Конструкция электромагнитной системы изготавливается в сложенном виде, собирается в отдельные плиты, которые изолируются и собираются в отдельные плиты. Катушки характеризуются небольшим количеством витков и низким сопротивлением.
Где и почему используется постоянный ток?
Пример 1. Пример формованного силового выключателя TMAX показан при выборе силовых выключателей для сетей непрерывного питания.
Параметры установки: тип сети: простая полярность заземления (только отрицательная) напряжение установки: UN = 250 В постоянного тока номинальный ток, потребляемый нагрузкой: V = 450 ток короткого замыкания: 40 ка
Для выбранного переключателя должны быть выполнены следующие условия: UE ≥ UNICU ≥ IKin ≥ IB
Как правило, производители имеют таблицы для выбора выключателей непрерывного питания. В следующем примере показаны необходимые производные Таблица, относящаяся к сетям с полярностью заземления, должна быть выбрана в соответствии с типом сети (см. таблицу 1).
Таблица 1.Варианты подключения полюсов литых выключателей TMAX для рабочих сетей с полярностью заземления (в этих соединениях отрицательная полярность заземлена).
* Заземление должно быть выполнено со стороны выключателя.
Выберите колонки с напряжением сети ниже напряжения электроустановки. Необходимая последовательность выбирается в соответствии с номинальным током цепи. Это значение должно быть больше или равно току нагрузки. Выключатели TMAX T5 с IU = 630 A должны быть выбраны в соответствии с условиями, приведенными в примере.
Тип возможности повреждения (например, NC) должен быть определен в связи с условием ICU > IK. В этом случае версия S может быть выбрана как ik = 40 ka.
Если двухполюсная схема входа соответствует вышеуказанным требованиям, а полюс заземления сети должен быть отключен, необходимо выбрать следующий вариант
Среди номинальных токов, доступных для термомагнитных выключателей T5S630, может быть выбран ток = 500 A, поэтому термомагнитный выключатель T5S630 TMA500 tripoli является приемлемым. В устройстве используются два последовательно соединенных полюса с изолированной полярностью и один с подземной полярностью. При выборе силового выключателя с термомагнитной эмиссией необходимо учитывать поправочный коэффициент короткого замыкания. 2
Пример 2.Выбор воздушного выключателя осуществляется на примере серии EMAX.
Тип сети: изолированная Напряжение установки: UN = 500 В постоянного тока Номинальный ток, потребляемый нагрузкой: IN = 1800A Короткое замыкание: 45KA
История появления и «войны токов»
Никола Тесла и Томас Эдисон не дожили до конца борьбы между этими двумя технологиями. Альтернативное электричество выиграло. В 2007 году главный инженер компании перерезал культовый нью-йоркский силовой кабель.
Сербский ученый Никола Тесла выдвинул идею применения эффектов вращающихся магнитных полей в 1882 году. К тому времени Эдисон уже построил две электростанции и организовал производство кабелей, осветительных приборов и динамомашин. Тесла работал на Эдисона и ремонтировал машины постоянного тока. Эдисон пообещал заплатить Николе за модернизацию двигателей, но отказался платить ему за проделанную работу. Тесла продал патент на свое изобретение Джорджу Вестингаузу, президенту компании Westinghouse Electric Corporation, за 1 миллион долларов США. Первая поляризованная электростанция напряжением 500 вольт начала работу в 1886 году. Сегодня войны ведутся уже более ста лет.
Принцип работы
Электродвигатели могут работать следующим образом
- Генератор. Машина производит электрический ток за счет явления электромагнитной индукции. Изменения магнитного потока, проходящего через проводник, порождают электромагнитное напряжение в проводнике.
- Его двигатель. Электромагнитное воздействие статора заставляет вращаться подвижные элементы.
Основное отличие от устройств Ipost: в режиме двигателя вращается магнитное поле, создаваемое статором. Это объясняется природой Iper
(периодические изменения размера и направления) и положение витков обмотки.
