افحص الجهاز مبدأ التشغيل، خصائص محرك التيار المستمر ؛
اكتساب مهارات عملية في بدء تشغيل محرك كهربائي يعمل بالتيار المستمر وتشغيله وإيقافه ؛
استكشاف تجريبيا المعلومات النظريةحول خصائص محرك التيار المستمر.
الأحكام النظرية الأساسية
المحرك الكهربائي DC عبارة عن آلة كهربائية مصممة لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
لا يختلف جهاز محرك التيار المستمر عن مولد التيار المستمر. هذا الظرف يجعل الآلات الكهربائية ذات التيار المستمر قابلة للعكس ، أي أنها تسمح باستخدامها في كل من أوضاع المولد والمحرك. من الناحية الهيكلية ، يحتوي محرك DC على عناصر ثابتة ومتحركة ، موضحة في الشكل. 1.
الجزء الثابت - الجزء الثابت 1 (الإطار) مصنوع من الفولاذ المصبوب ، ويتكون من أعمدة رئيسية 2 و 3 إضافية مع ملفات مثيرة 4 و 5 وفرشاة اجتياز بالفرشاة. يقوم الجزء الثابت بوظيفة الدائرة المغناطيسية. بمساعدة القطبين الرئيسيين ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي ثابت في الزمن وغير متحرك في الفضاء. يتم وضع أعمدة إضافية بين الأقطاب الرئيسية وتحسين ظروف التبديل.
الجزء المتحرك من محرك DC هو الدوار 6 (المحرك) ، والذي يتم وضعه على عمود دوار. يلعب المحرك أيضًا دور الدائرة المغناطيسية. وهي مصنوعة من صفائح رقيقة من الصلب الكهربائي ، معزولة كهربائيًا عن بعضها البعض ، تحتوي على نسبة عالية من السيليكون ، مما يقلل من فقد الطاقة. يتم ضغط اللفات 7 في أخاديد المحرك ، التي يتم توصيل أطرافها بألواح التجميع 8 ، الموضوعة على نفس عمود المحرك (انظر الشكل 1).
ضع في اعتبارك مبدأ تشغيل محرك التيار المستمر. يؤدي توصيل جهد ثابت بأطراف آلة كهربائية إلى حدوث متزامن في ملفات الإثارة (الجزء الثابت) وفي ملفات المحرك الحالية (الشكل 2). نتيجة لتفاعل تيار المحرك مع التدفق المغناطيسي الناتج عن لف المجال ، تنشأ قوة في الجزء الثابت F، التي يحددها قانون أمبير . يتم تحديد اتجاه هذه القوة من خلال قاعدة اليد اليسرى (الشكل 2) ، والتي بموجبها يتم توجيهها بشكل عمودي على كل من التيار أنا(في ملف المحرك) ، وناقل الحث المغناطيسي في(تم إنشاؤه بواسطة لف الإثارة). نتيجة لذلك ، يعمل زوج من القوى على الدوار (الشكل 2). تعمل القوة على الجزء العلوي من الدوار إلى اليمين ، في الجزء السفلي - إلى اليسار. يخلق هذا الزوج من القوى عزمًا ، يتم تحته بدفع المحرك للدوران. اتضح أن حجم العزم الكهرومغناطيسي الناشئ يساوي
م = جم أناأنا F,
أين معم - المعامل اعتمادًا على تصميم ملف المحرك وعدد أعمدة المحرك الكهربائي ؛ F- التدفق المغناطيسي لزوج واحد من الأقطاب الرئيسية للمحرك الكهربائي ؛ أناأنا - تيار المحرك المحرك. على النحو التالي من التين. في الشكل 2 ، يكون دوران لفائف المحرك مصحوبًا بتغيير متزامن في القطبية على لوحات التجميع. يتغير اتجاه التيار في لفات ملف المحرك إلى العكس ، لكن التدفق المغناطيسي لملفات الإثارة يحتفظ بنفس الاتجاه ، مما يتسبب في بقاء اتجاه القوى دون تغيير. Fومن هنا عزم الدوران.
يؤدي دوران المحرك في مجال مغناطيسي إلى ظهور emf في لفه ، والذي يتم تحديد اتجاهه بالفعل بواسطة قاعدة اليد اليمنى. نتيجة لذلك ، للواحد الموضح في الشكل. 2 تكوينات للحقول والقوى في لف المحرك ، سيحدث تيار تحريضي ، موجه عكس التيار الرئيسي. لذلك ، تسمى EMF الناشئة بـ Counter-EMF. قيمتها
ه = معه لا,
أين ن- تواتر دوران المحرك الكهربائي ؛ مع e هو معامل يعتمد على العناصر الهيكلية للآلة. هذا EMF يحط من أداء المحرك.
