Likströmsmotor: principen om åtgärden. DC-motor: anordningen

Först av allt uppfanns i 19th century roterande elektriska maskinen är en likströmsmotor. Funktionsprincipen har det varit känt sedan mitten av förra seklet till nuvarande tid likströmsmotorer (DPT) fortsätta att troget tjäna personen, sätta igång en mängd olika användbara maskiner och mekanismer.

Den första DPT

Med utgångspunkt från 30-talet av 19th century i sin utveckling de har gått igenom flera steg. Faktum är att fram till slutet av motorn förra seklet generatorer enda strömkällan var en galvanisk cell. Därför är alla av de första elmotorer endast kan köras på likström.

Vilken var den första likströmsmotor? Rörelse princip enheten och motorer byggs i första hälften av 19-talet, är som följer. Huvudområdet var en fast uppsättning av permanentmagneter eller elektro stav, inte ha en allmän sluten magnetisk krets. Utpräglade poler ankaret bildade flera separata stavmagneter på en gemensam axel, som drevs av de repulsiva och attraktiva krafter för att polerna hos induktorn. Typiska representanter för dem var motorer W. Ricci (1833) och B. Jacoby (1834) utrustad med mekaniska omkopplare Strömmen i elektromagneterna med ankarna rörliga kontakterna i kretsen av ankarlindningen.

Som motorn är igång Jacobi

Vad var denna princip maskin av operation? Motor Jacobi konstant ström och dess analoger har pulserande elektromagnetiska vridmomentet. Under tiden för konvergensen av motsatta poler hos ankaret och induktorn genom magnetisk attraktionskraft motormomentet snabbt nått ett maximum. Då, när polen placeringen av ankaret motsatta polerna hos induktorn, en mekanisk omkopplare och bryta strömmen i elektromagneterna hos ankaret. Vridmoment sjunker till noll. På grund av trögheten hos ankaret och de drivna mekanismen ankarpoler ut från under induktorn poler, vid denna punkt i dem från omkopplaren ström matas i motsatt riktning, deras polaritet omkastas också, och tyngdkraften till den närmaste polen hos induktorn är ersatt av en repulsiv kraft. Sålunda roterar motorn Jacobi successiva stötar.

Det verkar ringformig ankare

I kärnan av ankaret solenoider motorn Jacobi ström periodiskt stängs av, skapar de ett magnetfält försvann, och dess energi omvandlas till värmeförluster i lindningarna. Sålunda, den elektromekaniska omvandlingen aktuella strömkällan ankaret (elektrokemisk cell) till mekanisk inträffade däri intermittent. Vad som behövdes tillslöts med en kontinuerlig motorlindningsström, som skulle flyta konstant under hela tiden för dess drift.

Och en sådan fuhtufn bildades 1860. A Pachinotti. Vad skiljer sig från sina föregångare likströmsmotor? Principen för drift av motorn och enheten Pachinotti följande. Som ankare han använde en stålring med ekrar fixerade på en vertikal axel. I detta fall har ankaret inte har utpräglade poler. Han blev neyavnopolyusnym.

ankarspole lindning lindades mellan ekrarna hos ringen, vars ändar är kopplade i serie på ankaret, och från anslutningspunkterna av vardera två spolar gjordes kran ansluten till uppsamlingsplattor anordnade längs omkretsen av botten av motoraxeln, vars antal är lika med antalet spolar. Hela ankaret stängdes på sig själv och seriella punkterna för dess spolar anslutnings är anslutna till intilliggande uppsamlingsplattor, som glider på ett par strömmatningsvalsar.

Den ringformiga ankaret har placerats mellan polerna hos två fasta elektromagneter induktor-statorn, så att kraftlinjerna som skapas av dem exciterings magnetfält som ingår i den yttre cylindriska ytan av motorankaret vid nordpolen excitation passerat genom det ringformiga ankaret, utan att röra sig in i det inre av dess hål, och kommer ut i enlighet sydpol.

Som motorn är igång Pachinotti

Vad han hade en princip om åtgärd? Likströmsmotor Pachinotti arbetade på samma sätt som moderna DPT.

