Я хотел бы, чтобы вы знали, что находится в траве после прочтения этого материала. Если кто-то спросит вас, как работает электродвигатель? Как он построен? Вы ответите на это, не задумываясь.

В самом начале предупреждаю, что эта статья будет из разряда длинных, но как я уже упоминал ранее, постараюсь осветить практически все вопросы. Отталкиваясь от того, что такое электродвигателькак он устроен, через принцип работы и типы двигателей, мы также обсудим вопрос управления двигателем постоянного тока с уровня микроконтроллера. Можете перейти на сайт, чтобы узнать, какие бывают электродвигатели и заказать их.

Не волнуйтесь, сначала это может показаться пугающим. Поверьте мне, пожалуйста, я постараюсь показать вам все эти вопросы, как Вергилий показал ад Данте. Это все для вступления, надеюсь, я не утомил вас.

Что такое двигатель?

Я уже поясняю, глядя прямо в интернет или учебники, мы узнаем, что электродвигатель — это машина, способная преобразовывать электрическую энергию в механическую с помощью магнитного поля. Конечно, разновидностей двигателей много, они могут различаться по конструкции, форме и применению. Однако принцип работы сводится к тому же, т.е. использованию магнитных полей для вращения вала. Кто изобрел электродвигатель? Прототип был создан в 1822 году английским математиком и физиком Питером Барлоу, а первый работающий двигатель был построен и запатентован в 1837 году Томасом Давенпортом.

Щеточные двигатели постоянного и переменного тока

Из чего состоит электродвигатель? Конструкция коллекторного электродвигателя. Основные параметры электродвигателей:

  • скорость вращения
  • крутящий момент

Переменными в этих двигателях являются правильно подобранные обмотки (толщина обмоточного провода и количество витков). Кроме того, могут применяться электронные регуляторы, например тиристорные, где скорость вращения вала ротора плавно регулируется потенциометром, а потери мощности практически незаметны. Еще одним способом регулировки крутящего момента и скорости являются механические шестерни, о которых подробнее в отдельной статье.

Крутящий момент в электродвигателях создается за счет взаимодействия магнитных полейсоздаваемых статором и роторомМагнитное поле возникает в результате протекания электрического тока. Это взаимодействие, как мы знаем из уроков физики, зависит от магнитного потока, в котором находится провод, и величины силы тока и расположенного по отношению к нему магнитного поляВ электродвигателях постоянного тока внешнее магнитное поле создается двумя способами, в случае маломощных двигателей с помощью постоянных магнитов второй способ заключается в использовании так называемых обмоток. статор, это решение можно найти, например, в дрели на аккумуляторе.

В магнитном поле расположен ротор, который в свою очередькак и статор, состоит из множества обмоток. В традиционных решениях обмотка ротора располагается в специально подготовленных пазах в сердечнике, т.е. в пазах. Сердечник изготовлен из ферромагнитного материала (т. е. из специальной стали с высокой магнитной проницаемостью). Обмотки статора также намотаны на ферромагнитном сердечнике, между статором и ротором должен быть воздушный зазор и он должен быть как можно меньше.

Принцип работы электродвигателя

Электрический ток подается на ротор с помощью коммутатора. Именно по нему скользят две графитовые щетки (отсюда и название, а графит используется из-за его истираемости) щетки напрямую подключаются к питанию. В результате протекания тока через ротор создается магнитное поле вокруг негополюса N за ротором и полюса S перед ротором. Одноименные полюса постоянного магнита и ротора отталкиваются, а разноименные полюса притягиваются друг к другучто приводит к вращательному движению. Коммутатор имеет изолированные участки, поэтому некоторое время ток не течет, но это не влияет на движение ротора, так как в этот момент он сделает пол-оборота под действием силы инерции.

Коммутатор представляет собой механический выпрямитель тока.

Он позволяет преобразовывать переменный ток в постоянный. Он выполнен из изолированных полуколец, установленных вместе с ротором на одной оси. Коммутация представляет собой совокупность явлений, связанных с изменением направления тока в обмотке, закороченной щетками. Этот процесс происходит при переключении катушки с одной ветви якоря на другую за счет вращения ротора. В идеальном случае изменение тока в катушке во времени зависит только от переходного сопротивления между щеткой и соседними участками коммутатора.

Мы уже знаем, что такое явление коммутации, но что интересно, мы различаем три типа коммутации, одну, которую я только что описал, и еще две — ускоренную и запаздывающую коммутацию.

Ускоренная коммутация: это такая, при которой изменение тока в катушке происходит уже в первой половине периода коммутации. Ускоренная коммутация получается, когда закороченная щеткой катушка будет индуцироваться электродвижущей силой вращения. В случае двигателя направление индуцированной электродвижущей силы должно соответствовать направлению силы, индуцированной полюсом, из которого, очевидно, выходит катушка.

Коммутация с задержкой: происходит, если ток больше нуля в середине периода коммутации. Фактором, который дополнительно задерживает коммутацию, является влияние якоря. Задержка коммутации очень неблагоприятна, так как щетка, спускающаяся с сегмента коммутатора в тот момент, когда ток в катушке не успел достичь значения тока в ответвлении, такое положение дел может вызвать появление электрического разряда. дуга, если эта дуга проникнет в дальнейшие сегменты, произойдет короткое замыкание коммутатора, и в то же время обездвижить наш двигатель.

Обратите внимание: плохая коммутация вызывает искрение , которое может повредить щетки и коллектор. Коммутация считается удовлетворительной, когда щетки не искрят. Существуют механические и электрические причины искрения щеток. К механическим причинам относятся, прежде всего, неровности поверхности, загрязнение или эксцентриситет коллектора, плохое сцепление щеток и их вибрации. С другой стороны, к электрическим причинам относится плотность тока на контакте между щеткой и коммутатором. Основой для оценки коммутации является так называемый коммутационная кривая, показывающая ход тока в течение периода коммутации.

Наиболее выгодным является так называемый прямолинейная коммутация , при которой изменение тока в закороченной катушке через щетку линейно, и при этом в середине периода коммутации ток равен нулю.

Текущая форма волны в течение периода коммутации:

  1. прямолинейная коммутация
  2. отсроченная коммутация
  3. ускоренная коммутация
  4. идеальная коммутация

от admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *