直流电机

在这些需要大范围速度控制、高精度保持驱动器转速和高于额定速度的速度控制的电驱动器中使用直流电动机。

直流电机如何工作？

直流电动机的运行是基于 电磁感应现象……从电气工程的基础知识中可以知道，载流导体被放置在 磁场, 由左规则作用确定的力：

F = 比尔,

其中 I 是流过导线的电流，V 是磁场的感应强度； L是电线的长度。

当电线向内穿过机器的磁力线时，它会被感应 电动势, 相对于导体中的电流, 是针对它的, 因此它被称为相反或相反 (contra-d. d. s)。电机中的电能转换为机械能，部分用于加热电线。

在结构上，所有直流电动机都由一个电感器和一个由气隙隔开的电枢组成。

感应电动机直流电用于创建机器的固定磁场，由框架、主极和附加极组成。机架用于固定主、副极，是机器磁路的一个元件。励磁线圈位于主磁极上，旨在产生机器的磁场，在附加磁极上 - 一个特殊的线圈，用于改善换向条件。

锚定电动机直流电由单片组装而成的磁系统、放置在凹槽中的工作线圈和 集电极 用于接近工作线圈恒流。

收集器是一个刺穿在发动机轴上的圆柱体，由铜板上的朋友从孤立的朋友中挑选出来。收集器具有翘起的突起，各部分的末端焊接有线圈电枢。使用与集电器滑动接触的电刷从集电器收集电流。固定在刷架中的电刷将它们固定在特定位置，并在收集器表面上提供必要的电刷压力。电刷和电刷架固定在横梁上，与车体电动机相连。

直流电动机的换向

电动机运转时，在旋转集电体表面滑动的直流电刷依次从一块集电板穿到另一块集电板上。在这种情况下，电枢绕组的并联部分被切换，其中的电流发生变化。电流的变化发生在线圈匝被电刷短路时。这种开关过程和相关现象称为换向。

在开关瞬间，在线圈自身磁场的作用下，在线圈的短路部分感应出e。 ETC。 v. 自我感应。结果e。 ETC。 c. 引起短路中的附加电流，使电刷接触面电流密度分布不​​均。这种情况被认为是电刷下集电极拉弧的主要原因。换向的好坏是通过电刷后缘以下的火花程度来判断的，并由火花程度的大小来决定。

电动机直流励磁方式

受到电机的激励，我明白在其中产生磁场，这是电动机运行所必需的……图中所示的直流励磁电动机电路。

直流电动机的励磁电路：a—独立，b—并联，c—串联，d—混合

根据励磁方式，直流电动机分为四类：

1. 独立励磁，NOV 励磁线圈由外部直流电源供电。

2.并联励磁（并联），其中励磁绕组SHOV与电枢绕组的电源并联。

3、串联励磁（series），其中IDS励磁绕组与电枢绕组串联。

4、励磁绕组串联IDS、并联SHOV的混励（组合）电动机。

直流电机的种类

直流电机的主要区别在于励磁的性质。电动机可以是独立的、串联的和混合励磁的。同时，兴奋可以忽略不计。即使励磁绕组连接到与电枢电路馈电相同的网络，在这种情况下，励磁电流也不取决于电枢电流，因为供电网络可以被视为无限功率网络，并且它的电压是永久性的。

励磁绕组始终直接连接到电网，因此在电枢电路中引入附加电阻对励磁模式没有影响。它存在的细节 发电机并联励磁，它不可能在这里。

小功率直流电机常采用永磁励磁。同时大大简化了启动电机的电路，减少了铜耗。然而，应该注意的是，尽管励磁绕组已关闭，但磁系统的尺寸和重量并不低于电机的电磁励磁。

发动机的性能在很大程度上取决于它们的系统。激动。

发动机的尺寸越大，自然扭矩越大，相应地，功率也越大。因此，更高的转速和相同的尺寸，可以获得更大的发动机功率。在这方面，通常设计直流电机，特别是在高速时具有低功率 - 1000-6000 rpm。

但是，您应该记住，生产机器的工作机构的旋转速度要低得多。因此，必须在发动机和工作机之间安装变速箱。发动机转速越高，变速箱变得越复杂和昂贵。在大功率装置中，变速箱是一个昂贵的装置，发动机的设计速度要低得多。

还应记住，机械变速箱总是会引入重大错误。因此，在精密装置中，宜采用低速电机，可直接或通过最简单的传动装置与工作体连接。在这方面，出现了所谓的低转速高扭矩电机。这些电机广泛用​​于金属切削机床，它们与位移体铰接，无需使用滚珠丝杠进行任何中间连接。

当标志与其运行条件相关时，电动机在设计上也有所不同。在正常情况下，使用所谓的开放式和受保护的发动机，安装它们的风冷室。

空气通过安装在电机轴上的风扇吹过机器的管道。由外部翅片表面或外部气流冷却的封闭式电机用于腐蚀性环境。最后，可以使用特殊的易爆环境发动机。

当需要确保高性能时，会提出对发动机设计的具体要求——加速和减速过程的快速流动。在这种情况下，发动机必须具有特殊的几何形状——电枢的小直径和长长度。

为减小绕组电感，不敷设在沟道内，而敷设在光滑电枢表面。线圈用环氧树脂等粘合剂固定。对于低线圈电感，必须改善集电极的换向条件，不需要额外的极，可以使用更小尺寸的集电极。后者进一步降低了电机电枢的转动惯量。

