www.wikidata.uk-ua.nina.az

Двигун постійного струму ДПС електрична машина постійного струму електродвигун що перетворює електричну енергію постійно

Двигун постійного струму

Двигун постійного струму (ДПС) — електрична машина постійного струму (електродвигун), що перетворює електричну енергію постійного струму на механічну.

Схема найпростішого колекторного електродвигуна постійного струму з двополюсним статором і з двополюсним ротором

Конструкція електродвигуна постійного струму така сама, як і генератора постійного струму. В електродвигуні явище електромагнітної індукції при взаємодії струму обвитки ротора (якоря) з основним магнітним полем зумовлює появу електромагнітного обертального моменту. Розрізняють ДПС з незалежним збудженням і з залежним. Потужність електродвигуна постійного струму — від часток вата до тисяч кіловат, ККД — від 0,02—0,03 до 0,93. Електродвигуни постійного струму дають змогу плавно і в широких межах керувати частотою обертання, вдаючись до зміни струму в колі ротора за допомогою додаткового електричного опору, до зміни живильної напруги, а також до зміни магнітного потоку реостатом.

Історія Редагувати

  • 1839 року Герман Якобі побудував човен з електродвигуном постійного струму.

Колекторні ДПС були одним з перших комерційно важливих застосувань електроенергії для підняття вантажів, а системи розподілу постійного струму використовувались понад 100 років для живлення таких моторів в комерційних та індустріальних будівлях.

Якщо зовнішня механічна сила прикладена до двигуна постійного струму, він діє як генератор постійного струму, динамо. Ця його здатність, використовується для уповільнення руху та підзарядки акумуляторів на гібридних та електричних автомобілях або для повернення електроенергії назад до електричної мережі, що застосовується на трамваях чи лініях електропоїздів, коли вони сповільнюються. Цей процес називається рекуперативним гальмуванням на гібридних і електричних автомобілях. У дизельних електричних локомотивах, також використовують їхні двигуни постійного струму як генератори для уповільнення, але розсіювання енергії відбувається в пакетах потужних резисторів. Новіші конструкції електровозів мають великі акумуляторні блоки, щоби потім відновити частину цієї енергії.

Спосіб роботи  Редагувати

Принцип дії двигуна постійного струму.

Принципу роботи електродвигуна постійного струму може бути дано два описи:

  • рухома рамка (два стрижні з замкнутими кінцями) зі струмом в магнітному полі індуктора.

або

  • взаємодія магнітних полів індуктора та якоря

Рамка зі струмом, в однорідному магнітному полі полюсів статора з індукцією , на два стрижні рамки довжиною , та з силою струму , діє сила Ампера , постійної величини, що дорівнює:

Ці сили прикладаються до плечей  , що дорівнюють:

і створюють крутний момент , що дорівнює:

Для двох стрижнів рамки, загальний крутний момент дорівнює:

Практично (через те, що кутова ширина щітки (в радіанах) трохи менше кутової ширини зазору, між пластинами (ламелями) колектора, щоб джерело живлення не замикалося накоротко) чотири невеликих частини під кривою крутного моменту, дорівнюють:

не беруть участі у створенні загального крутного моменту.

При кількості витків в обмотці , крутний момент буде дорівнювати:

Найбільший крутний момент буде при куті повороту рамки, що дорівнює: , тобто при куті 90 °.

При цьому куті повороту рамки зі струмом, вектори магнітних полів статора і ротора (рамки) будуть перпендикулярні один до одного, тобто під кутом 90 °. При куті повороту ротора (рамки) на 180 °, крутний момент дорівнює нулю (через нульове плече), але сили не дорівнюють нулю і це положення ротора (рамки), за відсутності перемикання струму, досить стійке і подібне одному кроку в кроковому двигуні.

