المحرك الكهربائي ذو الإثارة المتوازية هو محرك DC يتم توصيل لف مجاله بالتوازي مع ملف عضو الإنتاج (الشكل 1). عند أخذ الخصائص، يتم توفير الجهد المقنن U n =const إلى دائرة عضو الإنتاج.

أرز. 1- مخطط محرك الإثارة الموازية

يتم تحديد التيار الذي يستهلكه المحرك من الشبكة بالمجموع I = I a + I v، وعادة ما يساوي تيار الإثارة I v = (0.03...0.04) I n. يتم أخذ جميع خصائص المحرك عند مقاومة ثابتة في دوائر الإثارة r في =const وحديد التسليح

خاصية السرعة .

الاعتماد n=f(I a) لـ U n =const وI in =const

من معادلة EMF للمحرك الكهربائي

كما يتبين من التعبير، تعتمد سرعة المحرك على عاملين - التغيرات في تيار الحمل والتدفق. مع زيادة تيار الحمل، يزداد انخفاض الجهد في مقاومة دائرة عضو الإنتاج وتقل سرعة المحرك.

التفاعل العرضي لعضو الإنتاج يؤدي إلى إزالة مغناطيسية المحرك، على سبيل المثال. ومع زيادة التيار Ia، يقل التدفق، وبالتالي تزداد سرعة المحرك. وبالتالي، فإن كلا العاملين يعملان بشكل مضاد فيما يتعلق بسرعة الماكينة وسيتم تحديد نوع خصائص السرعة من خلال الإجراء الناتج.

في التين. ويبين الشكل 2 ثلاثة خطوط مختلفة لسرعة المحرك (منحنيات 1،2،3). المنحنى 1 - خاصية السرعة عندما يسود تأثير I a ∑r، المنحنى 2 - كلا العاملين متوازنان تقريبًا، المنحنى 3 - يسود عامل تأثير إزالة المغناطيسية لتفاعل عضو الإنتاج.

أرز. 2- الخصائص الحركية المتوازية

نظرًا لحقيقة أن التغير في التدفق F في الأجهزة الحقيقية يكون ضئيلًا، فإن خاصية السرعة تكاد تكون خطًا مستقيمًا. في عدد من آلات الإثارة المتوازية الحديثة، للتعويض عن تأثير تفاعل حديد التسليح المستعرض، يتم تثبيت لف حقل تثبيت إضافي، والذي يعوض كليًا أو جزئيًا عن تأثير تفاعل حديد التسليح.

الشكل الطبيعي لخاصية السرعة، والذي يضمن التشغيل المستقر للمحرك، له شكل منحنى 1.

يتم تحديد ميل الخاصية بقيمة مقاومة دائرة عضو الإنتاج Σr دون مراعاة رد فعل عضو الإنتاج. عندما لا يتم تضمين أي مقاومة إضافية في دائرة عضو الإنتاج، تسمى الخاصية طبيعية. السمة الطبيعية لمحرك الإثارة المتوازي هي جامدة تمامًا. عادةً، حيث n o هي سرعة الخمول. عندما يتم تضمين مقاومات إضافية Rr في دائرة عضو الإنتاج، يزداد ميل الخصائص، وتصبح "ناعمة" وتسمى مصطنعة أو مقاومة.

خاصية عزم الدوران

هذا هو الاعتماد M=f(I a) مع r في =const، U=U n وΣr=const. في حالة تشغيل المحرك المستقر وفقًا لـ

لدينا M em = M 2 +M 0 = c m I a F. إذا لم يتغير التدفق F أثناء تشغيل الآلة، فإن خاصية اللحظة ستكون خطًا مستقيمًا (السطر 4، الشكل 2). في الواقع، يتناقص التدفق F قليلاً مع زيادة التيار Ia بسبب تأثير إزالة المغناطيسية لتفاعل عضو الإنتاج، وبالتالي فإن خاصية عزم الدوران تميل قليلاً إلى الأسفل (المنحنى 5). توجد خاصية عزم الدوران المفيدة أسفل منحنى عزم الدوران الكهرومغناطيسي بقيمة عزم الدوران الخامل (المنحنى 6).

خصائص الكفاءة

تتم إزالة η=f(I a) عند U=U n، r في =const، Σr=const ولها شكل نموذجي للمحركات الكهربائية (المميزة 7 في الشكل 2). تزداد الكفاءة بسرعة مع زيادة الحمل من الخمول إلى 0.25R n، ويصل إلى قيمته القصوى عند P = (0.5...0.75)R n، ثم يظل دون تغيير تقريبًا حتى P = P n. عادة في المحركات منخفضة الطاقة η = 0.75...0.85، وفي المحركات المتوسطة والعالية الطاقة η = 0.85...0.94.

الخصائص الميكانيكية

يمثل الاعتماد n=f(M) مع U=U n وI في =const وΣr=const. يمكن الحصول على تعبير تحليلي للخاصية الميكانيكية من معادلة EMF للمحرك الكهربائي

بعد تحديد التيار I a من التعبير M = c e I a Ф واستبدال هذه القيمة الحالية في التعبير أعلاه، نحصل على

إذا أهملنا رد فعل عضو الإنتاج وافترضنا أن التدفق Ф لا يتغير، فيمكن تمثيل الخصائص الميكانيكية للمحرك الكهربائي ذي الإثارة المتوازية في شكل خطوط مستقيمة (الشكل 3)، يعتمد ميلها على قيمة المقاومة R r المتضمنة في دائرة عضو الإنتاج. عندما يكون R = 0 تسمى الخاصية طبيعية.

أرز. 3- الخصائص الميكانيكية لمحرك الإثارة المتوازية

يجب أن نتذكر أنه إذا كسرت دائرة الإثارة = 0، فإن الثورات تكون n→∞، أي. المحرك "يتجول" لذا يجب فصله فورًا عن الشبكة.

تنقسم محركات التيار المستمر، اعتمادًا على طرق إثارةها، كما ذكرنا سابقًا، إلى محركات مع مستقلة, موازي(ناور)، ثابت(المسلسل) والإثارة المختلطة (المركبة).

المحركات متحمس بشكل مستقل، تتطلب مصدرين للطاقة (الشكل 11.9، أ). واحد منهم ضروري لتشغيل ملف المحرك (الاستنتاجات يا1و يا2) والآخر - لإنشاء تيار في لف الإثارة (محطات اللف SH1و SH2). مقاومة إضافية بحث وتطويرفي دائرة لف عضو الإنتاج ضروري لتقليل تيار بدء المحرك عند تشغيله.

يتم تصنيع المحركات الكهربائية القوية بشكل أساسي بإثارة مستقلة بغرض تنظيم تيار الإثارة بشكل أكثر ملاءمة واقتصادية. يتم تحديد المقطع العرضي لسلك لف المجال اعتمادًا على جهد مصدر الطاقة الخاص به. من مميزات هذه الآلات استقلال تيار الإثارة، وبالتالي التدفق المغناطيسي الرئيسي، عن الحمل على عمود المحرك.

تتمتع المحركات ذات الإثارة المستقلة تقريبًا بنفس خصائص المحركات المتوازية.

المحركات المتوازيةيتم تشغيلها وفقًا للدائرة الموضحة في الشكل 11.9، ب. المشابك يا1و يا2تتعلق بملف حديد التسليح، والمشابك SH1و SH2- إلى لف الإثارة (إلى لف التحويلة). متغيرات المقاومة بحث وتطويرو رفتم تصميمها على التوالي لتغيير التيار في لف حديد التسليح وفي لف الحقل. يتكون اللف الميداني لهذا المحرك من عدد كبير من لفات الأسلاك النحاسية ذات مقطع عرضي صغير نسبيًا وله مقاومة كبيرة. يتيح لك ذلك توصيله بجهد الشبكة الكامل المحدد في بيانات التصنيف.

من سمات المحركات من هذا النوع أنه أثناء تشغيلها يُحظر فصل الملف الميداني عن دائرة عضو الإنتاج. خلاف ذلك، عند فتح الملف الميداني، ستظهر فيه قيمة EMF غير مقبولة، مما قد يؤدي إلى فشل المحرك وإصابة موظفي الصيانة. لنفس السبب، لا يمكن فتح الملف الميداني عند إيقاف تشغيل المحرك عندما لا يتوقف دورانه بعد.

مع زيادة سرعة الدوران، يجب تقليل طريق المقاومة الإضافية (الإضافية) في دائرة عضو الإنتاج، وعندما يتم الوصول إلى سرعة دوران ثابتة، يجب إزالتها بالكامل.

الشكل 11.9. أنواع الإثارة لآلات التيار المستمر،

أ - الإثارة المستقلة، ب - الإثارة المتوازية،

ج - الإثارة المتتابعة، د - الإثارة المختلطة.

OVSh - لف إثارة التحويل، OVS - لف سلسلة الإثارة، "OVN - لف إثارة مستقل، Rd - مقاومة إضافية في دائرة لف عضو الإنتاج، Rv - مقاومة إضافية في دائرة لف الإثارة.

يمكن أن يؤدي عدم وجود مقاومة إضافية في ملف عضو الإنتاج في وقت بدء تشغيل المحرك إلى ظهور تيار بدء كبير يتجاوز تيار عضو الإنتاج المقدر في 10...40 مرة .

من الخصائص المهمة للمحرك ذي الإثارة المتوازية سرعة دورانه الثابتة تقريبًا عندما يتغير الحمل على عمود المحرك. لذلك، عندما يتغير الحمل من الخمول إلى القيمة الاسمية، تنخفض سرعة الدوران بمقدار واحد فقط (2.. 8)% .

الميزة الثانية لهذه المحركات هي التحكم الاقتصادي في السرعة، حيث يمكن أن تكون النسبة بين السرعة الأعلى والأدنى 2:1 وبتصميم خاص للمحرك - 6:1 . الحد الأدنى لسرعة الدوران محدود بتشبع الدائرة المغناطيسية، مما لا يسمح بزيادة التدفق المغناطيسي للآلة، ويتم تحديد الحد الأعلى لسرعة الدوران من خلال ثبات الآلة - مع ضعف كبير في المغناطيسية التدفق، يمكن للمحرك أن يخرج عن السيطرة.

محركات السلسلة(المسلسل) يتم تشغيله وفقًا للمخطط (الشكل 11.9، ج). الاستنتاجات ج1و ج2تتوافق مع لف الإثارة التسلسلي (المتسلسل). وهي مصنوعة من عدد صغير نسبيًا من اللفات من الأسلاك النحاسية كبيرة الحجم. يتم توصيل الملف الميداني في سلسلة مع ملف المحرك. مقاومة إضافية بحث وتطويرفي دائرة المحرك ولفات الإثارة يسمح لك بتقليل تيار البدء وتنظيم سرعة المحرك. في وقت تشغيل المحرك، يجب أن يكون له قيمة بحيث يكون تيار البداية (1.5...2.5) بوصة. وبعد أن يصل المحرك إلى سرعة ثابتة، تظهر مقاومة إضافية بحث وتطويرهو الناتج، أي أنه يساوي الصفر.

عند بدء التشغيل، تنتج هذه المحركات عزم دوران كبير لبدء التشغيل ويجب تشغيلها بحمل لا يقل عن 25% من قيمتها المقدرة. لا يُسمح ببدء تشغيل المحرك بقدرة أقل على عموده، وخاصة في وضع الخمول. وإلا فإن المحرك قد يتطور إلى سرعات عالية بشكل غير مقبول، مما يؤدي إلى تعطله. تُستخدم المحركات من هذا النوع على نطاق واسع في آليات النقل والرفع حيث من الضروري تغيير سرعة الدوران ضمن نطاق واسع.

