Виды двигателей постоянного тока: Типы электродвигателей и их особенности

Классификация электродвигателей

В зависимости от назначения, от предполагаемых режимов и условий работы, от типа питания и т. д., все электродвигатели можно классифицировать по нескольким параметрам: по принципу получения рабочего момента, по способу работы, по роду тока питания, по способу управления фазами, по типу возбуждения и т. д. Давайте же рассмотрим классификацию электродвигателей более подробно.

Возникновение вращающего момента

Вращающий момент в электродвигателях может быть получен одним из двух способов: по принципу магнитного гистерезиса либо чисто магнитоэлектрически. Гистерезисный двигатель получает вращающий момент посредством явления гистерезиса во время перемагничивания магнитно-твердого ротора, в то время как у магнитоэлектрического двигателя вращающий момент является результатом взаимодействия явных магнитных полюсов ротора и статора.

Магнитоэлектрические двигатели по праву составляют сегодня львиную долю всего обилия электродвигателей, применяемых в очень многих областях. Они подразделяются по роду питающего тока на: двигатели постоянного тока, двигатели переменного тока и универсальные двигатели.

В отличие от магнитоэлектрического двигателя, в гистерезисном двигателе допускается перемещение намагниченности ротора относительно его геометрических осей, и именно данная особенность не позволяет распространять на синхронный режим работы гистерезисного двигателя общие закономерности магнитоэлектрического преобразования. 

Двигатели постоянного тока 

У двигателя, который питается постоянным током, за переключение фаз отвечает сам двигатель. Это значит, что хотя на электрическую машину и подается постоянный ток, тем не менее, благодаря действию внутренних механизмов устройства, магнитное поле оказывается движущимся и становится в состоянии поддерживать вращающий момент ротора (как будто в обмотке статора действует переменный ток).

По способу создания движущегося магнитного поля, двигатели постоянного тока подразделяются на вентильные (бесколлекторные) и коллекторные. Бесколлекторные двигатели имеют в своей конструкции электронные инверторы, которые и осуществляют переключение фаз. Коллекторные же двигатели традиционно оснащены щеточно-коллекторными узлами, которые призваны чисто механически синхронизировать питание обмоток двигателя с вращением его движущихся частей.

Возбуждение коллекторных двигателей

Коллекторные двигатели по способу возбуждения бывают следующих видов: с независимым возбуждением от постоянных магнитов или от электромагнитов, либо с самовозбуждением. Двигатели с возбуждением от постоянных магнитов содержат магниты на роторе. Двигатели с самовозбуждением имеют на роторе специальную якорную обмотку, которая может быть включена параллельно, последовательно или смешано со специальной обмоткой возбуждения.

Двигатель пульсирующего тока

На двигатель постоянного тока похож двигатель пульсирующего тока. Отличие заключается в наличии шихтованных вставок на остове, а также дополнительных шихтованных полюсов. Кроме того, у двигателя пульсирующего тока имеется компенсационная обмотка. Применение такие двигатели находит в электровозах, где они обычно питается выпрямленным переменным током.

Двигатель переменного тока

Двигатели переменного тока, как ясно из названия, питаются током переменным. Бывают они синхронными и асинхронными. 

У синхронных двигателей переменного тока магнитное поле статора движется с той же угловой скоростью, что и ротор, а у асинхронных всегда есть некое отставание (характеризующееся величиной скольжения s) — магнитное поле статора в своем движении как бы опережает ротор, который в свою очередь все время стремится его догнать.

Синхронные двигатели больших мощностей (мощностью в сотни киловатт) имеют на роторе обмотки возбуждения. Роторы менее мощных синхронных двигателей оснащены постоянными магнитами, которые и образуют полюса. Гистерезисные двигатели тоже в принципе относятся к синхронным.

Шаговые двигатели — это особая категория синхронных двигателей с высокой точностью управления скоростью вращения, вплоть до дискретного счета шагов.

Вентильные синхронные реактивные двигатели получают питание через инвертор. Смотрите по этой теме: Современные синхронные реактивные двигатели

Асинхронные двигатели переменного тока отличаются тем, что у них угловая скорость вращения ротора всегда меньше чем угловая скорость вращения магнитного поля статора. Асинхронные двигатели бывают однофазными (с пусковой обмоткой), двухфазными (к ним относится и конденсаторный двигатель), трехфазными и многофазными.

ЭлектроВести (elektrovesti.net) — новости мировой энергетики и возобновляемой энергетики Украины 

 

Электродвигатели постоянного тока. Устройство и работа. Виды

Электрические двигатели, приводящиеся в движение путем воздействия постоянного тока, применяются значительно реже, по сравнению с двигателями, работающими от переменного тока. В бытовых условиях электродвигатели постоянного тока используются в детских игрушках, с питанием от обычных батареек с постоянным током. На производстве электродвигатели постоянного тока приводят в действие различные агрегаты и оборудование. Питание для них подводится от мощных батарей аккумуляторов.

Электродвигатели постоянного тока по конструкции подобны синхронным двигателям переменного тока, с разницей в типе тока. В простых демонстрационных моделях двигателя применяли один магнит и рамку с проходящим по ней током. Такое устройство рассматривалось в качестве простого примера. Современные двигатели являются совершенными сложными устройствами, способными развивать большую мощность.

Главной обмоткой двигателя служит якорь, на который подается питание через коллектор и щеточный механизм. Он совершает вращательное движение в магнитном поле, образованном полюсами статора (корпуса двигателя). Якорь изготавливается из нескольких обмоток, уложенных в его пазах, и закрепленных там специальным эпоксидным составом.

Статор может состоять из обмоток возбуждения или из постоянных магнитов. В маломощных двигателях используют постоянные магниты, а в двигателях с повышенной мощностью статор снабжен обмотками возбуждения. Статор с торцов закрыт крышками со встроенными в них подшипниками, служащими для вращения вала якоря. На одном конце этого вала закреплен охлаждающий вентилятор, который создает напор воздуха и прогоняет его по внутренней части двигателя во время работы.

Принцип действия такого двигателя основывается на законе Ампера. При размещении проволочной рамки в магнитном поле, она будет вращаться. Проходящий по ней ток создает вокруг себя магнитное поле, взаимодействующее с внешним магнитным полем, что приводит к вращению рамки. В современной конструкции мотора роль рамки играет якорь с обмотками. На них подается ток, в результате вокруг якоря создается магнитное поле, которое приводит его во вращательное движение.

Для поочередной подачи тока на обмотки якоря применяются специальные щетки из сплава графита и меди.

Выводы обмоток якоря объединены в один узел, называемый коллектором, выполненным в виде кольца из ламелей, закрепленных на валу якоря. При вращении вала щетки по очереди подают питание на обмотки якоря через ламели коллектора. В результате вал двигателя вращается с равномерной скоростью. Чем больше обмоток имеет якорь, тем равномернее будет работать двигатель.

Щеточный узел является наиболее уязвимым механизмом в конструкции двигателя. Во время работы медно-графитовые щетки притираются к коллектору, повторяя его форму, и с постоянным усилием прижимаются к нему. В процессе эксплуатации щетки изнашиваются, а токопроводящая пыль, являющаяся продуктом этого износа, оседает на деталях двигателя. Эту пыль необходимо периодически удалять. Обычно удаление пыли выполняют воздухом под большим давлением.

Щетки требуют периодического их перемещения в пазах и продувки воздухом, так как от накопившейся пыли они могут застрять в направляющих пазах. Это приведет к зависанию щеток над коллектором и нарушению работы двигателя. Щетки периодически требуют замены из-за их износа. В месте контакта коллектора со щетками также происходит износ коллектора. Поэтому при износе якорь снимают и на токарном станке протачивают коллектор. После проточки коллектора изоляция, находящаяся между ламелями коллектора стачивается на небольшую глубину, чтобы она не разрушала щетки, так как ее прочность значительно превышает прочность щеток.

Виды

Электродвигатели постоянного тока разделяют по характеру возбуждения:

Независимое возбуждение

При таком характере возбуждения обмотка подключается к внешнему источнику питания. При этом параметры двигателя аналогичны двигателю на постоянных магнитах. Обороты вращения настраиваются сопротивлением обмоток якоря. Скорость регулируют специальным регулировочным реостатом, включенным в цепь обмоток возбуждения. При значительном снижении сопротивления или при обрыве цепи ток якоря повышается до опасных величин.

Электродвигатели с независимым возбуждением запрещается запускать без нагрузки или с небольшой нагрузкой, так как его скорость резко возрастет, и двигатель выйдет из строя.

Параллельное возбуждение

Обмотки возбуждения и ротора соединяются параллельно с одним источником тока. При такой схеме ток обмотки возбуждения значительно ниже тока ротора. Параметры двигателей становятся слишком жесткими, их можно применять для привода вентиляторов и станков.

Регулировка оборотов двигателя обеспечивается реостатом в последовательной цепи с обмотками возбуждения или в цепи ротора.

Последовательное возбуждение

В этом случае возбуждающая обмотка подключается последовательно с якорем, в результате чего по этим обмоткам проходит одинаковый ток. Обороты вращения такого мотора зависят от его нагрузки. Двигатель нельзя запускать на холостом ходу без нагрузки. Однако такой двигатель обладает приличными пусковыми параметрами, поэтому подобная схема используется в работе тяжелого электротранспорта.

Смешанное возбуждение

Такая схема предусматривает применение двух обмоток возбуждения, находящихся парами на каждом полюсе двигателя. Эти обмотки можно соединять двумя способами: с суммированием потоков, либо с их вычитанием. В итоге электродвигатель может обладать такими же характеристиками, как у двигателей с параллельным или последовательным возбуждением.

Чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, на одной из обмоток изменяют полярность. Для управления скоростью вращения мотора и его запуском используют ступенчатое переключение разных резисторов.

Особенности эксплуатации

Электродвигатели постоянного тока отличаются экологичностью и надежностью. Их главным отличием от двигателей переменного тока является возможность регулировки оборотов вращения в большом диапазоне.

Такие электродвигатели постоянного тока можно также применять в качестве генератора. Изменив направление тока в обмотке возбуждения или в якоре, можно изменять направление вращения двигателя. Регулировка оборотов вала двигателя осуществляется с помощью переменного резистора. В двигателях с последовательной схемой возбуждения это сопротивление расположено в цепи якоря и позволяет уменьшить скорость вращения в 2-3 раза.

Этот вариант подходит для механизмов с длительным временем простоя, так как при работе реостат сильно нагревается. Повышение оборотов создается путем включения в цепь возбуждающей обмотки реостата.

Для моторов с параллельной схемой возбуждения в цепи якоря также применяются реостаты для уменьшения оборотов в два раза. Если в цепь обмотки возбуждения подключить сопротивление, то это позволит повышать обороты до 4 раз.

Применение реостата связано с выделением тепла. Поэтому в современных конструкциях двигателей реостаты заменяют электронными элементами, управляющими скоростью без сильного нагревания.

На коэффициент полезного действия мотора, работающего на постоянном токе, влияет его мощность. Слабые электродвигатели постоянного тока обладают малой эффективностью, и их КПД около 40%, в то время, как электродвигатели мощностью 1 МВт могут обладать коэффициентом полезного действия до 96%.

Преимущества электродвигателей постоянного тока

• Небольшие габаритные размеры.
• Легкое управление.
• Простая конструкция.
• Возможность применения в качестве генераторов тока.
• Быстрый запуск, особенно характерный для моторов с последовательной схемой возбуждения.
• Возможность плавной регулировки скорости вращения вала.

Недостатки

• Для подключения и эксплуатации необходимо приобретать специальный блок питания постоянного тока.
• Высокая стоимость.
• Наличие расходных элементов в виде медно-графитных быстроизнашивающихся щеток, изнашивающегося коллектора, что значительно снижает срок эксплуатации, и требует периодического технического обслуживания.

Сфера использования

Широко популярными двигатели постоянного тока стали в электрическом транспорте. Такие двигатели обычно входят в конструкции:

• Электромобилей.
• Электровозов.
• Трамваев.
• Электричек.
• Троллейбусов.
• Подъемно-транспортных механизмов.
• Детских игрушек.
• Промышленного оборудования с необходимостью управлением скорости вращения в большом диапазоне.

Похожие темы:

• Вентильные двигатели. Виды и устройство. Работа и применение
• Асинхронные электродвигатели. Виды и устройство. Работа
• Синхронные электродвигатели. Работа и применение. Особенности
• Магнитные двигатели. Виды и устройство. Применение и работа
• Электродвигатель. Виды и применение. Работа и устройство

Типы двигателей постоянного тока — шунтовые, составные и серийные

Двигатели постоянного тока являются основным сервисным предложением Mawdsleys с момента основания компании в 1959 году.

Доступны 3 основных типа двигателей постоянного тока: серийные, шунтовые и составные . Эти термины относятся к типу соединения обмоток возбуждения по отношению к цепи якоря.

