العاصمة المحرك: مبدأ التشغيل. دس موتور: جهاز

الأول من كل شيء في القرن التاسع عشرelectromachines هو محرك DC. إن مبدأ تشغيلها معروف منذ منتصف القرن الماضي ، وحتى يومنا هذا ، تستمر محركات التيار المستمر في خدمة رجل بإخلاص ، تقود العديد من الآلات والآليات المفيدة.

أول DFT

منذ 30s من القرن التاسع عشر في تطويرها هممرت عدة مراحل. والحقيقة هي أنه قبل ظهور التيار الكهربائي في نهاية القرن قبل الأخير ، كان المصدر الوحيد للكهرباء خلية كلفانية. ولذلك ، فإن جميع المحركات الكهربائية الأولى يمكن أن تعمل فقط على التيار المباشر.

ما كان أول محرك DC؟ كان مبدأ تشغيل وترتيب المحركات التي بنيت في النصف الأول من القرن التاسع عشر على النحو التالي. كان مغو الحقل القطبي عبارة عن مجموعة من المغناطيسات الثابتة الثابتة أو مغانط القضبان الكهربائية التي لم يكن لها دائرة مغناطيسية مغلقة مشتركة. شكلت مجموعة شجرية عدة مغناطيسات قضبان منفصلة على محور مشترك ، تدور عن طريق قوى التنافر والانجذاب إلى أقطاب مغو. كان ممثلو محركات U. Ricci (1833) و B. Jacobi (1834) نموذجياً لممثليهم ، وقد تم تجهيزهم بمفاتيح تيار ميكانيكية في مغناطيسات كهربائية بملامسات حديدية في دائرة لف حديد التسليح.

كيف يعمل محرك جاكوبي

ما كان مبدأ هذا الجهاز؟ محرك تيار مستمر جاكوبي والنظير لها تمتلك عزم الدوران الكهرومغناطيسي النابض. خلال فترة تقارب القطبين الآخر من حديد التسليح ومغو من عزم دوران المحرك قوة الجذب المغناطيسي وصلت بسرعة كحد أقصى. ثم، عندما الموقع قطب من حديد التسليح مقابل أقطاب مغو، مفتاح ميكانيكي وكسر التيار الكهربائي في لحديد التسليح. انخفضت اللحظة إلى الصفر. بسبب القصور الذاتي للحديد التسليح ودفع أقطاب آلية مرساة من تحت أعمدة مغو، في هذه المرحلة في نفوسهم من التحول الحالي يتم توفيره في الاتجاه المعاكس، عكس قطبية بهم أيضا، ويتم استبدال قوة الجاذبية إلى أقرب قطب مغو من قبل قوة طاردة. وهكذا ، تم تدوير محرك جاكوبي من خلال محاولات متتالية.

يظهر مرساة حلقي

في المحركات الصلبة الملف المحرك حديد التسليحتم إيقاف تيار جاكوبي بشكل دوري ، واختفى الحقل المغناطيسي الذي تم إنشاؤه من قبلهم ، وتم تحويل طاقته إلى خسائر حرارية في اللفات. وهكذا ، فإن التحويل الكهروميكانيكي لمصدر التيار الكهربي للتيار (خلية كلفانية) إلى التيار الميكانيكي يحدث فيه مع انقطاع. كنا بحاجة إلى محرك ذو لفّ مغلق مغلق ، التيار الذي يتدفق باستمرار خلال كامل فترة تشغيله.

وهذا fuhtufn تم إنشاؤه في عام 1860 من قبل A. Pachinotti. ما هو الفرق بين محركها DC وأسلافه؟ مبدأ التشغيل وبناء محرك Pacintotti على النحو التالي. كمرسى ، استخدم حلقة فولاذية ذات نواسب مثبتة على عمود رأسي. في هذه الحالة ، لم يكن لدى المرساة قطبين واضحين. أصبح قطب ضمني.

