Alalisvoolumootor: seade ja tööpõhimõte, disain ja juhtimine, dpt rakendamine

Seadet, mis muudab elektrienergia mehaaniliseks energiaks, saab kasutada mootorina või generaator, kuna alalisvoolumootori (alalisvoolumootori) konstruktsioon ja tööpõhimõte on disainiga sarnased generaator. DCT funktsiooniks on mehaaniline inverter (lüliti). Sellel kommutaatoril on harjade kujul liugkontaktid, mis asuvad nii, et need muudavad pöörlemise ajal armatuuri mähiste (poolide) polaarsust.

Omadused ja seade DPT

DPT on pöörlev elektrimasin, mis töötab alalisvooluga. Sõltuvalt jõuvoolu suunast eristatakse mootorit (elektrimootor koos elektri- ja mehaaniline võimsus) ja generaator (elektrigeneraator, millele toidetakse mehaanilist voolu, ja elekter). DPT-d saab käivitada koormuse all, nende kiirust on lihtne muuta. Generaatori režiimis DCT teisendab vahelduvvoolu pingettoidab rootor pulseerivasse konstantsesse pingesse.

Leiutamise ajalugu

Tuginedes esimeste elektrokeemiliste elementide väljatöötamisele 19. sajandi esimesel poolel, olid alalisvoolumasinad esimesed elektromehaanilised energiamuundurid. Elektrimootori algkuju töötati välja 1829. aastal ja 1832. aastal ehitas prantslane Hippolyte Piksii esimese generaatori. Antonio Pacinotti ehitas 1860. aastal mitmekomponentse kommutaatoriga alalisvoolu elektrimootori. Friedrich von Hefner-Alteneck töötas 1872. aastal välja trummelarmatuuri, mis avas võimaluse tööstuslikuks kasutamiseks suuremahulise masinaehituse valdkonnas.

Järgnevatel aastakümnetel kaotasid sellised masinad kolmefaasilise vahelduvvoolu väljatöötamise tõttu oma tähtsuse suuremahulises masinaehituses. Sünkroonmasinad ja vähese hooldusega asünkroonmootorisüsteemid on need paljudes seadmetes asendanud.

Mootori disain

DPT tööpõhimõtte mõistmiseks peate esmalt uurima selle disainifunktsioone, ühte neist mis seisneb selles, et püsimagneti magnetvälja on paigaldatud pöörlev juhtiv vooluring.

Seda struktuuri lihtsustades võime seda öelda mootor koosneb kahest põhikomponendist:

1. Peamagnet (püsimagnet), mis on kinnitatud staatori külge. Magnetvälja saab tekitada ka elektriliselt. Staatoril on nn põnevad mähised (poolid).
2. Juhtiv silmus (tugevdus) armatuuri südamikus, mis koosneb tavaliselt lamineeritud metalllehtedest.

Mõlemat konstruktsiooni nimetatakse välise ergastusega alalisvoolumootoriteks. Elektrodünaamiline seadus näitab, et juhi juhtivusahel magnetväljas on jõud [F], mis sõltub voolutugevusest [I] ja magnetvälja tugevusest [B]. Juhtivat juhti ümbritseb ümmargune magnetväli. Kui ühendada magnetvälja magnetväli juhtiva ahela magnetväljaga, saate leida kahe välja superpositsiooni ja ka sellest tuleneva jõuefekti.

Armatuuri mähis koosneb kahest pooliosast. Kui rakendate armatuurimähise kahte otsa alalispinget, võite ette kujutada, et liikuvad laengukandjad sisenevad pooli alumisse poolde pooli ülemisest poolest.

Iga juhtiv mähis arendab oma magnetvälja ja püsimagneti magnetväli kattub mähise alumise poole magnetvälja ja mähise ülemise poole magnetväljaga. Konstantse magnetvälja jõujooned on alati samas suunas, näitavad nad alati põhjast lõunapooluseni. Seevastu pooli kahe poole väljadel on vastupidised suunad.

Mähise poolvälja vasakul küljel on ergutivälja ja poolivälja väljajooned samas suunas. See jõuefekt tekitab armatuuri alumises ja ülemises otsas vastassuunalise pöördemomendi, mis paneb armatuuri pöörlema.

