันและช่างตีเหล็กพาร์ทไทม์ โธมัส ดาเวนพอร์ต สามารถสร้างเครื่องยนต์โรตารีเครื่องแรกที่ทำงานด้วยไฟฟ้ากระแสตรง และสร้างรถไฟจำลองที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ดังกล่าว เขาได้รับสิทธิบัตรเครื่องจักรไฟฟ้าของเขาในอีก 4 ปีต่อมา

• ในปี พ.ศ. 2377 Boris Semenovich Jacobi นักฟิสิกส์และนักประดิษฐ์ชาวรัสเซีย - เยอรมันได้สร้างมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงตัวแรกของโลกซึ่งเขาสามารถใช้หลักการพื้นฐานของการทำงานของเครื่องจักรดังกล่าวซึ่งยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน - ด้วยการหมุนอย่างต่อเนื่อง ส่วนหนึ่ง.
• ในปี พ.ศ. 2381 เมื่อวันที่ 13 กันยายน มีการปล่อยเรือจริงไปตามเนวาพร้อมผู้โดยสาร 12 คนบนเรือ - นี่คือวิธีการทดสอบภาคสนามของเครื่องยนต์จาโคบี เรือแล่นด้วยความเร็ว 3 กม./ชม. ทวนกระแสน้ำ ระบบขับเคลื่อนของเครื่องยนต์เชื่อมต่อกับล้อพายที่ด้านข้าง เช่นเดียวกับบนเรือกลไฟในสมัยนั้น กระแสไฟฟ้าถูกส่งไปยังยูนิตจากแบตเตอรี่ที่มีเซลล์กัลวานิก 320 เซลล์

ผลการทดสอบคือความเป็นไปได้ในการสร้างหลักการพื้นฐานสำหรับการพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้าเพิ่มเติม:

• ประการแรกเห็นได้ชัดว่าการขยายขอบเขตการใช้งานโดยตรงขึ้นอยู่กับการลดต้นทุนของวิธีการผลิตพลังงานไฟฟ้า - ต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อถือได้และราคาไม่แพงและไม่ใช่แบตเตอรี่กัลวานิกราคาแพงในเวลานั้น
• ประการที่สองจำเป็นต้องสร้างเครื่องยนต์ที่ค่อนข้างกะทัดรัดซึ่งจะมีประสิทธิภาพสูง
• และประการที่สาม– ข้อดีของมอเตอร์ที่มีเกราะแบบไม่มีขั้วหมุนได้ซึ่งมีแรงบิดหมุนคงที่นั้นชัดเจน

จากนั้นมาถึงขั้นตอนที่สามในการพัฒนามอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งมีการค้นพบปรากฏการณ์การกระตุ้นตัวเองของมอเตอร์กระแสไฟฟ้าหลังจากนั้นจึงสร้างหลักการของการพลิกกลับได้ของเครื่องดังกล่าวนั่นคือมอเตอร์สามารถ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า และในทางกลับกัน ตอนนี้เพื่อที่จะขับเคลื่อนเครื่องยนต์พวกเขาเริ่มใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับราคาไม่แพงซึ่งโดยหลักการแล้วยังคงทำอยู่ในปัจจุบัน

น่าสนใจที่จะรู้! เครือข่ายไฟฟ้าใด ๆ เชื่อมต่อกับโรงไฟฟ้าที่ผลิตกระแสไฟฟ้า ที่จริงแล้วตัวสถานีเองนั้นเป็นชุดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทรงพลังซึ่งขับเคลื่อนในรูปแบบต่างๆ เช่น การไหลของแม่น้ำ พลังงานลม ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ฯลฯ ข้อยกเว้นคือบางทีอาจเป็นโฟโตเซลล์ในแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ แต่นั่นเป็นอีกเรื่องหนึ่งที่มีราคาแพงและยังไม่พบการกระจายที่เพียงพอ

มอเตอร์ไฟฟ้าได้รับการออกแบบที่ทันสมัยในปี พ.ศ. 2429 หลังจากนั้นมีเพียงการดัดแปลงและปรับปรุงเท่านั้น

หลักการทำงานขั้นพื้นฐาน

มอเตอร์ไฟฟ้าใด ๆ ก็ตามขึ้นอยู่กับหลักการของแรงดึงดูดและแรงผลักของแม่เหล็ก ในการทดลอง คุณสามารถทำการทดลองง่ายๆ นี้ได้

• ต้องวางตัวนำไว้ภายในสนามแม่เหล็กซึ่งจะต้องส่งกระแสไฟฟ้าผ่าน
• ในการทำเช่นนี้จะสะดวกที่สุดในการใช้แม่เหล็กที่มีรูปร่างคล้ายเกือกม้าและลวดทองแดงที่ต่อปลายเข้ากับแบตเตอรี่ก็เหมาะเป็นตัวนำ
• จากการทดลองจะพบว่าลวดจะถูกผลักออกจากบริเวณการกระทำของแม่เหล็กถาวร ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น?
• ความจริงก็คือเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ หลังซึ่งมีปฏิกิริยากับแม่เหล็กที่มีอยู่จากแม่เหล็กถาวร จากปฏิสัมพันธ์นี้ เราจะเห็นการเคลื่อนไหวทางกลของตัวนำ
• ในรายละเอียดเพิ่มเติมจะมีลักษณะเช่นนี้ เมื่อสนามวงกลมของตัวนำมีปฏิกิริยากับค่าคงที่จากแม่เหล็ก ความแรงของสนามแม่เหล็กด้านหนึ่งจะเพิ่มขึ้นและอีกด้านหนึ่งลดลง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ลวดถูกผลักออกจากบริเวณการกระทำของแม่เหล็กที่ มุม 90 องศา

• ทิศทางที่จะผลักตัวนำสามารถกำหนดได้ตามกฎมือซ้ายซึ่งใช้กับมอเตอร์ไฟฟ้าเท่านั้น กฎมีดังนี้: ต้องวางมือซ้ายไว้ในสนามแม่เหล็กเพื่อให้เส้นแรงเข้ามาจากฝ่ามือและ 4 นิ้วชี้ไปในทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุบวก จากนั้นนิ้วหัวแม่มือขยับไปด้านข้างจะ แสดงทิศทางของแรงผลักดันที่กระทำต่อตัวนำ

หลักการง่ายๆ ของมอเตอร์กระแสตรงเหล่านี้ยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตามในหน่วยสมัยใหม่แทนที่จะใช้แม่เหล็กถาวรจะใช้แม่เหล็กไฟฟ้าและเฟรมจะถูกแทนที่ด้วยระบบขดลวดที่ซับซ้อน

โครงสร้างเครื่องยนต์

ตอนนี้เรามาดูกันดีกว่าว่ามอเตอร์กระแสตรงทำงานอย่างไร มีชิ้นส่วนอะไรบ้าง และโต้ตอบกันอย่างไร

ความต่อเนื่องของทฤษฎี

คุณสามารถสร้างมอเตอร์กระแสตรงอย่างง่าย ๆ ด้วยมือของคุณเอง คำแนะนำมีดังต่อไปนี้: ก็เพียงพอแล้วที่จะสร้างกรอบสี่เหลี่ยมจากตัวนำซึ่งสามารถหมุนรอบแกนกลางได้

