محرك كهربائي التيار المباشرتم اختراعه قبل أنواع أخرى من الآلات التي تقوم بالتحويل طاقة كهربائيةفي الميكانيكية. على الرغم من حقيقة أن المحركات كانت تستخدم على نطاق واسع في وقت لاحق التيار المتناوب، هناك تطبيقات لا يوجد فيها بديل لمحركات التيار المستمر.

محرك DC و AC

تاريخ الاختراع

محرك كهربائي جاكوبي.

لفهم مبدأ تشغيل محركات التيار المستمر (DC Motors) ، ننتقل إلى تاريخ إنشائها. لذلك ، أوضح مايكل فاراداي أول دليل تجريبي على إمكانية تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. في عام 1821 ، أجرى تجربة مع موصل تم إنزاله في وعاء مليء بالزئبق ، وفي قاعه يوجد مغناطيس دائم. بعد تطبيق الكهرباء على الموصل ، بدأ في الدوران حول المغناطيس ، مما يدل على رد فعله على المجال المغناطيسي الموجود في الوعاء. لم تجد تجربة فاراداي تطبيقًا عمليًا ، لكنها أثبتت إمكانية إنشاء آلات كهربائية ، وأدت إلى تطوير الميكانيكا الكهروميكانيكية.

الأول محرك كهربائيتم إنشاء التيار المباشر ، الذي كان قائمًا على مبدأ دوران الجزء المتحرك (الدوار) ، بواسطة الفيزيائي والميكانيكي الروسي بوريس سيمينوفيتش جاكوبي في عام 1834. عمل هذا الجهاز على النحو التالي:

تم استخدام المبدأ الموصوف في محرك قام جاكوبي بتثبيته في قارب يقل 12 راكبًا في عام 1839. كانت السفينة تتحرك بسرعة 3 كم / ساعة مقابل التيار (وفقًا لمصادر أخرى - 4.5 كم / ساعة) ، لكنها عبرت النهر بنجاح وهبطت الركاب على الشاطئ. تم استخدام بطارية بها 320 خلية كلفانية كمصدر للطاقة ، وتم تنفيذ الحركة باستخدام عجلات مجداف.

أدت الدراسة الإضافية للقضية إلى قيام الباحثين بحل مجموعة من الأسئلة المتعلقة بمصادر الطاقة الأفضل للاستخدام ، وكيفية تحسين أدائها وتحسين أبعادها.

في عام 1886 ، صمم فرانك جوليان سبراج لأول مرة محركًا كهربائيًا يعمل بالتيار المباشر ، مشابهًا في التصميم لتلك المستخدمة حاليًا. نفذت مبدأ الإثارة الذاتية ومبدأ انعكاس الآلة الكهربائية. بحلول هذا الوقت ، تحولت جميع المحركات من هذا النوع إلى الطاقة من مصدر أكثر ملاءمة - مولد التيار المستمر.

توفر وحدة تجميع الفرشاة الربط الكهربائيسلاسل دوارة ذات سلاسل موجودة في الجزء الثابت من الماكينة

الجهاز ومبدأ العملية

في DPTs الحديثة ، يتم استخدام نفس مبدأ تفاعل موصل مشحون مع مجال مغناطيسي. مع تحسين التكنولوجيا ، يتم استكمال الجهاز ببعض العناصر التي تعمل على تحسين الأداء. على سبيل المثال ، يتم استخدام المغناطيس الدائم في الوقت الحاضر فقط في المحركات منخفضة الطاقة ، لأنه في الآلات الكبيرة قد يشغل مساحة كبيرة جدًا.

المبدأ الأساسي

كانت النماذج الأولية للمحركات من هذا النوع أبسط بشكل ملحوظ من الأجهزة الحديثة. تضمنت أجهزتهم البدائية فقط الجزء الثابت المكون من مغناطيسين ومُحرك مع لفات تم تطبيق التيار عليها. بعد دراسة مبدأ تفاعل المجالات المغناطيسية ، حدد المصممون خوارزمية تشغيل المحرك التالية:

1. يخلق مصدر الطاقة مجالًا كهرومغناطيسيًا على ملفات المحرك.
2. القطب الكهربائي حقل مغناطيسيصد من نفس أقطاب مجال المغناطيس الدائم.
3. يدور المحرك ، جنبًا إلى جنب مع العمود الذي يتم توصيله به ، وفقًا لمجال التنافر للملف.

عملت هذه الخوارزمية بشكل مثالي من الناحية النظرية ، ولكن من الناحية العملية ، واجه مبتكرو المحركات الأولى مشاكل محددة حالت دون تشغيل الآلة:

• الوضع الميت الذي لا يمكن بدء تشغيل المحرك منه - عندما يتم توجيه القطبين تمامًا أمام بعضهما البعض.
• عدم القدرة على البدء بسبب المقاومة القوية أو ضعف تنافر القطبين.
• يتوقف الدوار بعد دورة واحدة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه بعد اجتياز نصف الدائرة ، فإن جاذبية المغناطيس لم تتسارع ، ولكنها أبطأت دوران الدوار.

تم العثور على حل المشكلة الأولى بسرعة كبيرة - لذلك تم اقتراح استخدام أكثر من مغناطيسين. في وقت لاحق ، تم تضمين العديد من اللفات ومجموعة فرشاة التجميع في جهاز المحرك ، والذي يوفر الطاقة لزوج واحد فقط من اللفات في وقت معين.

يحل نظام الإمداد الحالي بفرشاة المجمع أيضًا مشكلة فرملة الدوار - يحدث تبديل القطبية حتى اللحظة التي يبدأ فيها دوران الدوار في التباطؤ. هذا يعني أنه خلال دورة واحدة للمحرك يوجد على الأقل انعكاسان للقطبية.

تتم مناقشة مشكلة التيارات المنخفضة التدفق أدناه في قسم منفصل.

تصميم

لذلك ، يتم تثبيت مغناطيس دائم على غلاف المحرك ، مكونًا معه الجزء الثابت ، والذي يوجد داخله الدوار. بعد تطبيق الطاقة على ملف المحرك ، ينشأ مجال كهرومغناطيسي يتفاعل مع المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، وهذا يؤدي إلى دوران الجزء المتحرك ، والذي يتم تثبيته بشكل صارم على العمود. للإرسال التيار الكهربائيمن المصدر إلى المحرك ، المحرك مجهز بمجموعة فرشاة مجمعة تتكون من:

1. جامع. إنها حلقة تجميع تيار من عدة أقسام مفصولة بمادة عازلة ، متصلة بملفات المحرك ومثبتة مباشرة على عمود المحرك.
2. فرش الجرافيت. يقومون بإغلاق الدائرة بين المجمع ومصدر الطاقة باستخدام الفرش التي يتم ضغطها على وسادات التلامس للمجمع بواسطة نوابض الضغط.

ترتبط ملفات المحرك في أحد طرفيها ببعضها البعض ، وفي الطرف الآخر بأقسام المجمع ، وبالتالي تشكل دائرة يتدفق فيها التيار على طول المسار التالي: فرشاة الإدخال -> لف الدوار -> فرشاة الإخراج.