يخلق التيار في المحرك مجالًا مغناطيسيًا يؤثر على المجال المغناطيسي للقطبين الرئيسيين (الجزء الثابت) ، وهو ما يسمى تفاعل المحرك. في وضع الخمول للجهاز ، يتم إنشاء المجال المغناطيسي فقط بواسطة الأقطاب الرئيسية. هذا المجال متماثل حول محاور هذه الأعمدة ومتحد معها. عند التوصيل بمحرك تحميل ، بسبب التيار في ملف المحرك ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي - مجال المحرك. سيكون محور هذا الحقل عموديًا على محور القطبين الرئيسيين. نظرًا لأن التوزيع الحالي في موصلات المحرك يظل دون تغيير أثناء دوران المحرك ، يظل مجال المحرك ثابتًا في الفضاء. تعطي إضافة هذا الحقل إلى مجال الأقطاب الرئيسية المجال الناتج ، والذي يتكشف بزاوية ضد اتجاه دوران المحرك. نتيجة لذلك ، ينخفض عزم الدوران ، حيث يدخل جزء من الموصلات في منطقة القطب المعاكس ويخلق عزمًا للفرملة. في هذه الحالة ، شرارة الفرش وحرق المجمع ، ينشأ مجال إزالة المغناطيسية الطولي.
من أجل تقليل تأثير تفاعل المحرك على تشغيل الماكينة ، تم تضمين أعمدة إضافية فيه. ترتبط لفات هذه الأعمدة في سلسلة مع الملف الرئيسي للحديد ، ولكن التغيير في اتجاه اللف فيها يتسبب في ظهورها. حقل مغناطيسيموجهة ضد المجال المغناطيسي للمحرك.
لتغيير اتجاه دوران محرك التيار المستمر ، من الضروري تغيير قطبية الجهد الموفر إلى المحرك أو الملف الميداني.
اعتمادًا على طريقة تشغيل ملف الإثارة ، تتميز محركات التيار المستمر بالإثارة المتوازية والمتسلسلة والمختلطة.
بالنسبة للمحركات ذات الإثارة المتوازية ، تم تصميم اللف للجهد الكامل لشبكة الإمداد ومتصل بالتوازي مع دائرة المحرك (الشكل 3).
يحتوي المحرك ذو الإثارة المتسلسلة على لف مجال متصل في سلسلة مع المحرك ، لذلك تم تصميم هذا اللف لتيار المحرك الكامل (الشكل 4).
تحتوي المحركات ذات الإثارة المختلطة على لفتين ، أحدهما متصل بالتوازي ، والآخر متصل في سلسلة مع عضو الإنتاج (الشكل 5).
أرز. 3 التين. 4
عند بدء تشغيل محركات التيار المستمر (بغض النظر عن طريقة الإثارة) عن طريق الاتصال المباشر بشبكة الإمداد ، تحدث تيارات انطلاق كبيرة ، مما قد يؤدي إلى فشلها. يحدث هذا نتيجة إطلاق كمية كبيرة من الحرارة في ملف المحرك والانتهاك اللاحق لعزلها. لذلك ، يتم بدء تشغيل محركات التيار المستمر بواسطة أجهزة بدء خاصة. في معظم الحالات ، لهذه الأغراض ، يتم استخدام أبسط جهاز بدء - ريوستات بدء. تظهر عملية بدء تشغيل محرك DC بمقاوم متغير متغير باستخدام مثال محرك DC مع الإثارة المتوازية.
بناءً على المعادلة التي تم تجميعها وفقًا لقانون Kirchhoff الثاني للجانب الأيسر من الدائرة الكهربائية (انظر الشكل 3) ، تتم إزالة مقاومة متغيرة البداية تمامًا ( صبدء = 0) ، المحرك الحالي
,
أين يو- الجهد الموفر للمحرك الكهربائي ؛ صأنا مقاومة لف المحرك.
في اللحظة الأولى لبدء تشغيل المحرك الكهربائي ، سرعة المحرك ن= 0 ، لذلك ، فإن القوة الدافعة الكهربائية المضادة التي تحدث في ملف المحرك ، وفقًا للتعبير الذي تم الحصول عليه سابقًا ، ستكون أيضًا مساوية للصفر ( ه= 0).