Без обліку короткозамкнутих щітками частин крутного моменту середній момент сили за один оборот (період) дорівнює площі під інтегральною кривою крутного моменту, поділеній на довжину періоду ::

З кількістю витків в обвитці:

Класифікація Редагувати

Схеми паралельного (a), послідовного (b) та змішаного (c) збудження

ДПС класифікують за видом магнітної системи статора:

  • з постійними магнітами;
  • з електромагнітами:
    • з незалежним увімкненням обвиток (незалежне збудження);
    • з залежним увімкненням обвиток:
      • з послідовним з'єднанням обвиток (послідовне збудження);
      • з паралельним з'єднанням обвиток (паралельне збудження);
      • зі змішаним увімкненням обвиток (змішане збудження):
        • з переважанням послідовної обвитки;
        • з переважанням паралельної обвитки;

Вид з'єднання обвиток статора істотно впливає на електромеханічну та механічну характеристики електродвигуна.

Застосування Редагувати

ДПС застосовують у промислових і транспортних електроприводах, пристроях автоматики, підіймальних кранах, на прокатних станах тощо.

  • Крани різних важких виробництв.
  • Привід, з вимогами регулювання швидкості в широких межах та високим пусковим моментом.
  • Електричні стартери автомобілів, тракторів тощо. Для зменшення номінальної напруги живлення в автомобільних стартерах застосовують двигун постійного струму з чотирма щітками. Завдяки цьому, еквівалентний комплексний опір ротора зменшується майже вчетверо. Статор такого двигуна має чотири полюси (дві пари полюсів). Пусковий струм в автомобільних стартерах, близько 200 ампер. Режим роботи — короткочасний.

Переваги та недоліки  Редагувати

Переваги:

  • простота будови та керування;
  • майже лінійні механічна і регулювальна характеристики двигуна;
  • легке керування частотою обертання;
  • хороші пускові властивості (великий пусковий момент), (найбільший пусковий момент у ДПС з послідовним збудженням);
  • менші інших двигунів (якщо використовувати потужні постійні магніти в статорі);
  • оскільки ДПС є оберненими машинами, з'являється можливість використання їх як в руховому, так і в генераторному режимах.

Вади:

  • дорожнеча виготовлення;
  • для живлення електродвигуна від мережі змінного струму необхідно використовувати випрямні пристрої;
  • необхідність профілактичного обслуговування колекторно-щіткових вузлів;
  • обмежений термін служби через зношення колектора.

(Останні два недоліки на сучасному етапі розвитку ДПС майже не відчутні).