انخفاض مخطط الرسم البياني(الشكل 3) يوضح مبدأ تشغيل محرك DC البدائي بمجمع من قسمين:

1. في هذا المثال ، سننظر في موضع بداية الدوار كما هو موضح في الرسم التخطيطي. لذلك ، بعد توفير الطاقة للفرشاة السفلية ، المميزة بعلامة "+" ، يتدفق التيار عبر الملف ويخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا حوله.
2. وفقًا لقاعدة المثقاب ، يتشكل القطب الشمالي للمرساة في الجزء الأيسر السفلي ، ويتشكل القطب الجنوبي في أعلى اليمين. كونها تقع بالقرب من أقطاب الجزء الثابت التي تحمل نفس الاسم ، فإنها تبدأ في التنافر ، وبالتالي يتم ضبط الجزء المتحرك في الحركة ، والذي يستمر حتى يصبح القطبان المتعاكسان على مسافة لا تقل عن بعضهما البعض ، أي أنهما يصلان إلى الموضع النهائي (الشكل. 1).
3. سينتج عن تصميم المجمع في هذه المرحلة انعكاس قطبية على لفات المحرك. نتيجة لذلك ، ستكون أقطاب الحقول المغناطيسية على مسافة قريبة مرة أخرى وتبدأ في التنافر.
4. يقوم الدوار بعمل ثورة كاملة ، ويقوم المجمع بعكس القطبية مرة أخرى ، لمواصلة حركته.

أجزاء محرك DC

هنا ، كما لوحظ بالفعل ، يتم توضيح مبدأ تشغيل النموذج الأولي البدائي. تستخدم المحركات الحقيقية أكثر من مغناطيسين ، ويتكون المبدل من المزيد من وسادات التلامس ، مما يضمن الدوران السلس.

في المحركات عالية الطاقة ، لا يمكن استخدام المغناطيس الدائم بسبب حجمها الكبير. البديل بالنسبة لهم هو نظام من عدة قضبان موصلة ، لكل منها ملف خاص به متصل بقضبان توصيل الإمداد. يتم تضمين الأقطاب التي تحمل الاسم نفسه في الشبكة في سلسلة. يمكن أن يوجد من 1 إلى 4 أزواج من الأعمدة على الجسم ، ويجب أن يتوافق عددها مع عدد فرش التجميع الحالية على المجمع.

تمتلك المحركات الكهربائية المصممة للطاقة العالية عددًا من المزايا الوظيفية على مثيلاتها "الأخف وزناً". على سبيل المثال ، يقوم الترتيب المحلي لفرش تجميع التيار بتدويرها بزاوية معينة بالنسبة للعمود للتعويض عن فرملة العمود ، والتي تسمى "تفاعل المحرك".

بدء التيارات

إن التجهيز التدريجي لدوار المحرك بعناصر إضافية تضمن تشغيله دون انقطاع واستبعاد الكبح القطاعي ، تنشأ مشكلة بدء تشغيله. لكن كل هذا يزيد من وزن الدوار - مع مراعاة مقاومة العمود ، يصبح دفعه من مكانه أكثر صعوبة. قد يكون الحل الأول لهذه المشكلة الذي يتبادر إلى الذهن هو زيادة التيار المزود في البداية ، ولكن هذا يمكن أن يؤدي إلى عواقب غير سارة:

• قاطع الدائرة للخط لن يصمد أمام التيار وسوف ينطفئ ؛
• الأسلاك المتعرجة سوف تحترق من الحمل الزائد ؛
• سيتم لحام قطاعات التبديل على المجمع من ارتفاع درجة الحرارة.

لذلك ، يمكن تسمية مثل هذا القرار بأنه نصف تدبير محفوف بالمخاطر.

بشكل عام ، هذه المشكلة هي العيب الرئيسي لمحركات التيار المستمر ، ولكنها تتضمن ميزتها الرئيسية ، والتي لا غنى عنها في بعض المناطق. تكمن هذه الميزة في النقل المباشر لعزم الدوران فور بدء التشغيل - حيث يدور العمود (إذا بدأ في التحرك) مع أي حمل. محركات التيار المتردد ليست قادرة على ذلك.

حتى الآن ، لم يتم حل هذه المشكلة بالكامل. حتى الآن ، لبدء تشغيل هذه المحركات ، يتم استخدام مشغل تلقائي ، يشبه مبدأ تشغيله علبة تروس السيارات:

1. أولاً ، يرتفع التيار تدريجياً إلى قيمة البداية.
2. بعد "التحول" من المكان ، تنخفض القيمة الحالية بشكل حاد وترتفع مرة أخرى بسلاسة "تعديل دوران العمود".
3. بعد الارتفاع إلى القيمة المحددة ، تنخفض القوة الحالية مرة أخرى و "تتكيف".

تتكرر هذه الدورة 3-5 مرات(الشكل 4) ويحل الحاجة إلى بدء تشغيل المحرك دون حدوث أحمال حرجة في الشبكة. في الواقع ، لا يوجد حتى الآن بداية "ناعمة" ، ولكن المعدات تعمل بأمان ، ويتم الحفاظ على الميزة الرئيسية لمحرك التيار المستمر - عزم الدوران -.

مخططات الأسلاك

يعد توصيل محرك DC أكثر صعوبة إلى حد ما من المحركات ذات مواصفات التيار المتردد.

لمحركات عالية و قوة متوسطة، كقاعدة عامة ، هناك جهات اتصال خاصة لملف الإثارة (OV) والدروع الموضوعة مربع المحطة. في أغلب الأحيان ، يتم تطبيق جهد الخرج للمصدر على المحرك ، ويتم تطبيق التيار ، كقاعدة عامة ، الذي يتم ضبطه بواسطة مقاومة متغيرة ، على OB. تعتمد سرعة دوران المحرك بشكل مباشر على قوة التيار المطبق على ملف الإثارة.

هناك ثلاثة مخططات رئيسية لتشغيل المحرك ولف الإثارة لمحركات التيار المستمر:

1. تُستخدم الإثارة المتسلسلة في المحركات التي تتطلب تيارًا كبيرًا في البداية (السيارات الكهربائية ، المعدات المستأجرة ، إلخ). هذا المخططيوفر اتصال تسلسلي OV والمراسي إلى المصدر. بعد تطبيق الجهد ، تمر التيارات بنفس الحجم عبر لفات المحرك و OB. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن تقليل الحمل على العمود حتى بمقدار الربع مع الإثارة المتسلسلة سيؤدي إلى زيادة حادة في السرعة ، مما قد يؤدي إلى انهيار المحرك ، لذلك يتم استخدام هذه الدائرة في ظل ظروف الحمل المستمر.
2. يتم استخدام الإثارة الموازية في المحركات التي تضمن تشغيل الأدوات الآلية والمراوح وغيرها من المعدات التي لا تحمل حمولة عالية على العمود في وقت بدء التشغيل. في هذه الدائرة ، يتم استخدام ملف مستقل لإثارة OF ، والذي يتم تنظيمه غالبًا بواسطة مقاومة متغيرة.
3. الإثارة المستقلة تشبه إلى حد كبير الإثارة الموازية ، ولكن في هذه الحالة ، يتم استخدام مصدر مستقل لتزويد الطاقة لـ OB ، مما يلغي ظهور اتصال كهربائي بين المحرك ولف الإثارة.

في المحركات الكهربائية الحديثة التي تعمل بالتيار المستمر ، يمكن استخدام الدوائر المختلطة بناءً على الثلاثة الموصوفة.

تعديل سرعة الدوران

تعتمد طريقة تنظيم سرعة DPT على مخطط اتصالها:

1. في المحركات ذات الإثارة المتوازية ، يمكن إجراء انخفاض في السرعة بالنسبة إلى القيمة الاسمية عن طريق تغيير جهد المحرك ، وزيادة عن طريق إضعاف تدفق الإثارة. لزيادة السرعة (لا تزيد عن 4 مرات بالنسبة إلى القيمة الاسمية) ، تتم إضافة مقاومة متغيرة إلى دائرة OB.
2. مع الإثارة التسلسلية ، يمكن إجراء الضبط بسهولة بواسطة مقاومة متغيرة في دائرة حديد التسليح. صحيح ، هذه الطريقة مناسبة فقط لتقليل السرعة وفقط بنسب 1: 3 أو 1: 2 (بالإضافة إلى ذلك ، يؤدي هذا إلى خسائر كبيرة في مقاومة متغيرة). تتم الزيادة باستخدام ضبط مقاومة متغيرة في دائرة OB.

