Gleichstrommotor: Gerät und Funktionsprinzip, Konstruktion und Steuerung, Anwendung von dpt

Als Motor kann ein Gerät verwendet werden, das elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt Generator, da Aufbau und Wirkungsweise des Gleichstrommotors (DC-Motor) dem Aufbau ähnlich sind Generator. Ein Merkmal des DCT ist ein mechanischer Wechselrichter (Schalter). Dieser Kommutator weist Schleifkontakte in Form von Bürsten auf, die so angeordnet sind, dass sie während der Drehung die Polarität der Ankerwicklungen (Spulen) ändern.

Funktionen und Gerät DPT

DPT ist eine rotierende elektrische Maschine, die mit Gleichstrom betrieben wird. Je nach Kraftflussrichtung unterscheidet man den Motor (Elektromotor mit Elektro- und mechanische Leistung) und einen Generator (einen elektrischen Generator, dem mechanische Leistung zugeführt wird, und Elektrizität). DPTs können unter Last gestartet werden, ihre Geschwindigkeit ist einfach zu ändern. Im Generatormodus

DCT wandelt Wechselspannungvom Rotor in eine pulsierende Konstantspannung geliefert.

Geschichte der Erfindung

Aufbauend auf der Entwicklung der ersten elektrochemischen Zellen in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts waren Gleichstrommaschinen die ersten elektromechanischen Energiewandler. Die Urform des Elektromotors wurde 1829 entwickelt und 1832 baute der Franzose Hippolyte Piksii den ersten Generator. Antonio Pacinotti baute 1860 einen Gleichstrom-Elektromotor mit Mehrkomponenten-Kommutator. Friedrich von Hefner-Alteneck entwickelte 1872 den Trommelanker, der die Möglichkeit des industriellen Einsatzes im Bereich des Großmaschinenbaus eröffnete.

In den folgenden Jahrzehnten verloren solche Maschinen durch die Entwicklung des Drehstroms im Großmaschinenbau an Bedeutung. Synchronmaschinen und wartungsarme Asynchronmotorsysteme haben sie in vielen Geräten abgelöst.

Motorkonstruktion

Um das Funktionsprinzip des DPT zu verstehen, müssen Sie zuerst seine Konstruktionsmerkmale studieren, eines von das heißt, dass ein rotierender Leiter in das Magnetfeld eines Permanentmagneten eingebaut ist Schaltkreis.

Vereinfacht diese Struktur können wir sagen, dass Der Motor besteht aus zwei Hauptkomponenten:

1. Der Hauptmagnet (Permanentmagnet), der am Stator befestigt ist. Das Magnetfeld kann auch elektrisch erzeugt werden. Auf dem Stator befinden sich die sogenannten Erregerwicklungen (Spulen).
2. Leitfähige Schleife (Bewehrung) am Ankerkern, meist bestehend aus laminierten Blechen.

Beide Bauarten werden als fremderregte Gleichstrommotoren bezeichnet. Das elektrodynamische Gesetz besagt, dass die Leiterschleife eines Leiters in einem Magnetfeld eine Kraft [F] ist, die vom Strom [I] und der Stärke des Magnetfeldes [B] abhängt. Ein leitfähiger Leiter ist von einem kreisförmigen Magnetfeld umgeben. Kombiniert man das Magnetfeld des Magnetfeldes mit dem Magnetfeld der Leiterschleife, findet man die Überlagerung der beiden Felder sowie die resultierende Kraftwirkung.

Die Ankerwicklung besteht aus zwei Spulenhälften. Legt man an die beiden Enden der Ankerwicklung eine Gleichspannung an, kann man sich vorstellen, dass von der oberen Spulenhälfte bewegte Ladungsträger in die untere Spulenhälfte eintreten.

Jede leitfähige Spule baut ihr eigenes Magnetfeld auf und das Magnetfeld des Permanentmagneten wird dem Magnetfeld der unteren Spulenhälfte und dem Feld der oberen Spulenhälfte überlagert. Die Feldlinien eines konstanten Magnetfelds sind immer in die gleiche Richtung, sie zeigen immer vom Nord- zum Südpol. Im Gegensatz dazu haben die Felder der beiden Spulenhälften entgegengesetzte Richtungen.

Auf der linken Seite des Spulenhalbfeldes verlaufen die Feldlinien des Erregerfeldes und des Spulenfeldes in die gleiche Richtung. Durch diese Kraftwirkung entsteht am unteren und oberen Ende des Ankers ein Drehmoment in entgegengesetzter Richtung, das eine Drehung des Ankers bewirkt.

