Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока

Выберите ваш город

Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока

Электротехника занимает особое место в жизни современного человека. Электродвигатель входит в перечень популярных устройств, что находят применение в разных направлениях деятельности человека. Недавно был опубликован текст, где детально изложены все нюансы силового агрегатного механизма, функционирующего в сети переменного тока.

Тема этой статьи затрагивает двигатель постоянного тока: устройство и принцип действия системы, особенности конструкции, способы коммуникации с электросетью и прочие нюансы.

Особенности силового агрегата

Ответ на вопрос: «из чего состоит двигатель постоянного тока» выглядит так:

• 1. Вал для монтажа остальных компонентов.
• 2. Роторный элемент (якорь), в который входят:
• 2.1 Сердечник – комплекс металлических элементов, изготовленных из стального сплава для электротехники.
• 2.2 Обмотка.
• 2.3 Коллектор.
• 2.4 Главный полюс – комплекс металлических элементов (пластин). В случае небольших агрегатных механизмов допустимо производство полюсов из магнитов.
• 2.5 Обмотка возбуждения.
• 2.6 Цельные вспомогательные полюсы (в малогабаритных системах отсутствуют) позволяют оптимизировать коммутацию. Их размещают между ключевых полюсов.
• 2.7 Обмотка из окрашенной проводки вспомогательного полюса.
• 3. Корпус двигателя изготавливают из чугуна. Этот металл хорошо зарекомендовал себя при эксплуатации в экстремальных условиях. Он обладает оптимальным значением износостойкости. Чтобы улучшить корпус, инженеры разрабатывают конструкцию с ребрами, позволяющими соблюдать правильный баланс температур при эксплуатации агрегата. Полюсы и якорь монтируют в корпус. Они нужны для формирования индуктора.
• 4. Конечные элементы обмотки зоны полюсов подключается к коробке с клеммами. В этом техническом блоке имеются модули, обеспечивающие сопряжение с индуктором и щетками якоря. Имеются технологические разъемы, позволяющие установить сальники (нужны для подвода силового кабеля). Существуют устройства небольшой мощности. Конструкция такого двигателя допускает вывод обмотки в коробку с клеммами, при этом один из зажимов полюсов и траверса щеток должны находиться в плотной коммуникации в машине. В коробку клемм следует выводить оставшиеся зажимы. Большие силовые агрегаты эксплуатируют в условиях значительного номинального напряжения. Следовательно, отсутствует необходимость в монтаже коробки клемм. Нижний блок станины выступает в виде точки вывода проводки. В случае параллельной системы допустимо использовать силовые кабели. Последовательное соединение предусматривает наличие шин.

Устройство коллекторной машины постоянного тока предусматривает наличие следующих элементов:

• 1. Блок подшипников: щиты (на них монтируют наружные и внутренние крышки), шарнирные элементы.
• 2. Узел щеток: кронштейн, держатели, а также сами щетки. Система фиксируется на выпуклости крышки заднего щита. Она необходима для организации подачи энергии к ротору, а также для трансформации тока в якоре.
• 3. Вентилятор обеспечивает низкую температуру нагрева конструкции во время эксплуатации.
• 4. Пружины и болты для упрощения погрузки-разгрузки, а также установки двигателя.
• 5. Лапы для минимизации вибрации во время эксплуатации.
• 6. Кожух защиты вентилятора, а также кожух вывода обдува.
• 7. Шильдик с перечнем ключевых параметров.

Способы подключения

Особого внимания заслуживает подключение двигателя постоянного тока к сети 220. На коробке клемм указывается определенная маркировка на основании параметров двигателя. На базе этих данных выбирается способ подключения кабельной системы. Рассмотрим все способы подачи питания более подробно.

Запуск обмотки от независимых источников

Такое устройство функционирует в случае, когда напряжение на обмотке и якорь получают питание энергией от разных источников энергии. В зону размещения силового кабеля подключаются два двужильных провода (серый и синий). Предварительно зачищаются края. Позднее их оснащают наконечниками.

Далее следует начать подключать каждую из жил. Инструкция по коммуникациям между жилами и клеммами представлена во внутренней части коробки клемм. Рекомендуется четко следовать предложенной системе действий. В рассматриваемом случае система выглядит следующим образом:

• 1. Синяя жила первого провода соединяется с клеммой Н1, а к клемме Н2 подключается серая жила.
• 2. Синяя жила второго провода сопрягается с клеммой Я2, а к клемме Д2 присоединяют серую жилу.