Magnetfältet hos induktorn poler med polariteter detta har alltid varit ett visst antal ledare hos ankarlindningens ström med konstant riktning, varvid induktorn enligt de olika polerna hos rotorströmmen riktningen har återförts. Detta uppnåddes genom att placera de nuvarande tillförselvalsar, vilka verkar som borstar, i utrymmet mellan polerna hos induktorn. Därför ankar momentana strömmen flödade till spolen genom rull, kollektorn plattan och bunden därtill kranar, vilket också är i utrymmet mellan polerna, strömmade därefter i motsatta riktningar utmed två poluobmotkam-grenar, och slutligen bringas att strömma genom grenledningen, en kollektor platta och valsen i en annan mellanrummet intervall. I att göra så, spolen ankaret enligt polerna hos induktorn förändrats, men riktningen för strömflödet var oförändrad i dessa.

Genom Amperes lag, för varje ledare hos ankarpolen med strömmen i det magnetiska fältet av induktorn pol, en kraft som bestäms av riktningen för den välkända regeln "vänster hand." I förhållande till axeln hos motorn, denna kraft för att skapa vridmoment, och summan av de stunder av alla dessa krafter ger den totala tiden för DPT, som redan är under flera uppsamlingsplattor är nästan konstant.

DPT och med en ringformig ankarlindning grammovskoy

Som ofta hände i historien om vetenskap och teknik, har uppfinningen A. Pachinotti används inte. Det glömdes i 10 år fram till år 1870 den oberoende inte upprepa det fransk-tyska uppfinnaren H. Gramm i en liknande design av DC generator. I dessa maskiner, är rotationsaxeln horisontell och har använts kolborstar glidande längs uppsamlingsplattor nästan modern design. Av de 70: e åren av 19-talet av principen om reversibilitet elektriska maskiner har blivit en välkänd, och maskinen Gramm användas som en generator och likströmsmotor. principen dess drifts har redan beskrivits ovan.

Trots det faktum att uppfinningen av ringen ankaret var ett viktigt steg i utvecklingen av DPT, dess lindning (kallas grammovskoy) hade en betydande nackdel. Det magnetiska fältet hos induktorn poler är endast de av dess ledare (benämnd aktiv), som låg under dessa poler på den yttre cylindriska ytan på ankaret. Till dem det åtföljdes av den magnetiska kraften från Ampere, ett vridmoment med avseende på motoraxeln. De inaktiva ledare som passerar genom bländarringen ankaret inte delta i skapandet av ögonblicket. De bara meningslöst försvunnit energi i form av värmeförluster.

Från ringen till förankringstrumman

Ta itu med denna brist ring ankare lyckades 1873 av den berömda tyska elektriska F. Gefner-Alteneku. Hur gick det fungerade likströmsmotor? Arbetsprincipen för anordningen, är dess induktor stator samma som motorn med ringen lindningen. Men utformningen av ankaret och dess lind ändras.

Gefner-Altenek påpekade att riktningen för rotorströmmen som flyter från den fasta borste, i ledarna grammovskoy lindningsexcitering vid angränsande poler är alltid motsatta, dvs. kan de införlivas i lindningarna som är belägna i den yttre cylindriska ytan av spolen med en bredd (tonhöjd) lika med poldelningen (omkretsen av ankaret, till en pol hos excitation).

I detta fall blir det onödigt i det cirkulära hålet hos ankaret, och den förvandlas till en fast cylinder (trumma). Denna lindning och ankare själv fick namnet på trumman. Konsumtion av koppar i det med samma antal aktiva ledarna är mycket mindre än i grammovskoy lindning.

Ankarväxeln blir

Maskinerna och Gramm-Gefner Alteneka ankarytan var slät, och dess slingrande ledare anordnade i gapet mellan den och polerna hos induktorn. Avståndet mellan den konkava cylindriska ytan hos exciteringspolerna och ankar konvex yta nådde flera millimeter. Därför, för att skapa en önskad magnetisk fältstyrka som krävs för att tillämpa magnetiseringsspolarna med en stor magnetomotorisk kraft (med ett stort antal varv). Detta ökade kraftigt av motorerna storlek och vikt. Dessutom kan den släta ytan av ankarspolarna var det svårt att fixa. Men hur kan det vara? Indeed, för verkan på ledaren med en ström Ampere kraft måste det vara i de punkter i rymden med höga magnetfält (med en magnetisk flödestäthet).