نادرًا ما تُستخدم هذه الدوائر في المعدات الحديثة ذات التقنية العالية ، نظرًا لأن لها نطاق ضبط ضيق وعيوب أخرى. في الوقت الحاضر ، يتم إنشاء دوائر التحكم الإلكترونية بشكل متزايد لهذه الأغراض.

عكس

من أجل عكس (عكس) دوران محرك DC ، يجب عليك:

• مع الإثارة التسلسلية - فقط قم بتغيير قطبية جهات اتصال الإدخال ؛
• مع الإثارة المختلطة والمتوازية - من الضروري تغيير اتجاه التيار في ملف المحرك ؛ يمكن أن يؤدي تمزق الرطوبة النسبية إلى زيادة حرجة في المحقون القوة الدافعة الكهربائيةوانهيار عزل الأسلاك.

نطاق التطبيق

كما فهمت بالفعل ، يُنصح باستخدام محركات التيار المستمر في الظروف التي يكون فيها الاتصال الدائم المستمر بالشبكة غير ممكن. وخير مثال هنا هو أن بادئ تشغيل السيارة يدفع المحرك الاحتراق الداخلي"من المكان" ، أو لعب الأطفال ذات المحرك. في هذه الحالات ، يتم استخدام لبدء تشغيل المحرك بطاريات قابلة للشحن. للأغراض الصناعية ، تستخدم DPTs في مصانع الدرفلة.

المجال الرئيسي لتطبيق DPT هو النقل الكهربائي. تتمتع القوارب البخارية والقاطرات الكهربائية والترام وحافلات الترولي وغيرها من الحافلات المماثلة بمقاومة بدء كبيرة جدًا ، والتي لا يمكن التغلب عليها إلا بمساعدة محركات التيار المستمر. الخصائص اللينةومجموعة واسعة من تعديل الدوران. نظرًا للتطور السريع والترويج لتقنيات النقل البيئي ، فإن نطاق DPT آخذ في الازدياد فقط.

أبسط تجميع لمجمع الفرشاة

المميزات والعيوب

تلخيصًا لكل ما سبق ، من الممكن وصف المزايا والعيوب التي تتميز بها محركات التيار المستمر مقارنةً بنظيراتها المصممة للعمل على التيار المتردد.

المزايا الرئيسية:

• لا غنى عن DCTs في المواقف التي تتطلب عزم دوران قوي ؛
• سرعة دوران المحرك قابل للتعديل بسهولة ؛
• محرك DC عالمي آلة كهربائية، أي يمكن استخدامه كمولد.

العيوب الرئيسية:

• DPTs لها تكلفة إنتاج عالية ؛
• يؤدي استخدام مجموعة مجمعات الفرشاة إلى الحاجة إلى الصيانة والإصلاح المتكررين ؛
• يتطلب مصدر طاقة تيار مستمر أو مقومات للعمل.

بطبيعة الحال ، تفقد محركات التيار المستمر الكهربائية نظيراتها "المتغيرة" من حيث التكلفة والموثوقية ، ومع ذلك ، يتم استخدامها وسيتم استخدامها ، نظرًا لأن مزايا استخدامها في مناطق معينة تتخطى بشكل قاطع جميع العيوب.

شرارة تحدث. هذا يقلل من موثوقية الآلات ويحد من نطاقها.

عيب كبير في DPTs هو الحاجة إلى التحويل الأولي للطاقة الكهربائية AC إلى طاقة كهربائية DC لهم.

13.2. الجهاز ومبدأ تشغيل محركات التيار المستمر

تتكون محركات التيار المستمر من ثلاثة أجزاء رئيسية:

– الجزء الثابت عبارة عن سرير به محث ؛

– جزء دوار - مرساة.

– جامع مثبت على عمود المحرك ويدور معه.

الحث - نظام من المغناطيسات الكهربائية الثابتة (الأعمدة) المثبتة حول المحيط على إطار الآلة ، والتي تتكون من النوى وقطع القطب اللازمة لإنشاء التوزيع المطلوب للتدفق المغناطيسي والملفات ،

تسمى اللفات الإثارة.

يتم تصنيع النوى وقطع العمود من الصفائح الكهربائية الفولاذية.

السرير - المصبوب أو الملحوم - مصنوع من الحديد الزهر أو الصلب ، ويتم تثبيت الأعمدة ودروع المحامل عليه ، حيث يتم تثبيت محامل عمود المحرك. السرير هو أيضًا نير الآلة ، مما يضمن إغلاق الدائرة المغناطيسية.

الغرض من المحرِّض هو إنشاء تدفق مغناطيسي عند مرور التيار عبر ملف المجال.

يتكون المحرك من لب مسنن ولفائف موضوعة

في الأخاديد الأساسية التي تسمىلفات المرساة.قلب المحرك مصنوع من الصفائح الكهربائية

فولاذ (بسمك 0.5 مم) ، يتم ختم الأقراص ذات الأخاديد منه. يتم طلاء الأقراص بورنيش عازل لتقليل فاقد تيار الدوامة.

ملفات حديد التسليح عبارة عن مقاطع على شكل ملفات مصنوعة من الأسلاك النحاسية المعزولة.

مخططات اللف عبارة عن حلقة أو موجة ، ويمكن توصيل الملفات في سلسلة ومتوازية. يحتوي ملف الحلقة البسيطة على آلات ثنائية القطب ذات طاقة منخفضة

(حتى 1 كيلو واط) والآلات بقوة تزيد عن 500 كيلوواط ؛ يتم استخدام لف موجي بسيط للآلات ذات الطاقة المنخفضة والمتوسطة (حتى 500 كيلو واط) بجهد 110 فولت وما فوق.

الغرض من المحرك هو إنشاء عزم كهرومغناطيسي من خلال تفاعل التيار في ملف المحرك مع المجال المغناطيسي للأقطاب التي تم إنشاؤها بواسطة تيار الإثارة.

المجمع عبارة عن أسطوانة مجوفة تتكون من ألواح نحاسية إسفينية الشكل (على شكل "تتوافق") ، معزولة عن بعضها البعض وعن الجسم. يتم عزل ألواح التجميع أيضًا من عمود الآلة.

يتم تركيب المجمع المجمع على عمود المحرك. يتم لحام بدايات ونهايات قسم اللف الموجود في أخاديد المحرك في ألواح التجميع.

يتم تثبيت فرش الجرافيت الكهربائية الثابتة على المجمع. يتم توصيل ملف المحرك الدوار بالدائرة الخارجية عن طريق اتصال منزلق بين الفرشاة والمبدل.

تقسم الفرشاة ملف المحرك المغلق إلى فروع متوازية ، وعدد الفروع المتوازية يساوي عدد الفرش ، وبالتالي ، فإن EMF على الفرش (EMF للماكينة) يساوي EMF لفرع واحد متوازي.

المجمع عبارة عن محول كهروميكانيكي ويوفر إنشاء ثابت عزم الدوران في الاتجاه (للمحركات) عن طريق تغيير اتجاه التيار في موصلات ملف المحرك المتحرك من منطقة القطب الواحد

في منطقة أخرى.

في في المولدات ، يوفر المجمع تصحيح EMF المتغير المستحث في ملف المحرك الدوار.

تم تشغيل تعيين DPT المخططات الكهربائيةويظهر مبدأ عملها في الشكل. 97 أ ، ب.

		F EM

يتم تطبيق الجهد من مصدر التيار المستمر على أطراف المحرك الثابت. دع اتجاه التيار في المحرك أنا أكون كما هو موضح في الشكل. 97 ب.