Последовательное и параллельное возбуждение обмотки

Чтобы подключить такие агрегаты, нужно завести один двужильный кабель (должны быть синяя и серая жилы). Концы зачищаются и оснащаются наконечники. Рассмотрим особенности каждого из них.

Когда идет подключение системы с параллельной активацией обмотки, следует выполнить монтаж перемычек между контактной парой Д2 и Ш1, а также Я2 и Ш2. Соответственно серая жила подключается к клемме Д2, а синий провод соединяется с клеммой Я2. Возможно аналогичное сопряжение с модулями Ш1 и Ш2.

Когда наблюдается последовательная активация сети, ставят перемычку из гибкого материала с обеих сторон клемм С2 и Я2. Силовой кабель с наконечниками подключается так: серый элемент в коммуникации с клеммой Д2 (как и в случае, что описан выше), при этом синий фрагмент подключается к клемме С2.

Особенности функционирования

Принцип действия двигателя постоянного тока кратко – актуальный вопрос, интересующий многих пользователей. Рассмотрим его максимально подробно.

Происходит подача напряжения, начинается процесс циркуляции электричества по проводам обмотки. Можно заметить формирование зоны полярности между смежными полюсами. Образуется определенного рода магнитная система, провоцирующая возникновение магнитного поля. Коллектор передает стабильный поток энергии на якорь, при этом с двух сторон наблюдается коммуникация с созданным магнитным полем. Электромагнитная индукция запускает вращающий момент. Происходит поворот ротора. Активизируется система щеток. Обеспечивается постоянное вращение ротора за счет тесной коммуникации элементов.

В электрическом двигателе якорь может вращаться в любом направлении. Трансформировать обороты можно при помощи простого действия. Достаточно сменить направление тока в обмотке. Для этого меняется полярность питающих жил в коробке клемм. Такого эффекта удается достигнуть за счет перестановки кабеля положительного заряда в отрицательное положение, а отрицательного заряда – в положительное значение соответственно. Новая схема подключения выглядит так: серую жилу соединяют с клеммой Н1 (Я2), а синий провод прикрепляют к клемме Н2 (Д2).

Когда меняются полярные зоны в системе запуска и вращающегося элемента, преобразование движения не наблюдается. Изменения становятся возможны только в случае, когда меняется направление тока в обмотке или якоре. Задачу удается реализовать, когда происходит монтаж подготовленных перемычек между контактной группой С1, Д2, С2. Для этого используется серый кабель. Питание подключается в таком порядке: серая жила подключена к клемме С1, а синяя — к клемме Я2.

Перемычки между клеммами С1, Д2, С2 могут быть смонтированы при помощи синего провода. В этом случае схема подключения силового кабеля выглядит в обратном порядке от схемы, что изложена выше (серый провод соединяют с клеммой Я2, а синий провод сопрягают с клеммой С1).

Двигатель постоянного тока можно переключить в реверс. Для этого рекомендуется менять направление движения электричества в обмотке якоря. Подобное обстоятельство объясняет факт того, что обрыв провода в обмотке возбуждения может спровоцировать критическое увеличение ЭДС. В результате вероятнее всего будет наблюдаться пробой изоляции проводки.

Двигатель постоянного тока – это силовой агрегат, обеспечивающий функционирование электротехнических приспособлений. Выше детально рассмотрены устройство, принцип функционирования, а также способы подключения двигателя. Этот вопрос более детально изложен на видео, где специалисты на наглядном примере демонстрируют все нюансы, что описаны в этой статье.

Запрос цены
«», м.

Оформить заявку

Выберите свой город из списка

Электродвигатели постоянного тока

Электродвигатели постоянно присутствуют в нашей жизни. Они встречаются во многих устройствах, таких как: электрические зубные щетки, фены, миксеры, лифты и т.д. Как же работает это полезное устройство? Двигатели постоянного тока выпускаются в таком количестве версий и размеров, что действительно трудно найти место, где мы их не встретим. Это, прежде всего, все такие типы приводов, которые не требуют точного определения положения вала двигателя.