محركات الإثارة المختلطة(مركب) ، يشغل موقعًا متوسطًا بين محركات الإثارة المتوازية والمتسلسلة (الشكل 11.9 ، د). يعتمد ما إذا كانوا ينتمون إلى نوع أو آخر على نسبة أجزاء تدفق الإثارة الرئيسي الناتج عن ملفات الإثارة المتوازية أو المتسلسلة. عند تشغيل المحرك، لتقليل تيار البدء، يتم تضمين مقاومة إضافية في دائرة لف عضو الإنتاج بحث وتطوير. يتمتع هذا المحرك بخصائص جر جيدة ويمكن أن يكون خاملاً.

يُسمح بالتشغيل المباشر (بدون مقاومة) لمحركات التيار المستمر بجميع أنواع الإثارة بقوة لا تزيد عن كيلووات واحد.

تعيين آلات العاصمة

حاليًا، أكثر آلات DC للأغراض العامة استخدامًا هي 2 صوأحدث سلسلة 4P.بالإضافة إلى هذه السلسلة، يتم إنتاج محركات للرافعات والحفارات والمحركات المعدنية وغيرها من السلسلة د.يتم تصنيع المحركات أيضًا في سلسلة متخصصة.

محركات السلسلة 2 صو 4Pيتم تقسيمها وفقًا لمحور الدوران، كما هو معتاد في محركات التيار المتردد غير المتزامنة من السلسلة 4 ا. سلسلة الآلة 2 صلها 11 بُعدًا، تختلف في ارتفاع دوران المحور من 90 إلى 315 ملم. يتراوح نطاق قدرة الآلات في هذه السلسلة من 0.13 إلى 200 كيلووات للمحركات الكهربائية ومن 0.37 إلى 180 كيلووات للمولدات. تم تصميم محركات السلسلة 2P و4P لجهد 110 و220 و340 و440 فولت. وسرعات دورانها المقدرة هي 750 و1000 و1500 و2200 و3000 دورة في الدقيقة.

كل حجم من أحجام المركبات الـ 11 في السلسلة 2 صتحتوي على أسرة بطولين (م و ل).

سلسلة الآلات الكهربائية 4Pلديها بعض المؤشرات الفنية والاقتصادية الأفضل مقارنة بالسلسلة 2 ص. تعقيد إنتاج السلسلة 4Pمقارنة مع 2 صتم تخفيضه بمقدار 2.5...3 مرات. وفي الوقت نفسه، يتم تقليل استهلاك النحاس بنسبة 25...30%. لعدد من ميزات التصميم، بما في ذلك طريقة التبريد، والحماية من الطقس، واستخدام الأجزاء والمكونات الفردية لسلسلة الماكينة 4Pموحدة مع المحركات غير المتزامنة للسلسلة 4 او منظمة العفو الدولية .

إن تسمية آلات التيار المستمر (المولدات والمحركات) هي كما يلي:

ПХ1Х2ХЗХ4،

أين 2 ص- سلسلة آلات العاصمة؛

الحادي عشر- التصميم حسب نوع الحماية: N - محمي بالتهوية الذاتية، F - محمي بتهوية مستقلة، B - مغلق بالتبريد الطبيعي، O - مغلق بالنفخ من مروحة خارجية؛

X2- ارتفاع محور الدوران (رقم مكون من رقمين أو ثلاثة أرقام) بالملم؛

هرتز- طول الجزء الثابت التقليدي: M - الأول، L - الثاني، G - مع مولد السرعة؛

مثال على ذلك هو تسمية المحرك 2PN112MGU- سلسلة المحركات ذات التيار المستمر 2 ص- نسخة محمية ذات تهوية ذاتية ن,112 ارتفاع محور الدوران بالملم، حجم الجزء الثابت الأول م، مجهزة بمولد سرعة الدوران ز، يستخدم في المناخات المعتدلة ش.

بناءً على قوتها، يمكن تقسيم الآلات الكهربائية التي تعمل بالتيار المستمر إلى المجموعات التالية:

الآلات الدقيقة ………………………… أقل من 100 واط،

الآلات الصغيرة ……………………… من 100 إلى 1000 واط،

آلات منخفضة الطاقة ………..من 1 إلى 10 كيلو واط،

آلات متوسطة القدرة ………..من 10 إلى 100 كيلو وات،

الآلات الكبيرة ……………………..من 100 إلى 1000 كيلو وات،

آلات عالية القدرة…….أكثر من 1000 كيلوواط.

وفقًا للجهود المقدرة، يتم تقسيم الآلات الكهربائية بشكل تقليدي على النحو التالي:

الجهد المنخفض ........... أقل من 100 فولت،

الجهد المتوسط ​​………… من 100 إلى 1000 فولت،

الجهد العالي ………… فوق 1000 فولت.

من خلال تردد الدوران، يمكن تمثيل آلات التيار المستمر على النحو التالي:

سرعة منخفضة ………….أقل من 250 دورة في الدقيقة.

متوسط ​​السرعة……… من 250 إلى 1000 دورة في الدقيقة.,

عالية السرعة………… من 1000 إلى 3000 دورة في الدقيقة.

سرعة فائقة…..فوق 3000 دورة في الدقيقة.

المهمة ومنهجية أداء العمل.

1. دراسة هيكل والغرض من الأجزاء الفردية للآلات الكهربائية التي تعمل بالتيار المستمر.

2. تحديد أطراف آلة التيار المستمر المتعلقة بلف عضو الإنتاج ولف الحقل.

يمكن تحديد المحطات المقابلة لملف معين باستخدام جهاز قياس أو مقياس أو باستخدام مصباح كهربائي. عند استخدام megger، يتم توصيل أحد طرفيه بأحد أطراف اللفات، ويتم لمس الأطراف الأخرى بالتناوب مع الأطراف الأخرى. ستشير المقاومة المقاسة البالغة صفر إلى أن المحطتين لنفس الملف متطابقتان.

3. التعرف على لف حديد التسليح واللف الميداني بواسطة المحطات الطرفية. تحديد نوع لف الإثارة (الإثارة الموازية أو السلسلة).

يمكن إجراء هذه التجربة باستخدام مصباح كهربائي متصل على التوالي مع اللفات. يجب تطبيق جهد التيار المستمر بسلاسة، مع زيادته تدريجيًا إلى القيمة الاسمية المحددة في جواز سفر الآلة.