في لف الإثارةيقع أيضًا عند أقطاب المحرِّض مزودًا بتيار مباشر ، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا يخترق المحرك. إذا كانت أقطاب مغو مصنوعة من مادة مغناطيسية صلبةثم قد لا يكون هناك إثارة متعرجة عليها ، سيظل المجال المغناطيسي يتم إنشاؤه بواسطة أقطاب ممغنطة بشكل معاكس (N و S).

بسبب تفاعل المجال المغناطيسي للأقطاب وتيار المحرك ، تتشكل القوى الكهرومغناطيسية F EM ، والتي تخلق عزمًا

M C F I ،

حيث C m هو معامل التناسب ؛ F هو تدفق الإثارة لـ DPT ؛ I هو تيار المحرك لـ DPT.

في المحرك DPT الذي يدور في مجال مغناطيسي ، يتم إحداث EMF ، وهو عكس اتجاه تيار المحرك ، لذلك يسمى هذا EMF الخلفي أو العداد EMF

E CE F n ،

حيث C E هو معامل التناسب ؛ Ф - تدفق الإثارة DPT ؛ n - تردد دوران DPT.

معادلة المحرك الأساسية

جامعة كاليفورنيا \ u003d E + إيا ريا ،

حيث U s هو جهد التيار الكهربائي ؛ I i هو تيار المحرك ؛ R i هو مقاومة لف حديد التسليح.

من أين يأتي تيار المحرك

أنا Uс R i E.

باستبدال القيمة E في هذا التعبير ، نحصل على سرعة محرك DC:

		يو ج	أنا
		سي إي أف

من هذا التعبير ، يمكن ملاحظة أن سرعة دوران DCT تعتمد على حجم جهد الدخل ، تيار الإثارة (التدفق

Ф I ج) ، مقاومة سلسلة المرساة R i والحمل على العمود I i.

13.3. أنواع محركات التيار المستمر

وفقًا لطريقة توصيل ملف الإثارة ولف المحرك ، يتم تقسيم DCT إلى الأنواع التالية:

– DPT مع الإثارة المستقلة (الشكل 98 ، أ) ؛

– DPT مع الإثارة المتسلسلة (الشكل 98 ، ب) ؛

– DPT مع الإثارة الموازية (الشكل 98 ، ج) ؛

– DPT مع الإثارة المختلطة (الشكل 98 ، د).

في DPT مع الإثارة المستقلةلف الإثارةولف المحرك هو مدعوم من مصادر مختلفة. تم تعيين ملف الإثارة: H1 - H2 (الشكل 98 ، أ).

عادة ما يتم تنفيذ المحركات عالية الطاقة بإثارة مستقلة.

في سلسلة DCT الإثارة المتعرجة المتعرجةعلى التواليإلى ملف المحرك ، يسمى المسلسل (C1 - C2 ، الشكل 98 ، ب).

في المحركات ذات الإثارة المتسلسلة ، يزيد عزم الدوران تحت الحمل أكثر من المحركات ذات الإثارة المتوازية ،بينما يتم تقليل سرعة المحرك.تحدد هذه الخاصية الاستخدام الواسع النطاق لـ DPT في القاطرات الكهربائية لبناء الآلات ، والنقل الحضري.

ومع ذلك ، فإن بدء تشغيل المحرك بإثارة تسلسلية بدون تحميل أمر غير مقبول ، لأن سرعة المحرك قد تتجاوز التردد المسموح به ، وقد يؤدي ذلك إلى وقوع حادث - المحرك يعمل "خارج الترتيب".

في DCT مع الإثارة المتوازية المتعرجة المتعرجةبالتوازي مع ملف المحرك ، يسمى التحويلة

(W1 - W2 ، الشكل 98 ، ج).

توفر المحركات ذات الإثارة المتوازية سرعة ثابتة تحت الأحمال المختلفة وإمكانية التنظيم السلس لهذه السرعة. لذلك ، يتم استخدام DCTs مع الإثارة المتوازية لمحرك كهربائي يتطلب سرعة ثابتة تحت أحمال مختلفة.

و تنظيم واسع سلس لها. Z1

تتميز DCTs ذات الإثارة المختلطة بأعلى عزم دوران لبدء التشغيل وتستخدم عند الحاجة إلى عزم دوران كبير أو عند وجود أحمال زائدة على المدى القصير وتسارعات عالية - على سبيل المثال ، لبدء الضواغط.

اعتمادًا على المتطلبات ، يمكن توصيل ملفات الإثارة المتوازية والمتسلسلة "وفقًا" أو "المعاكس". مع التضمين "الساكن" ، يتم توجيه التدفقات المغناطيسية لللفات بنفس الطريقة ويتم جمعها ، مع "عداد" - يتم طرحها.

لا يمكن تسمية كل محرك كهربائي بشكل قاطع بأنه قادر على العمل بالتيار المباشر. يشير إلى نوع المجمع. الجهاز ، مبدأ تشغيل محرك كهربائي DC ، يعتمد عليه. يتكون الجزء الثابت من مجموعة من اللفات ، كل منها يعمل فقط على جزء محدود من قوس العمود. خلاف ذلك ، لا يمكن تنفيذ المفهوم.

تشغيل محرك المجمع

تُستخدم محركات التجميع في كل مكان بواسطة الأجهزة المنزلية. 90٪ من التطبيقات المنزلية في هذا القطاع. محركات للغسالات والمكانس الكهربائية والادوات الكهربائية. استثناء ، دعنا نسمي الثلاجات ، المراوح ، منفاخ الرياح ، بعض الأغطية. بسبب مقتضيات الصمت. كل من سمع عن كيفية قيادة سيارة صغيرة تعمل بالبطارية يفهم ذلك. في الليل ، يمكنك سماع كل حفيف ، محرك العاكسمن شأنه أن يثير ضجة. حاول تشغيل المطحنة لمدة ثانية أو ثانيتين في السادسة صباحًا - ستفهم.

وفقًا للقانون ، لا يتجاوز مستوى ضغط الصوت 30 ديسيبل في الليل. خلاف ذلك ، سوف تتدخل التقنية نوم مريح. تحدث الضوضاء بسبب احتكاك الفرشاة على المجمع ، والدوار المحرك ثقيل نسبيًا ، ويتم إعطاء أدنى محاذاة في المحامل. هناك رد فعل عنيف ، والجزء المتحرك أكثر ضخامة ، والتأثير الصوتي أكثر وضوحًا. تحتوي محركات التجميع على الكثير من العيوب ، ولكنها يمكن أن تعمل بالتيار المباشر. لتقليل الأبعاد ، قلل عدد الملفات. مطلوب ما لا يقل عن ثلاثة أقطاب لتحديد اتجاه الدوران بشكل فريد ، ولا تعمل أبدًا بالتوازي.

يحتوي محرك تجميع الأجهزة المنزلية على عدد كبير من أعمدة الدوار. يوجد أدناه رسم مبسط لـ DC. يعمل محرك المجمع في وضع مماثل ، وهناك المزيد من مغناطيس الجزء الثابت ، وكلها كهربائية. يتم توفير الطاقة بجهد متناوب 220 فولت. تعال إلى السر الرئيسي! لا يوجد فرق في تغذية محرك المجمع بتيار متناوب مباشر. من وجهة نظر الشخص العادي. هناك بعض الميزات:

