Litar elektrik arus terus dan ciri-cirinya

Hartanah Motor DC ditentukan terutamanya oleh cara gegelung pengujaan dihidupkan. Bergantung pada ini, motor elektrik dibezakan:

1. teruja secara bebas: gegelung pengujaan dikuasakan oleh sumber DC luaran (penguja atau penerus),

2. pengujaan selari: belitan medan disambung selari dengan belitan angker,

3. pengujaan siri: belitan pengujaan disambung secara bersiri dengan belitan angker,

4. dengan pengujaan bercampur: terdapat dua belitan medan, satu bersambung selari dengan belitan angker dan satu lagi bersiri dengannya.

Semua motor elektrik ini mempunyai peranti yang sama dan hanya berbeza dalam pembinaan gegelung pengujaan. Penggulungan pengujaan motor elektrik ini dilakukan dengan cara yang sama seperti dalam penjana masing-masing.

Motor elektrik DC teruja secara bebas

Dalam motor elektrik ini (Gamb.1, a) belitan angker disambungkan ke sumber arus terus utama (rangkaian arus terus, penjana atau penerus) dengan voltan U, dan belitan pengujaan disambungkan ke sumber tambahan dengan voltan UB. Rheostat yang mengawal selia disertakan dalam litar gegelung pengujaan, dan rheostat permulaan Rn disertakan dalam litar gegelung angker.

Rheostat pengawalselia digunakan untuk mengawal kelajuan angker motor dan reostat permulaan digunakan untuk mengehadkan arus dalam belitan angker apabila dimulakan. Ciri ciri motor elektrik ialah arus pengujaan Iv tidak bergantung pada arus Ii dalam belitan angker (arus beban). Oleh itu, dengan mengabaikan kesan penyahmagnetan tindak balas angker, kita boleh mengandaikan bahawa fluks motor F adalah bebas daripada beban. Kebergantungan momen elektromagnet M dan kelajuan n pada arus I akan menjadi linear (Rajah 2, a). Oleh itu, ciri mekanikal enjin juga akan menjadi linear — pergantungan n (M) (Rajah 2, b).

Dengan ketiadaan reostat dengan rintangan Rn dalam litar angker, kelajuan dan ciri mekanikal akan menjadi tegar, iaitu, dengan sudut kecenderungan kecil ke paksi mendatar, kerana penurunan voltan IяΣRя dalam belitan mesin termasuk dalam litar angker pada beban terkadar hanya 3-5% daripada Unom. Ciri-ciri ini (garis lurus 1 dalam Rajah 2, a dan b) dipanggil semula jadi. Apabila reostat dengan rintangan Rn dimasukkan ke dalam litar angker, sudut kecondongan ciri-ciri ini meningkat, akibatnya satu keluarga ciri-ciri rheostat 2, 3 dan 4 boleh diperolehi, sepadan dengan nilai yang berbeza Rn1 , Rn2 dan Rn3 .

nasi. 1.Gambar rajah skematik motor DC dengan pengujaan bebas (a) dan selari (b).

nasi. 2. Ciri-ciri motor elektrik arus terus dengan pengujaan bebas dan selari: a — kelajuan dan tork, b — mekanikal, c — bekerja Semakin besar rintangan Rn, semakin besar sudut kecondongan ciri-ciri reostat, iaitu, ia lebih lembut.

Rheostat yang mengawal selia Rpv membolehkan anda menukar arus pengujaan motor Iv dan fluks magnetnya F. Dalam kes ini, frekuensi putaran n juga akan berubah.

Tiada suis dan fius dipasang dalam litar gegelung pengujaan, kerana apabila litar ini terganggu, fluks magnet motor elektrik berkurangan dengan mendadak (hanya fluks kemagnetan sisa kekal di dalamnya) dan mod kecemasan berlaku. Jika elektrik motor berjalan pada kelajuan melahu atau beban ringan pada aci, kemudian kelajuan meningkat secara mendadak (motor bergerak). Dalam kes ini, arus dalam belitan angker Iya meningkat dengan ketara dan kebakaran menyeluruh mungkin berlaku. Untuk mengelakkan ini, perlindungan mesti memutuskan sambungan motor elektrik daripada sumber kuasa.

Peningkatan mendadak dalam kelajuan putaran apabila litar gegelung pengujaan terganggu dijelaskan oleh fakta bahawa dalam kes ini fluks magnet Ф (sehingga nilai fluks Fost dari kemagnetan sisa) dan e. dan lain-lain. v. E dan Iya semasa meningkat. Dan oleh kerana voltan yang digunakan U kekal tidak berubah, frekuensi putaran n akan meningkat kepada e. dan lain-lain. c. E tidak akan mencapai nilai yang lebih kurang sama dengan U (yang diperlukan untuk keadaan keseimbangan litar angker, di mana E = U — IяΣRя.

Apabila beban aci hampir dengan yang diberi nilai, motor elektrik akan berhenti sekiranya berlaku pemecahan litar pengujaan, kerana momen elektromagnet yang boleh dibangunkan oleh motor dengan pengurangan ketara dalam fluks magnet berkurangan dan menjadi kurang daripada tork daripada beban aci. Dalam kes ini, Iya semasa juga meningkat dengan mendadak dan mesin mesti diputuskan dari sumber kuasa.