بين المتحدث من لفائف حلقة جرحالمحرك متعرجا الذي ينتهي وفي سلسلة متصلة على مرساة، ومن نقاط اتصال كل منهما لفائف قدمت الصنبور متصلا لوحات جامع رتبت على طول محيط الجزء السفلي من العمود السيارات، وعدد منها يساوي عدد اللفات. تم إغلاق المحرك بأكمله على نفسها وترتبط نقاط اتصال التسلسلية لفائف لوحات جامع المجاورة، والتي تنزلق على زوج من بكرات العرض الحالية.

وضعت مرساة الحلقي بين قطبي اثنينالكهربائي الموالي الثابتة مغو، بحيث تكون خطوط قوة المجال المغناطيسي الناتجة عن الإثارة المدرجة في سطح أسطواني الخارجي للحديد التسليح السيارات في الإثارة القطب الشمالي مرت المحرك حلقي، دون أن تتحرك إلى الداخل من جحرها، والخروج في القطب الجنوبي.

كيف يعمل محرك Pachinotti

ما كان مبدأ عمله؟ يعمل المحرك الحالي المباشر Pachinotti تماما مثل DPT الحديثة.

في المجال المغناطيسي للقطب من مغو مع هذاكان قطبية دائما عدد معين من الموصلات من المحرك لف الحالية مع الاتجاه مستمر، حيث كان الاتجاه الحالي مباريات وتحت أعمدة مختلفة من مغو المعاكس. وقد تحقق ذلك من خلال وضع بكرات التوريد الحالية، والتي تكون بمثابة فرش، في الفضاء بين أقطاب مغو. لذلك المحرك تدفق التيار الفوري لفائف من خلال الأسطوانة، لوحة جامع والمستعبدين بها الصنابير، الذي هو أيضا في الفضاء بين القطبين، ثم تدفقت في اتجاهين متعاكسين على طول اثنين poluobmotkam-الفروع، وتدفقت أخيرا من خلال خط فرع، لوحة جامع وبكرة في بين القطبين آخر الشوط الاول. في القيام بذلك، ومرساة لفائف تحت أقطاب مغو تغيرت، ولكن لا يزال اتجاه التدفق الحالي دون تغيير فيها.

وفقا لقانون امبير ، لكل موصل لفائفتم تشغيل المحرك مع تيار في المجال المغناطيسي للقطب الحافز بواسطة قوة تحدد اتجاهها بقاعدة معروفة جيدا من "اليد اليسرى". وفيما يتعلق بمحور المحرك ، خلقت هذه القوة عزمًا ، ويمنح مجموع اللحظات من جميع هذه القوى عزم الدوران الكلي للـ DCT ، والذي يكاد يكون ثابتًا دائمًا لعدة لوحات للجامع.

DFT مع حلقة حلقة وملف نحوي

كما يحدث في كثير من الأحيان في تاريخ العلم وتقنية ، اختراع A. Pacinotti لم يتم العثور على التطبيق. كان لمدة 10 سنوات منسية ، حتى في عام 1870 تكررت بشكل مستقل من قبل المخترع الفرنسي الألماني Z. Gramm في تصميم مماثل لمولد التيار المباشر. في هذه الآلات ، كان محور الدوران أفقيًا بالفعل ، واستخدمت فرش الكربون على ألواح التجميع ذات التصميم الحديث تقريبًا. بحلول السبعينات من القرن التاسع عشر ، أصبح مبدأ قابلية انعكاس الآلات الكهربائية معروفًا ، وتم استخدام آلة الغرام كمولد ومحرك يعمل بالتيار المباشر. تم بالفعل وصف مبدأ تشغيله أعلاه.

على الرغم من حقيقة أن اختراع مرساة الحلقيوكان خطوة هامة في تطوير DPT، لف (وتسمى grammovskoy) لها عيب كبير. المجال المغناطيسي الأقطاب مغو سوى تلك الموصلات لها (وهو ما يسمى نشط)، التي تقع تحت هذين القطبين على سطح أسطواني الخارجي من حديد التسليح. فمن لهم طبقت قوة أمبير المغناطيسية، وخلق عزم الدوران بالنسبة للرمح المحرك. لم تلك الموصلات الخاملة التي تمر عبر مرساة حلقة الفتحة لن تشارك في خلق لحظة. إلا أنها غير مجدية تبدد الطاقة في شكل من أشكال فقدان الحرارة.