مقاومة لف حديد التسليح صانا صغير جدا. من أجل الحد من التيار الكبير غير المقبول في دائرة المحرك أثناء بدء التشغيل ، يتم تشغيل مقاومة متغيرة لبدء التشغيل بالتسلسل مع المحرك ، بغض النظر عن طريقة إثارة المحرك (مقاومة بدء التشغيل صيبدأ). في هذه الحالة ، يبدأ المحرك الحالي
.
بدء مقاومة مقاومة ريوستات صيتم حساب البداية للتشغيل فقط لوقت البدء ويتم تحديدها بحيث لا يتجاوز تيار بدء المحرك الحركي القيمة المسموح بها ( أناأنا ، ابدأ 2 أناأنا اسم). مع تسارع المحرك ، فإن EMF المستحث في ملف المحرك بسبب زيادة تردد دورانه n يزيد ( ه=معه لا). نتيجة لذلك ، ينخفض تيار المحرك ، مع افتراض ثبات باقى المتغيرات. في هذه الحالة ، مقاومة ريوستات البداية ص يبدأمع تسارع المحرك الحركي ، يجب تقليله تدريجياً. بعد انتهاء تسارع المحرك إلى القيمة الاسمية لسرعة المحرك ، يزداد EMF كثيرًا بحيث يمكن تقليل مقاومة البداية إلى الصفر ، دون التعرض لخطر حدوث زيادة كبيرة في تيار المحرك.
لذا فإن مقاومة الانطلاق صالبدء في دائرة المحرك ضروري فقط عند بدء التشغيل. أثناء التشغيل العادي للمحرك الكهربائي ، يجب إيقاف تشغيله ، أولاً ، لأنه مصمم للتشغيل قصير المدى أثناء بدء التشغيل ، وثانيًا ، إذا كانت هناك مقاومة بدء ، فإن فقد الطاقة الحرارية يساوي صيبدأ أنا 2 أنا ، يقلل بشكل كبير من كفاءة المحرك الكهربائي.
.
مع الأخذ في الاعتبار تعبير EMF ( ه=معه لا) ، كتابة الصيغة الناتجة لتردد الدوران ، نحصل على معادلة التردد (السرعة) المميزة للمحرك الكهربائي ن(أناأنا):
.
ويترتب على ذلك أنه في حالة عدم وجود حمل على العمود وتيار المحرك أناأنا = 0 سرعة دوران المحرك الكهربائي بقيمة معينة لجهد الإمداد
.
سرعة المحرك ن 0 هي سرعة الخمول المثالية. بالإضافة إلى معلمات المحرك الكهربائي ، فإنه يعتمد أيضًا على قيمة جهد الدخل والتدفق المغناطيسي. مع انخفاض التدفق المغناطيسي ، مع تساوي الأشياء الأخرى ، تزداد سرعة الدوران لسرعة الخمول المثالية. لذلك ، في حالة وجود دائرة مفتوحة لملف الإثارة ، عندما يصبح تيار الإثارة صفرًا ( أناج = 0) ، يتم تقليل التدفق المغناطيسي للمحرك إلى قيمة مساوية لقيمة التدفق المغناطيسي المتبقي Fاستراحة. في هذه الحالة ، فإن المحرك "يذهب في حالة زيادة السرعة" ، مما يؤدي إلى تطوير سرعة أعلى بكثير من السرعة الاسمية ، مما يشكل خطرًا معينًا على كل من المحرك وأفراد الصيانة.
التردد (السرعة) المميز لمحرك DC مع الإثارة المتوازية ن(أناط) بقيمة ثابتة للتدفق المغناطيسي F=مقدار ثابتوقيمة ثابتة لجهد الدخل U = constيبدو وكأنه خط مستقيم (الشكل 6).
التعبير في معادلات خصائص التردد عن تيار المحرك من خلال عزم الدوران الكهرومغناطيسي للمحرك م =معم أناأنا Fنحصل على معادلة الخاصية الميكانيكية ، أي التبعيات ن(م) في U = constللمحركات ذات الإثارة المتوازية:
.