Див. також Редагувати

Джерела Редагувати

Посилання Редагувати


    Додати тему
    Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
    Дата публікації:
    Dvigun postijnogo strumu DPS elektrichna mashina postijnogo strumu elektrodvigun sho peretvoryuye elektrichnu energiyu postijnogo strumu na mehanichnu Shema najprostishogo kolektornogo elektrodviguna postijnogo strumu z dvopolyusnim statorom i z dvopolyusnim rotoromKonstrukciya elektrodviguna postijnogo strumu taka sama yak i generatora postijnogo strumu V elektrodviguni yavishe elektromagnitnoyi indukciyi pri vzayemodiyi strumu obvitki rotora yakorya z osnovnim magnitnim polem zumovlyuye poyavu elektromagnitnogo obertalnogo momentu Rozriznyayut DPS z nezalezhnim zbudzhennyam i z zalezhnim Potuzhnist elektrodviguna postijnogo strumu vid chastok vata do tisyach kilovat KKD vid 0 02 0 03 do 0 93 Elektrodviguni postijnogo strumu dayut zmogu plavno i v shirokih mezhah keruvati chastotoyu obertannya vdayuchis do zmini strumu v koli rotora za dopomogoyu dodatkovogo elektrichnogo oporu do zmini zhivilnoyi naprugi a takozh do zmini magnitnogo potoku reostatom Zmist 1 Istoriya 2 Sposib roboti 3 Klasifikaciya 4 Zastosuvannya 5 Perevagi ta nedoliki 6 Div takozh 7 Dzherela 8 PosilannyaIstoriya Redaguvati1834 roku German Yakobi pobuduvav elektrodvigun zasnovanij na principi prityaguvannya i vidshtovhuvannya mizh elektromagnitami 1839 roku German Yakobi pobuduvav choven z elektrodvigunom postijnogo strumu Kolektorni DPS buli odnim z pershih komercijno vazhlivih zastosuvan elektroenergiyi dlya pidnyattya vantazhiv a sistemi rozpodilu postijnogo strumu vikoristovuvalis ponad 100 rokiv dlya zhivlennya takih motoriv v komercijnih ta industrialnih budivlyah Yaksho zovnishnya mehanichna sila prikladena do dviguna postijnogo strumu vin diye yak generator postijnogo strumu dinamo Cya jogo zdatnist vikoristovuyetsya dlya upovilnennya ruhu ta pidzaryadki akumulyatoriv na gibridnih ta elektrichnih avtomobilyah abo dlya povernennya elektroenergiyi nazad do elektrichnoyi merezhi sho zastosovuyetsya na tramvayah chi liniyah elektropoyizdiv koli voni spovilnyuyutsya Cej proces nazivayetsya rekuperativnim galmuvannyam na gibridnih i elektrichnih avtomobilyah U dizelnih elektrichnih lokomotivah takozh vikoristovuyut yihni dviguni postijnogo strumu yak generatori dlya upovilnennya ale rozsiyuvannya energiyi vidbuvayetsya v paketah potuzhnih rezistoriv Novishi konstrukciyi elektrovoziv mayut veliki akumulyatorni bloki shobi potim vidnoviti chastinu ciyeyi energiyi Sposib roboti Redaguvati nbsp Princip diyi dviguna postijnogo strumu Principu roboti elektrodviguna postijnogo strumu mozhe buti dano dva opisi ruhoma ramka dva strizhni z zamknutimi kincyami zi strumom v magnitnomu poli induktora abo vzayemodiya magnitnih poliv induktora ta yakoryaRamka zi strumom v odnoridnomu magnitnomu poli polyusiv statora z indukciyeyu B displaystyle B nbsp na dva strizhni ramki dovzhinoyu L displaystyle L nbsp ta z siloyu strumu I displaystyle I nbsp diye sila Ampera F displaystyle F nbsp postijnoyi velichini sho dorivnyuye F B I L displaystyle F B cdot I cdot L nbsp i spryamovani v rizni bokiCi sili prikladayutsya do plechej p displaystyle p nbsp sho dorivnyuyut p r sin w t displaystyle p r cdot sin w cdot t nbsp de r displaystyle r nbsp radius ramki i stvoryuyut krutnij moment M k displaystyle M k nbsp sho dorivnyuye M k F p B I L r sin w t displaystyle M k F cdot p B cdot I cdot L cdot r cdot sin w cdot t nbsp Dlya dvoh strizhniv ramki zagalnij krutnij moment dorivnyuye M k s 2 M k 2 B I L r sin w t displaystyle M k s 2 cdot M k 2 cdot B cdot I cdot L cdot r cdot sin w cdot t nbsp Praktichno cherez te sho kutova shirina shitki v radianah trohi menshe kutovoyi shirini zazoru mizh plastinami lamelyami kolektora shob dzherelo zhivlennya ne zamikalosya nakorotko chotiri nevelikih chastini pid krivoyu krutnogo momentu dorivnyuyut 2 B I L r 0 d 2 sin w t d w t displaystyle 2 cdot B cdot I cdot L cdot r cdot int limits 0 delta 2 sin w cdot t d w cdot t nbsp de d b a displaystyle delta beta alpha nbsp ne berut