مع الأخذ في الاعتبار المقاومة المنخفضة لملف المحرك ولف الإثارة المتسلسلة، سوف يضيء المصباح الكهربائي بشكل ساطع، وستكون مقاومتها المقاسة باستخدام الميجر (أو مقياس المقاومة) مساوية عمليًا للصفر.

سوف يتوهج المصباح الكهربائي المتصل على التوالي بملف مجال متوازي بشكل خافت. يجب أن تكون قيمة المقاومة لملف الإثارة الموازي ضمن الحدود 0.3...0.5 كيلو أوم .

يمكن التعرف على أطراف ملف عضو الإنتاج عن طريق توصيل أحد طرفي مقياس الضخامة بالفرش، مع لمس الطرف الآخر بأطراف اللفات الموجودة على لوحة الآلة الكهربائية.

يجب الإشارة إلى أطراف اللفات الخاصة بالآلة الكهربائية على ملصق الطرف التقليدي الموضح في التقرير.

قياس مقاومة اللف ومقاومة العزل. يمكن قياس مقاومة اللفات باستخدام دائرة مقياس التيار الكهربائي والفولتميتر. يتم فحص مقاومة العزل بين اللفات واللفات بالنسبة للإسكان باستخدام جهاز قياس مقنن بجهد يبلغ 1 كيلو فولت. يجب أن تكون مقاومة العزل بين ملف عضو الإنتاج ولف الحقل وبينهما وبين الغلاف على الأقل 0.5 ميغا أوم. عرض بيانات القياس في التقرير.

ارسم مقطعًا عرضيًا تقريبًا للأعمدة الرئيسية مع لف المجال وعضو الإنتاج مع المنعطفات المتعرجة الموجودة أسفل الأعمدة (على غرار الشكل 11.10). تأخذ بشكل مستقل اتجاه التيار في اللفات المجال وحديد التسليح. في ظل هذه الظروف، حدد اتجاه دوران المحرك.

أرز. 11.10. آلة DC القطب المزدوج:

1 - سرير؛ 2 - مرساة. 3 - الأعمدة الرئيسية. 4 - لف الإثارة. 5 - قطع القطب. 6 - لف حديد التسليح. 7 - جامع. F - التدفق المغناطيسي الرئيسي. F هي القوة المؤثرة على موصلات ملف عضو الإنتاج.

أسئلة الاختبار والواجبات للدراسة الذاتية

1: شرح مبدأ التصميم والتشغيل لمحرك ومولد التيار المستمر.

2. اشرح الغرض من مقوم التيار المستمر لآلة التيار المستمر.

3. إعطاء مفهوم الانقسام القطبي وإعطاء عبارة عن تعريفه.

4. تسمية الأنواع الرئيسية من اللفات المستخدمة في آلات التيار المستمر ومعرفة كيفية تصنيعها.

5. الإشارة إلى المزايا الرئيسية لمحركات الإثارة المتوازية.

6. ما هي ميزات التصميم لملف المجال المتوازي مقارنة بالملف المتسلسل؟

7. ما هي خصوصية بدء تشغيل محركات التيار المستمر المتسلسلة؟

8. ما عدد الفروع المتوازية التي تحتوي عليها الملفات الموجية البسيطة والملفات الحلقية البسيطة لآلات التيار المستمر؟

9. كيف يتم تعيين آلات التيار المستمر؟ أعط مثالا على التدوين.

10. ما هي مقاومة العزل المسموح بها بين اللفات لآلات التيار المستمر وبين اللفات والمبيت؟

11. ما هي القيمة التي يمكن أن يصل إليها التيار لحظة تشغيل المحرك في حالة عدم وجود مقاومة إضافية في دائرة لف عضو الإنتاج؟

12. ما هو تيار البدء المسموح به للمحرك؟

13. في أي الحالات يجوز تشغيل محرك DC بدون مقاومة إضافية في دائرة لف عضو الإنتاج؟

14. كيف يمكنك تغيير المجال الكهرومغناطيسي لمولد الإثارة المستقل؟

15. ما هو الغرض من الأقطاب الإضافية لآلة التيار المستمر؟

16. تحت أي أحمال يجوز تشغيل محرك متحمس على التوالي؟

17. كيف يتم تحديد حجم التدفق المغناطيسي الرئيسي؟

18. اكتب عبارات عن القوة الدافعة الكهربائية للمولد وعزم المحرك. إعطاء فكرة عن مكوناتها.

العمل المختبري 12.

يعد إثارة محرك التيار المستمر سمة مميزة لهذه المحركات. تعتمد الخصائص الميكانيكية للآلات الكهربائية التي تعمل بالتيار المستمر على نوع الإثارة. يمكن أن تكون الإثارة متوازية أو متسلسلة أو مختلطة أو مستقلة. نوع الإثارة يعني التسلسل الذي يتم فيه تشغيل ملفات عضو الإنتاج والدوار.

مع الإثارة الموازية، يتم توصيل ملفات عضو الإنتاج والدوار بالتوازي مع بعضها البعض لنفس المصدر الحالي. نظرًا لأن ملف الحقل يحتوي على دورات أكثر من ملف حديد التسليح، فإن التدفقات الحالية فيه ضئيلة. في دائرة كل من ملف الدوار وملف عضو الإنتاج، يمكن تضمين مقاومات التعديل.

الشكل 1 - دائرة الإثارة المتوازية لآلة التيار المستمر

يمكن أيضًا توصيل ملف الإثارة بمصدر تيار منفصل. في هذه الحالة، سيتم استدعاء الإثارة مستقلة. سيكون لهذا المحرك خصائص مشابهة للمحرك الذي يستخدم مغناطيسًا دائمًا. تعتمد سرعة دوران المحرك ذو الإثارة المستقلة، مثل سرعة دوران المحرك ذو الإثارة المتوازية، على تيار عضو الإنتاج والتدفق المغناطيسي الرئيسي. يتم إنشاء التدفق المغناطيسي الرئيسي بواسطة لف الدوار.