Электродвигатели можно разделить на два типа, в зависимости от типа источника питания
Однофазный. Катушки статора расположены на расстоянии 180° друг от друга.Пер. Создается пульсирующее магнитное поле. Это можно рассматривать как сумму двух полей, вращающихся в противоположных направлениях. Присутствия пульсирующего поля недостаточно для вращения ротора, но при наличии этого внешнего движения он будет продолжать вращаться в том же направлении. Это связано с тем, что электромагнитное взаимодействие гасит составляющую пульсирующего поля, противоположную вращению подвижного элемента. Это означает, что действует только вращающееся магнитное поле, а ротор увлекается за собой. В ранние времена ротор наматывался вручную, но сегодня это достигается с помощью катушки для запуска, байпаса или запуска с конденсатором.
Это относится как к двигателям, так и к генераторам переменного тока.
Таким образом, для генерации трехфазного тока 50 Гц с 30 парами полюсов ротор должен вращаться только со скоростью 100 об/мин вместо 3000 об/мин, что важно для гидророторов.
Независимо от количества катушек, все они соединены в однофазные группы по три, поэтому в статоре трехфазного электродвигателя всегда имеется шесть выводных клемм. В группах катушки соединяются параллельно или последовательно.
Двигатели постоянного тока, переключающие обмотки с помощью щеточных коллекторных узлов, называются коллекторными двигателями. Они охватывают широкий спектр моделей электродвигателей. В некоторых двигателях используется до восьми узлов щеточного коллектора.
Мир науки
Под щетками коллектора образуются искры, и высокая температура искр может привести к быстрому повреждению коллекторов и может повредить металлы и сплавы. Поэтому для продления срока службы машины постоянного тока необходимо устранять искры под щетками, так как искры быстро разрушают коллекторные пластины и щетки.
Причины возникновения искр можно разделить на механические и электрические. Основной механической причиной является износ коллектора и щеточного контакта. Это может быть вызвано неровным коллектором, тряской щетки и т.д.
Электрическая причина заключается в неисправной коммутации. Коммутация — это ряд явлений, при которых при коротком замыкании щеток в секциях обмотки якоря направление тока в этих секциях меняется на противоположное.
Когда коллекторные пластины, к которым подключены концы компонентов, закорачиваются щетками, компонент перемещается с одной параллельной ветви обмотки на другую. Процесс переключения можно понять на примере кольцевой обмотки якоря.
Период, в течение которого секция обмотки вращающегося якоря коротко замкнута теплоотводом, называется периодом переключения T. В этот период силы на участке меняют направление (с + I на — I).
По мере увеличения скорости армирования и уменьшения ширины щетки b период переключения становится короче. Если бы в коммутационной секции не было индукции, то процесс переключения тока в секции определялся бы только коэффициентом переходного сопротивления контактов щетки с двумя коллекторными пластинами. Одну пластину постепенно убирали под щетку, а другую вставляли под нее. Если предположить, что ширина щетки не превышает ширину пластины коллектора, то малое сопротивление проводника, соединяющего обмотку якоря с коллектором, не учитывается.
Во время переключения щетки соприкасаются с двумя коллекторными пластинами, образуя два переходных сопротивления. Каждое из этих сопротивлений будет больше, чем контактное сопротивление щетки Rr, так как площадь контакта между щеткой и пластиной не больше, чем если бы щетка стояла на одной пластине, а переходные сопротивления противолежат контактным поверхностям. .
Видно, что переходное сопротивление R1 в контакте с пластиной, уходящей под щетку, увеличивается во время переключения и достигает бесконечности в конце периода переключения. В момент времени t = 0, i = I, а в момент времени t = T (конец преобразования), i = -I. Этот тип преобразования известен как линейное или равномерное преобразование. В этих условиях плотность тока через щетки одинакова и не меняется во время переключения, поэтому выключатель не вызывает зажигания дуги. В практических условиях щетки охватывают три или более коллекторных пластин, но это существенно не изменяет линейность процесса переключения, если в секции переключения нет индуктивного электричества.
Однако возникновение самоиндукции в коммутационной секции неизбежно. Поскольку обмотки секции расположены в пазах сердечника якоря, в секции имеется большая индуктивность L. Поэтому при изменении тока во время коммутации в секции возникает самовозвратная индукция eL. К этой самовозвращающейся индукции eL добавляется взаимная индукция eM, создаваемая изменением тока соседних компонентов, которые активируются одновременно. Согласно закону Ленца, эти изменения тока э.д.с. компенсируются. Другими словами, это откладывает изменения. Результирующее изменение тока э.д.с., вызванное изменением тока э.д.с., называется неактивным. Задержка этого изменения тока э.д.с. снижает скорость выключателя в течение большей части периода. Однако в конце периода, когда пластина щетки выходит из щетки, поперечный ток равен i.p. В конце периода ускоренное изменение поперечного тока вызывает увеличение реактивного тока.