• เฟรมถูกวางในสนามแม่เหล็กหลังจากนั้นใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ปลายจากแบตเตอรี่ก้อนเดียวกัน
• ดังนั้นทันทีที่กระแสเริ่มไหลผ่านเฟรม กระแสจะเริ่มเคลื่อนที่จนกระทั่งเข้าสู่ตำแหน่งแนวนอน เรียกว่าเป็นกลางหรือ "ตาย" เมื่อผลกระทบของสนามบนตัวนำเป็นศูนย์
• ตามทฤษฎีแล้ว เฟรมควรหยุด แต่สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากความเฉื่อยจะผ่านจุด "ตาย" ซึ่งหมายความว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเริ่มเพิ่มขึ้นอีกครั้ง แต่เนื่องจากกระแสในปัจจุบันไหลไปในทิศทางตรงกันข้ามเมื่อเทียบกับสนามแม่เหล็กจะสังเกตเห็นผลการเบรกที่รุนแรงซึ่งเทียบไม่ได้กับการทำงานปกติของมอเตอร์
• เพื่อให้กระบวนการดำเนินไปตามปกติจำเป็นต้องจัดให้มีการออกแบบสำหรับเชื่อมต่อเฟรมกับแหล่งจ่ายไฟซึ่งในขณะที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านจุดศูนย์เสาจะสลับซึ่งหมายความว่าสัมพันธ์กับ สนามแม่เหล็กกระแสจะไหลไปในทิศทางเดียวกัน

อุปกรณ์ดังกล่าวใช้ตัวสะสมที่ประกอบด้วยแผ่นฉนวน แต่เราจะพูดถึงมันในภายหลัง

คุณสามารถสร้างกรอบแบบเดียวกับที่แสดงในรูปภาพด้านบนได้ ความแตกต่างคือกระแสไหลไปในทิศทางเดียวกันตามแนวทั้งสองของเฟรมซึ่งทำให้สามารถกำจัดตัวสับเปลี่ยนได้ แต่มอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวไม่มีประสิทธิภาพอย่างมากเนื่องจากแรงเบรกที่กระทำอยู่ตลอดเวลา

เมื่อได้รับการหมุนของโรเตอร์แล้ว คุณสามารถแนบไดรฟ์เข้ากับมันและให้น้ำหนักที่เทียบได้กับกำลังของเครื่องยนต์ ดังนั้นจึงได้รูปแบบการทำงาน

โครงสร้างของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

มาดูโครงสร้างของเครื่องยนต์กันดีกว่า:

• สเตเตอร์หรือตัวเหนี่ยวนำ– ส่วนที่อยู่กับที่ของเครื่องยนต์ซึ่งเป็นส่วนที่สร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าคงที่ สเตเตอร์ประกอบด้วยแกนที่ทำจากเหล็กแผ่นบาง (ส่วนหนึ่งของขนาดที่ต้องการประกอบจากแผ่นโปรไฟล์บางประเภท) และขดลวด

• ขดลวดจะพอดีกับร่องของแกนกลางในลักษณะใดลักษณะหนึ่งเมื่อเชื่อมต่อกับโครงข่ายทำให้เกิดเป็นขั้วแม่เหล็กหลักและขั้วแม่เหล็กเพิ่มเติม
• ขดลวดสนามตั้งอยู่ที่เสาหลักในขณะที่ส่วนเพิ่มเติมทำหน้าที่ปรับปรุงการแลกเปลี่ยน - เพิ่มประสิทธิภาพของมอเตอร์และประสิทธิภาพของมอเตอร์

• มอเตอร์โรเตอร์ซึ่งเป็นจุดยึดของที่นี่ก็มีโครงสร้างคล้ายกัน แต่สิ่งที่แตกต่างอย่างแรกเลยก็คือชุดเครื่องยนต์นี้สามารถเคลื่อนย้ายได้ นี่คือสิ่งที่แทนที่เฟรมหมุนจากตัวอย่างที่กล่าวถึงข้างต้น
• การหมุนของกระดองแยกออกจากกันและเชื่อมต่อกับแผ่นหน้าสัมผัสของตัวสะสมซึ่งเป็นแหล่งจ่ายพลังงาน
• ทุกส่วนของโรเตอร์ถูกยึดเข้ากับเพลาโลหะซึ่งเป็นแกนกลางการหมุนของเครื่องยนต์ เชื่อมต่อไดรฟ์แล้วส่งแรงบิดไปยังกลไกภายนอก

• นักสะสม(กระบอกลายที่ติดตั้งบนเพลา) เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟผ่านแปรงซึ่งส่วนใหญ่มักทำจากกราไฟท์ โดยทั่วไปโครงสร้างของตัวสับเปลี่ยนนั้นจะมีแผ่นสัมผัสหุ้มฉนวนด้วยซึ่งทำให้สามารถเปลี่ยนทิศทางของกระแสในวงจรได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อหลีกเลี่ยงการเบรกของเครื่องยนต์
• แปรงนั่นเองมีหน้าสัมผัสแบบเลื่อนกับแผ่นสับเปลี่ยน และยึดไว้ในตำแหน่งเดียวด้วยที่ยึดแปรง สปริงช่วยรักษาแรงตึงของการสัมผัสอย่างต่อเนื่อง (และเรารู้ว่าแปรงสึกหรอและบางลง)

• แปรงเชื่อมต่อด้วยสายทองแดงเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ- ถัดมาคือแหล่งจ่ายไฟภายนอกและวงจรควบคุมซึ่งเราจะพูดถึงในภายหลัง

• ตามตัวสับเปลี่ยนบนเพลาจะมีลูกปืนกลิ้งทำให้มั่นใจได้ถึงการหมุนที่ราบรื่น ด้านบนได้รับการปกป้องด้วยวงแหวนโพลีเมอร์พิเศษที่ป้องกันฝุ่น

คำแนะนำ! หนึ่งในความล้มเหลวทั่วไปของมอเตอร์ไฟฟ้าคือความล้มเหลวของตลับลูกปืน หากคุณไม่เปลี่ยนองค์ประกอบโครงสร้างขนาดเล็กนี้ทันเวลา คุณสามารถเผาเครื่องยนต์ทั้งหมดได้อย่างง่ายดาย

• ที่ด้านหลังของขดลวด บนเพลาเดียวกันมีใบพัดการไหลของอากาศที่ทำให้เครื่องยนต์เย็นลงอย่างมีประสิทธิภาพ
• โดยปกติแล้วตัวขับจะติดอยู่ติดกับใบพัดซึ่งจะแตกต่างกันไปในพารามิเตอร์ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของยูนิตที่ติดตั้งมอเตอร์กระแสตรง

โดยพื้นฐานแล้วนั่นคือทั้งหมดที่ อย่างที่คุณเห็นการออกแบบนั้นค่อนข้างเรียบง่ายและที่สำคัญคือมีประสิทธิภาพมาก