من المرساة الدائري إلى الطبل

القضاء على هذا العيب من المرساة الحلقينجح في عام 1873 إلى المهندس الكهربائي الألماني الشهير F. Gefner-Altenek. كيف يعمل محرك DC؟ إن مبدأ التشغيل ، الجهاز الخاص بعاكسه الثابت ، هو نفسه بالنسبة لموتور ذو حلقة متعرجة. لكن تصميم المحرك ولفته تغير.

وجه جيفنر-التنيك الانتباه إلى حقيقة أن الاتجاهتيار التيار المتدفق من الفرشاة الثابتة في موصلات لفات الغرام تحت أعمدة الإثارة المجاورة دائمًا ما يكون معاكسًا ، أي يمكن تضمينها في تكوين ملفات موجودة على السطح الأسطواني الخارجي للملف بعرض (درجة) مساوية للقطب المنحنى (جزء من محيط المحرك في عمود واحد من الإثارة).

في هذه الحالة ، فتح فيحلقة مرساة ، ويتحول إلى اسطوانة صلبة (طبل). أعطيت مثل هذا اللف ومرساة نفسها اسم طبلة. استهلاك النحاس في ذلك لعدد مماثل من الموصلات النشطة هو أقل بكثير من متعرج جرام.

تصبح مرساة مسننة

في آلات غرام و Gefner-Altenek السطحكان المحرك على نحو سلس ، وكانت الموصلات الخاصة به متعرجة في الفجوة بينها وبين قطبي المحرِّض. كانت المسافة بين السطح الأسطواني المقعر لقطب الإثارة والسطح المحدب للمرسي ​​عدة ملليمترات. لذلك ، لإنشاء الحقل المغناطيسي المطلوب ، كان مطلوبًا استخدام ملفات الإثارة مع قوة مغناطيسية كبيرة (مع عدد كبير من المنعطفات). هذا زيادة كبيرة في أبعاد ووزن المحركات. بالإضافة إلى ذلك ، على سطح أملس من المحرك من ملفه كان من الصعب إرفاقه. لكن كيف تكون؟ بعد كل شيء ، للعمل على موصل مع تيار من قوة Ampé ، يجب أن يكون موجودا في نقاط الفضاء مع مجال مغناطيسي كبير (مع تحريض مغناطيسي كبير).

اتضح أن هذا ليس ضروريا. أظهر الأمريكي مخترع H. مكسيم بندقية أنه إذا كانت مرساة أداء العتاد طبل، والأخاديد التي تشكلت بين الأسنان لوضع طبل لفائف متعرجا، فإن الفجوة بين القطبين والإثارة يمكن خفضها الى أجزاء من المليمتر. فمن الممكن أن تقلل إلى حد كبير من حجم ملفات الإثارة، ولكن لا انخفض DPT عزم الدوران.

كيف هذا محرك ثابتالحالية؟ ويستند مبدأ العملية على حقيقة أنه ، مع الحافز المسنن ، يتم تطبيق القوة المغناطيسية ليس على الموصلات في الأخاديد (لا يوجد عمليا أي مجال مغناطيسي فيها) ، ولكن إلى الشوكات نفسها. في هذه الحالة ، فإن وجود تيار في موصل في الأخدود أمر حاسم لظهور هذه القوة.

كيفية التخلص من التيارات الدوامة

تم تحسين رئيسي آخر من قبلالمخترع الشهير TA اديسون. ما أضاف إلى المحرك DC؟ وظل مبدأ التشغيل دون تغيير، ولكن المواد مصنوعة من الذي تغير بخطافها. بدلا من اسعة النطاق السابق كان مغلفة رقيقة معزولة كهربائيا عن بعضها البعض من صفائح الفولاذ. أدى ذلك إلى تخفيض حجم التيارات الدوامية (تيارات فوكو) في المحرك، مما أدى إلى زيادة كفاءة المحرك.