الشكل 2 - دائرة الإثارة المستقلة لآلة التيار المستمر

يمكن ضبط سرعة الدوران باستخدام مقاومة متغيرة متصلة بدائرة عضو الإنتاج، وبالتالي تغيير التيار فيها. يمكنك أيضًا ضبط تيار الإثارة، لكن عليك توخي الحذر هنا. نظرًا لأنه إذا تم تقليله بشكل مفرط أو غيابه تمامًا نتيجة لكسر سلك الإمداد، فإن التيار الموجود في عضو الإنتاج يمكن أن يزيد إلى قيم خطيرة.

أيضًا، مع انخفاض الحمل على العمود أو في وضع الخمول، يمكن أن تزيد سرعة الدوران كثيرًا مما قد يؤدي إلى تدمير ميكانيكي للمحرك.

إذا كان ملف الإثارة متصلاً على التوالي مع ملف عضو الإنتاج، فإن هذا الإثارة يسمى مسلسل. في هذه الحالة، يتدفق نفس التيار من خلال ملف المحرك والملف الميداني. وبالتالي، يتغير التدفق المغناطيسي مع التغير في حمل المحرك. ولذلك، فإن سرعة المحرك تعتمد على الحمل.

الشكل 3 - دائرة الإثارة المتسلسلة لآلة التيار المستمر

لا يمكن تشغيل المحركات التي تحتوي على مثل هذا الإثارة في وضع الخمول أو مع حمل صغير على العمود. يتم استخدامها عند الحاجة إلى عزم دوران كبير أو القدرة على تحمل الأحمال الزائدة على المدى القصير.

في حالة الإثارة المختلطة، يتم استخدام المحركات التي تحتوي على ملفين على كل عمود. يمكن تشغيلها بحيث تقوم التدفقات المغناطيسية بالجمع والطرح.

الشكل 4 - دائرة الإثارة المختلطة لآلة التيار المستمر

اعتمادًا على العلاقة بين التدفقات المغناطيسية، يمكن للمحرك الذي يتمتع بمثل هذه الإثارة أن يعمل إما كمحرك متحمس على التوالي أو كمحرك متحمس بالتوازي. كل هذا يتوقف على الوضع؛ إذا كانت هناك حاجة إلى عزم دوران كبير، تعمل هذه الآلة في وضع تشغيل اللفات بشكل ساكن. إذا كانت هناك حاجة إلى سرعة دوران ثابتة، مع تغيير الحمل ديناميكيًا، يتم استخدام التوصيل المضاد للملفات.

في آلات التيار المستمر، يمكنك تغيير اتجاه حركة الدوار. للقيام بذلك، من الضروري تغيير اتجاه التيار في إحدى اللفات. مرساة أو الإثارة. من خلال تغيير القطبية، لا يمكن تحقيق اتجاه دوران المحرك إلا في محرك ذي إثارة مستقلة، أو يستخدم فيه مغناطيس دائم. في مخططات التبديل الأخرى، تحتاج إلى تبديل إحدى اللفات.

إن تيار البدء في آلة التيار المستمر كبير جدًا، لذا يجب أن يبدأ باستخدام مقاومة متغيرة إضافية لتجنب تلف اللفات.

مخطط المحرك.

تظهر دائرة محرك الإثارة المتوازية في الشكل. 1.25. يتم توصيل لف حديد التسليح ولف المجال بالتوازي. في هذه الدائرة: I هو التيار الذي يستهلكه المحرك من الشبكة، I i هو تيار عضو الإنتاج، I هو تيار الإثارة. من قانون كيرشوف الأول يترتب على ذلك أن أنا = أنا أنا + أنا ج.

الخصائص الميكانيكية الطبيعية. يتم وصف الخاصية الميكانيكية الطبيعية بالصيغة (1.6).

في حالة الخمول M = 0 و n x = U/C E F.

إذا كانت Ф = const، فإن معادلة الخاصية الميكانيكية تأخذ الشكل:

ن = نX– بم، (1.8)

حيث ب = R i / C E F.

من (1.8) يترتب على ذلك أن الخاصية الميكانيكية (الشكل 1.26، الخط المستقيم 1) هي خط مستقيم بزاوية ميل أ ومعامل زاوي ب. نظرًا لأن R i صغير بالنسبة لمحركات التيار المستمر، مع زيادة الحمل على العمود، تتغير سرعة الدوران n قليلاً - تسمى خصائص هذا النوع "بالصلب".

يزداد التيار الذي يستهلكه المحرك من الشبكة عمليا بما يتناسب مع عزم الحمل. في الواقع، M » M em = C m I I F، وبما أن محرك الإثارة المتوازي لديه F = const، إذن I I ~ M.

التحكم في السرعة.

يمكن تنظيم سرعة الدوران من (1.6) بثلاث طرق: عن طريق تغيير التدفق المغناطيسي للأقطاب الرئيسية F، عن طريق تغيير مقاومة دائرة عضو الإنتاج R i وعن طريق تغيير الجهد U المزود لدائرة عضو الإنتاج (تغيير في n بسبب التغير في عزم الحمل M غير مدرج في مفهوم التنظيم).

يتم تنظيم n عن طريق تغيير التدفق المغناطيسي F باستخدام مقاومة متغيرة R r. مع زيادة مقاومة المقاومة المتغيرة، ينخفض ​​تيار الإثارة I والتدفق المغناطيسي للأقطاب الرئيسية F. وهذا يؤدي أولاً إلى زيادة سرعة التباطؤ n x وثانيًا إلى زيادة المعامل b أي. إلى زيادة في زاوية ميل الخاصية الميكانيكية. ومع ذلك، يظل b صغيرًا ويتم الحفاظ على صلابة الخصائص الميكانيكية. في التين. 1.28، بالإضافة إلى الخاصية الطبيعية 1، المقابلة للحد الأقصى للتدفق المغناطيسي Ф، تظهر مجموعة من الخصائص الميكانيكية 2-4، مأخوذة عند تدفق مغناطيسي منخفض. ويترتب على الخصائص أن تغيير التدفق المغناطيسي لا يمكن إلا أن يزيد من سرعة الدوران بالنسبة إلى الخاصية الطبيعية. من الناحية العملية، يمكن زيادة سرعة الدوران بما لا يزيد عن مرتين باستخدام هذه الطريقة، لأن زيادة السرعة تؤدي إلى تدهور عملية التبديل وحتى حدوث تلف ميكانيكي للآلة.