Принцип работы и устройство двигателя постоянного тока

Разберем принцип работы и устройство промышленного двигателя постоянного тока. Давайте начнем с простейшего электродвигателя постоянного тока выглядит он так, статор обеспечивает постоянное магнитное поле, а якорь являющийся вращающийся частью,  представляет собой простую катушку, якорь подключается к источнику постоянного тока через пару коллекторных колец.  Когда ток течет через катушку, в ней находится электромагнитная сила и в соответствии с законом Лоренца, катушка начинает вращаться. Вы можете заметить, что при вращении катушки, коллекторные кольца соединяются с источником питания противоположной полярности, в результате на левой стороне катушки всегда наблюдается движение  электричество от нас а на правой на нас,  это обеспечивает постоянное однонаправленное движение крутящего момента, поэтому катушка будет продолжать вращаться. Но если внимательно понаблюдать за вращением катушки то можно заметить, что вращение  останавливается, когда катушка расположена почти перпендикулярно магнитному потоку, поэтому у такого двигателя постоянного тока движение ротора будет неравномерным. Есть один прием помогающий решить эту проблему нужно добавить еще один контур обмотки к ротору с отдельной коллекторной парой для него, при такой схеме, в момент когда первый контур находится в вертикальном положении, второй контур подключается к источнику питания. Таким образом, движущая сила всегда присутствует в системе. Более того, чем больше таких контуров, тем более плавным будет вращении двигателя. На практике,  контуры обмотки якоря двигателя помещаются в пазах высоко проводимых  слоев стали, это позволяет улучшить взаимодействие магнитных потоков.

Пружинные коллекторные щетки помогают поддерживать контакт с  источником питания. Полюс статора из постоянного магнита используется только в очень маленьких двигателях постоянного тока, чаще всего используется электромагнит. Поле катушки электромагнита питается от того же источника постоянного тока. Индукторные катушки могут соединяться с роторной обмоткой двумя разными способами, параллельно или последовательно.  В результате получаются две разные конструкции двигателя постоянного тока: двигатель параллельного и  последовательного возбуждения.  Двигатель последовательного возбуждения имеет хороший пусковой момент, но его скорость резко падает с увеличением  нагрузки; двигатель параллельного возбуждения имеет низкий пусковой момент, но он способен работать практически с постоянной скоростью, независимо от нагрузки на двигатель.

В отличии от других электрических машин, двигатели  постоянного тока обладают уникальным свойством: генерирование обратной ЭДС (электродвижущей силы). Вращающийся контур в магнитном поле создает ЭДС, в соответствии с принципом электромагнитной индукции, тоже происходит в случае с вращающимся контуром обмотки якоря: индуцируется  внутренняя ЭДС, которая противодействует прилагаемому входному напряжению. Обратная ЭДС пропорциональна частоте вращения ротора, при запуске двигателя обратная ЭДС слишком мало поэтому ток в обмотке якоря становятся слишком высоким что приводит к выгоранию ротора, поэтому для больших двигателей постоянного тока>необходим соответствующий пусковой механизм, который регулируют прилагаемое входное напряжение.

Электродвигатели постоянного тока в наличии и под заказ, звоните!

Все о двигателях с постоянными магнитами

Благодаря электрическому двигателю появилась возможность производить движение с помощью электричества. Они представляют собой разнообразный класс машин, которые обеспечивают мощность для ошеломляющего количества приложений и в настоящее время управляют автоматизацией, производством, коммерческими продуктами и многим другим. Универсальность этих двигателей обусловлена ​​​​многими доступными типами электродвигателей, и в этой статье будет рассмотрена многообещающая конструкция — двигатель с постоянными магнитами. Первоначально разработанный на ранней стадии, этот двигатель быстро становится достойной альтернативой отраслевым стандартам благодаря достижениям 21 века. Этот двигатель, принципы его работы и области применения будут рассмотрены в ходе этого обсуждения и будут показаны, почему этот двигатель привлек к себе столько внимания в последние годы.

Что такое двигатели с постоянными магнитами?