1. عندما تعمل بالتيار المباشر ، تزداد الكفاءة. يتم تقليل طاقة الإدخال بشكل متناسب ، مما يحقق كفاءة استخدام أكبر. تم تجهيز لف الجزء الثابت ليس باستنتاجين أو ثلاثة. عند تشغيله بالتيار المباشر ، يتم استخدام جزء من المنعطفات. يتدفق التيار المتردد عبر ملف الجزء الثابت بالكامل.
2. في الحقول الثابتة ، يختفي تأثير انعكاس المغنطة. يقلل بشكل كبير من تسخين الفولاذ الكهربائي للدوائر المغناطيسية لمحرك التيار المستمر. ينعكس ذلك من خلال المتطلبات المنخفضة لتصنيع قاعدة تحمل العضو الدوار والجزء الثابت. من الممكن عدم فصل الدوائر المغناطيسية إلى ألواح ذات عزل بالورنيش. مهما كان الأمر ، فإن معظم محركات مجمعات التيار المستمر مناسبة أيضًا لتشغيل التيار المتردد. تتكون الدوائر المغناطيسية من صفائح من الفولاذ الكهربائي.
3. الزائد غير المباشر هو استقرار السرعة الأعلى. لتنظيم سرعة الدوران في التيار المباشر ، يتم استخدام تغيير في سعة الجهد ، عند التيار المتردد ، يتم قطع جزء من الجيب على طول خط الطاقة باستخدام مفتاح الثايرستور. يتم استخدام الخيار الأخير بواسطة الغسالات.
4. يتم إجراء عكس التيار المتردد عن طريق إعادة تبديل اللفات. تغيير اتجاه التضمين بالنسبة لبعضها البعض. الإجراءات في غسالةأداء مرحلات خاصة. في محركات التيار المستمر ، يتم استبدال القطب الثابت بمغناطيس من الحديد (نيوديميوم). يكفي لتغيير قطبية السلطة للحصول على العكس. يمكن تنفيذ العملية باستخدام مرحل أو موصل. إذا كانت اللفات تعمل بالكهرباء ، فسيتم استخدام إعادة التشغيل لتغيير اتجاه دوران العمود.

في محرك عاكس الأجهزة المنزلية ، يتم توصيل الجزء الثابت في سلسلة مع الدوار. لنقل الطاقة إلى العمود ، يتم استخدام المجمع الحالي في شكل أسطوانة مقسومة على أقسام. فرشاة الجرافيت مع لقط الينابيع ستكون بمثابة أقطاب كهربائية. على الغلاف ، يتم فصل أطراف الجزء الثابت والدوار ، مما يوفر إمكانية تنفيذ الوظيفة العكسية. من بين جهات الاتصال ، قد يكون هناك مساعد: ثلاثة مخرجات لمستشعر القاعة (مقياسان لسرعة الدوران) ، نهاية المصهر الحراري.

عندما يدور العمود ، تتحول الفرشاة تدريجياً إلى القسم التالي ، ويتحرك عمود الدوار. يبقى الجزء الثابت في نفس المكان. يرجى ملاحظة أن القطبية تتغير مع ضعف تردد التيار الكهربائي (50 هرتز) ، وتبقى طبيعة التفاعل كما هي. مثل أقطاب تتنافر ، على عكس جذب الأقطاب. نظرًا للتوزيع الخاص للملف ، والتبديل مع المجمع ، يتم ضمان الاتجاه المطلوب للدوران. يتجلى استقلال المحرك عن نوع جهد الإمداد (DC أو AC). بعض ميزات معدات التجميع الفريدة لهذا النوع من الأجهزة ، اقرأ أدناه.

عندما تتحرك الفرشاة عبر الأسطوانة ، تتولد شرارة.

مبدأ التشغيل

تستخدم المتغيرات لإطفاء الشرر.

تنمو قيمة EMF إلى حجم غير مقبول ، وتنخفض مقاومة الحماية بعشرات الآلاف من المرات ، ويتم تقصير التيار الزائد بواسطة العلبة. تستخدم المتغيرات في أزواج. اجمع كلتا الفرشتين من خلال مبيت محرك المبدل. غالبًا ما يتم حرمان سدادات المكنسة الكهربائية من طرف أرضي ، ويتم تزويدها بنجاح بحماية مكثف. يتم إغلاق الشرارة بواسطة علبة فولاذية ، بسبب مقاسات كبيرة، لا يوجد تدفئة جماعية. إنه لأمر خطير للغاية أن تمسك بمحرك عاكس بمثل هذه الرتوش بيد واحدة ، وأن تمسك بهياكل معدنية مؤرضة (هروب من الحريق ، مياه ، مجاري ، أنابيب غاز ، إطارات مانعة للصواعق ، ضفائر من كابلات الهوائي) باليد الأخرى.

إزالة الخدين من الجسم

حالة الأداة الكهربائية مزودة بخدود قابلة للإزالة ، وتغيير الفرشاة في غضون دقائق. يحفظ عناء تفكيك الجهاز لـ اعمال صيانة. علامة على تآكل الفرشاة هي شرارة قوية. المعدات بالية. تحتوي الفرش الجديدة على الكثير من الشرر عند الفرك. في حالة البلى ، لوحظ انخفاض في القوة. يتوقف المثقاب عن تدوير المثقاب ، وتتوقف أسطوانة الغسالة عند الوزن الاسمي للغسيل المحمّل. ليس من الممكن دائمًا الحصول على فرش أصلية ، يمكن شحذ المكونات إلى الحجم المطلوب باستخدام أداة الطحن.

إشعال الثورات ، توقف

لوحظ حدوث شرر أو توقف عندما تكون الأسطوانة متسخة. تتم إزالة الدوار وتنظيفه بعامل مناسب (كحول).

لا يختلف جهاز محرك التيار المستمر عن الموديلات التي تعمل تحت الجهد المتناوب. ما سبق ينطبق على أي نوع من المعدات.

تشغيل محرك DC

يوجد قسمان تحت المجمع الحالي لأبسط محرك. لقد تدهورت أسطوانة المجمع. تستغرق كل صفيحة ملامسة (لوحة على العمود) نصف دورة. يتم تزويد إحدى الفرشاة بإمكانية موجبة ، والثانية بإمكانية سالبة ، ويتغير اتجاه المجال المغناطيسي للأقطاب وفقًا لذلك. اثنان نشط في أي وقت (في البناء الموصوف أعلاه). يمكن تشكيل الجزء الثابت بواسطة مجال كهربائي ثابت أو مغناطيس معدني. يتم استخدام هذا الأخير بواسطة سيارات الأطفال.

كيف يعمل محرك DC. لنفترض ، في اللحظة الأولى من الزمن ، أن اللفات موجودة كما هو موضح في الشكل. في مثالنا ، لم يعد هناك قطبان ، كما نوقش أعلاه ، بل ثلاثة أقطاب. الحد الأدنى لعدد التشغيل المستقر لمحرك كهربائي يعمل بالتيار المستمر في الاتجاه المطلوب. ترتبط اللفات بدائرة نجمية ، ولكل زوج نقطة مشتركة واحدة. تشكل شدة المجال قطبين سالبين ، أحدهما موجب. يقف المغناطيس الدائم كما هو موضح في الشكل.

رسم مبسط لحالة DC

في كل ثلث دورة ، يتم إعادة توزيع الحقل بحيث تتغير الأقطاب وفقًا للتغير في جهد الإمداد على الصفائح. في الرسم البياني الثاني نرى: تغيرت أعداد اللفات ، وظلت الصورة في الفضاء. تعهد الاستقرار: قطب واحد ينجذب إلى مغناطيس دائم ، والثاني ينفر. إذا كنت بحاجة إلى عكس اتجاه البطارية ، فإن قطبية توصيل البطارية (المركم) تتغير. والنتيجة هي قطبان موجبان ، أحدهما سالب. سوف يتحرك العمود في عكس اتجاه عقارب الساعة.

نعتقد أن مبدأ تشغيل محرك كهربائي يعمل بالتيار المستمر أصبح الآن واضحًا. نضيف أن المحركات من نوع الصمام شائعة اليوم. يعتقد الكثيرون أنه يجعل الحقول متناوبة على الجزء الثابت ، سيكون الدوار مغناطيسًا دائمًا. كأول تقدير تقريبي ، محرك من نوع الصمام. يتم توفير التيار المباشر لملفات الجزء الثابت المطلوبة من خلال مفاتيح الثايرستور بتبديلها. نتيجة لذلك ، يتم إنشاء التوزيع المطلوب للحقل.

