直流電機
在這些需要大範圍速度控制、高精度保持驅動器轉速和高於額定速度的速度控制的電驅動器中使用直流電動機。
直流電機如何工作？
直流電動機的運行是基於 電磁感應現象……從電氣工程的基礎知識中可以知道，載流導體被放置在 磁場, 由左規則作用確定的力：
F = 比爾,
其中 I 是流過導線的電流，V 是磁場的感應強度； L是電線的長度。
當電線向內穿過機器的磁力線時，它會被感應 電動勢, 相對於導體中的電流, 是針對它的, 因此它被稱為相反或相反 (contra-d. d. s)。電機中的電能轉換為機械能，部分用於加熱電線。
在結構上，所有直流電動機都由一個電感器和一個由氣隙隔開的電樞組成。
感應電動機直流電用於創建機器的固定磁場，由框架、主極和附加極組成。機架用於固定主、副極，是機器磁路的一個元件。勵磁線圈位於設計用於產生機器磁場的主磁極上，在附加磁極上 - 一個特殊線圈，用於改善換向條件。
錨定電動機直流電由單片組裝而成的磁系統、放置在凹槽中的工作線圈和 集電極 用於接近工作線圈恆流。
收集器是一個刺穿在發動機軸上的圓柱體，由銅板上的朋友從孤立的朋友中挑選出來。收集器具有翹起的突起，各部分的末端焊接有線圈電樞。使用與集電器滑動接觸的電刷從集電器收集電流。固定在刷架中的電刷將它們固定在特定位置，並在收集器表面上提供必要的電刷壓力。電刷和電刷架固定在橫樑上，與車體電動機相連。
直流電動機的換向
當電動機運轉時，在旋轉的集電體表面滑動的直流電刷依次從一個集電板通過到另一個集電板。在這種情況下，電樞繞組的並聯部分被切換，其中的電流發生變化。電流的變化發生在線圈匝被電刷短路時。這種開關過程和相關現象稱為換向。
在開關瞬間，在線圈自身磁場的作用下，在線圈的短路部分感應出e。 ETC。 v. 自我感應。結果e。 ETC。 c.在短路中引起附加電流，使電刷接觸面電流密度分佈不均。這種情況被認為是電刷下集電極拉弧的主要原因。換向的好壞是由電刷後緣以下的火花程度來判斷的，並由火花程度的大小來決定。
電動機直流勵磁方式
受到電機的激勵，我明白在其中產生磁場，這是電動機運行所必需的……圖中所示的直流勵磁電動機電路。
直流電動機的勵磁電路：a—獨立，b—並聯，c—串聯，d—混合
根據勵磁方式，直流電動機分為四類：
1. 獨立勵磁，NOV 勵磁線圈由外部直流電源供電。
2.並聯勵磁（並聯），其中勵磁繞組SHOV與電樞繞組的電源並聯。
3、串聯勵磁（series），其中IDS勵磁繞組與電樞繞組串聯。
4、勵磁繞組串聯IDS、並聯SHOV的混勵（組合）電動機。
直流電機的種類
直流電機的主要區別在於勵磁的性質。電動機可以是獨立的、串聯的和混合勵磁的。同時，興奮可以忽略不計。即使勵磁繞組連接到與電樞電路饋電相同的網絡，在這種情況下，勵磁電流也不取決於電樞電流，因為供電網絡可以被視為無限功率網絡，並且它的電壓是永久性的。
勵磁繞組始終直接連接到電網，因此在電樞電路中引入附加電阻對勵磁模式沒有影響。它存在的細節 發電機並聯勵磁，它不可能在這裡。
小功率直流電機常採用永磁勵磁。同時大大簡化了啟動電機的電路，減少了銅耗。然而，應該注意的是，儘管勵磁繞組已關閉，但磁系統的尺寸和重量並不低於電機的電磁勵磁。
發動機的性能在很大程度上取決於它們的系統。激動。
發動機的尺寸越大，自然扭矩越大，相應地，功率也越大。因此，更高的轉速和相同的尺寸，可以獲得更大的發動機功率。在這方面，通常設計直流電機，特別是在高速時具有低功率 - 1000-6000 rpm。
但是，您應該記住，生產機器的工作機構的旋轉速度要低得多。因此，必須在發動機和工作機之間安裝變速箱。發動機轉速越高，變速箱變得越複雜和昂貴。在大功率裝置中，變速箱是一個昂貴的裝置，發動機的設計速度要低得多。
還應記住，機械變速箱總是會引入重大錯誤。因此，在精密裝置中，宜採用低速電機，可直接或通過最簡單的傳動裝置與工作體連接。在這方面，出現了所謂的低轉速高扭矩電機。這些電機廣泛用於金屬切削機床，它們與位移體鉸接，無需使用滾珠絲槓進行任何中間連接。
當標誌與其運行條件相關時，電動機在設計上也有所不同。在正常情況下，使用所謂的開放式和受保護的發動機，安裝它們的風冷室。
空氣通過安裝在電機軸上的風扇吹過機器的管道。由外部翅片表面或外部氣流冷卻的封閉式電機用於腐蝕性環境。最後，可以使用特殊的易爆環境發動機。
當需要確保高性能時，會提出對發動機設計的具體要求——加速和減速過程的快速流動。在這種情況下，發動機必須具有特殊的幾何形狀——電樞的小直徑和長長度。