مبدأ العاصمة المحرك

باختصار يمكن صياغة ذلك على النحو التالي: عند ربط لفائف المحرك المتحرك بمصدر الطاقة ، يظهر تيار كبير فيه ، يسمى تيار البدء وعدة مرات قيمته الاسمية. علاوة على ذلك ، تحت أقطاب إثارة القطبية المعاكسة ، فإن اتجاه التيارات في موصلات لفائف المحرك هو عكس ذلك ، كما هو موضح في الشكل أدناه. وفقا لقاعدة "اليد اليسرى" ، تعمل قوات الأمبير على هذه الموصلات ، موجهة عكس عقارب الساعة وسحب مرساة. في هذه الحالة ، يتم توجيه قوة كهربائية (مكافحة EMF) في موصلات لفائف المحرك ، موجهة ضد الجهد لمصدر الطاقة. عندما تتوزع المرساة ، ينمو أيضا معاداة EMF. وفقا لذلك ، يتم تقليل تيار المحرك من المحرك الابتدائي إلى القيمة المقابلة لنقطة التشغيل على خاصية المحرك.

لزيادة سرعة دوران المحرك ،إما زيادة التيار في المتعرج ، أو الحد من مكافحة emf في ذلك. ويمكن تحقيق هذا الأخير من خلال تقليل المجال المغناطيسي من الإثارة عن طريق الحد من التيار في لف الإثارة. أصبحت هذه الطريقة للتحكم في سرعة DPT على نطاق واسع.

مبدأ المحرك DC مع الإثارة المستقلة

مع اتصال المحطات الإثارة متعرجا (OB)عادة ما يتم تنفيذ DFTs قوية إلى مصدر طاقة منفصل (مستقل OB) ، بحيث يكون أكثر ملاءمة لضبط حجم الإثارة الحالية (من أجل تغيير سرعة الدوران). حسب خصائصها ، DPT مع OB مستقل هي تقريبا نفس DPT مع OB ، متصلة بالتوازي مع لف حديد التسليح.

الإثارة المتوازية من DPT

مبدأ العاصمة المحركيتم تحديد الإثارة الموازية من خلال خصائصها الميكانيكية ، أي اعتماد سرعة الدوران على لحظة التحميل على العمود. بالنسبة لمثل هذا المحرك ، فإن التغيير في السرعة أثناء الانتقال من دوران الخمول إلى لحظة الحمولة الاسمية يتراوح من 2 إلى 10٪. تسمى هذه الخصائص الميكانيكية جامدة.

وبالتالي ، فإن مبدأ المحركتيار مباشر مع إثارة متوازية يتسبب في استخدامه في محركات الأقراص مع سرعة دوران ثابتة لمجموعة كبيرة من تغييرات الحمل. ومع ذلك ، فإنه يستخدم على نطاق واسع في محرك متغير السرعة قابل للتعديل. من أجل تنظيم سرعته ، يمكن تطبيق تغيير في كل من تيار المحرك والإثارة الحالية.

الإثارة المتتالية من DFT

مبدأ العاصمة المحركيتم تحديد الإثارة المتسلسلة ، وكذلك الإثارة الموازية ، من خلال خصائصها الميكانيكية ، والتي في هذه الحالة لينة ، منذ ذلك الحين تختلف سرعة المحرك بشكل كبير مع تغييرات الحمولة. أين هو الأكثر فائدة لاستخدام محرك DC مثل؟ إن مبدأ تشغيل محرك السحب ، الذي يجب تخفيض سرعته عندما يتم التغلب على تركيبة المصاعد وإعادتها إلى الاسمية عند القيادة على طول السهل ، يتوافق تمامًا مع خصائص DCT مع OB ، متصلاً في سلسلة مع لف حديد التسليح. لذلك ، تم تجهيز عدد كبير من القاطرات الكهربائية في العالم بهذه الأجهزة.

مبدأ العاصمة المحرك معسلسلة الإثارة تنفذ كما النابض محركات الجر الحالية التي لا تختلف في جوهرها مع DPT RH ثابت، ولكن مصممة خصيصا للعمل مع وتصحيحه بالفعل على متن التيار الكهربائي جود تموج كبير.