بإهمال تأثير تفاعل المحرك في عملية تغيير الحمل ، من الممكن قبول عزم الدوران الكهرومغناطيسي للمحرك بما يتناسب مع تيار المحرك. لذلك ، فإن الخصائص الميكانيكية لمحركات التيار المستمر لها نفس شكل خصائص التردد المقابلة. يتميز محرك التحويل بخصائص ميكانيكية صلبة (الشكل 7). من هذه الخاصية يمكن ملاحظة أن سرعته الدورانية تتناقص بشكل طفيف مع زيادة عزم الحمل ، حيث أن تيار الإثارة عندما يتم توصيل ملف الإثارة بالتوازي ، وبالتالي ، يظل التدفق المغناطيسي للمحرك دون تغيير عمليًا ، ومقاومة المحرك الدائرة صغيرة نسبيًا.
تظهر خصائص أداء محرك DC متوازي الإثارة في الشكل. 8. من هذه الخصائص يمكن ملاحظة أن سرعة الدوران نالمحركات ذات الإثارة المتوازية مع زيادة الحمل تتناقص إلى حد ما. اعتماد اللحظة المفيدة على عمود المحرك على الطاقة ص 2 خط مستقيم تقريبًا ، لأن لحظة هذا المحرك تتناسب مع الحمل على العمود: م=kР 2 / ن. يفسر انحناء هذا الاعتماد بانخفاض طفيف في سرعة الدوران مع زيادة الحمل.
في ص 2 = 0 التيار الذي يستهلكه المحرك الكهربائي يساوي تيار عدم التحميل. مع زيادة الطاقة ، يزداد تيار المحرك تقريبًا وفقًا للاعتماد نفسه مثل عزم الحمل على العمود ، لأنه في ظل الحالة F=مقدار ثابتيتناسب تيار المحرك مع عزم الحمل. يتم تعريف كفاءة المحرك الكهربائي على أنها نسبة الطاقة المفيدة على العمود إلى الطاقة المستهلكة من الشبكة:
,
أين ص 2 - قوة رمح مفيدة ص 1 =واجهة المستخدم- الطاقة التي يستهلكها المحرك الكهربائي من شبكة الإمداد ؛ ص ey = أناالثاني صط - خسائر الطاقة الكهربائية في دائرة المحرك ، صإيف = واجهة المستخدمفي = أنا 2 بوصة صالخامس - خسائر الطاقة الكهربائية في دائرة الإثارة ؛ صالفراء - فقدان القدرة الميكانيكية صم - فقدان الطاقة بسبب التباطؤ والتيارات الدوامة.
مع جهد إمداد ثابت وتدفق مغناطيسي ثابت ، في عملية تغيير قيمة المقاومة لدائرة حديد التسليح ، يمكن الحصول على عائلة من الخصائص الميكانيكية ، على سبيل المثال ، لمحرك كهربائي مع الإثارة المتوازية (الشكل 9).
تكمن ميزة طريقة التحكم المدروسة في بساطتها النسبية والقدرة على الحصول على تغيير سلس في سرعة الدوران على مدى واسع (من الصفر إلى القيمة الاسمية للتردد ننوم). تشمل عيوب هذه الطريقة حقيقة وجود خسائر كبيرة في الطاقة في المقاومة الإضافية ، والتي تزداد مع انخفاض السرعة ، فضلاً عن الحاجة إلى استخدام معدات تحكم إضافية. بالإضافة إلى ذلك ، لا تسمح لك هذه الطريقة بضبط سرعة المحرك من قيمته الاسمية.
يمكن أيضًا تحقيق تغيير في سرعة دوران محرك التيار المستمر نتيجة لتغيير قيمة التدفق المغناطيسي للإثارة. عند تغيير التدفق المغناطيسي وفقًا لمعادلة استجابة التردد لمحركات التيار المستمر ذات الإثارة المتوازية بقيمة ثابتة لجهد الإمداد وقيمة ثابتة لمقاومة دائرة المحرك ، يمكن الحصول على عائلة من الخصائص الميكانيكية ، كما هو موضح في الشكل . 10.
يجب أن تتضمن عيوب هذه الطريقة أيضًا نطاقًا صغيرًا نسبيًا من التنظيم بسبب وجود قيود على القوة الميكانيكية وتبديل المحرك الكهربائي. ميزة طريقة التحكم هذه هي بساطتها. بالنسبة للمحركات ذات الإثارة المتوازية ، يتم تحقيق ذلك عن طريق تغيير مقاومة مقاومة مقاومة متغيرة ص صفي دائرة الإثارة.
بالنسبة لمحركات التيار المستمر ذات الإثارة المتسلسلة ، يتم تحقيق تغيير في التدفق المغناطيسي عن طريق تحويل ملف الإثارة بمقاومة ذات قيمة مناسبة ، أو عن طريق قصر دائرة عدد معين من لفات ملف الإثارة.
