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 بأطراف مقاومة متغيرة التي تنظم تيار الإثارة، قبل إغلاق المفتاح، يجب عليك التأكد من أن الرافعة (الاتصال المتحرك) 1 لمقاومة 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 وأقل تسخينًا لملف 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 e بشكل ملحوظ 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.

المحركات الكهربائية هي آلات يمكنها تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. اعتمادًا على نوع التيار المستهلك، يتم تقسيمها إلى محركات تعمل بالتيار المتردد والتيار المستمر. ستركز هذه المقالة على الأخير، والذي يتم اختصاره بـ DBT. تحيط بنا محركات التيار المستمر كل يوم. وهي مجهزة بأدوات كهربائية تعمل بالبطارية، ومركبات كهربائية، وبعض الآلات الصناعية، وأكثر من ذلك بكثير.

التصميم ومبدأ التشغيل

يشبه هيكل DFC محركًا كهربائيًا متزامنًا يعمل بالتيار المتردد؛ والفرق بينهما هو فقط في نوع التيار المستهلك. يتكون المحرك من جزء ثابت - الجزء الثابت أو المحث، والجزء المتحرك - عضو الإنتاج ووحدة تجميع الفرشاة. يمكن تصنيع المحث على شكل مغناطيس دائم إذا كان المحرك منخفض الطاقة، ولكن في أغلب الأحيان يكون مزودًا بملف إثارة له قطبين أو أكثر. يتكون المحرك من مجموعة من الموصلات (اللفات) المثبتة في الأخاديد. أبسط نموذج لـ DFC يستخدم مغناطيسًا واحدًا فقط وإطارًا يمر من خلاله التيار. ولا يمكن اعتبار هذا التصميم إلا كمثال مبسط، في حين أن التصميم الحديث هو نسخة محسنة ذات بنية أكثر تعقيدا وتطور القوة اللازمة.

يعتمد مبدأ تشغيل DPT على قانون أمبير: إذا تم وضع إطار سلكي مشحون في مجال مغناطيسي، فسوف يبدأ في الدوران. يشكل التيار الذي يمر عبره مجالًا مغناطيسيًا خاصًا به حول نفسه، والذي، عند ملامسته لمجال مغناطيسي خارجي، سيبدأ في تدوير الإطار. في حالة إطار واحد، سيستمر الدوران حتى يأخذ موضعًا محايدًا موازيًا للمجال المغناطيسي الخارجي. لتعيين النظام في الحركة، تحتاج إلى إضافة إطار آخر. في DPTs الحديثة، يتم استبدال الإطارات بمنتج مع مجموعة من الموصلات. يتم تطبيق التيار على الموصلات، وشحنها، مما يؤدي إلى ظهور مجال مغناطيسي حول عضو الإنتاج، والذي يبدأ بالتفاعل مع المجال المغناطيسي لملف المجال. ونتيجة لهذا التفاعل، تدور المرساة بزاوية معينة. بعد ذلك، يتدفق التيار إلى الموصلات التالية، وما إلى ذلك.
لشحن موصلات عضو الإنتاج بالتناوب، يتم استخدام فرش خاصة مصنوعة من الجرافيت أو سبائك النحاس والجرافيت. إنهم يلعبون دور جهات الاتصال التي تغلق الدائرة الكهربائية بأطراف زوج من الموصلات. يتم عزل جميع المحطات عن بعضها البعض ودمجها في وحدة تجميع - حلقة من عدة صفائح تقع على محور عمود المحرك. أثناء تشغيل المحرك، تقوم فرش التلامس بإغلاق الشرائح بالتناوب، مما يسمح للمحرك بالدوران بالتساوي. كلما زاد عدد الموصلات الموجودة في عضو الإنتاج، كلما كان DPT يعمل بشكل أكثر انتظامًا.

تنقسم محركات التيار المستمر إلى:
— المحركات الكهربائية ذات الإثارة المستقلة؛
- المحركات الكهربائية ذات الإثارة الذاتية (المتوازية أو المتسلسلة أو المختلطة).
توفر دائرة DPT ذات الإثارة المستقلة توصيل ملف الإثارة وعضو الإنتاج بمصادر طاقة مختلفة، بحيث لا يتم توصيلهما كهربائيًا ببعضهما البعض.
يتم تحقيق الإثارة الموازية عن طريق التوصيل المتوازي لملفات المحث وملف المحرك بمصدر طاقة واحد. يتمتع هذان النوعان من المحركات بخصائص أداء صعبة. لا تعتمد سرعة دوران عمود العمل على الحمل، ويمكن تعديلها. لقد وجدت هذه المحركات تطبيقًا في الآلات ذات الأحمال المتغيرة، حيث يكون من المهم تنظيم سرعة دوران العمود
مع الإثارة المتسلسلة، يتم توصيل ملف المحرك والمجال على التوالي، وبالتالي فإن قيمة التيار الكهربائي هي نفسها. هذه المحركات "أكثر ليونة" في التشغيل، ولها نطاق أكبر للتحكم في السرعة، ولكنها تتطلب حملًا ثابتًا على العمود، وإلا فقد تصل سرعة الدوران إلى نقطة حرجة. لديهم عزم دوران مرتفع، مما يجعل البدء أسهل، ولكن سرعة دوران العمود تعتمد على الحمل. يتم استخدامها في السيارات الكهربائية: في الرافعات والقطارات الكهربائية وترام المدينة.
النوع المختلط، حيث يتم توصيل ملف الإثارة بالعضو المتحرك بالتوازي، والثاني على التوالي، نادر الحدوث.

