DC Электродвигатель постоянного магнита - NEMA Рамы, полностью закрытые, без вентиляции с C-образной поверхностью и основанием
Двигатели постоянного тока использовались в промышленных целях уже много лет. В сочетании с приводом постоянного тока двигатели постоянного тока обеспечивают очень точное управление. Двигатели постоянного тока могут использоваться с конвейерами, лифтами, экструдерами, морскими приложениями, погрузочно-разгрузочными работами, бумагой, пластмассой, резиной, сталью и текстильными изделиями, чтобы назвать несколько.
Двигатели постоянного тока состоят из нескольких основных компонентов, которые включают в себя следующее:
• Рамка
• Вал
• Подшипники
• Main. Field. Windings. (Stator)
• Арматура (Ротор)
• Коммутатор
• Brush. Assembly
Базовая конструкция двигателя постоянного тока показана на рисунке 1. Стандартные двигатели постоянного тока легко доступны в одной из двух основных форм:
-
Поле раны, где магнитный поток в двигателе контролируется током, протекающим в поле или обмотке возбуждения, обычно расположенным на статоре.
- Постоянный магнит, где магнитный поток в двигателе создается постоянными магнитами, которые имеют изогнутую поверхность, чтобы создать постоянный воздушный зазор к обычной якоре, расположенной на роторе. Они обычно используются при мощности до примерно 3 кВт.
Крутящий момент в двигателе постоянного тока вырабатывается продуктом магнитного поля, создаваемого обмоткой возбуждения или магнитами, и током, протекающим в обмотке якоря. Действие механического коммутатора переключает ток якоря с одной обмотки на другую, чтобы поддерживать относительное положение тока в поле, тем самым создавая крутящий момент, не зависящий от положения ротора.
Схема электродвигателя постоянного тока (рис.2) показывает якорь M, сопротивление якоря R a и обмотку возбуждения. Напряжение питания Va питания якоря обычно подается от управляемой тиристорной системы и напряженности поля V f от отдельного мостового выпрямителя.
Рисунок 1 - Электродвигатель постоянного тока в схематической форме
Рисунок 2 - Электродвигатель постоянного тока
По мере вращения якоря в цепи якоря индуцируется электродвижущая сила (emf) E a и называется обратной э.д.с., поскольку она противостоит приложенному напряжению V a (согласно Закону Ленца). Ea связан с скоростью якоря и основным полевым потоком:
E a = k 1 nφ (1)
где n - скорость вращения, φ - поток поля, k 1 - постоянная двигателя. Из фиг. 1 видно, что напряжение на входе Va клеммы задается следующим образом:
V a = E a + I a R a (2)
Умножая каждую сторону уравнения 2 на I a, получаем:
V a I a = E a I a + I a 2 R a (3)
(или полная потребляемая мощность = выходная мощность + потери якоря). Взаимодействие потока поля и потока якоря создает крутящий момент якоря, указанный в уравнении 4.
Крутящий момент M = k 2 I f I a (4)
где k 2 - постоянная двигателя, I f - ток возбуждения. Это подтверждает прямолинейную и линейную характеристику двигателя постоянного тока, и рассмотрение этих простых уравнений покажет его управляемость и присущую стабильность. Характеристика скорости двигателя обычно представлена кривыми скорости относительно входного тока или момента, и его форма может быть получена из уравнений 1 и 2:
k 1 nφ = V a - (I a R a) (5)
Если поток поддерживается постоянным, удерживая постоянную тока поля в правильно компенсированном двигателе, тогда:
n = k 2 (V a - (I a R a)) (6)
Из уравнений 4 и 6 следует, что полное управление двигателем постоянного тока может быть достигнуто посредством управления полевым током и током якоря. В электродвигателе шунтовой намотки постоянного тока, показанной на рисунке 2, эти токи могут управляться независимо.
Большинство промышленных контроллеров или приводов постоянного тока питаются от напряжения; то есть прикладывается напряжение, а ток контролируется измерением тока и регулировкой напряжения для обеспечения требуемого тока.
Рисунок 3 - Структура управления двигателем постоянного тока шунтовой намотки
Эта базовая схема показана на рисунке 3.
Двигатели постоянного тока существуют в других форматах. Электродвигатель серии DC, показанный на рисунке 4, имеет последовательно соединенные обмотки поля и арматуры. В этом случае ток возбуждения и ток якоря равны и показывают характерно разные результаты работы, хотя они все еще определяются уравнениями 4 и 6.
В шунтирующем двигателе поток поля φ слабо влияет на ток якоря, а значение IaRa при полной нагрузке редко превышает 5 процентов от V a, что дает кривую крутящего момента, показанную обычно как a на рисунке 6, где скорость остается разумно постоянный в широком диапазоне крутящего момента нагрузки.
Рисунок 4 - Схема двигателя постоянного тока
Рисунок 5 - Электродвигатель постоянного тока
Электродвигатель постоянного действия, показанный на рисунке 5, объединяет как шунтовые, так и серийные характеристики. Форма характеристики крутящего момента определяется значениями сопротивления шунтовых и последовательных полей.
Немного поникшая характеристика (кривая b на рисунке 6) имеет преимущество во многих применениях уменьшения механических эффектов ударной нагрузки.
Рисунок 6 - Характеристика скорости крутящего момента (a - двигатель постоянного тока шунтовой намотки, b - составной двигатель постоянного тока, двигатель постоянного тока серии c)
Последовательная кривая двигателя постоянного тока (с на рис. 6) показывает, что начальный поток увеличивается пропорционально току, отпадающему из-за магнитного насыщения. Кроме того, цепь якоря включает в себя сопротивление обмотки возбуждения, и скорость становится примерно обратно пропорциональной току. Если нагрузка падает до низкого значения, скорость резко возрастает, что может быть опасным, поэтому серийный двигатель обычно не следует использовать, когда есть вероятность потери нагрузки.
Но поскольку он производит высокие значения крутящего момента на низкой скорости, и его характеристика является падающей скоростью при увеличении нагрузки, она применима в таких приложениях, как тяга и подъем, а также некоторые смешения, когда начальный стрик доминирует.
При управлении полупроводниковым преобразователем с обратной связью по скорости от тахогенератора форма кривой скорости в значительной степени определяется внутри контроллера. Стало стандартным использовать шунтирующий двигатель постоянного тока с управлением преобразователем, хотя кривая скорости нагрузки, когда под управлением с разомкнутым контуром часто слегка опустилась.
Предел мощности для двигателя постоянного тока составляет приблизительно 3 × 106 кВт об / мин из-за ограничений, накладываемых коммутатором.
Рекомендации:
• DFWarne - Справочник инженера по электротехнике Newnes
• Siemens - Основы двигателей постоянного тока