محرك DC هو محرك يحول الطاقة الكهربائية DC إلى طاقة ميكانيكية. نظرًا لأدائها الجيد في تنظيم السرعة ، فهي تستخدم على نطاق واسع في المحرك الكهربائي. وفقًا لوضع الإثارة ، تنقسم محركات التيار المستمر إلى ثلاثة أنواع: المغناطيس الدائم ، والإثارة المنفصلة ، والإثارة الذاتية. من بينها ، ينقسم الإثارة الذاتية إلى ثلاثة أنواع: الإثارة المتوازية ، والإثارة المتسلسلة ، والإثارة المركبة.
عندما يزود مصدر طاقة التيار المستمر بالطاقة لفافة المحرك من خلال الفرشاة ، يمكن للموصل السفلي N-pole الموجود على سطح المحرك أن يتدفق التيار في نفس الاتجاه. وفقًا لقاعدة اليد اليسرى ، سيتلقى الموصل عزم دوران في عكس اتجاه عقارب الساعة ؛ الجزء السفلي للقطب S من سطح المحرك يتدفق الموصل أيضًا في نفس الاتجاه ، ووفقًا لقاعدة اليد اليسرى ، سيتعرض الموصل أيضًا إلى لحظة عكس اتجاه عقارب الساعة. وبهذه الطريقة ، فإن ملف المحرك بالكامل ، أي الدوار ، سوف يدور عكس اتجاه عقارب الساعة ، وسيتم تحويل الطاقة الكهربائية DC المدخلة إلى خرج طاقة ميكانيكي على عمود الدوار. يتكون من الجزء الثابت والدوار. الجزء الثابت: القاعدة ، القطب المغناطيسي الرئيسي ، عمود التبديل ، جهاز الفرشاة ، إلخ ؛ الدوار (المحرك): قلب المحرك ، لف المحرك ، المبدل ، العمود والمروحة ، إلخ.
تركيب اساسي
ينقسم إلى قسمين: الجزء الثابت والدوار. ملاحظة: لا تخلط بين المبدل والمبدل.
يتضمن الجزء الثابت: القطب المغناطيسي الرئيسي ، والإطار ، وعمود التبديل ، وجهاز الفرشاة ، إلخ.
يشمل الدوار: قلب المحرك ، لف المحرك ، المبدل ، العمود ، المروحة ، إلخ.
تكوين الدوار
يتكون الجزء الدوار من محرك التيار المستمر من نواة حديد التسليح ، ومُحرك ، ومبدل ، وأجهزة أخرى. تم وصف مكونات الهيكل بالتفصيل أدناه.
1. جزء أساسي من حديد التسليح: وظيفته هي تضمين لفائف المحرك التفريغ وعكس التدفق المغناطيسي ، من أجل تقليل فقد تيار الدوامة وفقدان التباطؤ في قلب المحرك عندما يعمل المحرك.
2. جزء المحرك: الوظيفة هي توليد عزم الدوران الكهرومغناطيسي والقوة الدافعة الكهربائية المستحثة ، وتنفيذ تحويل الطاقة. يحتوي ملف المحرك على العديد من الملفات أو الأسلاك النحاسية الفولاذية المسطحة المطلية بالألياف الزجاجية أو الأسلاك المصقولة القوية.
3. يسمى المبدل أيضًا المبدل. في محرك DC ، تتمثل وظيفته في تحويل تيار مصدر طاقة التيار المستمر على الفرشاة إلى تيار اتصال في ملف المحرك ، بحيث يكون ميل العزم الكهرومغناطيسي مستقرًا. في المولد ، يقوم بتحويل القوة الدافعة الكهربائية لملف المحرك إلى ناتج القوة الدافعة الكهربائية DC على طرف الفرشاة.