تاريخ موجز للخلق

أصبح M. Faraday رائداً في تاريخ إنشاء المحركات الكهربائية. لم يكن قادرًا على إنشاء نموذج عمل كامل، لكنه هو الذي جعل هذا الاكتشاف ممكنًا. وفي عام 1821، أجرى تجربة باستخدام سلك مشحون موضوع في الزئبق في حمام يحتوي على مغناطيس. عند التفاعل مع المجال المغناطيسي، يبدأ الموصل المعدني في الدوران، وتحويل طاقة التيار الكهربائي إلى عمل ميكانيكي. لقد عمل العلماء في ذلك الوقت على إنشاء آلة يعتمد تشغيلها على هذا التأثير. لقد أرادوا الحصول على محرك يعمل على مبدأ المكبس، أي أن عمود العمل يتحرك بشكل ترددي.
في عام 1834، تم إنشاء أول محرك كهربائي يعمل بالتيار المباشر، والذي قام بتطويره وصناعته العالم الروسي بي إس جاكوبي. كان هو الذي اقترح استبدال الحركة الترددية للعمود بدورانه. في نموذجه، يتفاعل مغناطيسين كهربائيين مع بعضهما البعض، مما يؤدي إلى تدوير العمود. وفي عام 1839، نجح في اختبار قارب مجهز بـ DPT. التاريخ الإضافي لوحدة الطاقة هذه هو في الأساس تحسين لمحرك جاكوبي.

مميزات برنامج DBT

مثل الأنواع الأخرى من المحركات الكهربائية، يعتبر DPT موثوقًا وصديقًا للبيئة. على عكس محركات التيار المتردد، يمكن تعديله في نطاق واسع من سرعة وتردد العمود، كما أنه من السهل البدء.
يمكن استخدام محرك التيار المستمر كمحرك وكمولد. من الممكن أيضًا تغيير اتجاه دوران العمود عن طريق تغيير اتجاه التيار في عضو الإنتاج (لجميع الأنواع) أو في الملف الميداني (للمحركات ذات الإثارة المتسلسلة).
يتم التحكم في سرعة الدوران عن طريق توصيل مقاومة متغيرة بالدائرة. مع الإثارة المتسلسلة، يتم وضعه في دائرة عضو الإنتاج ويجعل من الممكن تقليل السرعة بنسب 2:1 و3:1. هذا الخيار مناسب للمعدات التي لديها فترات طويلة من عدم النشاط، لأن الريوستات يسخن بشكل كبير أثناء التشغيل. يتم ضمان زيادة السرعة عن طريق توصيل المقاومة المتغيرة بدائرة لف الإثارة.
بالنسبة للمحركات ذات التحويلة، يتم أيضًا استخدام المتغيرات المتغيرة في دائرة عضو الإنتاج لتقليل السرعة في حدود 50% من القيم الاسمية. يتيح لك ضبط المقاومة في دائرة لف الإثارة زيادة السرعة حتى 4 مرات.
يرتبط استخدام المقاومة المتغيرة دائمًا بفقدان كبير للحرارة، لذلك يتم استبدالها في نماذج المحركات الحديثة بدوائر إلكترونية تسمح بالتحكم في السرعة دون فقدان كبير للطاقة.
تعتمد كفاءة محرك التيار المستمر على قوته. تعتبر النماذج منخفضة الطاقة ذات كفاءة منخفضة، حيث تصل كفاءتها إلى حوالي 40%، بينما يمكن أن تصل كفاءة المحركات بقدرة 1000 كيلووات إلى 96%.

مزايا وعيوب DBT

تشمل المزايا الرئيسية لمحركات التيار المستمر ما يلي:
- بساطة التصميم؛
- سهولة التشغيل؛
— القدرة على تنظيم سرعة دوران العمود.
— بداية سهلة (خاصة للمحركات ذات الإثارة المتتابعة)؛
— إمكانية استخدامها كمولدات.
- الأبعاد المدمجة.
عيوب:
- لديها "حلقة ضعيفة" - فرش الجرافيت التي تبلى بسرعة، مما يحد من مدة خدمتها؛
- التكلفة العالية؛
- عند الاتصال بالشبكة، فإنها تتطلب مقومات التيار.

نطاق التطبيق

تستخدم محركات التيار المستمر على نطاق واسع في النقل. يتم تركيبها في الترام والقطارات الكهربائية والقاطرات الكهربائية والقاطرات البخارية والسفن والشاحنات القلابة والرافعات وما إلى ذلك. بالإضافة إلى أنها تستخدم في الأدوات وأجهزة الكمبيوتر والألعاب وآليات الحركة. يمكن العثور عليها غالبًا في آلات الإنتاج، حيث يكون من الضروري تنظيم سرعة عمود العمل على نطاق واسع.

محرك DC متحمس بشكل مستقل (DPT NV) في هذا المحرك (الشكل 1)، يتم توصيل ملف الإثارة بمصدر طاقة منفصل. يتم تضمين مقاومة متغيرة في دائرة لف الإثارة ص ريجوفي دائرة عضو الإنتاج - مقاومة متغيرة (بدء) إضافية ص ص. السمة المميزة لـ NV DPT هي تيار الإثارةأنا في مستقلة عن تيار المحركأنا أنا نظرًا لأن مصدر الطاقة لملف الإثارة مستقل.

دائرة محرك DC ذات الإثارة المستقلة (DC NV)

الصورة 1

الخصائص الميكانيكية لمحرك DC مستقل الإثارة (محرك DC)

معادلة الخصائص الميكانيكية لمحرك DC متحمس بشكل مستقل لها الشكل

أين: ن 0 — سرعة دوران عمود المحرك في وضع الخمول. Δن — التغير في سرعة المحرك تحت الحمل الميكانيكي.

يترتب على هذه المعادلة أن الخصائص الميكانيكية لمحرك DC ذو الإثارة المستقلة (محرك DC) خطية وتتقاطع مع المحور الإحداثي عند نقطة عدم التحميل ن 0 (الشكل 13.13 أ)، أثناء تغيير سرعة المحرك Δن ، الناتج عن التغير في حمله الميكانيكي، يتناسب مع مقاومة دائرة عضو الإنتاج R а =∑R + R تحويلة . لذلك، مع أقل مقاومة لدائرة المحرك ص أ = ∑R ، متى R تحويلة = 0 ، يتوافق مع أصغر اختلاف في سرعة الدوران Δن . في هذه الحالة، تصبح الخاصية الميكانيكية جامدة (الرسم البياني 1).

تسمى الخصائص الميكانيكية للمحرك ، التي يتم الحصول عليها عند قيم الجهد المقنن على عضو الإنتاج ولفات المجال وفي حالة عدم وجود مقاومة إضافية في دائرة عضو الإنتاج ، بالخصائص الطبيعية الشكل 13.13 أ (الرسم البياني 1 ريكس = 0 ).

إذا تم تغيير واحدة على الأقل من معلمات المحرك المدرجة (يختلف الجهد الموجود على عضو الإنتاج أو لفات الإثارة عن القيم الاسمية، أو تم تغيير المقاومة في دائرة عضو الإنتاج عن طريق إدخال R ext)، فإن الخصائص الميكانيكية تسمى مصطنعة.

الخصائص الميكانيكية الاصطناعية التي يتم الحصول عليها عن طريق إدخال مقاومة إضافية R في دائرة عضو الإنتاج تسمى أيضًا مقاومة متغيرة (الرسوم البيانية 2 و 3).

عند تقييم خصائص التحكم في محركات التيار المستمر، فإن الخصائص الميكانيكية لها أهمية قصوى ن = و (م) . عند تحميل عزم دوران ثابت على عمود المحرك مع زيادة مقاومة المقاوم ص تحويلة تنخفض سرعة الدوران. قيم المقاوم ص تحويلة للحصول على خاصية ميكانيكية صناعية تتوافق مع سرعة الدوران المطلوبة ن عند حمل معين (عادةً ما يتم تصنيفه) للمحركات المثارة بشكل مستقل:

أين ش - جهد إمداد دائرة المحرك، V؛ أنا أنا - تيار عضو الإنتاج المطابق لحمل محرك معين، A؛ ن - سرعة الدوران المطلوبة، دورة في الدقيقة؛ ن 0 - سرعة الخمول، دورة في الدقيقة.

السرعة البطيئة ن 0 يمثل حدود سرعة الدوران التي يتجاوزها المحرك وضع المولد . هذه السرعة تتجاوز السرعة المقدرة ن اسم بقدر الجهد المقنن اسمك الموردة إلى دائرة عضو الإنتاج تتجاوز القوة الدافعة الكهربية لعضو الإنتاج ه أنا أسمي عند حمل المحرك المقنن.