يتم توصيل طريقة أخرى للتحكم في السرعة بشكل متسلسل مع حديد التسليح الخاص بمقاومة التحكم R i.p (مقاومة البداية R p غير مناسبة لهذا الغرض، لأنها مصممة للتشغيل على المدى القصير). الصيغة (1.6) تأخذ الشكل التالي:

ن = ,

ويترتب على ذلك أن السرعة في وضع الخمول لأي مقاومة R r هي نفسها، ويزداد المعامل b، وبالتالي ميل الخصائص الميكانيكية 5-7 (الشكل 1.26). تنظيم سرعة الدوران بهذه الطريقة يؤدي إلى انخفاض سرعة الدوران مقارنة بالخاصية الطبيعية. بالإضافة إلى ذلك، فهو غير اقتصادي، لأنه يرتبط بفقدان الطاقة العالية (R i.r I) في مقاومة متغيرة التحكم، والتي من خلالها يتدفق تيار عضو الإنتاج بأكمله.

الطريقة الثالثة لتنظيم سرعة الدوران هي التغيير الخالي من المقاومة المتغيرة في الجهد المزود إلى عضو الإنتاج. يكون ذلك ممكنًا فقط عندما يتم تشغيل المحرك من مصدر منفصل، والذي يمكن ضبط جهده. يتم استخدام المولدات المنفصلة أو الصمامات التي يتم التحكم فيها (الثيراترون، مقومات الزئبق، الثايرستور) المصممة خصيصًا لمحرك معين كمصدر يمكن التحكم فيه. في الحالة الأولى يتكون نظام من الآلات يسمى نظام G-D (مولد – محرك) (شكل 1.27). يتم استخدامه للتحكم السلس في نطاق واسع من سرعات الدوران لمحركات التيار المستمر القوية وفي أنظمة التحكم الأوتوماتيكية. يتم استخدام نظام تحكم مزود بصمامات HC يمكن التحكم فيها (الشكل 1.28) لتنظيم سرعة دوران المحركات ذات الطاقة المنخفضة. ميزتها هي زيادة الكفاءة.

إن تنظيم سرعة الدوران عن طريق تغيير U ممكن عمليا فقط في اتجاه تنازلي، لأن زيادة الجهد فوق الجهد المقنن غير مقبول بسبب التدهور الحاد في التبديل. من (1.9) يترتب على ذلك أنه مع انخفاض الجهد، تنخفض سرعة عدم التحميل nx، ولا يتغير ميل الخصائص الميكانيكية 8-10 (انظر الشكل 1.26)؛ نطاق التحكم (n max /n min) بهذه الطريقة هو 6:1-8:1. ويمكن توسيعها بشكل كبير باستخدام دوائر التغذية الراجعة الخاصة.

خاصية التنظيم .

تظهر الخاصية التنظيمية n=f(I in) لمحرك الإثارة المتوازي في الشكل. 1.29.

يتم تحديد طابعها من خلال الاعتماد (1.5)، والذي يترتب عليه أن تردد الدوران يتناسب عكسيا مع التدفق المغناطيسي، وبالتالي مع تيار الإثارة الرابع. عندما يكون تيار الإثارة I in = 0، والذي يمكن أن يحدث عند كسر دائرة الإثارة، يكون التدفق المغناطيسي مساويًا لـ F ost المتبقية وتصبح سرعة الدوران عالية جدًا بحيث يمكن تدمير المحرك ميكانيكيًا - وتسمى ظاهرة مماثلة بالمحرك اهرب.

من الناحية المادية، يتم تفسير ظاهرة الانفصال من خلال حقيقة أن عزم الدوران (1.2) مع انخفاض التدفق المغناطيسي، يبدو أنه يجب أن ينخفض، ومع ذلك، فإن تيار المحرك I I = (U – E)/R I يزيد بشكل ملحوظ، منذ E (1.1) والفرق U يتناقص - E يزيد إلى حد أكبر (عادة E » 0.9 U).

أوضاع الكبح.

تحدث أوضاع فرملة المحرك عندما يعمل عزم الدوران الكهرومغناطيسي الذي طوره المحرك ضد اتجاه دوران عضو الإنتاج. يمكن أن تحدث أثناء تشغيل المحرك عندما تتغير ظروف التشغيل أو يتم إنشاؤها بشكل مصطنع من أجل تقليل السرعة أو إيقاف المحرك أو عكسه بسرعة.

يحتوي محرك الإثارة المتوازي على ثلاثة أوضاع للفرملة: فرملة المولد مع عودة الطاقة إلى الشبكة، وفرامل التبديل الخلفي، والفرملة الديناميكية.

مولد كهرباءالكبحيحدث في الحالات التي يصبح فيها تردد دوران عضو الإنتاج n أكبر من سرعة الدوران عند السرعة المثالية (أي عند M pr = 0) وسرعة الخمول n x (n>n x). يكون الانتقال إلى هذا الوضع من وضع المحرك ممكنًا، على سبيل المثال، عند خفض الحمل، عندما يتم تطبيق عزم الدوران الناتج عن الحمل على عضو الإنتاج في نفس اتجاه عزم الدوران الكهرومغناطيسي للمحرك، أي. عندما يعمل عزم الحمل وفقًا للعزم الكهرومغناطيسي للمحرك ويلتقط سرعة أكبر من n x. إذا كان n>n x، فإن E>U c (حيث U c هو جهد الشبكة) ويغير تيار المحرك علامته (1.4) - يتغير عزم الدوران الكهرومغناطيسي من عزم الدوران إلى عزم الكبح، وتتحول الآلة من وضع المحرك إلى وضع المولد وإمدادات الطاقة للشبكة (استعادة الطاقة). يتم توضيح انتقال الآلة من وضع المحرك إلى وضع المولد من خلال خاصية ميكانيكية (الشكل 1.30). دع 1 يكون نقطة التشغيل في وضع المحرك؛ يتوافق مع عزم الدوران M. إذا زادت سرعة الدوران، فإن نقطة التشغيل وفقًا للخاصية 1 من الربع الأول تنتقل إلى الربع الثاني، على سبيل المثال، إلى نقطة التشغيل a 2، والتي تتوافق مع سرعة الدوران n΄ والكبح عزم الدوران - م.