คุณสมบัติของมอเตอร์สับเปลี่ยน

โดยทั่วไปแล้ว มอเตอร์คอมมิวเตเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ดีจริงๆ หน่วยดังกล่าวสามารถปรับได้ง่าย การเพิ่มหรือลดความเร็วไม่ใช่ปัญหา การให้แรงบิดที่ชัดเจนหรือคุณลักษณะทางกลที่เข้มงวดเป็นเรื่องง่าย

อย่างไรก็ตาม แม้จะมีข้อได้เปรียบที่ปฏิเสธไม่ได้หลายประการ เครื่องยนต์ก็มีความซับซ้อนในการประกอบเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับมอเตอร์ AC ที่มีโรเตอร์แบบกระตุ้นตัวเองหรือยูนิตไร้แปรงถ่านอื่นๆ รวมถึงความน่าเชื่อถือที่ต่ำกว่า และปัญหาทั้งหมดอยู่ที่นักสะสมคนนี้

• หน่วยนี้มีราคาค่อนข้างแพงและบางครั้งค่าซ่อมก็เทียบได้กับชิ้นส่วนใหม่หากสามารถซ่อมแซมได้เลย
• จะเกิดการอุดตันระหว่างการทำงานโดยมีฝุ่นที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งเมื่อเวลาผ่านไปอาจทำให้เครื่องยนต์ขัดข้องได้
• ตัวสะสมเกิดประกายไฟ ทำให้เกิดการรบกวน และภายใต้ภาระหนัก ก็สามารถลุกไหม้ได้ ทำให้เกิดไฟทรงกลม ในกรณีนี้จะมีการลัดวงจรด้วยส่วนโค้งซึ่งไม่เข้ากันกับอายุการใช้งานของเครื่องยนต์

เราได้กล่าวไปแล้วข้างต้นว่าหน้าที่ของมันคือการเปลี่ยนทิศทางของกระแสในการเลี้ยวของขดลวดและตอนนี้เราต้องการตรวจสอบคำถามโดยละเอียดยิ่งขึ้น

• โดยพื้นฐานแล้วส่วนนี้ของโรเตอร์ทำหน้าที่เป็นตัวเรียงกระแสนั่นคือกระแสสลับจะกลายเป็นค่าคงที่เมื่อไหลผ่านซึ่งเป็นเรื่องจริงสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือเปลี่ยนทิศทางของกระแสหากเรากำลังพูดถึงเครื่องยนต์
• ในกรณีของตัวอย่างที่กล่าวถึงข้างต้นโดยมีเฟรมหมุนอยู่ในสนามแม่เหล็ก ต้องใช้ตัวสะสมที่ประกอบด้วยวงแหวนครึ่งวงที่หุ้มฉนวนสองวง
• ปลายของเฟรมเชื่อมต่อกับวงแหวนครึ่งวงที่แตกต่างกัน ซึ่งป้องกันวงจรจากการลัดวงจร
• ดังที่เราจำได้ว่าตัวสับเปลี่ยนสัมผัสกับแปรงซึ่งติดตั้งในลักษณะที่ไม่สัมผัสกันในเวลาเดียวกันและเปลี่ยนวงแหวนครึ่งวงเมื่อเฟรมผ่านจุดศูนย์

ทุกอย่างง่ายมาก แต่เครื่องยนต์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวไม่สามารถมีกำลังปกติได้เนื่องจากการออกแบบ เป็นผลให้พวกเขาเริ่มสร้างกระดองหลายรอบเพื่อให้ตัวนำที่ใช้งานอยู่ใกล้กับขั้วแม่เหล็กมากที่สุดเสมอเพราะ เมื่อนึกถึงกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าก็ชัดเจนว่าตำแหน่งนี้มีประสิทธิภาพมากที่สุด .

เนื่องจากจำนวนรอบเพิ่มขึ้นจึงหมายความว่าตัวสะสมจะต้องแบ่งออกเป็นชิ้นส่วนจำนวนมากขึ้น ซึ่งเป็นสาเหตุของความซับซ้อนในการผลิตและต้นทุนที่สูงขององค์ประกอบนี้

ทางเลือกแทนมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน

อายุของเซมิคอนดักเตอร์ครองราชย์มายาวนานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งทำให้สามารถผลิตวงจรไมโครที่เชื่อถือได้และกะทัดรัด แล้วทำไมเราถึงยังใช้มอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน? แต่จริงเหรอ?

• วิศวกรก็ไม่ได้ละทิ้งปัญหานี้โดยไม่มีใครสังเกตเห็น เป็นผลให้ตัวสะสมถูกแทนที่ด้วยสวิตช์ไฟ นอกจากนี้ การออกแบบยังรวมเซ็นเซอร์ที่บันทึกตำแหน่งปัจจุบันของโรเตอร์ เพื่อให้ระบบกำหนดช่วงเวลาที่สวิตช์คดเคี้ยวโดยอัตโนมัติ
• ดังที่เราจำได้ว่าแม่เหล็กจะเคลื่อนที่สัมพันธ์กับตัวนำหรือไม่ก็ไม่สำคัญว่าแม่เหล็กจะเคลื่อนที่ในทางตรงกันข้ามหรือไม่ ดังนั้นสเตเตอร์จึงกลายเป็นกระดองและบนโรเตอร์จะมีแม่เหล็กถาวรหรือขดลวดธรรมดาที่เชื่อมต่อกับกำลังผ่านวงแหวนหน้าสัมผัสซึ่งจะหมุนได้ง่ายกว่ามากภายในโครงสร้าง

• โครงสร้างของแหวนสลิปค่อนข้างชวนให้นึกถึงตัวสับเปลี่ยน แต่มีความน่าเชื่อถือมากกว่าและผลิตได้ง่ายกว่าภายใต้เงื่อนไขการผลิต

ผลลัพธ์ที่ได้คือมอเตอร์ประเภทใหม่ ซึ่งก็คือมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านหรือที่รู้จักกันในชื่อ BLDC อุปกรณ์นี้มีข้อดีเช่นเดียวกับมอเตอร์สับเปลี่ยน แต่เรากำจัดสับเปลี่ยนที่น่ารำคาญออกไป

อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ดังกล่าวใช้ในอุปกรณ์ราคาแพงเท่านั้น ในขณะที่อุปกรณ์ธรรมดา เช่น เครื่องคั้นน้ำผลไม้หรือสว่านกระแทกแบบเดียวกัน จะคุ้มค่ากว่าในการผลิตหากคุณติดตั้งเครื่องยนต์คอมมิวเตเตอร์รุ่นคลาสสิกลงไป

การควบคุมมอเตอร์กระแสตรง

ดังที่คุณเข้าใจแล้ว หลักการพื้นฐานของการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงคือการกลับทิศทางของกระแสในวงจรกระดอง ไม่เช่นนั้นอาจเกิดการเบรก ส่งผลให้มอเตอร์หยุดทำงาน ดังนั้นมอเตอร์จะหมุนไปในทิศทางเดียว แต่โหมดนี้ไม่ใช่โหมดเดียวเท่านั้น และมอเตอร์สามารถหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามได้

ในการทำเช่นนี้ก็เพียงพอที่จะเปลี่ยนทิศทางของกระแสในการคดเคี้ยวที่น่าตื่นเต้นหรือสลับแปรงที่จ่ายพลังงานให้กับขดลวดโรเตอร์