تتمثل مزايا النظام في تقليل عدد أجزاء الاحتكاك التي تسبب الحاجة إلى الصيانة والإصلاح. وحدة التحكم في الثايرستور معقدة للغاية. يُسمح بتنظيم التحويل باستخدام الرقائق. في الوقت نفسه ، سيكون التصميم بمثابة مستشعر موضع عمود الدوران الخشن (زائد أو ناقص المسافة بين وسادات التلامس لمحور العمود). محركات الصمام ليست جديدة. تستخدم على نطاق واسع في صناعات محددة. يساعد في الحفاظ على وتيرة الدوران بدقة. في الحياة اليومية ، يصعب العثور على محركات بدون فرش. يمكن رؤية بعض التشابه في الغسالة. نحن نتحدث عن مضخة تصريف المياه (الدوار مغناطيسي ، تيار متردد فقط).

الخصائص التقنية لمحركات التيار المستمر أفضل مما لو كانت تعمل بالتيار المتردد. يتم استخدام فئة الجهاز على نطاق واسع. في كثير من الأحيان ، يتم استخدام محركات التيار المستمر عند تشغيلها بواسطة بطاريات من أنواع مختلفة. عندما لا يكون هناك خيار. ستسمح مزايا دائرة الطاقة للبطاريات بالعمل لفترة أطول.

يتم توصيل لفات الجزء الثابت والدوار في سلسلة ، بالتوازي. يتم تطبيق الأخير عند تحميل العمود في الحالة الأولية. هناك زيادة حادة في السرعة ، مما قد يؤدي إلى عواقب سلبية إذا كان الدوار يتحرك بسهولة كبيرة. ذكروا تفاصيل دقيقة مماثلة في موضوع تصميم المحركات بأيديهم.

محرك التيار المستمر هو محرك كهربائي يعمل بالتيار المباشر. إذا لزم الأمر ، احصل على محرك عالي عزم الدوران بسرعة منخفضة نسبيًا. من الناحية الهيكلية ، يعد Inrunners أبسط نظرًا لحقيقة أن الجزء الثابت الثابت يمكن أن يكون بمثابة سكن. يمكن تركيب أجهزة التركيب عليه. في حالة Outrunners ، يدور الجزء الخارجي بالكامل. يتم تثبيت المحرك بواسطة محور ثابت أو أجزاء ثابتة. في حالة وجود عجلة محرك ، يتم التثبيت للمحور الثابت للجزء الثابت ، ويتم توصيل الأسلاك إلى الجزء الثابت من خلال محور أجوف أقل من 0.5 مم.

هناك الأنواع التالية من محركات التيار المستمر:

يسمى محرك التيار المتردد محرك كهربائي يعمل بالتيار المتردد. هناك الأنواع التالية من محركات التيار المتردد:

يوجد أيضًا UKD (محرك عاكس عالمي) بوظيفة وضع التشغيل على كل من التيار المتردد والتيار المباشر.

نوع آخر من المحركات محرك متدرج مع عدد محدود من مواضع الدوار. يتم تحديد موضع معين محدد للدوار من خلال إمداد الطاقة للملفات المقابلة اللازمة. عندما تتم إزالة جهد الإمداد من ملف واحد ونقله إلى ملف آخر ، تحدث عملية انتقال إلى موضع آخر.

عادةً ما لا يحقق محرك التيار المتردد عند تشغيله بواسطة شبكة تجارية سرعات تزيد عن ثلاثة آلاف دورة في الدقيقة. لهذا السبب ، عندما يكون من الضروري الحصول على ترددات أعلى ، يتم استخدام محرك تجميع ، وتتمثل المزايا الإضافية له في الخفة والاكتناز مع الحفاظ على الطاقة المطلوبة.

في بعض الأحيان يتم استخدام آلية نقل خاصة تسمى المضاعف ، والتي تغير المعلمات الحركية للجهاز إلى المؤشرات الفنية المطلوبة. تشغل مجموعات التجميع أحيانًا ما يصل إلى نصف مساحة المحرك بالكامل ، لذلك يتم تقليل حجم محركات التيار المتردد وجعلها أخف وزناً من خلال استخدام محول التردد ، وأحيانًا بفضل وجود شبكة بها زيادة الترددحتى 400 هرتز.

أي مورد المحرك التعريفيالتيار المتردد أعلى بشكل ملحوظ من المجمع. تم تحديده حالة عزل اللفات والمحامل. يعتبر المحرك المتزامن ، عند استخدام العاكس ومستشعر موضع الدوار ، نظيرًا إلكترونيًا لمحرك تجميع كلاسيكي يدعم تشغيل التيار المستمر.

محرك DC بدون فرشات. معلومات عامة وجهاز الجهاز

يُطلق على محرك DC بدون فرش أيضًا محرك بدون فرش ثلاثي الأطوار. إنه جهاز متزامن ، يعتمد مبدأ تشغيله على تنظيم التردد المتزامن ذاتيًا ، والذي يتم من خلاله التحكم في ناقل المجال المغناطيسي للجزء الثابت (بدءًا من موضع الدوار).

غالبًا ما يتم تشغيل وحدات التحكم في المحرك من هذا النوع الجهد المستمرالتي حصلوا منها على أسمائهم. في الأدبيات الفنية باللغة الإنجليزية ، يُطلق على المحرك بدون فرش PMSM أو BLDC.

تم إنشاء المحرك بدون فرش في المقام الأول لتحسين أي محرك DCعموما. تم وضع متطلبات عالية جدًا على مشغل مثل هذا الجهاز (خاصة على محرك دقيق عالي السرعة مع تحديد المواقع بدقة).

ربما أدى هذا إلى استخدام مثل هذه الأجهزة المحددة للتيار المستمر ، بدون فرش ثلاث مراحل المحركات، وتسمى أيضًا BDPT. هم متطابقون تقريبًا في التصميم. محركات متزامنةالتيار المتردد ، حيث يحدث دوران الجزء المتحرك المغناطيسي في الجزء الثابت التقليدي الرقائقي في وجود لفات ثلاثية الطور ، ويعتمد عدد الدورات على الجهد وأحمال الجزء الثابت. بناءً على إحداثيات معينة للدوار ، يتم تبديل لفات الجزء الثابت المختلفة.

يمكن أن توجد محركات DC بدون فرشات بدون أي مستشعرات منفصلة ، ومع ذلك ، فهي موجودة في بعض الأحيان على الدوار ، مثل مستشعر القاعة. إذا كان الجهاز يعمل بدون مستشعر إضافي ، فحينئذٍ تعمل لفات الجزء الثابت كعنصر تثبيت. ثم ينشأ التيار بسبب دوران المغناطيس ، عندما يقوم الدوار بتحريض EMF في لف الجزء الثابت.

إذا تم إيقاف تشغيل إحدى اللفات ، فسيتم قياس الإشارة التي تم إحداثها ومعالجتها بشكل أكبر ، ومع ذلك ، فإن مبدأ التشغيل هذا مستحيل بدون أستاذ معالجة الإشارات. ولكن لعكس أو كبح مثل هذا المحرك الكهربائي ، ليست هناك حاجة إلى دائرة جسر - ستكون كافية لتزويد نبضات التحكم إلى لفات الجزء الثابت في التسلسل العكسي.

في VD (محرك بتبديل) ، يوجد المحث على شكل مغناطيس دائم على الدوار ، وملف المحرك على الجزء الثابت. بناءً على موضع الدوار ، يتم تشكيل جهد الإمداد لجميع اللفاتمحرك كهربائي. عند استخدامه في مثل هذه الإنشاءات للمجمع ، سيتم تنفيذ وظيفته في محرك الصمام بواسطة مفتاح أشباه الموصلات.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين المحركات المتزامنة وعديمة الفرشاة في المزامنة الذاتية للأخير بمساعدة DPR ، والتي تحدد التردد النسبي لدوران الدوار والمجال.