تلقى الاستخدام الواسع ، خاصة في المحركات الكهربائية التي تم إنشاؤها وفقًا لنظام مولد المحرك ، طريقة للتحكم في السرعة عن طريق تغيير الجهد في مشابك المحرك. مع تدفق مغناطيسي ثابت ومقاومة دائرة المحرك ، نتيجة للتغيير في جهد المحرك ، يمكن الحصول على عائلة من خصائص التردد.
مع تغيير في جهد الدخل ، تكون سرعة الخمول المثالية n 0 وفقًا للتعبير الوارد سابقًا ، يتناسب مع الجهد. نظرًا لأن مقاومة دائرة المحرك تظل دون تغيير ، فإن صلابة عائلة الخصائص الميكانيكية لا تختلف عن صلابة الخاصية الميكانيكية الطبيعية عند يو=يونوم.
تتمثل ميزة طريقة التنظيم المدروسة في مجموعة واسعة من التغييرات في السرعة دون زيادة فقد الطاقة. تشمل عيوب هذه الطريقة حقيقة أن هذا يتطلب مصدر جهد إمداد منظم ، وهذا يؤدي إلى زيادة الوزن والأبعاد وتكلفة التركيب.
المحركات الكهربائية هي الأجهزة التي تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. يعتمد مبدأ عملها على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.
ومع ذلك ، تختلف طرق تفاعل المجالات المغناطيسية التي تجعل الدوار المحرك بشكل كبير اعتمادًا على نوع جهد الإمداد - AC أو DC.
يعتمد مبدأ تشغيل محرك كهربائي DC على تأثير تنافر نفس أقطاب المغناطيس الدائم وجاذبية الأقطاب المعاكسة. تعود أولوية اختراعها إلى المهندس الروسي ب.س. جاكوبي. تم إنشاء أول نموذج صناعي لمحرك DC في عام 1838. منذ ذلك الحين ، لم يخضع تصميمه لتغييرات كبيرة.
في محركات التيار المستمر منخفضة الطاقة ، يوجد أحد المغناطيس فعليًا. يتم توصيله مباشرة بجسم الماكينة. يتم إنشاء الثاني في ملف المحرك بعد توصيل مصدر التيار المستمر به. لهذا الغرض ، يتم استخدام جهاز خاص - مجموعة فرشاة مجمعة. المجمع نفسه عبارة عن حلقة موصلة متصلة بعمود المحرك. نهايات لفائف المحرك متصلة به.
من أجل حدوث عزم الدوران ، من الضروري تبديل أقطاب المغناطيس الدائم للحافظة بشكل مستمر. يجب أن يحدث هذا في اللحظة التي يعبر فيها القطب ما يسمى بالمحايد المغناطيسي. من الناحية الهيكلية ، يتم حل هذه المشكلة عن طريق تقسيم حلقة التجميع إلى قطاعات مفصولة بألواح عازلة. ترتبط نهايات ملفات المحرك بدورها.
لتوصيل المجمع بالتيار الكهربائي ، يتم استخدام ما يسمى بالفرش - قضبان الجرافيت ذات الموصلية الكهربائية العالية ومعامل الاحتكاك المنزلق المنخفض.لا يتم توصيل ملفات عضو الإنتاج بالتيار الكهربائي ، ولكنها متصلة بمقاوم متغير لبدء التشغيل عن طريق مجموعة فرشاة مجمعة. تتكون عملية تشغيل مثل هذا المحرك من الاتصال بالتيار الكهربائي وتقليل المقاومة النشطة تدريجيًا في دائرة المحرك إلى الصفر. يتم تشغيل المحرك الكهربائي بسلاسة وبدون أحمال زائدة.
ميزات استخدام المحركات غير المتزامنة في دائرة أحادية الطور
على الرغم من حقيقة أن المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت أسهل في الحصول عليه من جهد ثلاثي الطور ، فإن مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي غير المتزامن يسمح له بالعمل من شبكة منزلية أحادية الطور ، إذا تم إجراء بعض التغييرات على تصميمهم.
للقيام بذلك ، يجب أن يكون للجزء الثابت ملفان ، أحدهما هو "البداية". يتم إزاحة التيار الموجود فيه في الطور بمقدار 90 درجة بسبب تضمين الحمل التفاعلي في الدائرة. في أغلب الأحيان لهذا الغرض
يسمح التزامن شبه الكامل للمجالات المغناطيسية للمحرك باكتساب الزخم حتى مع وجود أحمال كبيرة على العمود ، وهو أمر مطلوب لتشغيل المثاقب أو المطارق الدوارة أو المكانس الكهربائية أو المطاحن أو أدوات التلميع.
