Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » В помощь начинающим электрикам, Электродвигатели и их применение » Последовательное, параллельное и смешанное возбуждение в двигателях постоянного тока
Количество просмотров: 16159
Комментарии к статье: 3


Последовательное, параллельное и смешанное возбуждение в двигателях постоянного тока


Электродвигатель постоянного тока работает от источников постоянного тока. В электродвигателе происходит превращение электрической энергии в механическую.

Электрический двигатель постоянного тока состоит из ротора (якоря) и статора (индуктора, магнита, обмотки возбуждения). Статор может быть либо постоянным магнитом, либо электромагнитом. 

Якорь во многих электродвигателях представляет собой проволочные петли, надетые на сердечник из мягкого железа, на котором реверсируется питание его обмотки (посредством коммутатора или управляющей электронной схемы).

Большинство двигателей, работающих на постоянном токе, имеют коммутатор, состоящий из коллектора и щеток. Щетки установлены на статоре и не вращаются, а коллектор соединен с катушкой установленной на роторе (якоре).

Современные бесколлекторные двигатели (или бесщеточные двигатели, BLDC) имеют якорь из постоянных магнитов и не имеют коллектора и щеток, а работают со специальной электронной схемой.

Якорь двигателя двигателя постоянного тока имеет очень низкое сопротивление. По этой причине при запуске двигателя последовательно с ним включается переменное сопротивление, которое выводится по мере того, как якорь набирает скорость.

Когда проводник с током вносится в магнитное поле, на него начинает действовать сила, зависящая от трех факторов: от напряженности поля, от величины тока и от длины проводника.

Сила, приводящая во вращение якорь электродвигателя, зависит от тех же трех факторов. При этом эффективная длина обмотки приблизительно равна удвоенной длине якоря, умноженной на число витков.

Двигатель постоянного тока в разобранном виде

Двигатель постоянного тока в разобранном виде

Электромагнит двигателя постоянного тока можно возбудить тремя различными способами, и в каждом из этих способов возбуждения двигатель работает по-разному.

Обмотка электромагнита и якорь могут быть соединены тремя способами: последовательно (сериесное возбуждение), параллельно (шунтовое возбуждение) и смешанно (компаунд-возбуждение).

В электродвигателе постоянного тока с последовательным возбуждением весь ток проходит как через якорь, так и через обмотку электромагнита.

Следовательно, вращающий момент, действующий на якорь, изменяется пропорционально квадрату тока, поскольку крутящее усилие зависит от тока в якоре и от напряженности магнитного поля, которая линейно меняется в зависимости от тока в обмотке электромагнита.

В результате, когда действие большой нагрузки замедляет вращение якоря двигателя с последовательным возбуждением, так что обратная э. д. с. становится малой, то через якорь и обмотку электромагнита идет сильный ток, создающий значительную силу для вращения якоря.

Двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением используются в трамваях, электровозах, автомобильных стартерах и в других машинах, которые работают в условиях быстро прикладываемых значительных нагрузок.

Обычно такие двигатели соединяются с приводимыми в движение машинами с помощью шестереночных, а не ременных передач, поскольку если при работе двигателя нагрузка на него резко снижается, то двигатель разгоняется до опасной скорости (они не имеют ограничения скорости). На холостом ходу двигатель может работать на высоких оборотах, когда существует риск механического разрыва ротора с возможным травмированием оператора.

Современные технологии с преобразователем частоты позволяют полностью и в равной степени заменить такие двигатели на трехфазные асинхронные двигатели, а в последних разработках - на трехфазные синхронные двигатели с постоянными магнитами на роторе.

Обладая такой же мощностью и такими же характеристиками крутящего момента, они меньше, легче и позволяют рекуперацию энергии, если это позволяют условия эксплуатации источника питания.

Схема подключения электродвигателя

Схема подключения электродвигателя

В двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением ток разветвляется, одна часть его идет через якорь, а другая — через обмотку электромагнита. При этом полный ток в обеих ветвях равен току, питающему двигатель.

В результате вращающий момент якоря пропорционален первой степени тока, тогда как в двигателях с последовательным возбуждением этот момент меняется как квадрат тока.

Когда якорь двигателя с параллельным возбуждением начинает вращаться медленнее при повышении нагрузки на двигатель, через якорь пойдет больший, а через обмотку электромагнита — меньший ток.