Двигатели с постоянными магнитами — это усовершенствованный двигатель, похожий по конструкции на асинхронные двигатели и серводвигатели (более подробную информацию об этих двух конструкциях можно найти в наших статьях об асинхронных двигателях и серводвигателях). Они состоят из статора — внешнего корпуса — и ротора — подвижного компонента, соединенного с выходным валом двигателя. Как и другие двигатели переменного тока, двигатель с постоянными магнитами использует физику электромагнетизма для создания крутящего момента, и они делают это с помощью постоянных магнитов (обычно редкоземельных магнитов), встроенных в их ротор. Эта конструкция отличается от большинства других электродвигателей, в которых ротор либо генерирует собственное магнитное поле за счет индукции, либо за счет использования источника питания постоянного тока, либо просто состоит из ферромагнитного металла. Магниты в двигателе с постоянными магнитами при правильном расположении по отношению к статору могут обеспечивать скорость, равную частоте тока возбуждения, и поэтому считаются синхронным двигателем (подробнее см. в нашей статье о синхронных двигателях). Эти двигатели должны быть соединены с электронным компонентом, который сглаживает крутящий момент этого двигателя, и именно поэтому эти машины только недавно достигли своего успеха в качестве жизнеспособной конструкции.

Как работают двигатели с постоянными магнитами?

Основные принципы работы двигателя с постоянными магнитами аналогичны большинству электродвигателей; внешний статор содержит обмотки катушек, питаемых от источника питания, а ротор свободно вращается за счет сил, передаваемых катушками статора. Многие из тех же основных принципов, что и для асинхронных двигателей, справедливы и для двигателей с постоянными магнитами, и дополнительную информацию можно найти в нашей статье об асинхронных двигателях. Это не означает, что они чисто машины переменного тока; фактически, на протяжении большей части своего срока службы они использовались как двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (PMDCM) для небольших приложений. Тем не менее, мощность PMDCM довольно слабая, и в этой статье основное внимание будет уделено двигателям переменного тока с постоянными магнитами (PMACM), поскольку они имеют большие размеры, предлагают большую мощность и могут соответствовать асинхронным двигателям с точки зрения прочности. , эффективность и количество использований.

Определяющая особенность PMACM — постоянные магниты внутри их ротора — подвергаются воздействию вращающегося магнитного поля (RMF) обмоток статора и отталкиваются во вращательное движение. Это отличие от других роторов, где магнитная сила должна индуцироваться или генерироваться в корпусе ротора, что требует большего тока. Это означает, что PMACM, как правило, более эффективны, чем асинхронные двигатели, поскольку магнитное поле ротора является постоянным и не требует источника энергии для его генерации. Это также означает, что для работы им требуется частотно-регулируемый привод (VFD или привод с постоянными магнитами), который представляет собой систему управления, сглаживающую крутящий момент, создаваемый этими двигателями. Включая и выключая ток в обмотках статора на определенных этапах вращения ротора, привод ПМ одновременно регулирует момент и ток и использует эти данные для расчета положения ротора, а значит и скорости выхода вала. Это синхронные машины, так как скорость их вращения соответствует скорости RMF. Эти машины являются относительно новыми и все еще находятся в стадии оптимизации, поэтому конкретная работа любого PMACM на данный момент по существу уникальна для каждой конструкции.

Технические характеристики двигателей с постоянными магнитами

PMACM имеют номинальные характеристики, аналогичные асинхронным двигателям, и освежить в памяти основные характеристики, общие для этих двигателей, можно в наших статьях об асинхронных двигателях. Ниже приведены некоторые важные характеристики, характерные для PMACM, которые могут помочь разработчикам выбрать двигатель, подходящий для их работы.

Тип фазы

PMACM в большинстве случаев питаются от трехфазного переменного тока, предназначенного для создания быстрого RMF, что делает их типом трехфазного двигателя. Важно понимать фазу двигателя, поскольку однофазные двигатели по своей природе не запускаются самостоятельно, а трехфазные двигатели обычно имеют более высокие номинальные напряжения / крутящие моменты. Более подробную информацию можно найти в наших статьях об однофазных двигателях и типах пускателей.

Полюса и шестерня двигателя

Полюса двигателя — это просто магнитные точки север-юг на статоре и роторе. В PMACM эти полюса являются постоянными в роторе и переключаются в статоре для создания вращения. Может возникнуть явление, известное как заклинивание двигателя, когда постоянное преодоление притяжения и отталкивания постоянных магнитов вызывает нежелательные рывки во время вращения ротора. Заедание обычно происходит при запуске двигателя и может вызывать вибрации, шум и неравномерное вращение. Увеличение количества полюсов в PMACM помогает уменьшить эту проблему, а также эффект пульсаций крутящего момента (дополнительную информацию о пульсациях крутящего момента можно найти в нашей статье о реактивных двигателях). Поэтому PMACM обычно имеют больше полюсов, чем асинхронные двигатели, что позволяет предположить, что им требуется более высокая входная частота для достижения аналогичных скоростей вращения.