คำแนะนำ! หากคุณทำทั้งสองอย่างพร้อมกันจะไม่มีอะไรเกิดขึ้นกับเครื่องยนต์และมันจะหมุนไปในทิศทางเดิมต่อไปเหมือนเมื่อก่อน

อย่างไรก็ตาม จุดเหล่านี้ไม่ใช่ทั้งหมดที่ต้องปรับในเครื่องยนต์ดังกล่าว เมื่อคุณต้องการควบคุมความเร็วของหน่วยดังกล่าวอย่างชัดเจนหรือจัดโหมดควบคุมความเร็วพิเศษ นอกเหนือจากสวิตช์สลับและสวิตช์แล้ว องค์ประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นจะรวมอยู่ในวงจรควบคุมด้วย

• ในกรณีนี้ควรคำนึงถึงข้อเสียของมอเตอร์สับเปลี่ยนดังต่อไปนี้: แรงบิดต่ำที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำซึ่งเป็นสาเหตุที่อุปกรณ์ต้องใช้กระปุกเกียร์ซึ่งจะเพิ่มต้นทุนและทำให้การออกแบบซับซ้อน การสร้างสัญญาณรบกวนที่รุนแรง และความน่าเชื่อถือต่ำของนักสะสมซึ่งเราเขียนไว้ข้างต้น
• นอกจากนี้ยังคำนึงถึงว่าการบริโภคในปัจจุบันและความเร็วในการหมุนของเพลานั้นขึ้นอยู่กับภาระทางกลของเพลาด้วย
• ดังนั้นพารามิเตอร์หลักที่กำหนดความเร็วในการหมุนของเพลาคือแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดดังนั้นตามตรรกะอุปกรณ์ที่ควบคุมแรงดันเอาต์พุตจึงถูกใช้เพื่อควบคุมพารามิเตอร์นี้

• อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นตัวปรับแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้ วันนี้ขอแนะนำให้ใช้ตัวปรับเสถียรภาพการชดเชยราคาถูกเช่น LM วงจรควบคุมพร้อมอุปกรณ์ดังกล่าวแสดงอยู่ในแผนภาพด้านบน

• โครงการนี้ค่อนข้างดั้งเดิม แต่ดูเหมือนค่อนข้างเรียบง่ายและที่สำคัญที่สุดคือมีประสิทธิภาพและราคาไม่แพง เราจะเห็นว่าข้อจำกัดแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตถูกควบคุมโดยตัวต้านทานเพิ่มเติมที่กำหนดเป็น Rlim ซึ่งการคำนวณความต้านทานอยู่ในข้อกำหนด ควรเข้าใจว่าจะทำให้ประสิทธิภาพของวงจรทั้งหมดแย่ลงในฐานะโคลง
• เราเห็นว่ามีการนำเสนอโครงร่างสองรูปแบบ อันไหนจะทำงานได้ดีกว่า? ตัวเลือก “a” สร้างลักษณะเชิงเส้นเพื่อการควบคุมที่สะดวก ซึ่งทำให้เป็นที่นิยมอย่างมาก
• ในทางกลับกันตัวเลือก “b” มีลักษณะไม่เชิงเส้น ความแตกต่างที่แท้จริงจะเห็นได้ชัดเจนเมื่อตัวต้านทานแบบแปรผันล้มเหลว: ในกรณีแรกเราจะได้ความเร็วในการหมุนสูงสุดและในกรณีที่สองตรงกันข้ามกับค่าต่ำสุด

เราจะไม่เจาะลึกเข้าไปในป่าอีกต่อไปเนื่องจากบทความของเราส่วนใหญ่มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ข้อมูล เราได้ตรวจสอบหลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงแล้วและนี่ก็เป็นบางอย่างแล้ว หากคุณสนใจคำถาม โปรดดูวิดีโอต่อไปนี้ และด้วยเหตุนี้เราจึงบอกลาคุณ! ด้วยความปรารถนาดี!

หากคุณสนใจรายละเอียด หลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงจะมีการอธิบายโดยละเอียดในหลาย ๆ ไซต์และแม้แต่ในสูตรด้วย เราตัดสินใจที่จะพูดคุยไม่เพียงแต่เกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่ยังเกี่ยวกับคุณสมบัติบางอย่างที่ไม่เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางด้วย

คำไม่กี่คำเกี่ยวกับเครื่อง DC

มันถูกได้มาก่อนตัวแปร และตั้งแต่วินาทีที่มันปรากฏตัว การทดลองก็เริ่มต้นขึ้นว่าสัตว์ร้ายตัวนี้สามารถนำมาใช้ทำอะไรได้ การเชื่อมต่อเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วระหว่างกระแส สนามแม่เหล็ก และการหมุน เริ่มต้นเมื่อฟาราเดย์วางแม่เหล็กไว้ในขดลวดด้วยสายไฟและค้นพบลักษณะของกระแสไฟฟ้า หลังจากนั้นเขาค้นพบว่าหากคุณใส่แม่เหล็กเข้าไปในขดลวดก่อนแล้วจึงจ่ายกระแสไฟ แม่เหล็กก็จะดันออกมา หรือตรงกันข้าม มันจะดึงคุณเข้าไปข้างใน นี่คือหลักการทำงานของเครื่อง DC - โดยใช้ปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กและไฟฟ้า- ตอนนี้เรามาดูความจริงที่ว่าถ้าเรา "กระตุ้น" แม่เหล็ก เราจะได้รับไฟฟ้า และถ้าเราใช้ไฟฟ้า เราจะ "ดัน" แม่เหล็กออกมา นั่นคือเครื่องจักร DC การออกแบบและหลักการทำงานที่เรากำลังพิจารณานั้นเป็นเครื่องจักรที่แม่นยำ นั่นคือเครื่องยนต์ยังเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอีกด้วย กล่าวอีกนัยหนึ่ง สิ่งเหล่านี้เป็นเครื่องจักรสำหรับการแปลงพลังงานกลแบบย้อนกลับเป็นพลังงานไฟฟ้า (กระแส) แม่เหล็กมีสองขั้ว ไฟฟ้าบวกและลบ ปฏิสัมพันธ์ของแม่เหล็กและกระแสในกรณีนี้อยู่ภายใต้กฎที่ซับซ้อน แต่ถ้าเราสนใจในการหมุน (และแทบไม่จำเป็นต้องมีการเคลื่อนที่กลับแบบก้าวหน้าในเทคโนโลยี) เราก็จะได้ทิศทางเดียวเท่านั้น - ตามเข็มนาฬิกาสัมพันธ์กับขั้วของ แม่เหล็กและทิศทางของกระแส "กฎข้อเล็กๆ" หรือ "กฎมือซ้าย" ที่คุ้นเคยแบบเดียวกัน เราสามารถเปลี่ยนขั้วของกระแสขดลวดได้อย่างง่ายดายโดยการสลับสายไฟสองเส้น แต่เราจะไม่สามารถเปลี่ยนขั้วของแม่เหล็กได้และจะทำให้มอเตอร์ไหม้ สำหรับการอ้างอิง คุณสามารถดูกฎ "มือขวา" ได้เช่นกัน มีบางอย่างเช่นนี้ในวิศวกรรมไฟฟ้า ใช้ได้กับเครื่องจักร DC ด้วย แต่ในแง่ของการผลิตพลังงาน