Perlu diingatkan bahawa kelajuan putaran n0 sepadan dengan kelajuan terbiar yang ideal apabila motor tidak menggunakan tenaga elektrik daripada rangkaian dan momen elektromagnetnya adalah sifar. Dalam keadaan sebenar, dalam mod melahu, enjin menggunakan daripada rangkaian I0 semasa melahu, yang diperlukan untuk mengimbangi kehilangan kuasa dalaman, dan membangunkan tork M0 tertentu, yang diperlukan untuk mengatasi daya geseran dalam mesin. Oleh itu, pada hakikatnya kelajuan melahu adalah kurang daripada n0.

Kebergantungan kelajuan putaran n dan momen elektromagnet M pada kuasa P2 (Rajah 2, c) dari aci motor, seperti berikut dari hubungan yang dipertimbangkan, adalah linear. Kebergantungan arus belitan angker Iya dan kuasa P1 pada P2 juga boleh dikatakan linear. Arus I dan kuasa P1 pada P2 = 0 mewakili arus melahu I0 dan kuasa P0 yang digunakan semasa melahu. Keluk kecekapan adalah ciri semua mesin elektrik.

Pengujaan selari arus terus motor elektrik

Dalam motor elektrik ini (lihat Rajah 1, b) belitan pengujaan dan angker disuap daripada sumber tenaga elektrik yang sama dengan voltan U. Rheostat pengawal selia Rpv disertakan dalam litar belitan pengujaan dan rheostat permulaan Rp. disertakan dalam litar penggulungan pada sauh.

Dalam motor elektrik yang sedang dipertimbangkan, pada asasnya terdapat bekalan berasingan bagi litar belitan angker dan pengujaan, akibatnya arus pengujaan Iv tidak bergantung kepada arus belitan angker Iv. Oleh itu, motor pengujaan selari akan mempunyai ciri yang sama seperti motor pengujaan bebas. Walau bagaimanapun, motor pengujaan selari hanya akan beroperasi secara normal apabila dikuasakan oleh sumber DC voltan malar.

Apabila motor elektrik dikuasakan oleh sumber dengan voltan yang berbeza (penjana atau penerus terkawal), penurunan voltan bekalan U menyebabkan penurunan yang sepadan dalam arus pengujaan Ic dan fluks magnet Ф, yang membawa kepada peningkatan dalam angker. arus berliku Iya. Ini mengehadkan kemungkinan melaraskan kelajuan angker dengan menukar voltan bekalan U. Oleh itu, motor elektrik yang direka untuk dikuasakan oleh penjana atau penerus terkawal mesti mempunyai pengujaan bebas.

Pengujaan siri arus terus motor elektrik

Untuk mengehadkan arus permulaan, rheostat permulaan Rp (Rajah 3, a) dimasukkan ke dalam litar belitan angker (Rajah 3, a) dan untuk mengawal kelajuan putaran selari dengan belitan pengujaan dengan melaraskan reostat Rpv boleh disertakan.

nasi. 3. Gambarajah skematik motor DC dengan pengujaan siri (a) dan pergantungan fluks magnetnya Ф pada arus I dalam belitan angker (b)

nasi. 4. Ciri-ciri motor DC dengan pengujaan berurutan: a — kelajuan tinggi dan tork, b — mekanikal, c — pekerja.

Ciri ciri motor elektrik ini ialah arus pengujaan Iv adalah sama atau berkadar (apabila rheostat Rpv dihidupkan) dengan arus belitan angker Iya, oleh itu fluks magnet F bergantung pada beban motor (Rajah 3, b) .

Apabila arus belitan angker Iya kurang daripada (0.8-0.9) daripada arus undian Inom, sistem magnet mesin tidak tepu dan boleh diandaikan bahawa fluks magnetik Ф berubah secara berkadar terus dengan Iia semasa. Oleh itu, ciri kelajuan motor elektrik akan menjadi lembut — apabila arus I meningkat, kelajuan putaran n akan berkurangan dengan mendadak (Rajah 4, a). Penurunan kelajuan putaran n adalah disebabkan oleh peningkatan kejatuhan voltan IjaΣRja. dalam rintangan dalaman Rα. litar penggulungan angker, serta disebabkan peningkatan dalam fluks magnet F.

Momen elektromagnet M dengan peningkatan arus Ija akan meningkat secara mendadak, kerana dalam kes ini fluks magnet Ф juga meningkat, iaitu, momen M akan berkadar dengan Ija semasa. Oleh itu, apabila Iya semasa kurang daripada (0.8 N-0.9) Inom, ciri kelajuan mempunyai bentuk hiperbola, dan ciri momen mempunyai bentuk parabola.

Pada arus Ia> Ia, kebergantungan M dan n pada Ia adalah linear, kerana dalam mod ini litar magnet akan tepu dan fluks magnet Ф tidak akan berubah apabila arus Ia berubah.