Заметность и замкнутая обратная связь

Для этих двигателей необходимо специальное оборудование системы управления, позволяющее им работать наиболее эффективно. В PMACM заметность — это разница индуктивностей на клеммах двигателя при вращении ротора. Эта разница может привести к смещению ротора и статора, что может привести к нежелательному заклиниванию/отказу. Обратная связь с обратной связью используется для решения этой проблемы путем отслеживания точного положения ротора с помощью датчиков, а затем изменения входного тока и скорости, чтобы обеспечить непрерывное вращение двигателя.

Температура Кюри

При определенных условиях постоянные магниты могут терять свой магнетизм. Это размагничивание происходит при температуре Кюри — характеристике магнитов, при которой после определенной температуры весь магнетизм теряется. Несмотря на то, что двигатели с постоянными магнитами, как правило, работают при более низкой температуре, чем другие конструкции, эта температура Кюри особенно важна, поскольку даже приближение к этому значению может привести к ухудшению характеристик PMACM.

Применение и критерии выбора

Так как эти двигатели все еще разрабатываются, трудно обеспечить надежный метод выбора. Полезнее выделить преимущества этих двигателей по сравнению с современными конструкциями, а также их недостатки, которые могут стать причиной выбора другого, более обычного двигателя.

Наиболее привлекательным преимуществом PMACM является то, что они обладают более высокой эффективностью благодаря упрощенному ротору. Эта эффективность является исключительной при малых нагрузках по крутящему моменту и может сэкономить много киловатт-часов энергии в таких схемах. Эта экономия также увеличивается с размером двигателя, что позволяет PMACM конкурировать с обычными асинхронными двигателями в высокоскоростных приложениях с высоким крутящим моментом. Более высокая удельная мощность PMACM в сочетании с их высокоскоростными возможностями и эффективностью может дать асинхронным двигателям, таким как классические двигатели с короткозамкнутым ротором и двигателями с фазным ротором, возможность работать за свои деньги. Они также, как правило, занимают меньшую площадь и отлично подходят для модернизации старых систем с помощью новых, меньших и более мощных PMACM. Несмотря на то, что они дороже асинхронных двигателей по первоначальной стоимости продукта, PMACM и их экономия энергии могут обеспечить полную окупаемость инвестиций чуть более чем за год. Они также синхронны, что позволяет им работать там, где не могут работать асинхронные двигатели. PMACM также меньше нагреваются, чем асинхронные двигатели, что увеличивает их надежность и срок службы.

Основным недостатком является также причина их успеха в качестве двигателя; для работы им требуется точное оборудование систем управления, и без него они бесполезны. Эти системы усложняют установку и эксплуатацию и могут увеличить первоначальные затраты на PMACM. Еще одна серьезная проблема, связанная с этими типами двигателей, заключается в их потребности в редкоземельных магнитах (самарий, неодим и т. д.), которые облагают налогом окружающую среду при добыче полезных ископаемых и имеют нестабильные рыночные цены. Таким образом, несмотря на то, что они энергоэффективны в использовании, их производство экологически вредно, и их цены могут колебаться в зависимости от постоянно меняющихся цен на рынках магнитов.

В настоящее время эти двигатели используются в электромобилях, модернизируемых устройствах, конвейерах, смесителях, измельчителях, насосах, вентиляторах, воздуходувках и устройствах, для которых также подходят асинхронные двигатели. Как объяснялось ранее, эти двигатели все еще находятся в стадии исследований и далеко не так распространены, как обычные конструкции. Тем не менее, по прошествии некоторого времени и дополнительных инженерных разработок двигатель с постоянными магнитами может обогнать рынок в качестве отраслевого стандарта для производства механической энергии.

Резюме

В этой статье представлено понимание того, что такое двигатели с постоянными магнитами и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники:

1. https://www.seventhwave.org/new-technologies/permanent-magnet-alternating-current-motors
2. https://www.xcelenergy.com/staticfiles/xe-responsive/Programs%20and%20Rebates/Business/MN-Motors-PMAC-Information-Sheet.pdf
3. https://michaelsenergy.com/briefs/permanent-magnet-ac-motors/
4. https://www.mtecorp.com
5. https://www.machinedesign.com/#menu
6. https://geosci.uchicago.edu

Другие изделия для двигателей

• Все о бесщеточных двигателях постоянного тока: что это такое и как они работают
• Все о двигателях постоянного тока с обмоткой серии — что это такое и как они работают
• Все о шунтирующих двигателях постоянного тока — что это такое и как они работают
• Все о шаговых двигателях — что это такое и как они работают

Шаговые двигатели

• и серводвигатели — в чем разница?
• Все о контроллерах двигателей переменного тока — что это такое и как они работают
• Синхронные двигатели и асинхронные двигатели — в чем разница?