為減小繞組電感，不敷設在溝道內，而敷設在光滑電樞表面。線圈用環氧樹脂等粘合劑固定。對於低線圈電感，必須改善集電極的換向條件，不需要額外的極，可以使用更小尺寸的集電極。後者進一步降低了電機電樞的轉動慣量。
減少機械慣性的更大可能性是使用空心電樞，它是絕緣材料製成的圓柱體。在這個圓柱體的表面上有一個繞組，通過印刷、沖壓或在專用機器上的模板上繪製而成。線圈用粘合材料固定。
在一個旋轉的圓柱體內部創建路徑，磁通量的通過需要一個鋼芯。在具有光滑和空心電樞的電機中，由於在其中引入繞組和絕緣材料導致磁路中的間隙增加，因此傳導所需磁通量所需的磁化力顯著增加。因此，磁系統變得更加發達。
低慣量電機還包括盤式電樞電機。繞組施加或粘合在其上的圓盤，由不變形的薄絕緣材料製成，例如玻璃。雙極版本的磁系統由兩個夾具組成，其中一個裝有勵磁線圈。由於電樞繞組的低電感，機器通常沒有集電器，電流通過電刷直接從繞組中移除。
還應該提到直線電機，它不提供旋轉運動和平移。它代表電機，它所在的磁系統和安裝在電樞運動線上的磁極以及機器的相應工作體。錨通常設計為低慣性錨。電機的尺寸和成本都很大，因為需要大量的磁極來提供沿給定路段的運動。
啟動直流電機
在電動機啟動的初始時刻，電樞是靜止的，並且是相反的。 ETC。 c. 電樞中的 ivoltage 等於零，因此 Ip = U / Rya。
電樞迴路電阻小，因此浪湧電流超過標稱值的10—20倍或更多。這會導致顯著 電動努力 在電樞繞組中及其過熱，因此電機開始使用 啟動變阻器 — 包含在電樞電路中的有源電阻。
可以直接啟動高達 1 kW 的電機。
啟動變阻器的阻值是根據電動機允許的啟動電流來選擇的。分階段製作變阻器，提高電動機啟動的平穩性。
開始時，輸入變阻器的全部電阻。隨著錨定速度的增加，會出現反作用力。 d. s，它限制了浪湧電流。逐漸從電樞電路中逐步去除變阻器的電阻，提供給電樞的電壓增加。
調速電機直流
直流電機轉速：
其中 U 是電源電壓； Iya——電樞電流； Ri為電路的電樞電阻； kc——表徵磁系的係數； F是電動機的磁通量。
從公式可以看出，電動機直流電的轉速可以通過三種方式進行調節：改變電動機的勵磁磁通，改變供給電動機的電壓，改變電樞迴路中的電阻.
前兩種控制方法得到了最廣泛的應用，第三種方法很少使用：它不經濟且電機速度顯著取決於負載波動。所得的機械性能如圖 1 所示。
不同調速方式直流電機的機械特性
粗線是速度對軸扭矩的自然依賴性，或者，同樣，對電樞電流的依賴性。具有自然機械特性的直線與水平虛線有些偏差。這種偏差稱為不穩定性、非剛性，有時稱為國家主義。一組非平行直線Ⅰ對應勵磁調速，平行直線Ⅱ是改變電樞電壓得到的，最後扇Ⅲ是在電樞迴路中引入有源電阻的結果。
可以使用變阻器或電阻大小可變化的任何設備（例如晶體管）來控制直流電動機的勵磁電流的大小。隨著電路中電阻的增加，勵磁電流減小，電機轉速增加。在磁通量減弱時，機械特性高於自然特性（即高於沒有變阻器時的特性）。發動機轉速的增加導致電刷下的火花增加。此外，當電動機以弱磁通運行時，其運行的穩定性會降低，尤其是在軸負載可變的情況下。因此，這種方式的速度控制限制不會超過標稱值的 1.25 - 1.3 倍。
電壓調節需要恆流源，例如發電機或轉換器。類似的規定用於所有工業電驅動系統：發電機-直流驅動（G-DPT），電機放大器-直流電機（EMU-DPT），磁放大器-直流電機（MU-DPT）， 晶閘管變流器 — 直流電機 (T — DPT)。
停止電動機直流電
直流電動機的電驅動器使用三種制動方法：動態制動、再生製動和反向制動。
動態制動直流電機是通過短路電機的電樞繞組或通過 電阻器…其中直流電機開始作為發電機工作，將存儲的機械能轉化為電能。該能量在電樞繞組閉合的電阻中以熱量形式釋放。動態制動確保精確的發動機制動。
再生製動直流電機在連接到主電機時執行，由驅動機構以超過理想怠速的速度旋轉。然後d。電機繞組中的感應等將超過線電壓值，電機繞組中的電流將反向。電動機以發電機模式工作，為網絡提供能量。同時，在其軸上產生製動力矩。這種模式可以在升降機構的驅動器中獲得，當降低負載時，以及在調節電機速度時以及在直流電驅動器的製動過程中。
直流電機的再生製動是最經濟的方法，因為在這種情況下，電力會返回到電網。在金屬切削機床的電驅動中，這種方法用於 G—DPT 和 EMU—DPT 系統中的速度控制。
通過改變電樞繞組中電壓和電流的極性來停止反向直流電機。當電樞電流與勵磁線圈的磁場相互作用時，會產生製動力矩，該制動力矩會隨著電動機轉速的降低而減小。當電動機的速度降至零時，電動機必須與網絡斷開連接，否則它將開始反向旋轉。