Двигуни постійного струму (c
5 Двигуни постійного струму (постійного струму)
Двигуни постійного струму мають характеристики, які роблять їх привабливими для певних застосувань. Наприклад, дуже високий крутний момент на низьких швидкостях робить двигун серії DC добре придатним для тяги та запуску машини.
Швидкість цих двигунів легко регулюється шляхом зміни напруги живлення.
Ось загальний опис, що характеризує двигуни постійного струму:
Обертову частину (ротор) двигуна постійного струму називають якорем і складається з обмоток, порівнянних з обмотками, встановленими на асинхронних двигунах намотаних роторів (Рисунок 5-1).
Нерухома частина (статор) двигуна створює магнітне поле під дією постійних магнітів або обмоток поля, які діють на якір.
Струм протікає через обмотки якоря через набір вугільних щіток і колектор. Колектор легко впізнати за кільцевою формою, складеною з діаметрально протилежних пар прямокутних мідних лопатей; він розташований на одному кінці арматури. Кожна пара лопатей з'єднана з котушкою обмотки якоря. Вугільні щітки забезпечують контакт з колектором за допомогою пружин.
Коли двигун під напругою, струм протікає через щітку через лопатку комутатора, з'єднану з котушкою обмотки якоря, і виходить через іншу щітку через діаметрально протилежну лопатку комутатора. Таким чином, якір стає подібним до магніту, який взаємодіє з полем статора. Поле якоря має тенденцію до вирівнювання з полем статора. Потім створюється крутний момент, і якір трохи рухається. У цей момент з'єднання з першою парою лопаток колектора порушується, а наступна пара лопатей вирівнюється з вугільними щітками. Процес повторюється, і двигун продовжує працювати.
Рисунок 5-1: Розвиток крутного моменту в двигуні постійного струму.
в. Окремо збуджені двигуни постійного струму
Обмотка поля (або статора) має відносно велику кількість витків, що зменшує величину струму, необхідного для створення сильного поля статора (рис. 5-2). Він підключений до окремого джерела живлення постійного струму, роблячи таким чином струм індуктивності незалежним від струму, що подається на навантаження або якір.
Ці двигуни характеризуються чудовим регулюванням швидкості, оскільки вони ідеально підходять для регулювання швидкості шляхом зміни струму індуктивності.
Окремо збуджені двигуни постійного струму сприйнятливі до перегонів і досягають небезпечно високих (теоретично нескінченних) швидкостей, якщо струм обмотки поля переривається. Через це додатки повинні мати певний захист від польового струму, оскільки незахищений двигун може зруйнуватися.
Рисунок 5-2: Окремо збуджений двигун постійного струму
b. Серія збуджених двигунів постійного струму
Обмотка індуктора має відносно невелику кількість витків і послідовно з'єднана з якорем (рис. 5-3). Оскільки воно проходить повним струмом якоря, сила магнітного поля зростає із навантаженням і струмом якоря.
Ці двигуни характеризуються дуже високим пусковим моментом.
Регулювання швидкості важко забезпечити, і вони мають дуже високу швидкість холостого ходу.
Рисунок 5-3: Двигун постійного струму із послідовним збудженням
проти Двигуни постійного струму зі складеним збудженням
Складений збуджений електродвигун постійного струму включає як послідовну обмотку поля, так і обмотку шунтового поля, які зазвичай з'єднані так, що їх поля складаються (Рис. 5-4).
Таке розташування з двома обмотками дозволяє отримати характеристики, які є проміжними між характеристиками двигуна із шунтовим збудженням та характеристиками двигуна із послідовним збудженням.
Регулювання швидкості краще, ніж у двигуна послідовного збудження.
Рисунок 5-4: Двигун постійного струму із складеним збудженням
d. Двигуни постійного струму з постійним магнітом
У цих двигунах ми вже не використовуємо індуктивні обмотки, а постійні магніти для генерації магнітного поля статора (рис. 5-5).
Постійні магніти забезпечують постійну напруженість поля, характеристики цих двигунів аналогічні характеристикам двигуна постійного струму з шунтовим збудженням.
Двигуни постійного струму з постійним магнітом часто використовуються в програмах з низьким енергоспоживанням, особливо в батареях (наприклад, двигунах склоочисника). Однак, враховуючи останні досягнення в галузі магнітних технологій, двигуни з постійними магнітами можуть досягти потужності, що перевищує 200 к.с.
Рисунок 5-5: Двигун постійного струму з постійним магнітом