في أغلب الأحيان ، يجد محرك DC عديم الفرشاة تطبيقًا في المجالات التالية:

الجزء الثابت

يتميز هذا الجهاز بتصميم كلاسيكي ويشبه نفس الجهاز الخاص بآلة غير متزامنة. يشمل التكوين لف النحاس الأساسية(موضوعة حول المحيط في الأخاديد) ، والتي تحدد عدد المراحل ، والإسكان. عادةً ما تكون مرحلتي الجيب وجيب التمام كافية للدوران والبدء الذاتي ، ومع ذلك ، غالبًا ما يكون محرك الصمام ثلاثي الأطوار وحتى رباعي الأطوار.

تنقسم المحركات الكهربائية ذات القوة الدافعة العكسية وفقًا لنوع اللف على لف الجزء الثابت إلى نوعين:

• شكل جيبي
• شكل شبه منحرف.

في أنواع المحركات المقابلة ، يتغير تيار الطور الكهربائي أيضًا وفقًا لطريقة الإمداد الجيبي أو شبه المنحرف.

الدوار

عادةً ما يكون الجزء المتحرك مصنوعًا من مغناطيس دائم مع اثنين إلى ثمانية أزواج من الأقطاب ، والتي بدورها تتناوب من الشمال إلى الجنوب أو العكس.

تعتبر مغناطيسات الفريت الأكثر شيوعًا والأرخص في تصنيع الدوار ، لكن عيبها هو مستوى منخفضالحث المغناطيسيلذلك ، فإن الأجهزة المصنوعة من سبائك من مختلف العناصر الأرضية النادرة تحل الآن محل هذه المواد ، لأنها يمكن أن توفرها مستوى عالالحث المغناطيسي ، والذي بدوره يسمح بتقليل حجم الدوار.

DPR

يوفر مستشعر موضع الدوار استجابة. وفقًا لمبدأ التشغيل ، يتم تقسيم الجهاز إلى الأنواع الفرعية التالية:

• استقرائية؛
• كهرضوئي؛
• مستشعر تأثير هول.

النوع الأخير هو الأكثر شعبية بسبب تقريبا خصائص القصور الذاتي المطلقةوالقدرة على التخلص من التأخير في قنوات التغذية الراجعة بموضع الدوار.

نظام التحكم

يتكون نظام التحكم من مفاتيح الطاقة ، وأحيانًا أيضًا من الثايرستور أو ترانزستورات الطاقة ، بما في ذلك البوابة المعزولة ، مما يؤدي إلى تجميع عاكس التيار أو عاكس الجهد. غالبًا ما يتم تنفيذ عملية إدارة هذه المفاتيح باستخدام متحكم دقيقالأمر الذي يتطلب قدرًا هائلاً من العمليات الحسابية للتحكم في المحرك.

مبدأ التشغيل

يكمن تشغيل المحرك في حقيقة أن جهاز التحكم يقوم بتبديل عدد معين من لفات الجزء الثابت بحيث يكون متجه المجالات المغناطيسية للعضو الدوار والجزء الثابت متعامدًا. مع PWM (تعديل عرض النبض) يتحكم جهاز التحكم في التيار المتدفق عبر المحركوينظم عزم الدوران المبذول على الدوار. يتم تحديد اتجاه لحظة التمثيل هذه بعلامة الزاوية بين المتجهات. تستخدم الدرجات الكهربائية في الحسابات.

يجب أن يتم التبديل بطريقة تجعل Ф0 (تدفق إثارة الدوار) ثابتًا بالنسبة لتدفق المحرك. عندما تتفاعل هذه الإثارة مع تدفق المحرك ، يتشكل عزم الدوران M ، والذي يميل إلى تدوير الدوار وبالتوازي يضمن تزامن الإثارة وتدفق المحرك. ومع ذلك ، أثناء دوران الدوار ، يتم تبديل اللفات المختلفة تحت تأثير مستشعر موضع الدوار ، ونتيجة لذلك يتحول تدفق المحرك نحو الخطوة التالية.

في مثل هذه الحالة ، يتحول المتجه الناتج ويصبح ثابتًا فيما يتعلق بتدفق الجزء المتحرك ، والذي بدوره يخلق عزم الدوران الضروري على عمود المحرك.

إدارة المحرك

تنظم وحدة التحكم في محرك كهربائي يعمل بالتيار المستمر بدون فرش اللحظة التي تعمل على الدوار عن طريق تغيير قيمة تعديل عرض النبضة. يتم التحكم في التبديل و نفذت إلكترونيا، على عكس المعتاد فرشاة المحركالتيار المباشر. ومن الشائع أيضًا أنظمة التحكم التي تنفذ تعديل عرض النبضة وخوارزميات تنظيم عرض النبضة لسير العمل.

توفر المحركات التي يتم التحكم فيها بواسطة المتجهات أوسع نطاق معروف للتحكم الذاتي في السرعة. يرجع تنظيم هذه السرعة ، بالإضافة إلى الحفاظ على وصلة التدفق عند المستوى المطلوب ، إلى محول التردد.

تتمثل إحدى ميزات تنظيم المحرك الكهربائي بناءً على التحكم في النواقل في وجود إحداثيات محكومة. هم في نظام ثابت و تحولت إلى الدورية، تسليط الضوء على قيمة ثابتة تتناسب مع المعلمات الخاضعة للرقابة للمتجه ، والتي بسببها يتم تشكيل إجراء تحكم ، ثم الانتقال العكسي.

على الرغم من كل مزايا هذا النظام ، إلا أنه مصحوب أيضًا بعيب في شكل تعقيد التحكم في الجهاز للتحكم في السرعة في نطاق واسع.

المميزات والعيوب

في الوقت الحاضر ، في العديد من الصناعات ، هناك طلب كبير على هذا النوع من المحركات ، لأن محرك التيار المستمر بدون فرش يجمع بين معظم المحركات أفضل الصفاتعدم الاتصال وأنواع المحركات الأخرى.

المزايا التي لا يمكن إنكارها للمحرك بدون فرش هي:

على الرغم من الإيجابيات الكبيرة ، محرك DC بدون فرشله أيضًا بعض العيوب:

بناءً على ما سبق وتخلف الإلكترونيات الحديثة في المنطقة ، لا يزال الكثيرون يعتبرون أنه من المناسب استخدام محرك تقليدي غير متزامن مع محول تردد.

محرك DC بدون فرشات ثلاثي الأطوار

يتمتع هذا النوع من المحركات بأداء ممتاز ، خاصة عند إجراء التحكم عن طريق مستشعرات الموضع. إذا اختلفت لحظة المقاومة أو لم تكن معروفة على الإطلاق ، وكذلك إذا كان من الضروري تحقيقها عزم بدء تشغيل أعلىيستخدم التحكم في المستشعر. إذا لم يتم استخدام المستشعر (عادة في المراوح) ، فإن التحكم يلغي الحاجة إلى الاتصال السلكي.

ميزات التحكم في محرك بدون فرش ثلاثي الأطوار بدون مستشعر موضع:

ميزات التحكم ثلاث مراحل محرك فرشمع مشفر الموضع باستخدام مثال مستشعر تأثير هول:

استنتاج

يتميز محرك DC بدون فرش بالعديد من المزايا وسيكون اختيارًا مناسبًا للاستخدام من قبل كل من المتخصص والشخص العادي.