يتم عزل المبدل بالميكا بين أسطوانات تتكون من عدة قطع ، ويتم توصيل طرفي كل ملف من لفائف المحرك بشكل منفصل بقطعتين تبديل. تتمثل وظيفة المبدل في مولد التيار المستمر في تحويل الحرارة الكهربائية المتناوبة في ملف المحرك إلى القوة الدافعة الكهربائية بين الفرشاة. هناك تيار يمر عبر الحمل ، ويخرج مولد التيار المستمر الطاقة الكهربائية للحمل. في نفس الوقت ، ملف المحرك موجود أيضًا يجب أن يكون هناك تيار يمر. يتفاعل مع المجال المغناطيسي لتوليد عزم كهرومغناطيسي ، وميله معاكس لاتجاه المولد. الفكرة الأصلية تحتاج فقط إلى كبت عزم المجال المغناطيسي لتغيير المحرك. لذلك ، عندما يقوم المولد بإخراج الطاقة الكهربائية للحمل ، فإنه ينتج الطاقة الميكانيكية من الفكرة الأصلية ، ويكمل وظيفة مولد التيار المستمر لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
تصنيف
طريقة الإثارة
تشير طريقة الإثارة لمحرك التيار المستمر إلى مشكلة كيفية إمداد الطاقة لملف الإثارة وتوليد القوة الدافعة المغناطيسية للإثارة لإنشاء المجال المغناطيسي الرئيسي. وفقًا لطرق الإثارة المختلفة ، يمكن تقسيم محركات التيار المستمر إلى الأنواع التالية:
1. متحمس بشكل منفصل محرك DC
لا يوجد اتصال بين الملف الميداني ولف المحرك ، ويسمى محرك التيار المستمر الذي يتم تشغيله بواسطة مصادر طاقة تيار مستمر أخرى إلى الملف الميداني بمحرك تيار مستمر متحمس بشكل منفصل. يمكن أيضًا اعتبار محركات DC ذات المغناطيس الدائم على أنها محركات DC متحمس بشكل منفصل.
2. تحويلة متحمس DC موتور
يتم توصيل ملف الإثارة لمحرك DC المتحمس بالتوازي مع لف المحرك. كمولد متحمس للتحويل ، فإن الجهد الطرفي من المحرك نفسه يوفر الطاقة إلى الملف الميداني ؛ كمحرك متحمس ، فإن الملف الميداني والمُحرك يشتركان في نفس مصدر الطاقة ، والذي هو نفس محرك DC متحمس بشكل منفصل من حيث الأداء.
3. سلسلة متحمس DC موتور
بعد توصيل الملف الميداني لمحرك التيار المستمر المتسلسل في سلسلة مع ملف المحرك ، يتم توصيله بمصدر طاقة التيار المستمر. تيار الإثارة لمحرك DC هذا هو تيار المحرك.
4. الإثارة المركبة العاصمة المحرك
تحتوي محركات DC ذات الإثارة المركبة على ملفين للإثارة: الإثارة التحويلية والإثارة المتسلسلة. إذا كانت القوة الدافعة المغناطيسية الناتجة عن سلسلة اللف في نفس اتجاه القوة الدافعة المغناطيسية الناتجة عن لف التحويلة ، فإنها تسمى الإثارة المركبة للمنتج. إذا كانت القوتان الدافعتان المغناطيسيتان لهما اتجاهان متعاكسان ، يُطلق عليهما الإثارة المركبة التفاضلية.
تتميز محركات التيار المستمر بأساليب الإثارة المختلفة بخصائص مختلفة. بشكل عام ، فإن أوضاع الإثارة الرئيسية لمحركات التيار المستمر هي إثارة التحويلة ، والإثارة المتسلسلة ، والإثارة المركبة ، وأنماط الإثارة الرئيسية لمولدات التيار المستمر هي الإثارة المنفصلة ، والإثارة التحويلية ، والإثارة المركبة.
المميزات
(1) أداء تنظيم السرعة الجيد. يشير ما يسمى ب "أداء تنظيم السرعة" إلى المحرك في ظل ظروف تحميل معينة ، وفقًا للاحتياجات ، وتغيير سرعة المحرك بشكل مصطنع. يمكن لمحرك DC أن يحقق تنظيمًا منتظمًا وسلسًا للسرعة بدون خطوات في ظل ظروف الحمل الثقيل ، ونطاق تنظيم السرعة واسع.
(2) عزم بدء كبير. يمكن تحقيق تعديل السرعة بشكل متساوٍ واقتصادي. لذلك ، فإن جميع الآلات التي تبدأ في ظل أحمال ثقيلة أو تتطلب ضبطًا موحدًا للسرعة ، مثل طواحين الدرفلة الكبيرة القابلة للانعكاس ، والرافعات ، والقاطرات الكهربائية ، والترام ، وما إلى ذلك ، تستخدم التيار المستمر.
سحب المحرك.
لا يوجد تصنيف للفرشاة
1. محرك DC بدون فرشات: محرك DC بدون فرشات هو استبدال الجزء الثابت والدوار لمحرك DC العادي. دوارها عبارة عن مغناطيس دائم لتوليد تدفق مغناطيسي بفجوة هوائية: الجزء الثابت عبارة عن حديد التسليح ويتكون من لفات متعددة الأطوار. في الهيكل ، إنه مشابه لمحرك متزامن مغناطيسي دائم.