يتأثر شكل الخصائص الميكانيكية للمحرك بحجم تدفق الإثارة المغناطيسي الرئيسي F . عند التناقص F (مع زيادة مقاومة المقاوم rreg ) تزداد سرعة تباطؤ المحرك ن 0 وفرق السرعة Δن . وهذا يؤدي إلى تغيير كبير في صلابة الخصائص الميكانيكية للمحرك (الشكل 13.13، ب). إذا قمت بتغيير الجهد على لف حديد التسليح ش (مع ثابت R تحويلة وR ريج)، ثم يتغير ن 0 ، أ Δن يبقى دون تغيير [انظر (13.10)]. ونتيجة لذلك، تتغير الخصائص الميكانيكية على طول المحور الإحداثي، وتبقى موازية لبعضها البعض (الشكل 13.13، ج). وهذا يخلق الظروف الأكثر ملاءمة عند تنظيم سرعة المحرك عن طريق تغيير الجهد ش ، الموردة لدائرة حديد التسليح. أصبحت طريقة التحكم في السرعة هذه أكثر انتشارًا بسبب التطور والاستخدام الواسع النطاق لمحولات جهد الثايرستور القابلة للتعديل.

كتب مستخدمة: - كاتزمانمم. الدليل بواسطة كهربائي سيارات

دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في خصائص محرك الإثارة المتوازي، الذي يحدد خصائص تشغيله.

يتم تحديد السرعة والخصائص الميكانيكية للمحرك من خلال المعادلتين (7) و (9) الموضحتين في المقالة ""، مع ش= ثابت و أنافي = ثابت. في حالة عدم وجود مقاومة إضافية في دائرة عضو الإنتاج، تسمى هذه الخصائص طبيعي.

إذا كانت الفرش ذات محايدة هندسية، مع زيادة أناوسوف ينخفض ​​​​التدفق Ф δ قليلاً بسبب عمل التفاعل العرضي لعضو الإنتاج. ونتيجة لذلك، السرعة ن، وفقًا للتعبير (7) الوارد في مقال "معلومات عامة عن محركات التيار المستمر" ، سوف يميل إلى الزيادة. ومن ناحية أخرى، انخفاض الجهد ر× أناويسبب انخفاض في السرعة. وبالتالي، هناك ثلاثة أنواع من خصائص السرعة ممكنة، كما هو موضح في الشكل. 1: 1 - ذات التأثير السائد ر× أناأ؛ 2 – مع التعويض المتبادل للتأثير ر× أناا وانخفاض Ф δ؛ 3 - عندما يسود تأثير التناقص Ф δ.

نظرًا لحقيقة أن التغيير في Ф δ صغير نسبيًا، فإن الخصائص الميكانيكية ن = F(م) لمحرك إثارة متوازي، محدد بالمساواة (9)، معروض في المقالة "معلومات عامة عن محركات التيار المستمر"، مع ش= ثابت و أناв = const يتطابق في المظهر مع الخصائص ن = F(أناأ) (الشكل 1). ولنفس السبب، فإن هذه الخصائص تكاد تكون واضحة.

خصائص الأنواع 3 (الشكل 1) غير مقبولة في ظل ظروف التشغيل المستدام (انظر المادة ""). لذلك، يتم تصنيع محركات الإثارة المتوازية بخصائص نموذجية متناقصة قليلاً 1 (الصورة 1). في الآلات الحديثة المستخدمة بكثرة، نظرًا للتشبع القوي إلى حد ما لأسنان عضو الإنتاج، يمكن أن يكون تأثير التفاعل العرضي لعضو الإنتاج كبيرًا جدًا لدرجة أن سمة النموذج 1 (الشكل 1) مستحيل. بعد ذلك، للحصول على مثل هذه الخاصية، يتم وضع سلسلة ضعيفة من لف الإثارة ذات التضمين الساكن في القطبين، وقوة مغنطة تصل إلى 10٪ من قوة مغنطة لف الإثارة المتوازية. في هذه الحالة، يتم تعويض الانخفاض في Ф δ تحت تأثير التفاعل العرضي لعضو الإنتاج جزئيًا أو كليًا. تسمى هذه السلسلة من اللف الميداني استقرار، ولا يزال المحرك الذي يحتوي على مثل هذا الملف يسمى محرك الإثارة المتوازي.

تغير سرعة الدوران Δ ن(الشكل 1) عند الانتقال من وضع الخمول ( أناأ = أنا a0) إلى الحمل المقنن ( أناأ = أناأ) يكون محرك الإثارة المتوازي عند التشغيل على خاصية طبيعية صغيرًا ويصل إلى 2 - 8٪ من نن. تسمى هذه الخصائص المتناقصة بشكل ضعيف بالصعبة. تُستخدم محركات الإثارة المتوازية ذات الخصائص الصلبة في التركيبات التي تتطلب أن تظل سرعة الدوران ثابتة تقريبًا عند تغير الحمل (آلات قطع المعادن، وما إلى ذلك).

الشكل 2. الخصائص الميكانيكية والسرعة لمحرك الإثارة المتوازي عند تدفقات الإثارة المختلفة

التحكم في السرعة عن طريق إضعاف التدفق المغناطيسي

عادة ما يتم التحكم في السرعة عن طريق إضعاف التدفق المغناطيسي باستخدام مقاومة متغيرة في دائرة الإثارة ر r.v (انظر الشكل 1، بفي المقالة "" والشكل 1 في المقالة "بدء تشغيل محركات التيار المستمر"). في حالة عدم وجود مقاومة إضافية في دائرة عضو الإنتاج ( رالسلطة الفلسطينية = 0) و ش= الخصائص الثابتة ن = F(أناأ) و ن = F(م) ، محددة بالمساواة (7) و (9)، المقدمة في المقالة "معلومات عامة عن محركات التيار المستمر"، لقيم مختلفة رعربة سكن متنقلة، أنافي أو Ф δ لها الشكل الموضح في الشكل 2. جميع الخصائص ن = F(أناأ) تتقارب على المحور السيني ( ن= 0) عند نقطة مشتركة ذات تيار كبير جدًا أناأ، والتي وفقًا للتعبير (5) الوارد في مقالة "معلومات عامة عن محركات التيار المستمر"، تساوي

أناأ = ش / رأ.

لكن الخصائص الميكانيكية ن = F(م) يتقاطع مع المحور السيني في نقاط مختلفة.

الخاصية السفلية في الشكل 2 تتوافق مع التدفق الاسمي. قيم نفي حالة التشغيل المستقر تتوافق مع نقاط تقاطع الخصائص قيد النظر مع المنحنى مش = F(ن) لآلة عمل متصلة بالمحرك (خط متقطع سميك في الشكل 2).

نقطة خمول المحرك ( م = م 0 , أناأ = أنا a0) يقع قليلاً على يمين المحور الإحداثي في ​​الشكل 2. مع زيادة سرعة الدوران نبسبب زيادة الخسائر الميكانيكية م 0 و أنايزداد أيضًا a0 (خط متقطع رفيع في الشكل 2).

إذا كنت في هذا الوضع، باستخدام عزم الدوران المطبق خارجيًا، فستبدأ في زيادة سرعة الدوران ن، الذي - التي هأ [انظر التعبير (6) في المقالة "معلومات عامة حول محركات التيار المستمر"] ستزداد، و أناأ و مسوف تنخفض وفقًا للمساواة (5) و (8) الواردة في مقالة "معلومات عامة عن محركات التيار المستمر". في أناأ = 0 و م= 0 يتم تغطية الخسائر الميكانيكية والمغناطيسية للمحرك من خلال الطاقة الميكانيكية الموردة إلى العمود، ومع زيادة أخرى في السرعة أناأ و مستتغير الإشارة وسيتحول المحرك إلى وضع تشغيل المولد (الأقسام المميزة في الشكل 2 على يسار المحور الإحداثي).

تسمح المحركات للاستخدام العام، وفقًا لظروف التبديل، بالتحكم في السرعة عن طريق إضعاف المجال ضمن نطاق 1: 2. كما يتم تصنيع المحركات ذات التحكم في السرعة بهذه الطريقة ضمن نطاق يصل إلى 1: 5 أو حتى 1: 8، ولكن في هذه الحالة، للحد من الجهد الأقصى بين لوحات المبدل، من الضروري زيادة فجوة الهواء، وتنظيم التدفق عبر مجموعات فردية من الأعمدة (انظر المقالة "تنظيم سرعة الدوران واستقرار محركات التيار المستمر") أو استخدام التعويض لف. وهذا يزيد من تكلفة المحرك.

تنظيم السرعة عن طريق المقاومة في دائرة المحرك والخصائص الميكانيكية والسرعة الاصطناعية

إذا قمت بتضمين مقاومة إضافية على التوالي مع دائرة عضو الإنتاج ررا (الشكل 3، أ)، فبدلاً من التعبيرين (7) و (9) الواردين في المقالة "معلومات عامة حول محركات التيار المستمر"، نحصل على

(1)

(2)

مقاومة رقد يكون ra قابلاً للتعديل ويجب تصميمه للتشغيل على المدى الطويل. يجب أن تكون دائرة الإثارة متصلة بجهد التيار الكهربائي.

