DC motor: het principe van de actie. DC motor: het apparaat

Allereerst is uitgevonden in de 19de eeuw roterende elektrische machine is een DC motor. Het werkingsprincipe is bekend sinds het midden van de vorige eeuw tot heden gelijkstroommotoren (DPT) blijven de persoon trouw te dienen, in gang zetten van een verscheidenheid aan nuttige machines en mechanismen.

De eerste DPT

Vanaf de jaren '30 van de 19e eeuw in hun ontwikkeling dat ze door verschillende stadia zijn gegaan. Het feit is dat tot het einde van de vorige eeuw motor dynamo's enige bron van macht was een galvanische cel. Daarom zijn alle van de eerste elektrische motoren kunnen alleen op gelijkstroom.

Wat was het eerste DC motor? Het werkingsprincipe van de inrichting en motoren worden gebouwd in de eerste helft van de 19e eeuw, is als volgt. Het hoofdveld een vaste set permanente magneten of elektromagneten staaf, had geen algemene gesloten magnetisch circuit. Uitspringende polen anker gevormde meerdere onafhankelijke staafmagneten op een gemeenschappelijke as, die werden gedreven door de afstotende en aantrekkende krachten naar de polen van de spoel. Typische voorbeelden daarvan zijn motoren Ricci W. (1833) en B. Jacoby (1834) voorzien van mechanische schakelaars de stroom in de elektromagneten met armaturen beweegbare contacten in het circuit van de ankerwikkeling.

Als de motor loopt Jacobi

Wat was deze machine principe van de operatie? Motor Jacobi constante stroom en de analogen bezitten pulserende elektromagnetische koppel. Ten tijde van convergentie van tegengestelde polen van het anker en de inductor door magnetische aantrekkingskracht motorkoppel snel bereikt een maximum. Toen de paal locatie van het anker tegenover de polen van de spoel, een mechanische schakelaar en breken de stroom in de elektromagneten van het anker. Koppel tot nul daalt. Vanwege de traagheid van het anker en het aangedreven mechanisme anker palen van onder de spoel polen op dit moment daar bevinden de schakelaar wordt toegevoerd in de tegengestelde richting, polariteit ook omgekeerd, en de zwaartekracht van de dichtstbijzijnde pool van de spoel wordt vervangen door een afstotende kracht. Aldus draait de motor Jacobi opeenvolgende schokken.

Blijkt ringvormige anker

De kern van het anker spoelen motor Jacobi stroom periodiek uitgeschakeld, creëren zij een magnetisch veld verdween, en de energie wordt omgezet in warmteverlies in de wikkelingen. Dus de elektromechanische conversie stroombron anker (elektrochemische cel) in mechanische opgetreden daarin tussenpozen. Wat nodig was werd afgesloten met een continue motorwikkeling stroom die constant gedurende de hele tijd van de werking ervan zou stromen.

En zulke fuhtufn werd opgericht in 1860. Een Pachinotti. Wat is anders dan zijn voorgangers DC motor? Het werkingsprincipe van de motor en het apparaat Pachinotti volgende. Als ankers gebruikt hij een stalen ring met spaken op een verticale as vast. In dit geval heeft het anker niet uitspringende polen. Hij werd neyavnopolyusnym.

anker spoelwikkeling werden gewikkeld tussen de spaken van de ring, waarvan de uiteinden in serie verbonden zijn op het anker en de verbindingspunten van elk twee spoelen werden aftakking verbonden collectorplaten langs de omtrek van de bodem van de motoras gemaakt, waarvan het aantal gelijk is aan het aantal spoelen. De gehele armatuur gesloten zichzelf en seriële aansluitingen van de spoelen zijn verbonden met aangrenzende collector platen, die glijden op een paar stroomtoevoerdraden rollen.

De ringvormige anker is geplaatst tussen de polen van twee vaste elektromagneten inductor-stator, zodat de krachtlijnen door hen excitatie magneetveld in het buitenste cilindrische oppervlak van het motoranker de noordpool excitatie geleid door de ringvormige anker, zonder het verplaatsen in het inwendige van de boring en komt onder zuidpool.

Als de motor loopt Pachinotti

Wat hij het doel van de actie gehad? DC motor Pachinotti werkte op dezelfde manier als moderne DPT.