Бесщеточные двигатели

• и щеточные двигатели — в чем разница?
• Кто изобрел паровой двигатель? Урок промышленной истории
• Все о двигателях с электронным управлением — что это такое и как они работают

Двигатели постоянного тока

• и серводвигатели — в чем разница?

Шаговые двигатели

• и двигатели постоянного тока — в чем разница?
• Все о контроллерах серводвигателей — что это такое и как они работают
• Что такое трехфазный двигатель и как он работает?
• ECM Motors и PSC Motors — в чем разница?
• Все о устройствах плавного пуска двигателей: что это такое и как они работают
• Все о контроллерах двигателей постоянного тока — что это такое и как они работают
• Основы тестирования двигателя (и ротора)
• Что такое штамповка двигателя и как это работает?
• Все о двигателях с дробной мощностью

Другие товары от Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Что такое двигатель постоянного тока и как он работает

Электродвигатели в основном производят движение за счет электроэнергии. Двигатели имеют решающее значение для множества видов деятельности, от производства до транспорта и даже игрушек. Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами представляет собой усовершенствованный тип двигателя, аналогичный асинхронным двигателям. Он использует силу электромагнитных принципов для создания крутящего момента. Как следует из названия, в этом двигателе используется постоянный магнит для создания магнитного поля для работы двигателя постоянного тока.

Компоненты двигателя с постоянным током

Двигатель постоянного тока состоит из двух основных компонентов

Статор

Статор — это внешняя часть двигателя постоянного тока, составляющая его корпус. Магниты установлены на внутренней стороне статора таким образом, что северный и южный полюсы магнитов попеременно обращены к якорю. Помимо размещения магнитов, статор также служит обратным путем с низким магнитным сопротивлением для магнитного потока. На случай, если магниты каким-то образом потеряют свою мощность, для компенсации этого предусмотрена дополнительная катушка возбуждения.

Якорь

Якорь — это подвижная часть двигателя с постоянным током, состоящая из обмотки, сердечника и коллектора и соединенная с выходным валом двигателя. В других двигателях ротор генерирует собственное магнитное поле с помощью источника питания постоянного тока или индукции. В других случаях он просто состоит из ферромагнитного металла. Однако двигатели PMDC имеют другой механизм.

Сердечник арматуры состоит из пластин стальных листов с круговыми прорезями и лаковой изоляцией. Защитные листы уменьшают потери на вихревые токи в роторе.

Якорь содержит пазы с обмоткой якоря. Пригород якоря будет снабжаться током от щеток. Затем он будет преобразовывать электрическую энергию в движение. Якорь питается от подключения клемм щеток к источнику постоянного тока.

Двигатель постоянного тока считается синхронным двигателем, поскольку магниты внутри двигателя способны развивать скорость, равную току возбуждения.

Магниты, используемые в двигателях постоянного тока

Магниты, используемые в двигателях PMDC, изготовлены из трех типов материалов

Магниты Alnicos

Alnicos отличаются высокой плотностью остаточного потока и низкой коэрцитивной интенсивностью намагничивания. Следовательно, они в основном используются в приложениях, где требуется малый ток при высоком напряжении.

Ферритовые магниты
Ферритовые магниты, как правило, менее затратны и используются в двигателях постоянного тока с постоянными магнитами для экономичных устройств, таких как холодильники, блоки переменного тока или компрессоры.

Задние заземляющие магниты

Задние заземляющие магниты состоят из неодима-железа-бора или самария-кобальта. Они отличаются высокой коэрцитивной интенсивностью намагничивания и высоким остаточным потоком. Эти магниты не имеют проблем с размагничиванием из-за реакции якоря.

Материалы для заднего заземляющего магнита довольно дороги. Среди них неодим-железо-бор стоит дешевле самария-кобальта, а также может выдерживать высокие температуры. Задние заземляющие магниты используются в двигателях постоянного тока с постоянными магнитами для чувствительных к размеру устройств, включая автомобили, промышленные сервоприводы и большие промышленные двигатели.