В результате вращающий момент останется неизменным. Поэтому двигатель в течение всего времени, пока к нему приложена нагрузка, будет работать на скорости, пониженной по сравнению с его холостым ходом.

Такое подключение двигателя позволяет независимо регулировать и определять ток в обмотке возбуждения статора и обмотке ротора (якорь). Это позволяет изменять скорость и крутящий момент двигателя.

Двигатели с параллельным возбуждением непригодны для больших нагрузок. По этой причине они находят применение в таких установках, где нагрузка постоянная и где требуется постоянная скорость вращения, например электрических вентиляторах, воздуходувках, жидкостных насосах и т. п.

Электродвигатели постоянного тока со смешанным возбуждением имеют две обмотки возбуждения (одну для параллельного включения, другую - для последовательного). Они не разгоняются при ослаблении нагрузки и вместе с тем пригодны для больших нагрузок. Почему это так, предоставляю объяснить читателю и поделиться своими идеями в комментарии к статье.

Двигатели этого типа применяются в подъемниках, штамповочных прессах и других машинах, где в начальный момент работы машины необходимы значительные усилия. Последовательное возбуждение во многих случаях выключается после набора двигателем определенной скорости.

Вопрос. Какого вида возбуждения двигатель постоянного тока показан на фотографии в статье? 

Смотрите также: 

Как отличить асинхронный двигатель от двигателя постоянного тока

Как обеспечить оптимальное нагревание и охлаждение электрических двигателей 

Яков Кузнецов

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории В помощь начинающим электрикам, Электродвигатели и их применение

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как отличить асинхронный двигатель от двигателя постоянного тока
  • Классификация электродвигателей
  • Виды электрических двигателей и принципы их работы
  • Сравнение двигателей постоянного и переменного тока
  • Что нужно знать о современных электродвигателях
  • Как определить рабочую и пусковую обмотки у однофазного двигателя
  • Регулирование напряжения в цепях постоянного тока
  • Виды и устройство регуляторов оборотов коллекторных двигателей
  • Короткозамкнутый и фазный ротор - в чем различие
  • Почему искрят щетки электродвигателя
  • Категория: В помощь начинающим электрикам, Электродвигатели и их применение

      Комментарии:

    #1 написал: Виктор Васильев |

    Кстати, существуют и другие бесщеточные двигатели постоянного тока (на практике непригодные): униполярный двигатель, двигатель на шарикоподшипниках. И только первые коллекторные двигатели имели исключительно статорные обмотки возбуждения. В новых их обычно заменяют постоянным магнитом. Теперь ответ на первый вопрос. Двигатели со смешанным возбуждением имеет последовательные и параллельные обмотки возбуждения, магнитные потоки которых действуют либо в унисон, либо друг против друга. В зависимости от того, какая часть обмотки возбуждения (последовательная или производная) имеет преимущественное влияние на ток возбуждения, изменяются рабочие характеристики составного двигателя. Если обе обмотки действуют в одном направлении, двигатель имеет более высокий пусковой момент, чем двигатель с параллельным возбуждением, и скорость не уменьшается так сильно, как у двигателя с последовательным возбуждением. Если последовательная обмотка действует против параллели, двигатель поддерживает скорость при переменной нагрузке. Если нагрузка увеличивается, скорость уменьшается, через последовательную обмотку протекает больше тока, возбуждение уменьшается и скорость снова увеличивается. На фотографии - двигатель постоянного тока независимого возбуждения. 

      Комментарии:

    #2 написал: Михаил |

    Двигатели постоянного тока являются наиболее распространенными, так как они дешевле и состоят из статора (фиксированная часть), то есть постоянного магнита, и подвижной части (ротора), в которой находится обмотка, подключенная к коммутатору, который подает ток. Управление скоростью двигателя достигается за счет регулирования постоянного тока.

      Комментарии:

    #3 написал: Сергей |

    Для регулирования скорости двигателей постоянного тока применяют различные способы, такие как изменение питающего напряжения и изменение магнитного потока машины. Регулирование питающего напряжения раньше встречало трудности связанные с преобразованием напряжения постоянного тока, поэтому изменение скорости вращения двигателя осуществлялось с помощью включения в цепь якоря дополнительного регулировочного реостата. Однако, основными недостатками этого метода являются потери в реостате и неудобство управления. 

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.