Der Anker ist ein sogenannter I-Träger-Anker. Dieses Design hat seinen Namen von seiner Form, die an zwei T-Stücke erinnert. Die Ankerspulen sind mit den Kommutator-(Kollektor-)Platinen verbunden. Der Strom in der Ankerwicklung wird üblicherweise über Kohlebürsten zugeführt, die den Schleifkontakt zum rotierenden Kommutator herstellen und die Spulen mit Strom versorgen. Bürsten bestehen aus selbstschmierendem Graphit, teilweise gemischt mit Kupferpulver für kleine Motoren.

Funktions- und Verwendungsprinzip

Dieses Gerät ist eine elektrische Maschine, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandelt. Das Funktionsprinzip eines Gleichstrommotors besteht darin, dass immer dann, wenn ein von einem Strom getragener Leiter in ein Magnetfeld gebracht wird, er einer mechanischen Kraft ausgesetzt ist.

Ein Permanentmagnet wandelt durch die Wechselwirkung zweier Magnetfelder elektrische Energie in mechanische Energie um. Ein Feld wird durch eine Baugruppe mit Permanentmagneten erzeugt, das andere durch einen elektrischen Strom, der in den Motorwicklungen fließt. Diese beiden Felder führen zu einem Drehmoment, das dazu neigt, den Rotor zu drehen. Wenn sich der Rotor dreht, wird der Strom in den Wicklungen geschaltet, wodurch eine kontinuierliche Drehmomentabgabe bereitgestellt wird.

Der Schalter besteht aus leitfähigen Kupfersegmenten (Stäben), die den Abschluss einzelner Drahtspulen bilden, die um die Bewehrung herum verteilt sind. Die zweite Hälfte des mechanischen Schalters ist mit Bürsten ausgestattet. Diese Bürsten bleiben normalerweise mit dem Motorgehäuse stationär.

Wenn elektrische Energie durch die Bürsten und den Anker fließt, wird eine Torsionskraft in Form einer Reaktion zwischen dem Motorfeld und dem Anker erzeugt, wodurch sich der Motoranker dreht. Wenn sich der Anker dreht, schalten die Bürsten auf benachbarte Streifen am Kommutator um. Dieser Vorgang überträgt elektrische Energie auf die benachbarte Wicklung und den Anker.

Die Bewegung des Magnetfelds wird durch Umschalten des Stroms zwischen den Spulen im Inneren des Motors erreicht. Diese Aktion wird als Umschalten bezeichnet. Viele Motoren haben eine eingebaute Kommutierung. Dies bedeutet, dass die mechanischen Bürsten beim Drehen des Motors automatisch die Spulen auf dem Rotor kommutieren.

Geschwindigkeitseinstellung

DPT kann leicht angepasst werden. Die Geschwindigkeit kann mit den folgenden Variablen geändert werden:

1. Ankerspannung U_A (Spannungsregelung).
2. Hauptfeldfluss (Feldsteuerung), magnetische Feldstärke.
3. Verankerungswiderstand.

Die einfachste Methode, die Drehzahl zu steuern, besteht darin, die Antriebsspannung zu steuern. Je höher die Spannung, desto höher die Drehzahl, die der Motor zu erreichen versucht. In vielen Anwendungen kann eine einfache Spannungsregelung zu großen Leistungsverlusten im Regelkreis führen, daher wird häufig die Pulsweitenmodulation verwendet.

Beim grundlegenden PWM-Verfahren wird die Betriebsspannung ein- und ausgeschaltet, um den Strom zu modulieren. Das Verhältnis der Ein- zu der Aus-Zeit bestimmt die Motordrehzahl.

Ein fremderregter Motor ist einfach zu regeln, da die Ströme durch die Anker- und Ständerwicklung getrennt geregelt werden können. Daher hatten solche Motoren einen gewissen Stellenwert, insbesondere im Bereich hochdynamischer Antriebssysteme, beispielsweise zum Antrieb von Maschinen mit präziser Drehzahl- und Drehmomentregelung.

Moderne Anwendung

DPT werden in verschiedenen Bereichen verwendet.

Es ist ein wesentliches Element in verschiedenen Produkten:

1. Spielzeuge;
2. servomechanische Geräte;
3. Ventilantriebe;
4. Roboter;
5. Automobilelektronik.

Hochwertige Alltagsgegenstände (Küchengeräte) verwenden einen Servomotor, der als Universalmotor bekannt ist. Diese Universalmotoren sind typische Gleichstrommotoren, bei denen die stationären und rotierenden Spulen serielle Drähte sind.