لها موقعان للجزء المتحرك ("نقطتان ميتتان") ، يستحيل من خلالها البدء الذاتي ، وعزم دوران غير متساوٍ ، في التقريب الأول (المجال المغناطيسي لأقطاب الجزء الثابت B منتظم (متجانس) ، إلخ.) يساوي

حيث - عدد لفات الملف الدوار ، - تحريض المجال المغناطيسي لأقطاب الجزء الثابت ، - التيار في لف الجزء المتحرك [A] ، - طول جزء العمل من لفة الملف [م] ، - المسافة من محور الدوار إلى جزء العمل من دوران لف الدوار (نصف القطر) [م] ، - جيب الزاوية بين اتجاه القطب الشمالي الجنوبي للجزء الثابت ونفس الاتجاه في الدوار [راد] ، - السرعة الزاوية[راد / ثانية] ، - الوقت [ثانية].

نظرًا لوجود العرض الزاوي للفرش والفجوة الزاويّة بين الألواح (الصفائح) للمجمع في محرك هذا التصميم ، توجد أجزاء من لف الجزء المتحرك تقصرها الفرش بشكل ديناميكي بشكل دائم. عدد الأجزاء ذات الدائرة القصيرة من لف الدوار يساوي عدد الفرش. لا تشارك هذه الأجزاء ذات الدائرة القصيرة من لف الدوار في توليد عزم الدوران الكلي.

إجمالي جزء قفص السنجاب من الدوار في المحركات ذات المجمع الواحد يساوي:

، حيث n هو عدد الفرشاة ، alfa هو العرض الزاوي لفرشاة واحدة [راديان].

بدون مراعاة أجزاء عزم الدوران التي قصرتها الفرشاة ، فإن متوسط ​​عزم الدوران للإطارات (المنعطفات) مع التيار لكل دورة يساوي المساحة الواقعة أسفل منحنى عزم الدوران المتكامل مقسومًا على طول الفترة (دورة واحدة =):

أرز. 2 محرك عاكس للتيار المستمر مع محرك ثنائي القطب وثلاثي الأقطاب

المحرك في الشكل. 2 يتكون من مغناطيس كهربائي واحد على الجزء الثابت (الجزء الثابت ثنائي القطب) مع أقطاب واضحة وملف واحد ، ودوار ثلاثي الأقطاب مع أعمدة واضحة وثلاث لفات (يمكن توصيل لفات الجزء المتحرك بنجمة أو دلتا) ، ومجمع فرشاة تجميع مع ثلاث لوحات (لاميلاس) وفرشتين. يمكن البدء الذاتي من أي موضع في الدوار. لها عزم دوران غير متساوٍ أقل من محرك ذو قطبين دوار (الشكل 1).

الاختصار DCT (محرك DC) مؤسف ، لأن اسم "محرك التيار المتردد" له نفس الاختصار - DCT. ولكن نظرًا لأن محركات التيار المتردد تنقسم إلى غير متزامن (AD) ومتزامن (SD) ، فإن الاختصار DPT يشار إليه باسم محركات DC.

الجزء الثابت

بدون مراعاة أجزاء عزم الدوران التي قصرتها الفرشاة ، فإن متوسط ​​عزم الدوران لكل دورة (فترة) يساوي المساحة الواقعة أسفل منحنى عزم الدوران المتكامل مقسومًا على طول الفترة:

مع s يتحول في اللف

حلقتان مع التيار في مجال مغناطيسي منتظم لأقطاب الجزء الثابت

إذا قمت بتثبيت إطار ثانٍ على دوار الماكينة ، تم إزاحته بالنسبة إلى الأول بزاوية π / 2 ، فإنك تحصل على دوار رباعي الأقطاب. لحظة الإطار الثاني:

اللحظة الإجمالية لكلا الإطارين:

وهكذا ، اتضح أن عزم الدوران يعتمد على زاوية دوران الدوار ، لكن التفاوت أقل من إطار واحد. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إضافة بدء التشغيل الذاتي من أي موضع للدوار. في هذه الحالة ، سيتطلب الإطار الثاني مجمّعًا ثانيًا (مجموعة جامع الفرشاة). كلتا العقدتين متصلتان بالتوازي ، بينما يحدث التبديل الحالي داخل الإطار على فترات مع أدنى تيار داخل الإطار ، مع اتصال تسلسلييحدث التبديل الحالي في أحد الإطارات (انقطاع الدائرة) أثناء الحد الأقصى الحاليفي إطار آخر. من الناحية العملية ، نظرًا لحقيقة أن العرض الزاوي للفرشاة α [rad] أقل قليلاً من العرض الزاوي للفجوة β [rad] بين ألواح التجميع (الصفائح) ثمانية أجزاء صغيرة تحت منحنى عزم الدوران يساوي

، حيث Δ = β - α ، لا تشارك في إنشاء عزم الدوران الكلي.

إطار مع تيار في مجال مغناطيسي غير منتظم لأقطاب الجزء الثابت

إذا كان المجال المغناطيسي لأقطاب الجزء الثابت غير منتظم ويتغير فيما يتعلق بقضبان الإطار وفقًا للقانون

ثم سيكون عزم الدوران لقضيب واحد مساويًا لـ

لقضيبين

لإطار لفائف

أربعة أجزاء تحت منحنى عزم الدوران تساوي

.

بدون مراعاة أجزاء عزم الدوران التي قصرتها الفرشاة ، فإن متوسط ​​عزم الدوران لكل دورة (فترة) يساوي المساحة الواقعة أسفل المنحنى المتكامل مقسومًا على طول الفترة:

مع s يتحول في اللف

حلقتان مع تيار في مجال مغناطيسي غير منتظم لأقطاب الجزء الثابت

للإطار الثاني (جيب التمام) ،

سيكون عزم الدوران من الإطار الثاني (جيب التمام) مساويًا لـ

إجمالي عزم الدوران من كلا الإطارين يساوي

أولئك. ثابت ولا يعتمد على زاوية دوران الدوار.

من الناحية العملية ، نظرًا للفجوة ، فإن الأجزاء الثمانية الصغيرة الموجودة أسفل منحنى عزم الدوران متساوية

كل

لا تشارك في إنشاء عزم الدوران.

الدوار عبارة عن مغناطيس دائم ويتم تبديل لفات الجزء الثابت الدوائر الإلكترونية- محولات. يمكن أن تكون المحركات عديمة الفرشاة أحادية الطور (نقطتان ميتة) ، مرحلتان (جيب جيب التمام) ، ثلاث مراحل أو أكثر.

يمكن لمحرك DC بدون فرش مع مقوم (جسر) أن يحل محل محرك المجمع العالمي (UKD).

إدارة DPT

الخصائص الميكانيكية لـ DPT

اعتماد التردد على اللحظة على عمود DCT. معروض كرسم بياني. المحور الأفقي (الإحداثي) هو اللحظة على عمود الدوار ، المحور الرأسي (الإحداثي) هو سرعة الدوار. السمة الميكانيكية لـ DPT هي خط مستقيم بميل سلبي.

تم بناء الخصائص الميكانيكية لـ DCT عند جهد إمداد معين لملفات الدوار. في حالة بناء الخصائص لعدة قيم لجهد الإمداد ، يتحدث المرء عن عائلة من الخصائص الميكانيكية DCT.

ضبط خصائص DPT

اعتماد سرعة الدوار على جهد الإمداد لملفات الدوار لمحرك التيار المستمر. معروض كرسم بياني. المحور الأفقي (الإحداثي) هو جهد إمداد لفات الجزء المتحرك ، والمحور العمودي (الإحداثي) هو سرعة الدوار. خاصية التحكم DPT هي خط مستقيم بميل إيجابي.

تم بناء خاصية التحكم في DPT في لحظة معينة تم تطويرها بواسطة المحرك. في حالة تكوين خصائص تحكم للعديد من قيم اللحظة على عمود الدوار ، يتحدث المرء عن عائلة من خصائص التحكم في DPT.