В нашем блоге рассматриваются эти три типа двигателей постоянного тока, объясняются их уникальные свойства и области их возможного использования.

Двигатели постоянного тока

У двигателей постоянного тока обмотки возбуждения соединены последовательно с якорем. Последовательная обмотка будет иметь относительно небольшое количество витков более крупного провода или медной полосы, которые способны выдерживать полный ток нагрузки двигателя. При запуске, поскольку обмотки имеют низкое сопротивление, может потребляться большой ток, создавая высокий пусковой момент.

Это преимущество для высоких пусковых нагрузок, таких как тяга, кран и другие тяжелые приложения. Скорость последовательного двигателя зависит от нагрузки, поэтому, когда ток полной нагрузки, протекающий через цепь, уменьшается, скорость увеличивается.

В некоторых случаях скорость двигателей потенциально может увеличиться до уровня, превышающего рекомендуемый максимум. По этой причине серийный двигатель не следует соединять с нагрузкой ремнем.

Шунтирующие двигатели постоянного тока

В параллельном двигателе постоянного тока обмотка возбуждения соединена параллельно (шунтирую) с якорем. Шунтирующая обмотка намотана из множества витков тонкого медного провода, и, поскольку она подключена к источнику возбуждения постоянного тока, ее ток возбуждения будет постоянным.

Двигатель разгонится до номинальной скорости, и изменение нагрузки не будет сильно влиять на него. Пусковой крутящий момент будет меньше, чем у серийного двигателя аналогичного размера, но если это не требуется, то для применения может быть предпочтительнее параллельный двигатель с постоянной скоростью.

Шунтирующие двигатели постоянного тока могут использоваться во многих областях, таких как производство пластмасс или экструзия проволоки. У нас есть запас небольших двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением в формате IP23 IC06 (капленепроницаемые, вентилируемые). Другие двигатели постоянного тока могут быть изготовлены по запросу.

Составные двигатели постоянного тока

В составном двигателе постоянного тока большая часть поля намотана для шунтирующего поля, но с несколькими витками последовательной обмотки сверху. Шунт подключается к источнику возбуждения, а последовательные витки подключаются последовательно с якорем. Это обеспечивает двигатель с комбинацией параллельных и последовательных характеристик.

Пусковой момент будет выше, чем у параллельного двигателя, но не так высок, как у последовательного двигателя. Скорость будет меняться в зависимости от нагрузки, и величина будет зависеть от % площади возбуждения, выделенной для последовательной обмотки. Поле серии может быть настроено либо на увеличение, либо на уменьшение скорости с нагрузкой. Области применения этих двигателей различаются, но часто они предназначены для более крупных устройств, таких как тормозные генераторы, конвейеры, смесители и т. д.

Составной двигатель постоянного тока также можно использовать, если питание осуществляется от батарей с широким диапазоном напряжения. В этом случае и поле, и якорь имеют одинаковое напряжение, и использование составной обмотки помогает поддерживать скорость в приемлемом диапазоне.

Общие неисправности двигателей постоянного тока

Отказ двигателя постоянного тока может привести к снижению эффективности и даже к полному простою некоторых операций. Некоторые из наиболее распространенных проблем, которые приводят к выходу из строя двигателей постоянного тока, включают:

• Износ угольных щеток
• Угольная пыль
• Износ поверхности коллектора
• Неисправный коммутатор
• Чрезмерный шум и вибрация
• Скачки напряжения
• Ослабленные подшипники или катушки
• Свободная основа

Срок службы двигателя постоянного тока можно продлить, если его регулярно проверять и обслуживать профессионал. Это снижает риск поломки и экономит ваши деньги в долгосрочной перспективе.

Последние исследования двигателей постоянного тока

Полное обслуживание двигателей постоянного тока

Независимо от типа двигателя постоянного тока мы можем предложить либо новую сборку, либо полную перемотку и ремонт, все наши перемотки и ремонты выполняются в нашем штате.

художественной мастерской, чтобы сократить время выполнения заказов и снизить затраты.

Позвоните нам сейчас, чтобы узнать, как мы можем помочь вам с двигателями постоянного тока, по телефону +44 (0) 117 955 2481 или заполните контактную форму ниже, и мы свяжемся с вами.