减少机械惯性的更大可能性是使用空心电枢，它是绝缘材料制成的圆柱体。在这个圆柱体的表面上有一个绕组，通过印刷、冲压或在专用机器上的模板上绘制而成。线圈用粘合材料固定。

在一个旋转的圆柱体内部创建路径，磁通量的通过需要一个钢芯。在具有光滑和空心电枢的电机中，由于在其中引入绕组和绝缘材料导致磁路中的间隙增加，因此传导所需磁通量所需的磁化力显着增加。因此，磁系统变得更加发达。

低惯量电机还包括盘式电枢电机。绕组施加或粘合在其上的圆盘，由不变形的薄绝缘材料制成，例如玻璃。双极版本的磁系统由两个夹具组成，其中一个装有励磁线圈。由于电枢绕组的低电感，机器通常没有集电器，电流通过电刷直接从绕组中移除。

还应该提到直线电机，它不提供旋转运动和平移。它代表电机，它所在的磁系统和安装在电枢运动线上的磁极以及机器的相应工作体。锚通常设计为低惯性锚。电机的尺寸和成本都很大，因为需要大量的磁极来提供沿给定路段的运动。

启动直流电机

在电动机启动的初始时刻，电枢是静止的，并且是相反的。 ETC。 c. 电枢中的 ivoltage 等于零，因此 Ip = U / Rya。

电枢回路电阻小，因此浪涌电流超过标称值的10—20倍或更多。这会导致显着 电动努力 在电枢绕组中及其过热，因此电机开始使用 启动变阻器 — 包含在电枢电路中的有源电阻。

可以直接启动高达 1 kW 的电机。

启动变阻器的阻值是根据电动机允许的启动电流来选择的。分阶段制作变阻器，提高电动机启动的平稳性。

开始时，输入变阻器的全部电阻。随着锚定速度的增加，会出现反作用力。 d. s，它限制了浪涌电流。逐渐从电枢电路中逐步去除变阻器的电阻，提供给电枢的电压增加。

调速电机直流

直流电机转速：

其中 U 是电源电压； Iya——电枢电流； Ri为电路的电枢电阻； kc——表征磁系的系数； F是电动机的磁通量。

从公式可以看出，电动机直流电的转速可以通过三种方式来调节：改变电动机的励磁磁通，改变供给电动机的电压，改变电枢回路中的电阻.

前两种控制方法得到了最广泛的应用，第三种方法很少使用：它不经济并且电机速度很大程度上取决于负载波动。所得的机械性能如图 1 所示。

不同调速方式直流电机的机械特性

粗线是速度对轴扭矩的自然依赖性，或者，同样，对电枢电流的依赖性。具有自然机械特性的直线与水平虚线有些偏差。这种偏差称为不稳定性、非刚性，有时称为国家主义。一组非平行直线Ⅰ对应励磁调速，平行直线Ⅱ是改变电枢电压得到的，最后扇Ⅲ是在电枢回路中引入有源电阻的结果。

可以使用变阻器或电阻大小可变化的任何设备（例如晶体管）来控制直流电动机的励磁电流的大小。随着电路中电阻的增加，励磁电流减小，电机转速增加。在磁通量减弱时，机械特性高于自然特性（即高于没有变阻器时的特性）。发动机转速的增加导致电刷下的火花增加。此外，当电动机以弱磁通运行时，其运行的稳定性会降低，尤其是在轴负载可变的情况下。因此，这种方式的速度控制限制不会超过标称值的 1.25 - 1.3 倍。

电压调节需要恒流源，例如发电机或转换器。类似的规定用于所有工业电驱动系统：发电机-直流驱动（G-DPT），电机放大器-直流电机（EMU-DPT），磁放大器-直流电机（MU-DPT）， 晶闸管变流器 — 直流电机 (T — DPT)。

停止电动机直流电

直流电动机的电驱动器使用三种制动方法：动态制动、再生制动和反向制动。

动态制动直流电机是通过短路电机的电枢绕组或通过 电阻器…其中直流电机开始作为发电机工作，将存储的机械能转化为电能。该能量在电枢绕组闭合的电阻中以热量形式释放。动态制动确保精确的发动机制动。

再生制动直流电机在连接到主电机时执行，由驱动机构以超过理想怠速的速度旋转。然后d。电机绕组中的感应等将超过线电压值，电机绕组中的电流将反向。电动机以发电机模式工作，为网络提供能量。同时，在其轴上产生制动力矩。这种模式可以在升降机构的驱动器中获得，当降低负载时，以及在调节电机速度时以及在直流电驱动器的制动过程中。

直流电机的再生制动是最经济的方法，因为在这种情况下，电力会返回到电网。在金属切削机床的电驱动中，这种方法用于 G—DPT 和 EMU—DPT 系统中的速度控制。

通过改变电枢绕组中电压和电流的极性来停止反向直流电机。当电枢电流与励磁线圈的磁场相互作用时，会产生制动力矩，该制动力矩会随着电动机转速的降低而减小。当电动机的速度降至零时，电动机必须与网络断开连接，否则它将开始反向旋转。