الشكل 3. مخطط لتنظيم سرعة دوران محرك الإثارة المتوازي باستخدام المقاومة في دائرة عضو الإنتاج ( أ) والخصائص الميكانيكية والسرعة المقابلة ( ب)

صفات ن = F(م) و ن = F(أناأ) لقيم مختلفة ررا = ثابت في ش= ثابت و أناв = const موضحة في الشكل 3، ب (ر pa1< ر ra2< رباسكال 3). الخاصية العلوية ( رباسكال = 0) أمر طبيعي. كل من الخصائص تتقاطع مع محور الإحداثي السيني ( ن= 0) عند النقطة التي

إن استمرار هذه الخصائص تحت المحور السيني في الشكل 3 يتوافق مع فرملة المحرك عن طريق الرجوع إلى الخلف. في هذه الحالة ن < 0, э. д. с. ه a لديه علامة معاكسة ويضيف ما يصل إلى جهد الشبكة ش، نتيجة لذلك

وعزم دوران المحرك ميعمل بعكس اتجاه الدوران وبالتالي يقوم بالكبح.

إذا كان في وضع الخمول ( أناأ = أنا a0) بمساعدة عزم الدوران المطبق خارجيًا، ابدأ في زيادة سرعة الدوران، ثم يتم تحقيق الوضع أولاً أناأ = 0 وبعد ذلك أناسوف يتغير الاتجاه وسوف يتحول الجهاز إلى وضع المولد (الأقسام المميزة في الشكل 3، بإلى يسار المحور y).

كما يتبين من الشكل 3، ب، عند تشغيله رتصبح خصائص ra أقل صرامة، وعند قيم أعلى ررع - هبوط حاد، أو ناعم.

إذا كان منحنى عزم الدوران مش = F(ن) له النموذج الموضح في الشكل 3، بخط متقطع سميك، ثم القيم نفي حالة مستقرة لكل قيمة ريتم تحديد ra بواسطة نقاط تقاطع المنحنيات المقابلة. الاكثر ررا، أقل نوانخفاض الكفاءة (الكفاءة).

التحكم في السرعة عن طريق تغيير جهد المحرك

يمكن التحكم في السرعة عن طريق تغيير جهد عضو الإنتاج باستخدام وحدة محرك المولد (G-E)، والتي تسمى أيضًا وحدة ليونارد (الشكل 4). في هذه الحالة المحرك الرئيسي بي دي(التيار المتناوب، الاحتراق الداخلي وما شابه) يقوم بتدوير مولد التيار المباشر بسرعة ثابتة ز. يتم توصيل عضو مولد المولد مباشرة بمحرك المحرك DC دالذي يعمل بمثابة محرك لآلة العمل آر إم. اللفات مجال المولدات OVGوالمحرك المنشطات الأمفيتامينيةمدعوم من مصدر مستقل - شبكة تيار مباشر (الشكل 4) أو من المثيرات (مولدات تيار مباشر صغيرة) على عمود المحرك الرئيسي بي دي. تنظيم تيار الإثارة للمولد أنايجب أن يتم إنتاج v.g عمليا من الصفر (في الشكل 4 باستخدام مقاومة متغيرة متصلة وفقا لدائرة قياس الجهد). إذا كان من الضروري عكس المحرك، فيمكنك تغيير قطبية المولد (في الشكل 4 باستخدام المفتاح ص).

الشكل 4. رسم تخطيطي لوحدة محرك المولد لتنظيم سرعة محرك الإثارة المستقل

بدء تشغيل المحرك دويتم تنظيم سرعته على النحو التالي. كحد أقصى أنامعرف و أنا v.g = 0 بدء المحرك الرئيسي بي دي. ثم زيادة تدريجيا أنا v.g، وفي الجهد المنخفض للمولد شمحرك دسوف يأتي في التناوب. مزيد من التنظيم شداخل ما يصل إلى ش = ش n، يمكنك الحصول على أي سرعات دوران للمحرك تصل إلى ن = نن. مزيد من الزيادة نربما عن طريق الحد أناإد. لعكس المحرك، قم بتقليل أنا vg إلى الصفر، قم بالتبديل OVGوزيادة مرة أخرى أنا v.g من القيمة أنا v.g = 0.

عندما تنتج آلة العمل حملاً نابضًا حادًا (على سبيل المثال، بعض مصانع الدرفلة) وليس من المرغوب فيه أن يتم نقل قمم الحمل بالكامل إلى المحرك الرئيسي أو إلى أنابيب التيار المتردد، فإن المحرك ديمكن تجهيزها بحذافة (وحدة G – D – M، أو وحدة Leonard – Ilgner). في هذه الحالة، عندما تتناقص نأثناء ذروة الحمل، يتم تغطية جزء من هذا الحمل بالطاقة الحركية للحدافة. ستكون كفاءة دولاب الموازنة أكبر مع خاصية المحرك الأكثر ليونة. بي ديأو د.