إذا تم تضمين محرك قابل للتعديل في دائرة إمداد مثل هذا المحرك ، فيمكن تغيير سرعته الدورانية بسلاسة. وهذا هو الاتجاه عند تشغيله بواسطة الدائرة التيار المتناوب، لا يمكن تغييره أبدًا.
هذه المحركات الكهربائية قادرة على تطوير سرعات عالية جدًا ، وهي مدمجة ولها عزم دوران كبير. ومع ذلك ، فإن وجود مجموعة فرشاة مجمعة يقلل من مواردها الحركية - ففرش الجرافيت تبلى بسرعة كبيرة عند السرعات العالية ، خاصة إذا كان المجمع يعاني من تلف ميكانيكي.تتمتع المحركات الكهربائية بأعلى كفاءة (أكثر من 80٪) من جميع الأجهزة التي صنعها الإنسان. يمكن اعتبار اختراعهم في نهاية القرن التاسع عشر قفزة نوعية في الحضارة ، لأنه بدونهم يستحيل تخيل الحياة. مجتمع حديثمرتكز على تقنيات عالية، وشيء أكثر فعالية لم يتم اختراعه بعد.
مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي المتزامن على الفيديو
1. الغرض من العمل:لدراسة خصائص البدء والخصائص الميكانيكية وطرق التحكم في سرعة محرك DC مع الإثارة المختلطة.
عدانيا.
2.1. ل عمل مستقل:
لدراسة ميزات التصميم ، دوائر لتشغيل محركات التيار المستمر ؛
لدراسة طريقة الحصول على الخصائص الميكانيكية لمحرك DC ؛
تعرف على ميزات بدء تشغيل محرك التيار المستمر والتحكم فيه ؛
يرسم مخططات الدوائرلقياس مقاومة دائرة المحرك ولفات الإثارة (الشكل 6.4) واختبار المحرك (الشكل 6.2) ؛
باستخدام التين. 6.2 و 6.3 يرسم مخطط الأسلاك ؛
ارسم أشكال الجداول 6.1 ... 6.4 ؛
قم بإعداد إجابات شفهية لأسئلة التحكم.
2.2. للعمل في المختبر:
تعرف على إعدادات المختبر ؛
سجل في الجدول 6.1. بيانات جواز السفر للمحرك ؛
قم بقياس مقاومة دائرة المحرك والملفات الميدانية. سجل البيانات في الجدول 6.1 ؛
قم بتجميع الدائرة وإجراء دراسة للمحرك ، وقم بتدوين البيانات في الجداول 6.2 ، 6.3 ، 6.4 ؛
بناء خاصية ميكانيكية طبيعية n = f (M) وخصائص السرعة n = f (I B) و n = f (U) ؛
استخلص استنتاجات من نتائج الدراسة.
معلومات عامة.
تتميز محركات التيار المستمر ، على عكس محركات التيار المتردد (غير المتزامنة بشكل أساسي) ، بنسبة عزم دوران كبيرة وقدرة تحميل زائدة ، وتوفر تحكمًا سلسًا في سرعة آلة العمل. لذلك ، يتم استخدامها لقيادة الآلات والآليات في ظروف بدء صعبة (على سبيل المثال ، كمبتدئين في محركات الاحتراق الداخلي) ، وكذلك ، إذا لزم الأمر ، للتحكم في سرعة الدوران على نطاق واسع (آليات تغذية أداة الآلة ، التشغيل- منصات الفرامل والمركبات المكهربة).
من الناحية الهيكلية ، يتكون المحرك من وحدة ثابتة (محث) ووحدة دوارة (حديد التسليح). توجد ملفات الإثارة على الدائرة المغناطيسية للمحث. يوجد اثنان منهم في محرك الإثارة المختلط: بالتوازي مع المسامير Sh 1 و Sh2 والمتسلسلة مع المسامير C1 و C2 (الشكل 6.2). مقاومة اللف الموازي R ovsh ، اعتمادًا على قوة المحرك ، من عدة عشرات إلى مئات الأوم. وهي مصنوعة من سلك صغير عدد كبيريتحول. لفائف السلسلة مقاومة منخفضة R obc (عادةً من بضعة أوم إلى كسور أوم) ، لأن يتكون من عدد قليل من لفات الأسلاك ذات المقطع العرضي الكبير. يعمل المحث على إنشاء تدفق إثارة مغناطيسية عندما يتم تشغيل لفاته بواسطة تيار مباشر.