إن هيكل الجزء الثابت لمحرك DC عديم الفرشاة هو نفس هيكل المحرك المتزامن العادي أو المحرك التعريفي. قم بتضمين اللفات متعددة الأطوار (ثلاثية الطور ، أربع مراحل ، خمس مراحل ، إلخ) في قلب الحديد. يمكن توصيل اللفات في شكل نجمة أو دلتا ، وتوصيلها بكل أنبوب طاقة للعاكس من أجل تخفيف معقول. يستخدم الجزء المتحرك في الغالب موادًا أرضية نادرة ذات قوة إجبارية عالية وبقايا عالية ، مثل كوبالت السماريوم أو بورون الحديد النيوديميوم ، بسبب المواضع المختلفة للمواد المغناطيسية في الأقطاب المغناطيسية. يمكن تقسيمها إلى أقطاب مغناطيسية من النوع السطحي وأقطاب مغناطيسية مدمجة وأقطاب مغناطيسية حلقية. نظرًا لأن جسم المحرك عبارة عن محرك مغناطيسي دائم ، فمن المعتاد أن نطلق على محرك DC بدون فرش أيضًا محرك DC بدون فرش مغناطيسي دائم.
2. محرك DC ناعم: يتم تثبيت الفرشتين (الفرشاة النحاسية أو الفرشاة الكربونية) للمحرك المصقول على الغطاء الخلفي للمحرك من خلال مقعد عازل ، ويتم إدخال القطبين الموجب والسالب لمصدر الطاقة مباشرة إلى العاكس من الدوار ، وتغيرت المرحلة. يقوم الجهاز بتوصيل الملفات الموجودة على الدوار ، ويتم تغيير قطبية الملفات الثلاثة بالتناوب باستمرار لتشكيل قوة مع مغناطيسين مثبتين على الغلاف للدوران. نظرًا لأن العاكس والدوار مثبتان معًا ، ويتم تثبيت الفرشاة معًا مع الغلاف (الجزء الثابت) ، تستمر الفرشاة والعاكس في الاحتكاك عند دوران المحرك ، مما يولد قدرًا كبيرًا من المقاومة والحرارة. لذلك ، فإن كفاءة المحرك المصقول منخفضة والخسارة كبيرة جدًا. ولكنها تتميز أيضًا بمزايا التصنيع البسيط والتكلفة المنخفضة.
قم بتغيير اتجاه دوران محرك التيار المستمر
هناك طريقتان لتغيير اتجاه دوران محرك التيار المستمر:
أحدهما هو طريقة التوصيل العكسي للحديد ، أي الحفاظ على قطبية الجهد الطرفي لملف المجال دون تغيير ، ويتم عكس المحرك عن طريق تغيير قطبية جهد طرف لف حديد التسليح ؛
والثاني هو الاتصال العكسي لملف المجال ، أي الحفاظ على قطبية جهد نهاية ملف المحرك دون تغيير ، ويمكن ضبط المحرك عن طريق تغيير قطبية جهد نهاية لف المجال. عندما يتغير قطبية الجهد لكلا الطرفين في نفس الوقت ، لا يتغير اتجاه دوران المحرك.
تعتمد محركات التيار المستمر المتحمسة بشكل منفصل والمتحركة بشكل عام طريقة التوصيل العكسي للحافظة لتحقيق دوران أمامي وعكسي. إن محركات التيار المستمر المنفصلة والمثيرة للتحويل ليست مناسبة لاستخدام طريقة الاتصال العكسي المتعرج للمجال لتحقيق الدوران الأمامي والعكسي لأن لف الحقل يحتوي على عدد كبير من المنعطفات ومحاثة كبيرة. عندما يتم عكس لف المجال ، سيتم إنشاء قوة دافعة كهربائية كبيرة مستحثة في لف الحقل. سيؤدي ذلك إلى إتلاف العزل بين الشفرة ولف الحقل.
السبب في أن محرك التيار المستمر المتسلسل يجب أن يتبنى طريقة التوصيل العكسي لللف الميداني لتحقيق الدوران الأمامي والعكسي هو أن الجهد في كلا طرفي المحرك للمحرك المستمر المتسلسل مرتفع نسبيًا ، والجهد عند كليهما نهايات لفات المجال منخفضة جدًا ، لذا فإن الاتصال العكسي سهل. قانون.