Det visade sig att detta inte är nödvändigt. Amerikansk uppfinnare H. Maxim gun visade att om ankaret utföra trumväxel, och spåren bildade mellan tänderna för att placera spolen lindningstrumman, kan spalten mellan polerna och excitationen reduceras till bråkdelar av en millimeter. Det är möjligt att avsevärt minska storleken på magnetiseringsspolarna, men vridmomentet DPT inte minskat.

Som funktionerna för en sådan likströmsmotor? Principen för operationen är baserad på det faktum att den tandade ankaret magnetisk kraft appliceras inte till ledarna i sina slitsar (magnetfält i dem är praktiskt taget frånvarande), och till de allra tänder. Närvaron av strömmen i ledaren i spåret är kritisk för uppträdandet av denna kraft.

Hur man kan bli av virvelströmmar

En annan viktig förbättring som blev känd uppfinnare TA Edison. Vad han lagt till likströmsmotor? Funktionsprincipen är oförändrad, men det material som gjorde dess ankare ändrats. I stället för den tidigare massiva var han en laminerad tunn elektriskt isolerade från varandra genom stålplåtar. Detta reducerade storleken av de virvelströmmarna (Foucault-strömmar) i ankaret, som ökade effektiviteten hos motorn.

Arbetsprincipen hos likströmsmotorn

Kortfattat det kan formuleras på följande sätt: vid anslutning av ankarlindningen exciteras motorn till en kraftkälla däri uppstår stor ström kallas inkopplings och överstigande flera gånger märkvärdet. Dessutom, på de exciterings poler av motsatt polaritet riktningen av strömmarna i ledarna hos ankarlindningen i samma motsatta, såsom visas i figuren nedan. Enligt regeln, "vänster hand", dessa guider är Ampere tvingar moturs och bär ankaret att rotera. I ankarlindningen ledare inducerade elektromotoriska kraften (back-EMF), som är riktade motsatt till matningsspänningskällan. Som ankaraccelerationsökningar och back-EMF i dess lindning. I enlighet därmed, är rotorströmmen reduceras från start till det värde som motsvarar motorns driftspunktsegenskaper.

För att öka rotationshastigheten hos ankaret, är det nödvändigt att antingen öka strömmen i dess spole eller reducera-EMK i den. Det senare kan åstadkommas genom att minska storleken hos exciterings magnetfältet genom att minska strömmen i fältlindningen. Denna metod för att styra hastigheten på DPT är utbredd.

Arbetsprincipen hos likströmsmotorn med separat excitering

Med införandet av fältlindningsterminaler (OB) och en separat strömkälla (oberoende OM) kraftfull DPT vanligen utförs för att göra det mer praktiskt att styra storleken av exciteringsströmmen (för att ändra rotationshastigheten). På egenskaperna hos DPT med oberoende OB väsentligen liknande DPT med OB, parallellkopplad med ankarlindningen.

shunt DPT

Manöverprincipen parallellt likströmsmotor fältström bestäms av den mekaniska karakteristik, d.v.s. beroende av rotationshastigheten hos belastningsmomentet på dess axel. För en sådan motorhastighetsvariation vid övergången från tomgång till märkbelastningsmoment är från 2 till 10%. Dessa mekaniska egenskaper är kallade stel.

Således kan principen verkan av en likströmsmotor med shunt orsakar dess tillämpning i ställdon med konstant hastighet när en stor belastning variationsområde. Det är dock i stor utsträckning på en reglerad eldrift med variabel hastighet. Dessutom för dess hastighetsreglering kan användas som förändringen av ankarströmmen och fältströmmen.

Sekventiell excitation av DPT

Arbetsprincipen hos likströmsmotorn för serie excitation som parallell, det bestäms av den mekaniska egenskap, som i detta fall är mjuk, eftersom motorhastigheten varierar kraftigt med laständringar. Var är mest fördelaktigt att använda en likströmsmotor? Funktionsprincipen av järnvägsdragmotorhastighet, som bör minska till att övervinna de sammansättnings stiger och återvända till den nominella rörelse när den vanligt fullt motsvarar DPT med OB sekventiellt ansluten till ankarlindningen. Därför en betydande del av elektriska lok i världen utrustad med sådana anordningar.

Funktionsprincipen för en likströmsmotor med serier excitation genomföra så pulserande strömtraktionsmotorer, vilka är i huvudsak samma med DPT konsekvent RH, men speciellt utformad för drift med den redan likriktade ombord den elektriska strömmen har ett väsentligt rippel.