การหมุนของเพลานั้นเกิดขึ้นดังนี้ ภายในสนามแม่เหล็กจะมีโรเตอร์ที่มีเพลาซึ่งมีขดลวดอยู่ เมื่อจ่ายกระแสจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก แม่เหล็กที่มีขั้วต่างกันจะดึงดูดกัน แต่แม่เหล็กจะผลักกันด้วยขั้วเดียวกัน แม่เหล็กภายนอกจะ "ผลัก" แม่เหล็กไฟฟ้าที่ทำงานอยู่ของโรเตอร์ ทำให้พวกมัน "ผลัก" ตลอดเวลาในขณะที่ยังมีกระแสอยู่ ซึ่งนำไปสู่การหมุนของเพลา

นี่คือหลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรง อย่างอื่นเป็นเพียงรายละเอียดและรายละเอียดทางเทคนิค

คุณสมบัติของการออกแบบมอเตอร์กระแสตรง

ตามทฤษฎีแล้วหลักการทำงานของเครื่อง DC นั้นชัดเจน แต่ผู้อ่านที่อยากรู้อยากเห็นจะถามทันที - โรเตอร์จะเริ่มหมุนได้อย่างไรหากอยู่ภายในแม่เหล็กสองขั้ว? คำถามนี้หลีกเลี่ยงไม่ได้และเพื่อตอบคุณจะต้องพิจารณาการออกแบบมอเตอร์กระแสตรงให้ละเอียดยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตามความรู้บางอย่างจะเป็นประโยชน์ในการทำความเข้าใจการทำงานของมอเตอร์กระแสสลับ

เริ่มจากรายการปัญหาที่ผู้สร้าง DBT รายแรกต้องเผชิญ

1. ความพร้อมใช้งาน จุดตายสองจุดซึ่งการเปิดตัวแบบอิสระนั้นเป็นไปไม่ได้ (แม่เหล็กสองขั้วเดียวกัน)
2. แรงผลักแม่เหล็กอ่อนเกินไปที่กระแสต่ำ หรือแรงต้านการหมุนที่แข็งแกร่งจนทำให้สตาร์ทไม่ติด
3. โรเตอร์จะหยุดหลังจากการปฏิวัติหนึ่งครั้ง ไม่ใช่การหมุน แต่แกว่งไปมาเพราะหลังจากผ่านไปครึ่งวงกลมแล้ว "แม่เหล็ก" ของโรเตอร์ไม่ได้ถูกผลักออก แต่ถูกดึงดูดนั่นคือมันไม่ได้เร่งการหมุน แต่ทำให้ช้าลง

สิ่งที่เหลืออยู่คือวัสดุและสิ่งเล็กๆ น้อยๆ เช่นการนำหลักการของเครื่องจักรไฟฟ้าแบบพลิกกลับได้ไปใช้

“จุดตาย” เป็นกลุ่มแรกที่ชนะ โดยใช้แม่เหล็กไม่ใช่สองอัน แต่ใช้แม่เหล็กสามอันขึ้นไป ฟันสามซี่บนโรเตอร์ช่วยขจัดจุดบอด โดยซี่หนึ่งจะอยู่ในสนามแม่เหล็กเสมอ และการสตาร์ทเครื่องยนต์สามารถทำได้จากตำแหน่งใดก็ได้ของโรเตอร์

สามารถเอาชนะปัญหาความเร่งและความหน่วงได้โดยใช้หลักการทำงานของเครื่อง DC - ความสะดวกในการสลับระหว่างบวกและลบในขณะที่รักษากระแส- กล่าวอีกนัยหนึ่ง โรเตอร์เริ่มต้นครึ่งแรกของการปฏิวัติหลังจากเริ่มต้นด้วยขั้วของกระแส: ขั้วบวกที่ด้านบน ลบที่ด้านล่าง ทันทีที่จุดสูงสุดครองตำแหน่งด้านล่าง ขั้วของจุดจะเปลี่ยนเป็นลบ - บวกและ "แรงผลัก - การเร่งความเร็ว" จะดำเนินต่อไปจนกระทั่งสิ้นสุดการปฏิวัติหลังจากนั้นจะทำซ้ำวงจรและการเบรกจะถูกกำจัด กลไกนี้ถูกเรียกว่า นักสะสม- แปรงแบบเดียวกับมอเตอร์ไฟฟ้าที่ให้การส่งกระแสจากหน้าสัมผัสที่อยู่กับที่ไปยังเพลาหมุน และการแสดงอะไรเช่นนี้! พร้อมเปลี่ยนป้ายบนโรเตอร์ 2 ครั้งต่อรอบ คำนวณว่านักสะสมต้องทำงานมากน้อยเพียงใดหากเครื่องยนต์มี 2,000 รอบต่อนาที

คอมมิวเตเตอร์เป็นส่วนที่ซับซ้อนที่สุดเมื่อพิจารณาถึงการออกแบบมอเตอร์กระแสตรง เนื่องจากช่วยให้สามารถแปลงการหมุนแบบย้อนกลับเป็นกระแสได้ สินค้าอุปโภคบริโภคหลักคือแปรง เมื่อซื้อเครื่องใช้ไฟฟ้าใหม่ที่มีมอเตอร์ไฟฟ้า ต้องแน่ใจว่าคุณมีอะไหล่ อย่าขี้เกียจในขณะที่เครื่องยังใหม่อยู่ก็ซื้อเพิ่มอีกสองสามชุด

ความซับซ้อนของตัวสะสมช่วยให้คุณสามารถกำหนดสภาพและการทำงานที่ถูกต้องของประกายไฟได้ด้วยสายตา มันแย่มากเมื่อประกายไฟ (และตัวสะสมไม่มีอะไรมากไปกว่าสวิตช์คอนแทค) ก่อตัวเป็นวงแหวน - "ไฟรอบด้าน" ซึ่งหมายความว่าเครื่องยนต์จะอยู่ได้ไม่นาน แม้ว่าการต่อสู้กับประกายไฟจะดำเนินไปด้วยความสำเร็จที่แตกต่างกันออกไป แต่ก็ไม่สามารถเอาชนะมันได้อย่างสมบูรณ์ แต่สามารถยืดอายุการใช้งานของ DPT ได้

หากดูเหมือนว่าคุณลืมเกี่ยวกับกระแสน้ำที่อ่อนแอในระหว่างการเริ่มต้นโดยพิจารณาปัญหาที่สามทันทีแสดงว่าคุณคิดผิด ปัญหาการเปิดตัวมีความซับซ้อนมากจนเราจะพิจารณาแยกกัน

