VT Farm - шаблон joomla Форекс

2.2 Електромеханічні характеристики електродвигунів стартера

Двигун постійного струму (ДПС) — електрична машина постійного струму (електродвигун), що перетворює електричну енергію постійного струму на механічну.Конструкція електродвигуна постійного струму така сама, як і генератора постійного струму. В електродвигуні явище електромагнітної індукції при взаємодії струму обмотки 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 регулювати частоту обертання, вдаючись до зміни струму в колі ротора за допомогою додаткового електричного опору, до зміни живильної напруги, а також до зміни магнітного потоку реостатом.

 

Electric motor

 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 статора.
  • взаємодія магнітних полів статора і ротора.

Рамка зі струмом, в однорідному магнітному полі полюсів статора з індукцією {\displaystyle B\,\!}, на два стрижні рамки довжиною L\,\!, та зі силою струму {\displaystyle I\,\!}, діє сила Ампера {\displaystyle F\,\!}, постійної величини, що дорівнює:

{\displaystyle F=B\cdot I\cdot L\,\!} і спрямовані в різні сторони

Ці сили прикладаються до плечей  {\displaystyle p\,\!}, що дорівнюють:

{\displaystyle p=r\cdot \sin(w\cdot t)\,\!}, де {\displaystyle r\,\!} — радіус рамки;

і створюють крутний момент{\displaystyle M_{k}\,\!}, що дорівнює:

{\displaystyle M_{k}=F\cdot p=B\cdot I\cdot L\cdot r\cdot \sin(w\cdot t)\,\!}.

Для двох стрижнів рамки, сумарний крутний момент дорівнює:

{\displaystyle M_{k}s=2\cdot M_{k}=2\cdot B\cdot I\cdot L\cdot r\cdot \sin(w\cdot t)\,\!}.

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:

{\displaystyle 2\cdot B\cdot I\cdot L\cdot r\cdot \int \limits _{0}^{\delta /2}\sin(w\cdot t)d(w\cdot t)}, де {\displaystyle \delta =\beta -\alpha \,\!},

не беруть участі у створенні загального крутного моменту.

При кількості витків в обмотці {\displaystyle s\!}, крутний момент буде дорівнювати:

{\displaystyle M_{s}=s\cdot 2\cdot B\cdot I\cdot L\cdot r\cdot \sin(w\cdot t)\,\!}.

Найбільший крутний момент буде при куті повороту рамки, що дорівнює: {\displaystyle \pi /2\,\!}, тобто при куті 90 °.

При цьому куті повороту рамки зі струмом, вектора 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 крутний момент за один оборот (період) дорівнює площі під інтегральною кривою крутного моменту, поділеній на довжину періоду :{\displaystyle (2\cdot \pi )}:

{\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 }.

При {\displaystyle s\!} витків в обмотці:

{\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 }.

Класифікація

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

ДПС класифікують по виду магнітної системи статора:

  • з постійними магнітами;
  • з електромагнітами:
    • з незалежним включенням обмоток (незалежне збудження);
    • з залежним включенням обмоток:
      • з послідовним включенням обмоток (послідовне збудження);
      • з паралельним включенням обмоток (паралельне збудження);
      • зі змішаним включенням обмоток (змішане збудження):
        • з переважанням послідовної обмотки;
        • з переважанням паралельної обмотки;

Переваги:

  • простота будови та управління;
  • практично лінійні механічна і регулювальна характеристики двигуна;
  • легко регулювати частоту обертання;
  • хороші пускові властивості (великий пусковий момент), (найбільший пусковий момент у ДПС з послідовним збудженням);
  • компактніше інших двигунів (якщо використовувати сильні постійні магніти в статорі);
  • оскільки ДПС є оборотними машинами, з'являється можливість використання їх як в руховому, так і в генераторному режимах.

Недоліки:

  • 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

Последнее изменениеВторник, 17 декабря 2019 15:52
Другие материалы в этой категории: « 2.1 Загвльні відомості 2.3 Будова стартера. »

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Наверх