يتم وضع لف المحرك في أخاديد الدائرة المغناطيسية ويتم إحضارها إلى المجمع. بمساعدة الفرشاة ، ترتبط استنتاجاتها أنا و أنا 2 بمصدر تيار مباشر. مقاومة ملف المحرك R I صغيرة (أوم أو كسور أوم).
يتم إنشاء عزم الدوران M لمحرك DC من خلال تفاعل تيار المحرك Ia مع التدفق المغناطيسي للإثارة Ф:
M \ u003d K × Ia × F ، (6.1)
حيث K هو معامل ثابت اعتمادًا على تصميم المحرك.
عندما يدور المحرك ، يتقاطع ملفه مع التدفق المغناطيسي للإثارة ويتم إحداث EMF E فيه ، بما يتناسب مع تردد الدوران n:
E \ u003d C × n × F ، (6.2)
حيث C عامل ثابت حسب تصميم المحرك.
تيار المحرك:
أنا \ u003d (U - E) / (R I + R OBC) \ u003d (U - C × n × F) / (R I + R OBC) ، (6.3)
بحل التعبيرات 6.1 و 6.3 معًا بالنسبة إلى n ، يجدون تعبيرًا تحليليًا للخصائص الميكانيكية للمحرك n = F (M). ها صورة بيانيةهو مبين في الشكل 6.1.
أرز. 6.1 الخصائص الميكانيكية لمحرك DC ذو الإثارة المختلطة
تقابل النقطة A المحرك الذي يتباطأ مع سرعة دوران n o. مع زيادة الحمل الميكانيكي ، تنخفض سرعة الدوران ويزداد عزم الدوران ، ليصل إلى القيمة الاسمية M H عند النقطة B. في قسم BC ، يعمل المحرك بحمل زائد. يتجاوز التيار Iya القيمة الاسمية ، مما يؤدي إلى تسخين سريع لملفات المحرك و OBC ، ويزداد الشرارة على المجمع. الحد الأقصى للعزم M max (النقطة C) محدود بظروف تشغيل المجمع والقوة الميكانيكية للمحرك.
استمرارًا للخاصية الميكانيكية حتى تتقاطع عند النقطة D "مع محور عزم الدوران ، سنحصل على قيمة عزم الدوران عند البداية اتصال مباشرمحرك للشبكة. EMF E يساوي الصفر والتيار في دائرة حديد التسليح وفقًا للصيغة 6.3 يزيد بشكل حاد.
لتقليل تيار البدء ، يتم توصيل ريوستات البدء Rx (الشكل 6.2) مع المقاومة في سلسلة بدائرة المحرك:
Rx = U H / (1.3 ... 2.5) × I Ya.N. - (R I - R obc) ، (6.4)
حيث U h - الفولطية المقدرة للشبكة ؛
أنا يا ن. - تصنيف المحرك الحالي.
تخفيض تيار المحرك إلى (1.3 ... 2.5) × I Ya.N. يوفر عزم بدء تشغيل أولي كافي Mn (النقطة D). مع تسارع المحرك ، يتم تقليل المقاومة Rx إلى الصفر ، مع الحفاظ على قيمة ثابتة تقريبًا لـ Mp (قسم SD).
يسمح لك المتغير المتغير R B في دائرة ملف الإثارة الموازي (الشكل 6.2) بضبط حجم التدفق المغناطيسي Ф (الصيغة 6.1). قبل بدء تشغيل المحرك ، يتم إزالته تمامًا للحصول على عزم الدوران المطلوب عند الحد الأدنى من تيار المحرك.
باستخدام الصيغة 6.3 ، نحدد سرعة المحرك
ن = (U - I I (R I + R obc + Rx)) / (С Ф) ، (6.5)
حيث R I و R obc و C ثوابت ، ويمكن تغيير U و I و F. من هذا يتبع الثلاثة الطرق الممكنةالتحكم في سرعة المحرك:
التغيير في حجم جهد الدخل ؛
عن طريق تغيير قيمة تيار المحرك باستخدام ضبط مقاومة متغيرة Rx ، والتي ، على عكس البداية ، يتم حسابها للتشغيل المستمر ؛
عن طريق تغيير حجم الإثارة التدفق المغناطيسي F ، والذي يتناسب مع التيار في اللفات OVSH و OVSS. في اللف الموازي ، يمكن ضبطه بمقاوم متغير R b. يتم أخذ المقاومة R b اعتمادًا على حدود التحكم في السرعة المطلوبة R B = (2 ... 5) R obsh.