กระแสสตาร์ทของมอเตอร์กระแสตรง

ดังนั้นหลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรงจึงชัดเจน เรารับประกันว่าสตาร์ทได้เองและลดการเบรกแบบเซกเตอร์บนขั้วแม่เหล็กย้อนกลับ เหลือเพียงการเปิดเครื่อง แต่นี่คือปัญหา โรเตอร์ยังคงไม่หมุนแม้ว่าทุกอย่างจะเรียบร้อยดีก็ตาม ความจริงก็คือในขณะที่เรากำลังปรับแต่งเครื่องยนต์ โรเตอร์ก็หนักขึ้น มีมู่เล่และอื่นๆ อีกมากมาย และกระแสไฟฟ้าก็ไม่เพียงพอสำหรับแม่เหล็กที่จะ "หมุน" โรเตอร์ “ไอ้สารเลวนั่น!” (c) ผู้ทดลองที่อยากรู้อยากเห็นจะอุทานและเพิ่มกระแส และคุณรู้ไหมว่าเครื่องยนต์จะเริ่มหมุนจริงๆ มีหลายอัน ถ้า :

• หากขดลวด (สายไฟในขดลวด) ไม่ไหม้
• หากกระแสไฟกระชากสามารถทนได้
• หากไม่มีการเชื่อมส่วนสวิตชิ่ง ฯลฯ บนตัวรวบรวมในระหว่างการสตาร์ทดังกล่าว

ดังนั้นการเพิ่มกระแสสตาร์ทเพียงอย่างเดียวจึงได้รับการยอมรับอย่างรวดเร็วว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ผิด อย่างไรก็ตามเรายังไม่ได้กล่าวถึงข้อได้เปรียบหลักของ DPT เหนือมอเตอร์ AC - นี่คือ การส่งแรงบิดโดยตรงจากช่วงเวลาที่สตาร์ทเครื่อง- พูดง่ายๆ ก็คือตั้งแต่วินาทีแรกที่เริ่มหมุน เพลา DPT ก็สามารถ "หมุน" ทุกสิ่งได้ โดยสามารถเอาชนะความต้านทานที่สำคัญ ซึ่งอยู่นอกเหนือกำลังของมอเตอร์ AC

ข้อได้เปรียบนี้กลายเป็นจุดอ่อนของ DBT หลักการทำงานของเครื่อง DC ดูเหมือนจะไม่อนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงกระแสเริ่มต้นที่ด้านใดด้านหนึ่งโดยพลการ ในทางกลับกัน พยายามที่จะจ่ายกระแสไฟฟ้าสูงสำหรับการสตาร์ทและลดกระแสลงหลังจากการสตาร์ทระบบอัตโนมัติที่จำเป็น เริ่มแรกมีการใช้ตัวเรียกใช้งานและตัวสตาร์ทโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ DVT กำลังสูง แต่นี่เป็นสาขาการพัฒนาทางตัน การปฏิเสธการปรับกระแสสตาร์ทอย่างราบรื่นทำให้สามารถหาการประนีประนอมที่สมเหตุสมผลได้ที่นี่เช่นกัน ที่จริงแล้ว ตอนนี้ดูเหมือนการสตาร์ทเครื่องยนต์ เหมือนกับการเร่งความเร็วรถ เราเริ่มขับในเกียร์ 1 แล้วเข้าเกียร์ 2, 3 และตอนนี้เราก็วิ่งไปตามทางหลวงด้วยความเร็วที่ 4 เฉพาะในกรณีนี้ "การส่งสัญญาณ" นั่นคือกระแสสวิตช์ สตาร์ทอัตโนมัติ- อุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดนี้ช่วยแก้ปัญหาสองประการพร้อมกัน - การสตาร์ทมอเตอร์กระแสตรงอย่างราบรื่นโดยไม่มีการโอเวอร์โหลดและการรักษาความสมบูรณ์ของโครงข่ายไฟฟ้า (แหล่งพลังงานของมอเตอร์) เช่นเดียวกับหลักการทำงานของมอเตอร์กระแสตรง ระบบอัตโนมัตินี้ใช้การแปลงโดยตรง กระแสจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนถึงค่าเริ่มต้น เช่นเดียวกับความสมดุลของกระแสอินพุตและกระแสบนขดลวดก่อนเริ่มการหมุน หลังจากการหมุนเริ่มขึ้น ความแรงของกระแสจะลดลงอย่างรวดเร็วและเพิ่มขึ้นอีกครั้ง "การปรับการหมุนของเพลา" และอีก 2-3 ครั้ง

ดังนั้นการเริ่มต้นจึงไม่ "ราบรื่น" อีกต่อไป แต่ปลอดภัยสำหรับทุกคน สิ่งที่สำคัญที่สุดที่ได้รับการเก็บรักษาไว้ตามโครงการนี้และในปัจจุบันนี้เป็นเรื่องธรรมดาที่สุดข้อดีหลักคือ แรงบิด- ในเวลาเดียวกันการออกแบบมอเตอร์กระแสตรงที่เชื่อถือได้นั้นง่ายขึ้น กำลังเพิ่มขึ้น และกระแสเริ่มต้นแม้ว่าจะยังคงเป็นเรื่องที่น่าปวดหัวสำหรับมอเตอร์ประเภทนี้ แต่ก็หยุดมีความสำคัญต่อกลไกแล้ว

การใช้งานมอเตอร์กระแสตรง

DPT เช่นเดียวกับเครื่อง DC การออกแบบและหลักการทำงานที่เราพิจารณานั้นถูกใช้ในกรณีที่ไม่เหมาะสมที่จะใช้การเชื่อมต่อแบบถาวรกับเครือข่าย (ตัวอย่างที่ดีคือสตาร์ทเตอร์รถยนต์ซึ่งเป็น DPT) โดยที่การเชื่อมต่อดังกล่าว เป็นไปไม่ได้ (เช่น ของเล่นที่มีมอเตอร์สำหรับเด็ก) หรือในกรณีที่การเชื่อมต่อดังกล่าวยังไม่เพียงพอ ตัวอย่างเช่น การขนส่งทางรถไฟ ซึ่งดูเหมือนว่าจะเชื่อมต่อกับเครือข่าย AC แต่แรงบิดที่ต้องการนั้นสามารถใช้ได้เฉพาะมอเตอร์กระแสตรงเท่านั้น ซึ่งหลักการดังกล่าวไม่มีการเปลี่ยนแปลง และในความเป็นจริง เมื่อเร็ว ๆ นี้ขอบเขตการใช้งานไม่ได้ลดลง แต่เพิ่มขึ้นเท่านั้น ยิ่งความจุของแบตเตอรี่มากเท่าไร เครื่องยนต์ก็จะยิ่งทำงานอัตโนมัติได้นานขึ้นเท่านั้น ยิ่งขนาดมีขนาดเล็กลงเท่าใดก็ยิ่งได้รับพลังมากขึ้นเท่านั้น

ประหยัด- นี่เป็นเรื่องของอนาคต ตอนนี้ไม่มีอะไรพิเศษที่ต้องบันทึกและยังไม่ได้ถามคำถาม เครื่องยนต์แปรผันจะง่ายขึ้น แต่พวกเขาจะไม่สามารถแทนที่ DPT ได้ เหล่านี้คือ DCT หรือเครื่องจักรกระแสตรงซึ่งเป็นโครงสร้างและหลักการทำงานที่เราศึกษาในชั้นประถมศึกษาปีที่ 6-8 แต่ลืมไปนานแล้ว