Ankur on nn I-tala ankur. See disain on saanud oma nime kuju järgi, mis meenutab kahte T-kujulist detaili. Armatuuri mähised on ühendatud kommutaatori (kollektori) plaatidega. Armatuurimähises olev vool juhitakse tavaliselt süsinikharjade kaudu, mis tagavad libiseva kontakti pöörleva kommutaatoriga ja varustavad pooli elektriga. Pintslid on valmistatud isemäärduvast grafiidist, mis on osaliselt segatud väikeste mootorite jaoks mõeldud vasepulbriga.

Toimimis- ja kasutuspõhimõte

See seade on elektrimasin, mis muudab elektrienergia mehaaniliseks energiaks. Alalisvoolumootori tööpõhimõte seisneb selles, et kui voolu kandev juht asetatakse magnetvälja, kogeb see mehaanilist jõudu.

Püsimagnet muudab elektrienergia kahe magnetvälja koosmõjul mehaaniliseks energiaks. Ühe välja tekitab püsimagnetitega koost, teise tekitab mootori mähistes voolav elektrivool. Need kaks välja annavad pöördemomendi, mis kipub rootorit pöörlema. Kui rootor pöörleb, lülitub vool mähistes, tagades pideva pöördemomendi väljundi.

Lüliti koosneb juhtivatest vasesegmentidest (varrastest), mis on sarruse ümber jaotatud üksikute traadipoolide otsad. Mehaanilise lüliti teine ​​pool on varustatud harjadega. Need harjad jäävad tavaliselt mootori korpusega paigale.

Kui elektrienergia liigub läbi harjade ja armatuuri, tekib mootorivälja ja armatuuri vahelise reaktsioonina väändejõud, mis põhjustab mootori armatuuri pöörlemise. Kui armatuur pöördub, lülituvad harjad kommutaatori külgnevatele ribadele. See toiming edastab elektrienergia külgnevale mähisele ja armatuurile.

Magnetvälja liikumine saavutatakse mootori sees olevate mähiste vahelise voolu ümberlülitamisega. Seda toimingut nimetatakse ümberlülitamiseks. Paljudel mootoritel on sisseehitatud kommutatsioon. See tähendab, et kui mootor pöörleb, liigutavad mehaanilised harjad automaatselt rootori pooli.

Kiiruse seadistamine

DPT-d saab hõlpsasti reguleerida. Kiirust saab muuta järgmiste muutujate abil:

1. Armatuuri pinge U_A (pinge juhtimine).
2. Põhivälja voog (välja juhtimine), magnetvälja tugevus.
3. Ankurdamise takistus.

Lihtsaim meetod pöörlemiskiiruse reguleerimiseks on juhtida ajami pinget. Mida kõrgem on pinge, seda suuremat kiirust mootor saavutada püüab. Paljudes rakendustes võib lihtne pinge reguleerimine põhjustada juhtahelas suuri võimsuskadusid, seetõttu kasutatakse laialdaselt impulsi laiuse modulatsiooni.

Põhilise PWM-meetodi puhul lülitatakse töövõimsus sisse ja välja, et voolu moduleerida. Sisselülitusaja ja väljalülitusaja suhe määrab mootori kiiruse.

Väliselt ergastavat mootorit on lihtne juhtida, kuna armatuuri ja staatori mähiste kaudu kulgevaid voolusid saab juhtida eraldi. Seetõttu oli sellistel mootoritel teatud väärtus, eriti ülidünaamiliste ajamisüsteemide valdkonnas, näiteks täpse kiiruse ja pöördemomendi juhtimisega masinate juhtimiseks.

Kaasaegne rakendus

DPT-d kasutatakse erinevates valdkondades.

See on oluline element erinevates toodetes:

1. mänguasjad;
2. servomehaanilised seadmed;
3. klapiajamid;
4. robotid;
5. autoelektroonika.

Kvaliteetsed igapäevatarbed (köögiseadmed) kasutavad universaalmootorina tuntud servomootorit. Need universaalsed mootorid on tüüpilised alalisvoolumootorid, mille statsionaarsed ja pöörlevad mähised on jadajuhtmed.