مصنعي محركات DC في الصين. تستخدم محركات التيار المستمر مغناطيسًا دائمًا أو مغناطيسًا كهربائيًا وفرشًا ومفاتيح تبديل ومكونات أخرى. توفر الفرش والمبدلات باستمرار طاقة تيار مستمر خارجية لملف الدوار ، وتغير اتجاه التيار في الوقت المناسب لتمكين الدوار من الاستمرار في الدوران في نفس الاتجاه.
مبدأ المحرك والمولد متماثلان بشكل أساسي ، ويختلف اتجاه تحويل الطاقة. يقوم المولد بتحويل الطاقة الميكانيكية والطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية من خلال حمل (مثل طاقة الماء وطاقة الرياح). إذا لم يكن هناك حمل ، فلن يتدفق التيار إلى المولد. شكل التعاون بين المحركات الكهربائية وإلكترونيات الطاقة وأجهزة التحكم الدقيقة نظامًا جديدًا يسمى التحكم في المحرك. قبل استخدام المحرك ، يجب أن تعرف ما إذا كان مصدر الطاقة هو تيار مستمر أو تيار متردد. إذا كان التيار المتردد ، فأنت بحاجة أيضًا إلى معرفة ما إذا كان ثلاثي الطور أو أحادي الطور. سيؤدي توصيل مصدر طاقة خاطئ إلى خسائر ومخاطر غير ضرورية. بعد تدوير المحرك ، إذا كان الحمل غير متصل أو كان الحمل خفيفًا بحيث تكون سرعة المحرك سريعة ، فإن القوة الدافعة الكهربائية المستحثة تكون أقوى. في هذا الوقت ، الجهد عبر المحرك هو الجهد الذي يوفره مزود الطاقة مطروحًا منه الجهد المستحث ، وبالتالي يضعف التيار. إذا كان حمل المحرك ثقيلًا وكانت سرعة الدوران بطيئة ، فإن القوة الدافعة الكهربائية النسبية المستحثة تكون أصغر. لذلك ، يحتاج مزود الطاقة إلى توفير تيار أكبر (طاقة) للإخراج / العمل المطابق للطاقة الأكبر المطلوبة.
عملية إنتاج محركات التيار المستمر بدون فرش لها متطلبات معينة لأداء التحكم في السرعة. باختصار ، يقدم محرر مصنعي محركات التيار المستمر بدون فرش الجوانب الثلاثة التالية لمتطلبات التحكم في السرعة لنظام التحكم في السرعة:
1. تنظيم السرعة ، ضمن نطاق معين من السرعة العالية والسرعة المنخفضة ، يمكن تعديل السرعة في الترس الفرعي (مرحلي) أو بسلاسة (بلا حدود) ؛
2. سرعة مستقرة ، تشغيل مستقر بالسرعة المطلوبة بدقة معينة ، وعدم وجود تقلبات مفرطة في السرعة تحت تدخلات مختلفة لضمان جودة المنتج ؛
3. تتطلب المعدات ذات التسارع / التباطؤ ، والبدء المتكرر والفرملة ، التسارع والتباطؤ بأسرع ما يمكن لتحسين الإنتاجية ، والآلات غير المناسبة لتغييرات السرعة الكبيرة تتطلب بدء التشغيل والفرملة بسلاسة قدر الإمكان.
بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة للمتطلبين الأولين ، يتم تعريف مؤشري التحكم في السرعة على أنهما "نطاق التحكم في السرعة" و "معدل الفرق الثابت".
الشرط الميكانيكي هو أن محرك التيار المستمر بدون فرش يوفر نطاق سرعة تيار متردد من نسبة السرعة العالية إلى السرعة المنخفضة. المحرك ذو سرعة عالية ومنخفضة عند الحمل المقنن. بالنسبة للآلات ذات الحمولة الخفيفة جدًا ، يمكنها تحقيق سرعة عالية ومنخفضة عند التحميل.
معدل الاختلاف الثابت: عندما يعمل النظام بسرعة معينة ، فإن نسبة السرعة المقابلة عندما يزداد حمل محرك التيار المستمر بدون فرش من عدم التحميل المثالي إلى القيمة المقدرة وتسمى سرعة عدم التحميل المثالية معدل الفرق الثابت .
يتم استخدام معدل الفرق الثابت لقياس ثبات سرعة نظام التحكم في السرعة عندما يتغير الحمل. يتعلق بصلابة الخصائص الميكانيكية. كلما زادت صعوبة الخاصية ، قل معدل الفرق الثابت ، وزاد ثبات السرعة.