uchasti u stvorenni zagalnogo krutnogo momentu Pri kilkosti vitkiv v obmotci s displaystyle s nbsp krutnij moment bude dorivnyuvati M s s 2 B I L r sin w t displaystyle M s s cdot 2 cdot B cdot I cdot L cdot r cdot sin w cdot t nbsp Najbilshij krutnij moment bude pri kuti povorotu ramki sho dorivnyuye p 2 displaystyle pi 2 nbsp tobto pri kuti 90 Pri comu kuti povorotu ramki zi strumom vektori magnitnih poliv statora i rotora ramki budut perpendikulyarni odin do odnogo tobto pid kutom 90 Pri kuti povorotu rotora ramki na 180 krutnij moment dorivnyuye nulyu cherez nulove pleche ale sili ne dorivnyuyut nulyu i ce polozhennya rotora ramki za vidsutnosti peremikannya strumu dosit stijke i podibne odnomu kroku v krokovomu dviguni Bez obliku korotkozamknutih shitkami chastin krutnogo momentu serednij moment sili za odin oborot period dorivnyuye ploshi pid integralnoyu krivoyu krutnogo momentu podilenij na dovzhinu periodu 2 p displaystyle 2 cdot pi nbsp M k r s r 2 0 p B I L r sin w t d w t 2 p B I L r 0 p sin w t d w t p displaystyle Mkrsr left 2 cdot int limits 0 pi B cdot I cdot L cdot r cdot sin w cdot t d w cdot t right 2 cdot pi B cdot I cdot L cdot r cdot left int limits 0 pi sin w cdot t d w cdot t right pi nbsp Z kilkistyu s displaystyle s nbsp vitkiv v obvitci nbsp RotorM k r s r s B I L r 0 p sin w t d w t p displaystyle Mkrsr s cdot B cdot I cdot L cdot r cdot left int limits 0 pi sin w cdot t d w cdot t right pi nbsp Klasifikaciya Redaguvati nbsp Shemi paralelnogo a poslidovnogo b ta zmishanogo c zbudzhennyaDPS klasifikuyut za vidom magnitnoyi sistemi statora z postijnimi magnitami z elektromagnitami z nezalezhnim uvimknennyam obvitok nezalezhne zbudzhennya z zalezhnim uvimknennyam obvitok z poslidovnim z yednannyam obvitok poslidovne zbudzhennya z paralelnim z yednannyam obvitok paralelne zbudzhennya zi zmishanim uvimknennyam obvitok zmishane zbudzhennya z perevazhannyam poslidovnoyi obvitki z perevazhannyam paralelnoyi obvitki Vid z yednannya obvitok statora istotno vplivaye na elektromehanichnu ta mehanichnu harakteristiki elektrodviguna Zastosuvannya RedaguvatiDPS zastosovuyut u promislovih i transportnih elektroprivodah pristroyah avtomatiki pidijmalnih kranah na prokatnih stanah tosho Krani riznih vazhkih virobnictv Privid z vimogami regulyuvannya shvidkosti v shirokih mezhah ta visokim puskovim momentom Tyagovij elektroprivod teplovoziv elektrovoziv teplohodiv kar yernih samoskidiv ta inshe Elektrichni starteri avtomobiliv traktoriv tosho Dlya zmenshennya nominalnoyi naprugi zhivlennya v avtomobilnih starterah zastosovuyut dvigun postijnogo strumu z chotirma shitkami Zavdyaki comu ekvivalentnij kompleksnij opir rotora zmenshuyetsya majzhe vchetvero Stator takogo dviguna maye chotiri polyusi dvi pari polyusiv Puskovij strum v avtomobilnih starterah blizko 200 amper Rezhim roboti korotkochasnij Perevagi ta nedoliki RedaguvatiPerevagi prostota budovi ta keruvannya majzhe linijni mehanichna i regulyuvalna harakteristiki dviguna legke keruvannya chastotoyu obertannya horoshi puskovi vlastivosti velikij puskovij moment najbilshij puskovij moment u DPS z poslidovnim zbudzhennyam menshi inshih dviguniv yaksho vikoristovuvati potuzhni postijni magniti v statori oskilki DPS ye obernenimi mashinami z yavlyayetsya mozhlivist vikoristannya yih yak v ruhovomu tak i v generatornomu rezhimah Vadi dorozhnecha vigotovlennya dlya zhivlennya elektrodviguna vid merezhi zminnogo strumu neobhidno vikoristovuvati vipryamni pristroyi neobhidnist profilaktichnogo obslugovuvannya kolektorno shitkovih vuzliv obmezhenij termin sluzhbi cherez znoshennya kolektora Ostanni dva nedoliki na suchasnomu etapi rozvitku DPS majzhe ne vidchutni Div takozh RedaguvatiElektrodvigun Elektrotehnika Mashina postijnogo strumuDzherela RedaguvatiUkrayinska radyanska enciklopediya u 12 t gol red M P Bazhan redkol O K Antonov ta in 2 ge vid K Golovna redakciya URE 1974 1985 Posilannya RedaguvatiElektromehanichni vlastivosti dviguniv postijnogo strumu Dodati temu Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Dvigun postijnogo strumu amp oldid 40338507