Het magneetveld van spoel polen met polariteiten dit altijd een aantal geleiders van de ankerwikkeling stroom met constante richting, waarbij de spoel onder verschillende polen van het anker stroomrichting is omgekeerd zijn. Dit werd bereikt door de huidige toevoerrollen, die als borstels, in de ruimte tussen de polen van de spoel. Daarom anker momentstroom stroomde naar de spoel via de roller, de verzamelplaat en hieraan kranen, die ook in de ruimte tussen de polen gebonden, dan stroomt in tegengestelde richtingen langs twee poluobmotkam-takken, en tenslotte stroomde door de aftakleiding, een verzamelplaat en de rol in een interpolaire interval. Daarbij de spoel anker onder de polen van de smoorspoel veranderd, maar de richting van de stroom bleef onveranderd in hen.

Van de wet van Ampère, voor elke geleider van de ankerwikkeling van de stroom in het magneetveld van de spoel pool, een kracht die wordt bepaald door de richting van de bekende regel "linkerhand." Opzichte van de as van de motor, het vermogen om torsie te maken, en de som van de momenten van deze krachten toont de totale tijd van het DPT, dat reeds met verschillende collectorplaten bijna constant.

DPT en een ringvormige ankerwikkeling grammovskoy

Zoals zo vaak is gebeurd in de geschiedenis van de wetenschap en technologie, werden de uitvinding A. Pachinotti niet gebruikt. Het werd vergeten voor 10 jaar, totdat in 1870 onafhankelijk niet de Frans-Duitse uitvinder H. Gramm in een soortgelijk ontwerp te herhalen van de DC-generator. In deze machines, de draaias horizontaal staat en is gebruikt koolborstels schuiven langs de collectorplaten bijna hedendaagse ontwerpen. Door de 70 ste jaren van de 19e eeuw omkeerbaarheidsbeginsel elektrische machines is uitgegroeid tot een bekende en Gramm machine als een generator en gelijkstroommotor. Het werkingsprincipe is reeds hierboven beschreven.

Hoewel de uitvinding van de ring anker is een belangrijke stap in de ontwikkeling van DPT, de wikkeling (zogenaamde grammovskoy) een belangrijk nadeel. Het magnetische veld van de spoel polen enkel die van de geleiders (actieve genoemd), die lag onder deze polen op het buitenste cilindrische oppervlak van de armatuur. Voor hen werd vergezeld door de magnetische kracht van Ampère, een koppel ten opzichte van de motoras. Die inactieve geleiders die door de opening ring anker passen niet deelneemt aan de uitwerking van het moment. Ze alleen nutteloos gedissipeerde energie in de vorm van warmteverlies.

Van de ring om het anker trommel

Adres deze tekortkoming ring ankers opgevolgd in 1873 door de beroemde Duitse elektrische F. Gefner-Alteneku. Hoe is het functioneerde DC motor? Het werkingsprincipe van de inrichting, de spoel stator gelijk is aan de motor met de ring wikkeling. Maar het ontwerp van het anker en de kronkelende veranderd.

Gefner-Altenek opgemerkt dat de richting van het anker stroom van de vaste borstel, in geleiders grammovskoy wikkeling excitatie bij aangrenzende polen altijd tegenovergestelde, namelijk zij kunnen in de wikkelingen zich in het buitenste cilindrische oppervlak van de rol met een breedte (pitch) die gelijk is aan de poolsteek worden opgenomen (de omtrek van het anker, de ene pool van de excitatie).

In dit geval wordt het onnodig in het ronde gat van het anker en het verandert in een massieve cilinder (drum). Deze wikkeling en anker zelf kreeg de naam van de trommel. Het verbruik van koper in met hetzelfde aantal actieve geleiders is veel minder dan in grammovskoy wikkelen.

Ankergerei wordt

De machines en de Gramm-Gefner Alteneka anchor oppervlak was glad en kronkelende geleiders aangebracht in de spleet daartussen en de polen van de spoel. De afstand tussen de concave cilindrische oppervlak van de excitatiepolen en toebehoren convex oppervlak bereikt enkele millimeters. Daarom, om een gewenste magnetische veldsterkte nodig is om de bekrachtigingsspoelen toepassing met een grote magnetomotorische kracht (met een groot aantal windingen) te creëren. Dit sterk toegenomen de grootte en het gewicht van de motoren. Bovendien, het gladde oppervlak van de armatuurspoelen was moeilijk op te lossen. Maar hoe is dat mogelijk? Inderdaad, de werking op de geleider een stroom ampère kracht moet het in de punten in de ruimte met een hoge magnetische velden (met een magnetische fluxdichtheid).

Het bleek dat dit niet nodig is. Amerikaanse uitvinder H. Maxim gun gebleken dat wanneer het anker trommel tandwiel voeren en de groeven tussen de tanden om de spoelwikkeling trommel plaatst, de ruimte tussen de polen en de excitatie kan worden gereduceerd tot een fractie van een millimeter. Het is mogelijk om aanzienlijk verkleinen van de bekrachtigingsspoelen, maar het koppel DPT niet verminderd.