การออกแบบและหลักการทำงานของ DPT

การศึกษามอเตอร์กระแสตรงกระตุ้นอิสระ

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DCM) นั้นแตกต่างจากมอเตอร์อื่น ๆ โดยมีตัวสับเปลี่ยนเชิงกลแบบพิเศษ - ตัวสับเปลี่ยน แม้ว่าด้วยเหตุนี้ DFC จึงมีความน่าเชื่อถือน้อยกว่าและมีราคาแพงกว่ามอเตอร์ AC และมีขนาดที่ใหญ่กว่า แต่จะใช้เมื่อคุณสมบัติพิเศษมีความสำคัญ บ่อยครั้งที่มอเตอร์กระแสตรงมีข้อได้เปรียบเหนือมอเตอร์กระแสสลับในแง่ของช่วงและความนุ่มนวลของการควบคุมความเร็ว ความจุและประสิทธิภาพเกินพิกัด ความเป็นไปได้ในการได้รับคุณสมบัติพิเศษ ฯลฯ

ปัจจุบัน DPT ถูกนำมาใช้ในการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าของโรงรีด กลไกการยกต่างๆ เครื่องจักรงานโลหะ หุ่นยนต์ การขนส่ง ฯลฯ มอเตอร์กระแสตรงกำลังต่ำใช้ในอุปกรณ์อัตโนมัติต่างๆ

การออกแบบและหลักการทำงานของ DPT

ลักษณะของมอเตอร์กระแสตรงจะแสดงในรูป 1 และหน้าตัดแบบง่ายจะแสดงในรูปที่ 1 2. เช่นเดียวกับเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่น ๆ ประกอบด้วยสองส่วนหลัก - สเตเตอร์และโรเตอร์ สเตเตอร์อยู่กับที่ โรเตอร์หมุน สเตเตอร์ประกอบด้วยโครงเหล็กขนาดใหญ่ 1 ซึ่งขั้วหลัก 2 และขั้วเพิ่มเติม 4 ติดอยู่ ส่วนขั้วหลัก 2 มีชิ้นส่วนของขั้วที่ทำหน้าที่กระจายการเหนี่ยวนำแม่เหล็กรอบเส้นรอบวงของกระดองอย่างสม่ำเสมอ ขดลวดกระตุ้น 3 วางอยู่บนเสาหลัก และวางขดลวดของเสาเพิ่มเติม 5 บนเสาเพิ่มเติม

ข้าว. 1. ลักษณะของมอเตอร์กระแสตรง

ข้าว. 2. ภาพตัดขวางของ DPT (ภาพสัญลักษณ์): 1 – เนื้อหา; 2 – เสาหลัก- 3 – ขดลวดกระตุ้น; 4 – เสาเพิ่มเติม; 5 – การพันเสาเพิ่มเติม 6 – สมอ; 7 – ขดลวดกระดอง; 8 – แปรง; 9 – นักสะสม; 10 – เพลา

ในร่องที่อยู่บนพื้นผิวของกระดอง 6 จะมีการวางขดลวดกระดอง 7 ไว้ซึ่งนำไปสู่การเชื่อมต่อกับตัวสับเปลี่ยน 9 ที่อยู่บนเพลา 10 กดกราไฟท์, คาร์บอน - กราไฟท์หรือแปรงกราไฟท์ทองแดง 8 เข้ากับ สับเปลี่ยนโดยใช้สปริง

การม้วนสนามของเครื่องนั้นใช้พลังงานจากกระแสตรงและทำหน้าที่สร้างสนามแม่เหล็กหลักดังแสดงในรูปที่ 1 2 แบบมีเงื่อนไขโดยใช้แรงสองเส้นที่แสดงเป็นเส้นประ เสาเพิ่มเติม 4 อันช่วยลดประกายไฟระหว่างแปรงและตัวสับเปลี่ยน การพันของขั้วเพิ่มเติม 5 เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับขดลวดกระดอง 7 และมักไม่แสดงบนแผนภาพไฟฟ้า ในรูป รูปที่ 2 แสดงเครื่อง DC ที่มีขั้วหลักสองขั้ว เครื่องจักรอาจมีขั้วจำนวนมากขึ้นอยู่กับกำลังไฟและแรงดันไฟฟ้า ในขณะเดียวกัน จำนวนชุดแปรงและเสาเพิ่มเติมก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย

ใน DBT ที่มีการกระตุ้นอย่างอิสระ ดังแสดงในรูป 3 วงจรไฟฟ้าของกระดอง 1 และขดลวดกระตุ้น 2 ไม่ได้เชื่อมต่อทางไฟฟ้าและเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานต่าง ๆ ที่มีแรงดันไฟฟ้าและ ตามกฎแล้ว . โดยทั่วไป ตัวต้านทานเพิ่มเติมสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมโดยใช้ขดลวดกระดองและขดลวดสนาม รดีและ ร p (ดูรูปที่ 3) วัตถุประสงค์ของพวกเขาจะอธิบายไว้ด้านล่าง

มอเตอร์ที่มีกำลังค่อนข้างต่ำมักจะผลิตขึ้นสำหรับแรงดันไฟฟ้าเดียวกันและ ในกรณีนี้วงจรของขดลวดกระดองและขดลวดกระตุ้นจะเชื่อมต่อกันแบบขนานและเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานทั่วไปที่มีแรงดันไฟฟ้า DPT ดังกล่าวเรียกว่ามอเตอร์ การกระตุ้นแบบขนาน- หากกำลังของแหล่งพลังงานเกินกำลังของเครื่องยนต์อย่างมาก กระบวนการในขดลวดกระดองและในขดลวดสนามจะดำเนินการอย่างอิสระ ดังนั้นมอเตอร์ดังกล่าวจึงเป็นกรณีพิเศษของ DFC กระตุ้นอิสระและมีคุณสมบัติเหมือนกัน

ข้าว. 3. แผนภาพไฟฟ้าสำหรับเชื่อมต่อมอเตอร์กระแสตรงกระตุ้นอิสระ: 1 – วงจรขดลวดกระดอง; 2 – วงจรขดลวดกระตุ้น

เมื่อมอเตอร์เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงาน กระแสจะไหลในขดลวดกระดอง ฉันฉัน ซึ่งโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยสนามแม่เหล็กที่คดเคี้ยว เป็นผลให้เกิดช่วงเวลาแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นซึ่งกระทำต่อกระดอง

ที่ไหน เค– ค่าสัมประสิทธิ์ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์การออกแบบของเครื่อง Ф – ฟลักซ์แม่เหล็กของขั้วหนึ่ง

เมื่อแรงบิดเกิน มแรงบิดโหลด ม c กระดองเริ่มหมุนด้วยความเร็วเชิงมุม w และมีแรงเคลื่อนไฟฟ้าเกิดขึ้น

สำหรับมอเตอร์ ขั้วของ EMF คือ อีขั้วตรงข้ามของแรงดันไฟฟ้าต้นทาง คุณดังนั้นด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้น w กระแส ฉันกำลังลดลง

(3)