في الآونة الأخيرة، في كثير من الأحيان المحرك بي ديومولد زتم استبداله بمقوم أشباه الموصلات بجهد قابل للتعديل. في هذه الحالة، تسمى الوحدة المعنية أيضًا صمام (الثايرستور) يقود.

يتم استخدام الوحدات المدروسة عندما يكون من الضروري تنظيم سرعة دوران المحرك بكفاءة عالية ضمن نطاق واسع - يصل إلى 1: 100 أو أكثر (آلات قطع المعادن الكبيرة ومصانع الدرفلة وما إلى ذلك).

لاحظ أن التغيير شلغرض التنظيم نوفقا للرسم البياني في الشكل 1، بكما هو موضح في المقالة "معلومات عامة حول مولدات التيار المستمر" والشكل 3، أ، لا يعطي النتائج المرجوة، لأنه في نفس الوقت مع التغير في جهد دائرة عضو الإنتاج فإنه يتغير بشكل متناسب شتيار الإثارة أيضاً منذ التنظيم شلا يمكن استخلاصها إلا من القيمة ش = شن للأسفل، فسرعان ما سيتم تشبع الدائرة المغناطيسية، ونتيجة لذلك شو أناسوف تتغير بشكل متناسب مع بعضها البعض. وفقًا للمساواة (7) الواردة في مقال "معلومات عامة عن محركات التيار المستمر")، نومع ذلك، فإنه لا يتغير بشكل ملحوظ.

في الآونة الأخيرة، ما يسمى تنظيم النبضمحركات التيار المستمر. في هذه الحالة، يتم تشغيل دائرة المحرك المحرك من مصدر تيار مباشر بجهد ثابت من خلال الثايرستور، والذي يتم تشغيله وإيقافه بشكل دوري بتردد 1 - 3 كيلو هرتز. لتنعيم منحنى تيار عضو الإنتاج، يتم توصيل المكثفات بأطرافها. يكون الجهد عند أطراف المحرك في هذه الحالة ثابتًا تقريبًا ويتناسب مع نسبة وقت تشغيل الثايرستور إلى مدة الدورة بأكملها. وبالتالي، تتيح لك طريقة النبض تنظيم سرعة دوران المحرك عندما يتم تشغيله من مصدر جهد ثابت ضمن نطاق واسع دون مقاومة متغيرة في دائرة عضو الإنتاج وبدون أي خسائر إضافية تقريبًا. بنفس الطريقة، بدون مقاومة متغيرة وبدون خسائر إضافية، يمكن تشغيل المحرك.

تعتبر طريقة التحكم في النبض مفيدة جدًا من الناحية الاقتصادية للتحكم في المحركات التي تعمل في أوضاع متغيرة السرعة مع بدء تشغيل متكرر، على سبيل المثال في وسائل النقل المكهربة.

الشكل 5: أداء محرك التحويل صن = 10 كيلوواط، شن = 200 فولت، نن = 950 دورة في الدقيقة

خصائص الأداء

تعتمد خصائص الأداء على استهلاك الطاقة ص 1 الاستهلاك الحالي أنا، سرعة ن، لحظة موالكفاءة η من القوة المفيدة ص 2 في ش= المواضع الثابتة وغير المتغيرة للمقاومات المنظمة. يتم عرض خصائص التشغيل لمحرك الإثارة المتوازي منخفض الطاقة في حالة عدم وجود مقاومة إضافية في دائرة عضو الإنتاج في الشكل 5.

بالتزامن مع زيادة قوة العمود ص 2 يزداد عزم الدوران على العمود م. منذ مع زيادة ص 2 و مسرعة نثم ينخفض ​​قليلاً م ∼ ص 2 / نينمو بشكل أسرع قليلا ص 2. يزيد ص 2 و مومن الطبيعي أن يكون مصحوبًا بزيادة في التيار الحركي أنا. متناسب أناكما تزداد الطاقة المستهلكة من الشبكة ص 1 . في الخمول ( ص 2 = 0) الكفاءة η = 0، ثم مع الزيادة ص 2، في البداية η يزداد بسرعة، ولكن عند الأحمال العالية، بسبب الزيادة الكبيرة في الخسائر في دائرة عضو الإنتاج، η يبدأ في الانخفاض مرة أخرى.

محرك DC ذو الجرح المتوازي هو محرك كهربائي يتم فيه توصيل ملفات المحرك والمجال ببعضها البعض بالتوازي. غالبًا ما يكون متفوقًا في وظائفه على أنواع الوحدات المختلطة والمتسلسلة في الحالات التي يكون فيها من الضروري ضبط سرعة تشغيل ثابتة.