Omdat de functies van deze DC motor? Het werkingsprincipe is gebaseerd op het feit dat de getande anker magnetische kracht niet wordt uitgeoefend op de geleiders in de gleuven (magneetveld daarin nagenoeg ontbreekt), en de tanden. De aanwezigheid van stroom in de geleider in de groef is essentieel voor het voorkomen van deze kracht.

Hoe zich te ontdoen van wervelstromen

Een andere belangrijke verbetering beroemd gemaakt uitvinder TA Edison. Wat hij toegevoegd aan de DC motor? Het werkingsprincipe is ongewijzigd, maar het materiaal waardoor het anker veranderd. In plaats van de vroegere massieve was hij gelamineerde dunne elektrisch van elkaar staalplaten. Dit verminderde de grootte van de wervelstromen (Foucault stromen) in het anker, hetgeen het rendement van de motor verhoogd.

Het werkingsprincipe van de DC-motor

bij het aansluiten van de ankerwikkeling opgewonden motor met een krachtbron daarin ontstaat grote stroom genoemd inschakelstroom en verscheidene malen groter dan de nominale waarde: het kort als volgt worden geformuleerd. Bovendien verleent excitatie polen van tegengestelde polariteit richting van de stromen in de geleiders van de ankerwikkeling dezelfde tegengestelde zoals getoond in onderstaande figuur. Volgens de regel "linkerhand", deze gidsen zijn Ampère dwingt tegen de klok in en voert het anker roteert. In de ankerwikkeling geleiders opgewekte elektromotorische kracht (tegen-EMF), tegengesteld gericht aan de voedingsspanningsbron. Als het anker versnelling toe en tegen-EMF in de wikkeling. Dienovereenkomstig wordt de ankerstroom verlaagd vanaf het startpunt naar de waarde die correspondeert met het werkpunt van de motor kenmerken.

De rotatiesnelheid van het anker te verhogen, is het noodzakelijk ofwel de stroom in de spoel verhogen of verlagen tegen-EMF daarin. Dit laatste kan worden bereikt door verlaging van de grootte van de excitatiestroom magneetveld door vermindering van de stroom in de veldwikkeling. Deze methode van het regelen van de snelheid van DPT is wijdverbreid.

Het werkingsprincipe van de gelijkstroommotor met afzonderlijke bekrachtiging

Met de opname van de veldwikkeling terminals (OB) naar een afzonderlijke stroombron (onafhankelijk OM) krachtige DPT gewoonlijk uitgevoerd om het gemakkelijker de grootte van de excitatiestroom regelen (om de rotatiesnelheid te veranderen). De eigenschappen van het DPT met onafhankelijke OB hoofdzaak gelijk DPT met OB, parallel aan de ankerwikkeling.

shunt DPT

Het werkingsprincipe van parallelle DC motor veldstroom wordt bepaald door de mechanische eigenschap, d.w.z. afhankelijkheid van de rotatiesnelheid van het lastkoppel op zijn as. Voor dergelijke motor snelheidsvariatie bij de overgang van stationair naar de nominale belasting koppel 2-10%. Deze mechanische eigenschappen zijn stijf genoemd.

Dus het werkprincipe van een gelijkstroommotor met shunt veroorzaakt de toepassing aandrijving met constante snelheid wanneer een grote belasting variatiegebied. Toch wordt algemeen gebruikt in een gereguleerde elektrische aandrijving met variabele snelheid. Bovendien, vanwege de snelheidsregeling kan worden gebruikt als de verandering van de armatuurstroom en veldstroom.

Opeenvolgende bekrachtiging van de DPT

Het werkingsprincipe van de gelijkstroommotor serie excitatie als parallelle, wordt bepaald door de mechanische eigenschap, die in dit geval is zacht, omdat motortoerental varieert met veranderingen in de belasting. Waar is het meest voordelig om een DC-motor gebruiken? Het werkingsprincipe van de spoorwegtractie motorsnelheid die moet afnemen op het overwinnen van de samenstelling stijgt en terugkeren naar de nominale motion bij de vlakte volledig overeen met DPT met OB sequentieel verbonden met de ankerwikkeling. Daarom is een aanzienlijk deel van elektrische locomotieven in de wereld uitgerust met dergelijke apparaten.

Het werkingsprincipe van een gelijkstroommotor met serie excitatie Inrichting pulserende stroom tractiemotoren die in wezen hetzelfde met DPT consistente RH, maar speciaal ontworpen voor gebruik met de reeds aan boord gelijkgerichte elektrische stroom met een aanzienlijke rimpel.