Полное имя (обязательно)

Ваш адрес электронной почты (обязательно)

Ваш телефон (обязательно)

Ваше сообщение

Свяжитесь с нами

Полное имя (обязательно)

Ваш адрес электронной почты (обязательно)

Ваш телефон (обязательно)

Ваше сообщение

типов двигателей постоянного тока — Руководство по покупке Томаса

«DC» в двигателе постоянного тока означает «постоянный ток». Двигатель постоянного тока — это вращающаяся электрическая машина любого типа, которая преобразует этот тип электрической энергии, постоянного тока, в механическую энергию. Определение постоянного тока — это электрический ток, протекающий только в одном направлении.

Наиболее популярные типы двигателей постоянного тока полагаются на силы, создаваемые магнитными полями. Почти все типы двигателей постоянного тока имеют внутренний механизм, электромеханический или электронный, для регулярного изменения направления тока в части двигателя.

Первым типом широко используемых двигателей были двигатели постоянного тока, поскольку постоянный ток был первой формой электрической энергии. Скорость двигателя постоянного тока можно регулировать в широком диапазоне, используя либо переменное напряжение питания, либо изменение силы тока в его обмотках возбуждения. Некоторыми приложениями небольших двигателей постоянного тока являются инструменты, игрушки и бытовая техника. Большие двигатели постоянного тока управляют электромобилями, лифтами и подъемниками. Растущая популярность силовой электроники привела к замене двигателей постоянного тока двигателями переменного тока во многих приложениях.

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами

Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами или двигатели постоянного тока с постоянными магнитами используют постоянные магниты для создания магнитного поля. У них отличный пусковой крутящий момент и четкая регулировка скорости, но крутящий момент ограничен, поэтому они обычно используются в устройствах с малой мощностью.

Двигатели постоянного тока с обмоткой серии

Двигатели постоянного тока серии

или двигатели постоянного тока с последовательной обмоткой имеют обмотку возбуждения с несколькими витками большого провода, по которому проходит полный ток якоря. Как правило, двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением имеют большой пусковой момент, но не могут контролировать свою скорость, а работа без нагрузки приводит к их повреждению. Эти ограничения означают, что если требуется привод с регулируемой скоростью, он не является надежным вариантом.

Шунтирующие двигатели постоянного тока

Шунтирующие двигатели постоянного тока имеют поле, подключенное параллельно обмоткам якоря. «Шунт» — еще один термин для этого поля. Эти двигатели имеют высокоскоростное регулирование, поскольку шунтирующее поле может возбуждаться отдельно от обмоток якоря, что также обеспечивает упрощенное реверсивное управление. Существуют длинные и короткие шунтирующие двигатели постоянного тока. Если шунтирующая обмотка возбуждения параллельна обмотке якоря, но не последовательной обмотке возбуждения, то это называется коротким шунтирующим двигателем постоянного тока. Если шунтирующая обмотка возбуждения параллельна обеим обмоткам, то это называется длинным шунтирующим двигателем постоянного тока.

Составные двигатели постоянного тока

Комбинированные двигатели постоянного тока, как и шунтирующие двигатели постоянного тока, имеют шунтирующее поле с независимым возбуждением. Двигатель соединяет обмотки якоря и возбуждения в параллельной и последовательной комбинации, что придает ему характеристики как параллельного, так и последовательного двигателя постоянного тока. Составные двигатели постоянного тока имеют высокий пусковой момент, но могут возникнуть проблемы с управлением в приводах с регулируемой скоростью. Двигатель подключается двумя способами: кумулятивно и дифференциально. Накопительные составные двигатели присоединяют последовательное поле к шунтирующему полю, что вызывает более высокий пусковой момент, но меньшее регулирование скорости. Дифференциальные составные двигатели постоянного тока имеют высокоскоростное регулирование и обычно работают с постоянной скоростью.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока

имеют один или несколько постоянных магнитов в роторе и электромагниты на корпусе двигателя для статора. Контроллер двигателя изменяет постоянный ток на переменный. Эта конструкция избавляет от сложности передачи мощности снаружи двигателя на вращающийся ротор. Контроллер двигателя определяет положение ротора с помощью датчиков и может точно контролировать синхронизацию и фазу тока в обмотках ротора для оптимизации крутящего момента, сохранения мощности, регулирования скорости и торможения. Бесщеточные двигатели имеют длительный срок службы, практически не требуют технического обслуживания и обладают высокой эффективностью. У них есть некоторые недостатки, в том числе их высокая начальная стоимость и более сложные регуляторы скорости двигателя.

Резюме

В этой статье представлено понимание типов двигателей постоянного тока.