Ciri mekanikal, iaitu, pergantungan n pada M (Rajah 4, b), boleh dibina berdasarkan pergantungan n dan M pada Iya. Sebagai tambahan kepada ciri semula jadi 1, adalah mungkin untuk mendapatkan keluarga ciri-ciri reostat 2, 3 dan 4. dengan memasukkan reostat dengan rintangan Rp dalam litar belitan angker.Ciri-ciri ini sepadan dengan nilai Rn1, Rn2 dan Rn3 yang berbeza, manakala semakin tinggi Rn, semakin rendah ciri tersebut.

Ciri mekanikal enjin yang dipertimbangkan adalah lembut dan hiperbolik. Pada beban rendah, fluks magnet Ф berkurangan dengan ketara, kelajuan putaran n meningkat dengan mendadak dan mungkin melebihi nilai maksimum yang dibenarkan (motor berjalan liar). Oleh itu, enjin sedemikian tidak boleh digunakan untuk memacu mekanisme yang beroperasi dalam mod melahu dan di bawah beban rendah (pelbagai mesin, penghantar, dll.).

Biasanya, beban minimum yang dibenarkan untuk motor berkuasa tinggi dan sederhana ialah (0.2… 0.25) Inom. Untuk mengelakkan motor daripada berjalan tanpa beban, ia disambungkan dengan kuat ke mekanisme pemacu (gandingan bergigi atau buta); penggunaan pemacu tali pinggang atau klac geseran tidak boleh diterima.

Walaupun kelemahan ini, motor dengan pengujaan berurutan digunakan secara meluas, terutamanya apabila terdapat perbezaan besar dalam tork beban dan keadaan permulaan yang teruk: dalam semua pemacu daya tarikan (lokomotif elektrik, lokomotif diesel, kereta api elektrik, kereta elektrik, forklift elektrik, dll. ), serta dalam pemacu mekanisme mengangkat (kren, lif, dll.).

Ini dijelaskan oleh fakta bahawa dengan ciri lembut, peningkatan tork beban membawa kepada peningkatan yang lebih rendah dalam penggunaan arus dan kuasa berbanding dengan motor yang teruja secara bebas dan selari, yang mana motor teruja siri boleh menahan lebih baik pada beban berlebihan.Di samping itu, motor ini mempunyai tork permulaan yang lebih tinggi daripada motor selari dan teruja bebas, kerana apabila arus belitan angker meningkat semasa permulaan, fluks magnet juga meningkat dengan sewajarnya.

Jika kita menganggap, sebagai contoh, bahawa arus masuk jangka pendek boleh menjadi 2 kali ganda arus kendalian mesin dan mengabaikan kesan ketepuan, tindak balas angker dan kejatuhan voltan dalam belitannya, kemudian dalam motor teruja siri, tork permulaan akan menjadi 4 kali lebih tinggi daripada nominal (kedua-duanya dalam arus dan dalam fluks magnet ia meningkat 2 kali ganda), dan dalam motor dengan pengujaan bebas dan selari - hanya 2 kali lebih banyak.

Malah, disebabkan oleh ketepuan litar magnet, fluks magnet tidak meningkat mengikut kadar arus, tetapi bagaimanapun, tork permulaan motor yang teruja siri, perkara lain yang sama, akan lebih besar daripada tork permulaan. daripada motor yang sama dengan pengujaan bebas atau selari.

Kebergantungan n dan M pada kuasa P2 aci motor (Rajah 4, c), seperti berikut daripada kedudukan yang dibincangkan di atas, adalah tidak linear, kebergantungan P1, Ith dan η pada P2 mempunyai bentuk yang sama seperti untuk motor dengan rangsangan selari.

Motor elektrik arus terus pengujaan bercampur

Dalam motor elektrik ini (Rajah 5, a) fluks magnetik Ф dicipta hasil daripada tindakan bersama dua gegelung pengujaan — selari (atau bebas) dan siri, yang melaluinya arus pengujaan Iв1 dan Iв2 = Iя

sebab itu

di mana Fposl — fluks magnet bagi gegelung siri, bergantung pada arus Ia, Fpar — fluks magnet bagi gegelung selari, yang tidak bergantung pada beban (ia ditentukan oleh arus pengujaan Ic1).

Ciri mekanikal motor elektrik dengan pengujaan bercampur (Rajah 5, b) terletak di antara ciri-ciri motor dengan pengujaan selari (garis lurus 1) dan siri (lengkung 2). Bergantung pada nisbah daya magnetomotif belitan selari dan bersiri pada mod undian, ciri-ciri motor pengujaan campuran boleh dianggarkan kepada ciri 1 (lengkung 3 pada ppm rendah belitan siri) atau kepada ciri 2 (lengkung 4 pada ppm rendah v. penggulungan selari).

nasi. 5. Gambarajah skematik motor elektrik dengan pengujaan bercampur (a) dan ciri mekanikalnya (b)

Kelebihan motor DC dengan pengujaan bercampur ialah ia, mempunyai ciri mekanikal yang lembut, boleh beroperasi pada melahu apabila Fposl = 0. Dalam mod ini, kekerapan putaran angkernya ditentukan oleh fluks magnet Fpar dan mempunyai had yang terhad. nilai (enjin tidak berjalan).