خصائص محرك التيار المستمر مع الإثارة المتوازية

يتم اشتقاق صيغة إجمالي التيار القادم من المنبع وفقًا لقانون كيرشوف الأول ولها الشكل: I = I I + I V، حيث I هو تيار عضو الإنتاج، وI V هو تيار الإثارة، وI هو التيار الذي يستهلكه المحرك من الشبكة. وتجدر الإشارة إلى أنه في هذه الحالة لا يعتمد على أنا، أي. تيار الإثارة لا يعتمد على الحمل. التيار في ملف الحقل أقل من تيار عضو الإنتاج وهو حوالي 2-5٪ من تيار التيار الكهربائي.

بشكل عام، تتمتع هذه المحركات الكهربائية بمعلمات الجر التالية المفيدة جدًا:

• كفاءة عالية (نظرًا لأن تيار عضو الإنتاج لا يمر عبر ملف المجال).
• استقرار واستمرارية دورة التشغيل عندما يتقلب الحمل على نطاق واسع (حيث يتم الحفاظ على قيمة عزم الدوران حتى لو تغيرت سرعة العمود).

إذا كان عزم الدوران غير كاف، يتم البدء عن طريق التحول إلى نوع مختلط من الإثارة.

تطبيقات المحرك

نظرًا لأن سرعة دوران هذه المحركات تظل ثابتة تقريبًا حتى مع تغير الحمل، ويمكن أيضًا تغييرها باستخدام مقاومة متغيرة، فهي تستخدم على نطاق واسع في العمل مع:

• المشجعين؛
• مضخات؛
• مصاعد الألغام
• الطرق الكهربائية العلوية؛
• الآلات (المخارط، قطع المعادن، النسيج، الطباعة، تسوية الألواح، إلخ).

وبالتالي، يتم استخدام هذا النوع من المحركات بشكل أساسي مع الآليات التي تتطلب سرعة دوران ثابتة أو تعديلًا واسعًا.

التحكم في السرعة

تنظيم السرعة هو تغيير متعمد في سرعة المحرك الكهربائي بالقوة باستخدام أجهزة أو أجهزة خاصة. فهو يتيح لك ضمان التشغيل الأمثل للآلية واستخدامها الرشيد، وكذلك تقليل استهلاك الطاقة.

هناك ثلاث طرق رئيسية لتنظيم سرعة المحرك:

1. التغير في التدفق المغناطيسي للأقطاب الرئيسية. يتم تنفيذه باستخدام مقاومة متغيرة: مع زيادة مقاومته، ينخفض ​​\u200b\u200bالتدفق المغناطيسي للأقطاب الرئيسية وتيار الإثارة IV. وفي الوقت نفسه، يزداد عدد دورات المحرك في وضع الخمول، وكذلك زاوية ميل الخصائص الميكانيكية. يتم الحفاظ على صلابة الخصائص الميكانيكية. ومع ذلك، فإن زيادة السرعة يمكن أن تؤدي إلى تلف ميكانيكي للوحدة وسوء التبديل، لذلك لا ينصح بزيادة السرعة بأكثر من ضعف هذه الطريقة.
2. التغيير في مقاومة دائرة حديد التسليح. يتم توصيل مقاومة متغيرة في سلسلة إلى عضو الإنتاج. تتناقص سرعة دوران عضو الإنتاج مع زيادة مقاومة المقاومة المتغيرة، ويزداد ميل الخصائص الميكانيكية. ضبط السرعة باستخدام الطريقة المذكورة أعلاه:

• يساعد على تقليل سرعة الدوران نسبةً إلى الخاصية الطبيعية؛
• يرتبط بكمية كبيرة من الخسائر في مقاومة متغيرة التحكم، وبالتالي فهو غير اقتصادي.

1. تغيير غير مقاوم للتغيرات في الجهد الموردة إلى عضو الإنتاج. في هذه الحالة، من الضروري أن يكون لديك مصدر طاقة منفصل بجهد منظم، على سبيل المثال، مولد أو صمام متحكم فيه.

محرك متحمس بشكل مستقل

ينفذ محرك DC المثار بشكل مستقل المبدأ الثالث للتحكم في السرعة. الفرق بينهما هو أن لف المجال والمجال المغناطيسي للأقطاب الرئيسية مرتبطان بمصادر مختلفة. تيار الإثارة هو خاصية ثابتة، ولكن المجال المغناطيسي يتغير. في هذه الحالة، يتغير عدد دورات العمود عند الخمول، وتبقى صلابة الخاصية كما هي.

وبالتالي، فإن مبدأ تشغيل DCT مع الإثارة المستقلة معقد للغاية بسبب التشغيل المستقل لمصدرين، ومع ذلك، فإن ميزته الرئيسية هي زيادة الكفاءة.