Надежная работа электродвигателей постоянного тока гарантируется, если сцинтилляция проводника не превышает 1¼. Для удобства в следующей таблице обобщены все вышеупомянутые категории переключения.
Презентация на тему: «Коммутация в машинах постоянного тока»
Следует отметить, что в соответствии с Федеральным законом n 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» об организациях, осуществляющих образовательную деятельность, обучение и воспитание обучающихся с ограниченными возможностями здоровья организуется как совместно с другими обучающимися, так и отдельными классами или группами.
Рабочие листы и материалы для учителей и
Более 2500 учебных материалов для школьного и домашнего обучения
Курсы переподготовки
‘Результативность обучения: эффективное обучение иностранному языку детей дошкольного возраста’
Сертификаты и скидки для каждого участника
Электронное руководство для электрических двигателей MPEI: http://elmech.mpei.ac.ru/em/index.html
Термин перенос в правильном смысле слова означает, что одна часть переходит от одной ветви усиления к другой и результирующий ток меняется с одного направления на другое. В самом широком смысле слова передача относится ко всем явлениям и процедурам под кистью при работе машины. Считается, что машина имеет хороший переключатель, если под щеткой нет искры, и недостаточный переключатель, если под щеткой есть искра. Механические причины возникновения дуги включают отсутствие коллекторов, некачественную сварку коллекторных плит и торчащие в определенных местах на коллекторной плите шарики.
Ток ветви (IA) меняется с одного направления на другое в течение времени переключения TK (- время переключения — время закрытия щетки)
Электрическая причина возникновения дуги — конец переключателя между щеткой и пластиной 2 — контакт пластины 2 — момент снятия пластины 1 со щетки. Сопротивление трубопровода и приближение к краям щеток R1 и R2, S1 и S2 равно I1*R1 -I2*R2 = E — площадь контакта ЭДС. и от внешнего поля, отображаемого в зоне взаимного индуктивного переключения э.д.с. i1 = ia + i i i i i i2 = ia -i
Линейный счетчик. В случае полного EDS индуцированный участок сечения равен нулю: E = 0. При линейных переходах плотность тока под щетками равномерно распределена в любой момент времени.
Передача с задержкой при условии отсутствия внешних полей в зоне выключателя (например, если щетка находится в естественной нейтрали). В разделе трансфера есть только самосвязывание и взаимная индукция. Согласно закону Ленца, это задержит изменение мощности. Поэтому в настоящее время я прохожу путь от нуля медленнее, чем прямой счетчик. Такой тип переключения называется отложенным переводом. Медленный перенос увеличивает плотность тока при обходе щетки — когда коллекторная пластина1 удаляется от щетки, цепь прерывается и щетка сгорает (искрение).
Сиденье индукционного баланса обычно называют так потому, что оно одновременно является основанием машины. К нему крепятся магнитные полюса и экраны подшипников (вал арматуры вращается). По сути, седло баланса является частью рамы, с которой магнитные токи главного и вспомогательного полюсов соединены в петлю.
Типы ДПТ
Существующие двигатели непрерывного действия можно классифицировать по двум основным признакам, основанным на наличии или отсутствии щеточно-коллекторных узлов в конструкции двигателя и типе магнитной системы статора.
Давайте рассмотрим основные различия.
Присутствуют устройства для сбора щеток
Двигатели постоянного тока, переключающие обмотки с помощью щеточных коллекторных узлов, называются коллекторными двигателями. Они охватывают широкий спектр моделей электродвигателей. В некоторых двигателях используется до восьми узлов щеточного коллектора.
Работа ротора может осуществляться с помощью постоянных магнитов, а основной ток подается непосредственно на обмотки статора. В этой версии нет необходимости в коллекторе, а проблемы коммутации решаются электронным способом.