تشير لوحة تصنيف المحرك إلى السرعة المقدرة ، والتي تتوافق مع القدرة المقدرة على عمود المحرك بجهد التيار الكهربائي المقنن ومقاومة الخرج للمقاومات المتغيرة R X و R B.
العمل المخبري № 9
موضوع. دراسة محرك التيار المستمر.
الهدف من العمل:
لدراسة الجهاز ومبدأ تشغيل المحرك الكهربائي.معدات:
نموذج المحرك الكهربائي ، المصدر الحالي ، المتغير المتغير ، المفتاح ، مقياس التيار الكهربائي ، أسلاك التوصيل ، الرسومات ، العرض.
مهام:
1
. دراسة الجهاز ومبدأ تشغيل المحرك الكهربائي باستخدام عرض تقديمي ورسومات ونموذج.2
. قم بتوصيل المحرك بمصدر طاقة وراقب تشغيله. إذا لم يعمل المحرك ، ابحث عن السبب ، حاول إصلاح المشكلة.3 . حدد العنصرين الرئيسيين في جهاز المحرك الكهربائي.
4 . ما هي الظاهرة الفيزيائية التي يعتمد عليها عمل المحرك الكهربائي؟
5 . تغيير اتجاه دوران المحرك. اكتب ما يجب القيام به.
6. يجتمع دائرة كهربائيةمن خلال توصيل محرك كهربائي ، ومقاوم متغير ، ومصدر تيار ، ومقياس التيار الكهربائي ، ومفتاح في سلسلة. قم بتغيير التيار ولاحظ عمل المحرك الكهربائي. هل تتغير سرعة دوران المحرك؟ اكتب الاستنتاج حول اعتماد القوة المؤثرة على جانب المجال المغناطيسي على الملف ، على القوة الحالية في الملف.
7 . يمكن أن يكون للمحركات الكهربائية أي قوة للأسباب التالية:
أ) يمكنك تغيير القوة الحالية في لف المحرك ؛
ب) يمكنك تغيير المجال المغناطيسي للمحث.
حدد الإجابة الصحيحة:
1) فقط A هو الصحيح ؛ 2) فقط B هو الصحيح ؛ 3) كلاهما A و B صحيحان ؛ 4) كلا من A و B خطأ.
8 . ضع قائمة بمزايا المحرك الكهربائي على المحرك الحراري.
يعمل المختبر→ رقم 10
دراسة المحرك الكهربائي DC (على النموذج).
الهدف من العمل:تعرف على الأجزاء الرئيسية للمحرك الكهربائي DC على طراز هذا المحرك.
ربما يكون هذا هو العمل الأكثر تعقيدًا لدورة الصف الثامن. تحتاج فقط إلى توصيل نموذج المحرك بمصدر حالي ، ومعرفة كيفية عمله ، وتذكر أسماء الأجزاء الرئيسية للمحرك الكهربائي (المحرك ، والمحث ، والفرش ، والحلقات النصفية ، والملف ، والعمود).
قد يكون المحرك الكهربائي الذي يقدمه لك المعلم مشابهًا للمحرك الموضح في الشكل ، أو قد يكون له شكل مختلف ، نظرًا لوجود العديد من الخيارات لمحركات المدرسة الكهربائية. هذا ليس ذا أهمية أساسية ، حيث من المحتمل أن يخبر المعلم بالتفصيل ويوضح كيفية التعامل مع النموذج.
ندرج الأسباب الرئيسية لعدم عمل محرك كهربائي موصول بشكل صحيح. دائرة مفتوحة ، عدم وجود اتصال بين الفرشاة والحلقات النصفية ، تلف ملف المحرك. إذا كنت في الحالتين الأوليين قادرًا تمامًا على التعامل بمفردك ، في حالة حدوث استراحة متعرجة ، فأنت بحاجة إلى الاتصال بالمعلم. قبل تشغيل المحرك ، تأكد من أن المحرك الخاص به يمكن أن يدور بحرية ولا شيء يتداخل معه ، وإلا ، عند التشغيل ، سيصدر المحرك الكهربائي صوتًا مميزًا ، لكنه لن يدور.
تحميل...