ที่ไหน ร i คือความต้านทานของโซ่กระดองเครื่องยนต์ที่ รง = 0

จากความสัมพันธ์ (1) เป็นไปตามที่นำไปสู่การลดลงของแรงบิดแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อโมเมนต์เท่ากัน ความเร็วของการหมุนของกระดองจะหยุดเปลี่ยนแปลง หากต้องการเปลี่ยนทิศทางการหมุนของมอเตอร์ จะต้องเปลี่ยนขั้วแรงดันไฟฟ้า ซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงทิศทางของกระแสและทิศทางของแรงบิด เครื่องยนต์จะเริ่มช้าลงแล้วเร่งความเร็วไปในทิศทางตรงกันข้าม

การสตาร์ทเครื่องยนต์

ในทันทีแรกเมื่อสตาร์ท ความเร็วของมอเตอร์ w = 0 และตามสูตร (2) แรงเคลื่อนไฟฟ้าของกระดอง อี= 0 ดังนั้น เมื่อเชื่อมต่อกระดองมอเตอร์กับแรงดันไฟฟ้า กระแสเริ่มต้นของกระดองตามสูตร (3) จะถูกจำกัดด้วยความต้านทานของวงจรกระดองเท่านั้น รฉัน (ที่ รง =0)

ค่าความต้านทานค่อนข้างน้อย (โดยปกติจะอยู่ภายใน 1 โอห์ม) ดังนั้นหากแรงดันไฟฟ้ามีค่าใกล้เคียงกับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด กระแสไฟฟ้าเริ่มต้นอาจเป็น (10 ถึง 30) คูณด้วยกระแสไฟฟ้าของมอเตอร์ที่กำหนด สิ่งนี้เป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้เนื่องจากจะทำให้เกิดประกายไฟและการทำลายตัวสับเปลี่ยนอย่างรุนแรงและเมื่อมีการสตาร์ทบ่อยครั้งอาจทำให้ขดลวดกระดองร้อนเกินไปได้

ตามสูตร (4) หนึ่งในตัวเลือกสำหรับการ จำกัด กระแสเริ่มต้นคือการเพิ่มความต้านทานรวมของวงจรกระดองมอเตอร์กระแสตรงที่ค่าแรงดันคงที่ คุณ- เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ลิโน่เริ่มต้นเพิ่มเติมจะเชื่อมต่อเป็นอนุกรมกับกระดอง (ไม่แสดงในรูปที่ 3) ซึ่งโดยปกติจะดำเนินการในรูปแบบของหลายขั้นตอน ระยะลิโน่สตาร์ทจะถูกปิดเป็นระยะเมื่อความเร็วรอบเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น ในกรณีนี้ อาจเกิดการสูญเสียพลังงานอย่างมีนัยสำคัญในกระดองเครื่องยนต์ระหว่างสตาร์ทเครื่อง

วิธีที่ประหยัดกว่าในการลดกระแสสตาร์ทคือการสตาร์ท DFC ด้วยแรงดันกระดองที่เพิ่มขึ้นอย่างราบรื่น คุณเมื่อเครื่องยนต์เร่งความเร็วและ EMF เพิ่มขึ้น อี- จากนิพจน์ (3) ต่อไปนี้ สามารถเลือกอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าดังกล่าวได้ คุณโดยที่กระแสไฟฟ้าตลอดระยะเวลาเริ่มต้นทั้งหมดจะไม่เกินค่าที่อนุญาต การตั้งค่าห้องปฏิบัติการที่ใช้ในงานนี้ใช้วิธีที่ประหยัดกว่าในการจำกัดกระแสไหลเข้า

มอเตอร์กระแสตรง ออกแบบมาเพื่อแปลงพลังงานกระแสตรงเป็นงานเครื่องกล

มอเตอร์กระแสตรงพบได้น้อยกว่ามอเตอร์กระแสสลับมาก สาเหตุหลักมาจากต้นทุนที่สูง อุปกรณ์ที่ซับซ้อนกว่า และความยากลำบากในการจ่ายพลังงาน แม้จะมีข้อเสียเหล่านี้ DBT ก็มีข้อดีหลายประการ ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ AC นั้นควบคุมได้ยาก แต่ DFC ได้รับการควบคุมอย่างสมบูรณ์แบบในหลายวิธี นอกจากนี้ DFC ยังมีคุณลักษณะทางกลที่เข้มงวดมากขึ้น และสามารถให้แรงบิดเริ่มต้นที่สูงได้

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงถูกใช้เป็นมอเตอร์ฉุดลาก ในยานพาหนะไฟฟ้า และเป็นแอคทูเอเตอร์ต่างๆ

การออกแบบมอเตอร์กระแสตรง

การออกแบบมอเตอร์กระแสตรงนั้นคล้ายกับมอเตอร์กระแสสลับ แต่ก็ยังมีความแตกต่างที่สำคัญอยู่ บนเฟรม 7 ซึ่งทำจากเหล็ก มีการติดตั้งขดลวดกระตุ้นในรูปแบบของคอยล์ 6 ระหว่างเสาหลัก สามารถติดตั้งเสาเพิ่มเติม 5 เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของ DFC ภายในมีการติดตั้งกระดอง 4 ซึ่งประกอบด้วยแกนและตัวสะสม 2 และติดตั้งโดยใช้แบริ่ง 1 ในตัวเรือนเครื่องยนต์ สับเปลี่ยนมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากมอเตอร์ AC มันเชื่อมต่อกับแปรง 3 ซึ่งช่วยให้คุณสามารถจ่ายหรือลบแรงดันไฟฟ้าออกจากวงจรกระดองในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

หลักการทำงาน

หลักการทำงานของ DPT ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กของขดลวดกระตุ้นและกระดอง คุณสามารถจินตนาการได้ว่าแทนที่จะเป็นกระดอง เรามีกรอบที่กระแสไหลผ่าน และแทนที่จะเป็นขดลวดกระตุ้น แม่เหล็กถาวรที่มีขั้ว N และ S เมื่อกระแสตรงไหลผ่านเฟรม สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรจะเริ่ม ดำเนินการกับมันนั่นคือเฟรมเริ่มหมุนและ เนื่องจากทิศทางของกระแสไม่เปลี่ยนแปลงทิศทางการหมุนของเฟรมจึงยังคงเหมือนเดิม

เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขั้วของมอเตอร์กระแสจะเริ่มไหลในขดลวดกระดองและอย่างที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าสนามแม่เหล็กของเครื่องเริ่มที่จะกระทำกับมันในขณะที่กระดองเริ่มหมุนและเนื่องจากกระดองหมุนเข้า สนามแม่เหล็ก EMF จะเริ่มก่อตัวขึ้น EMF นี้มุ่งตรงต่อกระแส ซึ่งเป็นสาเหตุว่าทำไมจึงเรียกว่า EMF กลับ สามารถพบได้โดยใช้สูตร

โดยที่ Ф คือฟลักซ์แม่เหล็กกระตุ้น n คือความถี่การหมุน และ Ce คือโมเมนต์การออกแบบของเครื่อง ซึ่งคงที่สำหรับมัน

แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อมีค่ามากกว่า EMF ด้านหลังด้วยค่าของแรงดันไฟฟ้าตกในวงจรกระดอง

และถ้าเราคูณพจน์นี้ด้วยกระแส เราจะได้สมการสมดุลของกำลัง