Эти двигатели без выключателей устраняют один из недостатков — искрение, приводящее к значительному износу коллекторных пластин и щеток. Кроме того, они просты в эксплуатации и сохраняют все удобные характеристики ДПТ (простота управления в отношении регулировки скорости, высокие показатели производительности и т.д.). Двигатели без выключателей называются вентильными.
Системы магнитных статоров в зависимости от типа конструкции
Современные конструкции двигателей выпускаются двух типов: с постоянными магнитами и с постоянными магнитами с обмотками возбуждения. Очень распространены электродвигатели, использующие статор с потоком возбуждения от обмоток. Они обеспечивают постоянную скорость вращения вала и высокую номинальную механическую силу.
Соединение обмоток статора описано выше. Следует еще раз подчеркнуть, что электрические и тяговые характеристики двигателей постоянного тока зависят от выбора соединения. Это различно для последовательных обмоток и параллельных катушек возбуждения.
Управление
Нетрудно заметить, что изменение полярности напряжения также изменяет направление вращения якоря. Это позволяет легко управлять двигателем, манипулируя полярностью щеток.
Механические особенности
Изучите график зависимости между частотой вращения вала и крутящим моментом. Отображается линия с отрицательным наклоном. Наклон — это механическая реакция электродвигателя постоянного тока. Для его накачки выбирается определенное постоянное напряжение для питания обмоток ротора.
Пример механической реакции двигателя постоянного тока с независимым возбуждением
Кривая управления.
Такая же прямая линия, но с положительным наклоном, представляет собой график зависимости скорости вращения якоря от напряжения питания. Это функция управления современных двигателей.
Это характерная кривая современных двигателей.
Пример типичной кривой современного двигателя с управлением якорем
Линейность характеристической кривой упрощает управление двигателями постоянного тока. Поскольку значение F пропорционально току, параметры двигателя можно регулировать, изменяя значение тока через переменный резистор.
Скорость вращения ротора можно легко контролировать, изменяя напряжение. При включении двигателей используется пускатель для плавного увеличения скорости. Это особенно важно для тяговых двигателей. Это также один из самых эффективных методов торможения. Мало того, в режиме торможения современный двигатель вырабатывает электричество, которое затем может быть подано обратно в сеть.
Области применения
Список всех применений электродвигателей бесконечен. Вот некоторые примеры.
- Бытовые и промышленные электроинструменты,.
- Применение в автомобильной промышленности, например, стеклоподъемники, вентиляторы и другая автоматика
- Трамваи, тележки, электротележки, краны и другие машины, для которых важны высокие тяговые характеристики.
В приведенном выше примере примитивного электродвигателя ротор состоит из двухзубого жесткого элемента с одной обмоткой, с четко определенными полюсами. Конструкция обеспечивает вращение вала двигателя.
Видео по теме
Об устройстве и зарождении двигателей постоянного тока в видеоролике:.
Несмотря на растущую популярность переменного тока, двигатели постоянного тока по-прежнему востребованы. Это объясняется их экономичностью, простотой настройки и многими другими преимуществами. Коллекторные двигатели по своей сути являются гибкими, поскольку они могут работать и на переменном токе (направление тока в обмотке всегда одинаково).
Электрическая причина заключается в неисправной коммутации. Коммутация — это ряд явлений, при которых при коротком замыкании щеток в секциях обмотки якоря направление тока в этих секциях меняется на противоположное.
Машины постоянного тока – все, что нужно знать об этих устройствах
Двигатели переменного тока активно используются людьми в повседневной жизни и в различных отраслях промышленности, в то время как двигатели постоянного тока по-прежнему активно используются в различных областях человеческой деятельности, хотя и с некоторыми ограничениями. Суть этих машин одинакова — они преобразуют механическую энергию в электрическую и наоборот.
Сегодня я хотел бы сделать обзор ряда интересных явлений, которые были изобретены давным-давно и остались практически неизменными по сей день.
Особенности двигателей постоянного тока
Двигатели постоянного тока имеют решающие преимущества перед своими аналогами переменного тока. Устройства имеют более плавное и точное управление скоростью вращения, увеличенное время отклика и более высокие перегрузочные и пусковые моменты.
В настоящее время они в основном используются в следующих отраслях промышленности.