الكبحمعارضةيحدث في محرك يعمل عندما يتم عكس اتجاه تيار عضو الإنتاج أو تيار المجال. في هذه الحالة، يتغير عزم الدوران الكهرومغناطيسي ويصبح كبحًا.

يتوافق تشغيل المحرك مع الاتجاه المعاكس للدوران مع الخصائص الميكانيكية الموجودة في الربعين الثاني والثالث (على سبيل المثال، الخاصية الطبيعية 2 في الشكل 1.30).

إن الانتقال المفاجئ إلى هذه الخاصية غير مقبول عمليا، لأنه يرافقه زيادة كبيرة بشكل مفرط في عزم الدوران الحالي والكبح. لهذا السبب، بالتزامن مع تبديل أحد اللفات، يتم تشغيل مقاومة إضافية R ext في دائرة عضو الإنتاج، مما يحد من تيار عضو الإنتاج.

السمة الميكانيكية للوضع مع R ext لها ميل كبير (خط مستقيم 3). عند التبديل إلى وضع العودة إلى الخلف، لا يمكن أن تتغير سرعة الدوران n في اللحظة الأولى (بسبب القصور الذاتي للعضو الإنتاجي) وستتحرك نقطة التشغيل من الموضع 1 إلى الموضع 3 على الخاصية الجديدة. نظرًا لظهور M torus، فإن سرعة الدوران n ستنخفض بسرعة حتى تتحرك نقطة التشغيل a 3 إلى الموضع a 4، وهو ما يتوافق مع إيقاف المحرك. إذا لم يتم فصل المحرك في هذه اللحظة عن مصدر الطاقة، فسوف يغير المحرك اتجاه الدوران. ستبدأ الآلة في العمل في وضع المحرك مع اتجاه جديد للدوران، وستكون نقطة التشغيل الخاصة بها 5 عند الخاصية الميكانيكية 3 في الربع الثالث.

متحركالكبحيحدث في الحالات التي يتم فيها فصل عضو المحرك عن الشبكة وإغلاقه عند مقاومة الكبح الديناميكي R d.t. تأخذ المعادلة المميزة (1.6) الشكل:

ن =

والذي يتوافق مع عائلة الخطوط المستقيمة 4 (لـ R d.t.) المختلفة التي تمر عبر الأصل. عند التبديل إلى هذا الوضع، تنتقل نقطة التشغيل 1 إلى إحدى الخصائص 4، على سبيل المثال، إلى النقطة 6، ثم تتحرك على طول الخط المستقيم 4 إلى الصفر. يتم كبح المحرك حتى التوقف الكامل. من خلال تغيير المقاومة R d.t، يمكنك تنظيم تيار عضو الإنتاج وسرعة الكبح.

يعد محرك التحويلة هو الأفضل بين محركات التيار المستمر لآلات القيادة التي تتطلب سرعة ثابتة تقريبًا وفي نفس الوقت التحكم الاقتصادي في السرعة. يظهر الرسم التخطيطي لهذا المحرك في الشكل. 4-25.

أرز. 4-25. محرك الإثارة الموازي.

تم تحديد محطات مقاومة متغيرة البداية: L - متصلة بالخط (شبكة الإمداد)؛ M - إلى أطراف الملف الميداني و I - إلى أطراف حديد التسليح. تشير الدوائر السوداء (الشكل 4-25) إلى جهات اتصال العمل، وتتوافق الفجوات بينها مع أقسام مقاومة الريوستات. عندما يعمل المحرك، يقوم القوس المعدني 3 بتوصيل المشبك L باستمرار مع أطراف مقاومة متغيرة التحويلة التي تنظم تيار الإثارة، قبل إغلاق المفتاح، يجب التأكد من أن الرافعة (جهة الاتصال المتحركة) 1 من مقاومة متغيرة البداية 2 في وضع التشغيل. عند الاتصال الخامل 0. يجب أن يكون الاتصال المتحرك لمقاومة التحويلة في دائرة الإثارة في أقصى الموضع الأيسر، حيث تكون مقاومة المقاومة المتغيرة في حدها الأدنى.

عندما يتم إغلاق المفتاح ويتم نقل ذراع مقاومة متغيرة التشغيل إلى أول جهات اتصال العمل، يتفرع تيار المحرك إلى تيار عضو الإنتاج وتيار لف المجال

وهكذا، التيار في دائرة العرض

التدفق الأول للتيار، اعتمادًا على قيمة مقاومة البداية، تحت تأثير عزم الدوران الأولي، يبدأ عضو الإنتاج في الدوران وبسرعة متزايدة، يتناقص تيار عضو الإنتاج. بعد ذلك يمكن نقل ذراع مقاومة متغيرة البداية إلى جهة الاتصال الثانية. في هذه الحالة، سيؤدي تيار عضو الإنتاج، الذي زاد من خلال الرمي، إلى زيادة عزم الدوران وزيادة أخرى في السرعة، ثم يبدأ في الانخفاض مرة أخرى. ثم يتم نقل ذراع المقاومة المتغيرة إلى جهة الاتصال التالية، وما إلى ذلك. تنتهي البداية عند إزالة كل المقاومة ويتم تطبيق الجهد الكامل على عضو الإنتاج. عادةً ما يتم تصميم مقاومة مقاومة متغيرة لبدء التشغيل على المدى القصير وهذا مستحيل لترك مقبض المقاومة المتغيرة على جهات الاتصال المتوسطة لفترة طويلة.

أرز. 4-26. خصائص السرعة لمحرك الإثارة المتوازي.