Принцип работы двигателя постоянного тока с постоянными магнитами

Между основным принципом работы двигателя постоянного тока нет большой разницы. Когда электрический проводник помещается в магнитное поле, проводник испытывает механическую силу. Направление этой силы определяется правилом левой руки Флеминга.

В случае двигателя постоянного тока якорь находится в пределах магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами, расположенными внутри статора. Затем якорь будет вращаться в соответствии с создаваемой силой. Якорь имеет ряд проводников, на каждый из которых действует сила, которая затем преобразуется в крутящий момент, заставляя якорь вращаться.

Как правило, двигатель постоянного тока с постоянным током работает от напряжения постоянного тока 6 В, 12 В или 24 В, которое может обеспечиваться выпрямителями или батареями. Крутящий момент создается взаимодействием между осевыми токонесущими проводниками ротора и магнитным потоком, создаваемым постоянным магнитом.

Положение между статорами и якорем может быть уменьшено, так как якорь вращается за счет крутящего момента, создаваемого магнитным полем. Изменение положения может изменить крутящий момент при повороте на 90 градусов. Коллектор, установленный на валу ротора двигателя постоянного тока, поддерживает крутящий момент, воздействующий на ротор.

Подача тока к статору активирована пригородным транспортом. Это помогает поддерживать постоянный угол 90 градусов между двумя полями. Поскольку поток тока часто активируется между обмотками, такими как витки ротора, то ток в каждой обмотке статора действительно меняется с частотой, соответствующей количеству магнитных полюсов двигателя, а также скорости.

Преимущества двигателя с постоянным током

Двигатели с постоянным током имеют множество преимуществ, среди прочего, с точки зрения эффективности, размера и стоимости.

1. Меньший размер: двигатели PMDC намного меньше по размеру, что делает их пригодными для использования в широком диапазоне применений
2. Низкие производственные затраты: инновации последних лет значительно снизили производственные затраты на двигатели PMDC
3. Снижение затрат на покупатели: Двигатели PMDC дешевле по сравнению со многими другими двигателями на рынке.
4. Простота эксплуатации: для работы двигателей с постоянным током возбуждения не требуется обмотка возбуждения.
5. Высокий КПД: двигатели с постоянным током постоянного тока эффективно снижают вихревые токи и потери в цепях возбуждения, обеспечивая высокий КПД.
6. Гибкость: двигатели PMDC могут иметь любой размер и мощность в диапазоне от нескольких долей энергии до нескольких единиц лошадиных сил в зависимости от применения.

Недостатки двигателей постоянного тока

• Размагничивание: Невозможно компенсировать реакцию якоря двигателя постоянного тока. Следовательно, магнитная сила двигателя уменьшается со временем, поскольку реакция якоря размагничивается. Когда якорь начинает работать, реверсируется или перегружается, магнитные полюса подвергаются риску необратимого размагничивания.
• Отсутствие контроля: Невозможно контролировать скорость двигателя PMDC, поскольку поле в воздушном зазоре внутри двигателя фиксировано и не может управляться извне.

Области применения

Двигатели постоянного тока используются в ряде применений в домашнем хозяйстве, а также в промышленности. В случае промышленного использования двигатели PMDC могут быть разработаны для обеспечения мощности до 200 кВт. В основном двигатели PMDC используются в автомобильном секторе, где они используются для привода стеклоочистителей, электрических стеклоподъемников и вентиляторов в автомобильных обогревателях или кондиционерах.

Другие важные области применения двигателей PMDC включают

• Игрушки
• Компьютерные приводы
• Переносные электрические инструменты, такие как сверлильные станки
• Холодильники и блоки переменного тока

Заключение

Двигатели постоянного тока BLDC в основном используются в приложениях, где основным требованием является низкое тепловыделение и низкий уровень шума. Их долговечность также позволяет использовать их в машинах, которые работают в непрерывном режиме. В будущем двигатели BLDC можно будет использовать в небольших сервисных роботах не только в производстве. Двигатели BLDC лучше контролируют силу и обеспечивают энергоэффективное управление. В таких приложениях, как небольшие дроны, высота дрона должна контролироваться путем управления скоростью вращения каждого ротора. Здесь способность двигателей BLDC контролировать скорость может сделать их наиболее подходящими для таких дронов.