- В станках, роботах, операторах, подъемных и прокатных машинах (электроприводы для силовых и главных приводов)
- Мощные тяговые машины, такие как тракторы, тележки, трамваи и электрические машины.
- В тяжелых снегоуборочных машинах.
- В качестве исходных элементов, например, в системах автоматического управления.
Как изготавливаются двигатели постоянного тока
Электродвигатели постоянного тока являются реверсивными. Это означает, что их можно использовать в качестве двигателей или генераторов, если подключить их определенным образом.
На рисунке выше показана классическая конструкция такой машины.
- Коллектор — это металлический скользящий контакт для перемещения ротора во внешнюю электрическую цепь.
- Щетки (обычно графитовые или медно-графитовые) — скользящие контакты, которые постоянно трутся о коллектор при вращении ротора.
- Ротор (якорь) является движущейся частью машины. Его вращение активирует процесс электромагнитной индукции.
- Главные столбы,.
- Катушки обмотки возбуждения,.
Совет! Компоненты 4 и 5 — это компоненты статора, которые являются неподвижными электрическими частями двигателя и действуют как мощные электромагниты (режим двигателя) или индукционные обмотки напряжения (режим генератора).
- Рама — это корпус машины и
- боковые крышки, которые закрывают крыльчатку охлаждения и служат основанием для подшипников, на которых вращается ротор; и
- Вентилятор — предназначен для охлаждения машины во время работы.
Интересно знать! Двигатель не может преобразовывать энергию без потерь — часть ее всегда преобразуется в тепло.
Кроме того, в конструкции присутствует центральный вращающийся вал, который почему-то не обозначен на схеме, и иногда ножки — шарниры, с помощью которых станок можно прикрепить, например, к столу.
Рабочие моменты
Давайте рассмотрим некоторые особенности и возможности машин постоянного тока.
Запуск и движение задним ходом
В момент запуска двигателя якорь имеет фиксированное положение, что означает, что ЭДС на нем равна нулю. Из-за того, что сопротивление обмотки якоря очень мало, пусковой ток якоря значительно превышает номинальный ток. Если мы представим, что двигатель запустится таким образом, то он обязательно выйдет из строя.
- Чтобы избежать этого, пусковой ток в двигателях постоянного тока с параллельным возбуждением ограничивается реостатом, включенным в цепь.
- В этом случае пуск должен производиться при номинальном значении магнитного потока, что увеличивает пусковой момент, и ЭЭД в обмотке ротора быстро возрастает. Это приводит к более быстрому ускорению двигателя и меньшему времени протекания большого тока якоря через якорь.
- Когда двигатель завершает разгон, реостат плавно или постепенно удаляется из цепи.
- Чтобы остановить двигатель, просто отключите питание двигателя.
- Для любого электродвигателя возможно реверсивное вращение. Это делается простым изменением направления тока в обмотке якоря или обмотке статора.
知ってうれしいです！ Одновременное изменение направления токов не будет иметь никакого эффекта, двигатель будет продолжать вращаться в том же направлении.
Потеря мощности и производительности
Любой двигатель постоянного тока или генератор переменного тока работает при потере питания. Они делятся на два типа: основные и вспомогательные.
- Первый — магнитный, электрический и механический.
- Магнитные потери, возникающие в стали, называются ΔPc. Это связано с тем, что во время вращения сердечник арматуры постоянно перемагничивается, поэтому возникают гистерезисные и бифуркационные потери.
- Электрические потери (ΔPэл) обусловлены активным сопротивлением обмоток и сопротивлением щеточного контакта, т.е. эта величина представлена как сумма этих потерь.
- Механические потери (ΔPmex) включают потери на трение в подшипниках, трение щеток о коллектор, трение вращающегося якоря в воздухе (а оно есть) и потери на вентиляцию.
- Все остальные потери называются аддитивными и в основном обусловлены взаимодействием различных частей машины с магнитным полем.
Интересно знать! Потери мощности при работе в режиме холостого хода, т.е. без нагрузки, чрезвычайно малы.
Для расчета каждого типа повреждений используются специальные формулы. Мы не будем углубляться в этот вопрос, а просто скажем, что КПД двигателя постоянного тока определяется отношением мощности, которую он выдает, к мощности, которую он потребляет. Данное значение обычно выражается в процентах.