كلما زادت سرعة العداد. د.س. عضو الإنتاج، كلما انخفض التيار بشكل أسرع وقل تسخين ملف المحرك. لذلك، يتم بدء التشغيل دائمًا عند أعلى تيار إثارة، مما يؤدي إلى قصر مقاومة مقاومة متغيرة الضبط (الشكل 4-25). ثم التدفق المغناطيسي للآلة هو F ومضاد e. د.س. سيكون الحد الأقصى. بالإضافة إلى ذلك، عند بدء التشغيل، يجب أن يطور المحرك الكهربائي عزم دوران متزايد، ويمكن أن يكون هذا هو الحال أيضًا عند أعلى تدفق مغناطيسي (الصيغة (4-8)].

قبل إيقاف تشغيل المحرك، حرك ذراع مقاومة التشغيل إلى نقطة التلامس الصفرية، ثم افتح المفتاح. وهذا يمنع حرق جهات اتصال التبديل.

خصائص سرعة المحرك موضحة في الشكل. 4-26 منحنى 1. في غياب الحمل الميكانيكي، يكون تيار عدم التحميل والسرعة هما الأعلى:

مع زيادة الحمل (عزم المقاومة) على عمود المحرك، تنخفض سرعة الدوران قليلاً، حيث أن الزيادة التلقائية في عزم الدوران تحدث بسبب زيادة التيار في دائرة عضو الإنتاج، والتي، وفقاً للمعادلة (4-14a)، يزداد بشكل حاد مع انخفاض طفيف في العداد الإلكتروني. د.س. بسبب المقاومة المنخفضة لدائرة عضو الإنتاج، تسمى هذه الخاصية جامدة.

أرز. 4-27. خصائص التشغيل لمحرك الإثارة المتوازي.

عند تيار الإثارة المستمر، يمكن اعتبار التدفق المغناطيسي F ثابتًا تقريبًا، نظرًا لأن تأثير تفاعل عضو الإنتاج غير مهم.

ثم عزم المحرك

يتناسب تقريبًا مع التيار، لذلك، إذا رسمنا M على طول محور الإحداثي السيني في الشكل. 4-26 فتحصل على الخصائص الميكانيكية للمحرك أي.

تعتبر خصائص الأداء (الشكل 4-27) الواردة في الكتالوجات وأوصاف المحرك الكهربائي ملائمة جدًا للاستخدام. هذا

في ، أين كفاءة المحرك، وقوة العمود المفيدة.

تم تطوير قوة المحرك على العمود

وعزم الدوران

عند سرعة دوران ثابتة، سيكون الاعتماد عبارة عن خط مستقيم يمر عبر نقطة الأصل. ومع ذلك، مع زيادة السرعة، فإنها تتناقص والعزم غير متناسب. يتناسب التيار عند U ثابت مع القدرة في دائرة إمداد الطاقة، نظرًا لأن خسائر المحرك صغيرة، فإن التيار يتناسب تقريبًا مع.

عادة ما يتم التحكم في سرعة المحرك المثار بالتحويلة عن طريق تغيير تيار الإثارة. توفر هذه الطريقة تحكمًا اقتصاديًا بدون خطوات ضمن نطاق 1:1.5، وفي إصدار خاص - حتى 1:8. التنظيم يحدث على النحو التالي. يتناسب عزم المحرك عند Ф = const مع التيار والتيار

نظرًا لقيمته الصغيرة، يكون انخفاض الجهد في دائرة عضو الإنتاج صغيرًا. لذلك، عند القيم الثابتة لـ U وحديد التسليح، يمكن أن يزيد العداد بشكل كبير مع انخفاض طفيف. د.س.

على سبيل المثال، متى ومتى يكون تيار عضو الإنتاج معاكسًا. د.س. . إذا كانت مضادة ه. د.س. سينخفض ​​بمقدار 10 فولت فقط (حوالي 5٪) وسيكون، ثم تيار عضو الإنتاج، أي سيزيد بمقدار 3 مرات.

وبالتالي، إذا كان عند حمل ثابت معين وسرعة الدوران، يتم تقليل تيار الإثارة، على سبيل المثال، بنسبة 5٪، إذن. سوف ينخفض ​​التدفق المغناطيسي F والعداد e على الفور بنفس المقدار. د.س. E. سيؤدي ذلك إلى زيادة حادة في تيار عضو الإنتاج وعزم الدوران، وسيتم استخدام عزم الدوران الزائد لتسريع دوران عضو الإنتاج. ومع ذلك، مع زيادة سرعة عضو الإنتاج، يحدث مضاد e. د.س. إذا زاد مرة أخرى، فإن تيار عضو الإنتاج سينخفض ​​إلى القيمة التي عندها سيأخذ عزم الدوران قيمته السابقة. وبالتالي، إذا كان هناك تساوي، سيتم إنشاء سرعة دوران ثابتة جديدة أكبر من السرعة السابقة.

باستخدام طريقة التنظيم هذه، تكون خسائر الطاقة في مقاومة متغيرة التحكم (خسائر الطاقة Gvgv) صغيرة جدًا، لأنها تصل إلى فقط

تتيح لك هذه الطريقة تغيير سرعة المحرك في اتجاه زيادتها فوق السرعة الاسمية.

إذا، مع وجود حمل ثابت على عمود المحرك، يتم توصيل مقاومة إضافية على التوالي مع لف حديد التسليح، في اللحظة الأولى سينخفض ​​تيار حديد التسليح، مما سيقلل من عزم الدوران، وبما أن لحظة المقاومة ستكون أكبر، سوف تنخفض السرعة. ومع ذلك، وذلك بسبب انخفاض السرعة والعداد الإلكتروني. د.س. سيزداد تيار عضو الإنتاج، وسيزداد عزم الدوران، وإذا كانت عزم الدوران متساويًا، فسيتوقف الانخفاض الإضافي في السرعة.

سيستمر المحرك في العمل بسرعة ثابتة ولكن منخفضة. طريقة التحكم هذه غير اقتصادية بسبب فقدان الطاقة الكبير في مقاومة الريوستات.