DC 모터의 주요 부품. 농형 회전자가 있는 2상 비동기 모터. 창조의 간략한 역사

01.05.2019

DC 모터 직류 에너지를 기계적인 일로 변환하도록 설계되었습니다.

DC 모터는 AC 모터보다 훨씬 덜 일반적입니다. 이는 주로 상대적으로 높은 비용, 더 복잡한 장치 및 전력 공급의 어려움 때문입니다. 그러나 이러한 모든 단점에도 불구하고 DBT에는 많은 장점이 있습니다. 예를 들어 AC 모터는 조절하기 어렵지만 DFC는 다양한 방식으로 완벽하게 조절됩니다. 또한 DFC는 보다 견고한 기계적 특성을 가지며 높은 시동 토크를 제공할 수 있습니다.

DC 전기 모터는 견인 모터, 전기 자동차 및 다양한 액추에이터로 사용됩니다.

DC 모터 설계

DC 모터의 설계는 AC 모터와 유사하지만 여전히 중요한 차이점이 있습니다. 강철로 만들어진 프레임(7)에는 코일(6) 형태로 여자 권선이 설치된다. 메인 폴 사이에는 DFC의 특성을 향상시키기 위해 추가 폴(5)이 설치될 수 있다. 코어와 컬렉터(2)로 구성된 전기자(4)가 내부에 설치되고 엔진 하우징에 베어링(1)을 사용하여 설치됩니다. 정류자는 AC 모터와 중요한 차이점이 있습니다. 브러시 3에 연결되어 발전기의 전기자 회로에 전압을 공급하거나 반대로 제거할 수 있습니다.

동작 원리

DPT의 작동 원리는 여자 권선과 전기자의 자기장의 상호 작용을 기반으로 합니다. 전기자 대신 전류가 흐르는 프레임이 있고 여자 권선 대신 N극과 S극이 있는 영구 자석이 있다고 상상할 수 있습니다. 직류 전류가 프레임을 통해 흐르면 영구 자석의 자기장이 즉, 프레임이 회전하기 시작하고 전류의 방향이 변하지 않기 때문에 프레임의 회전 방향은 동일하게 유지됩니다.

모터 단자에 전압이 가해지면 전기자 권선에 전류가 흐르기 시작하고 이미 알고 있듯이 기계의 자기장이 그것에 작용하기 시작하고 전기자가 회전하기 시작하고 전기자가 회전하기 때문에 자기장이 발생하면 EMF가 형성되기 시작합니다. 이 EMF는 전류를 향하므로 역 EMF라고 불립니다. 공식을 사용하여 찾을 수 있습니다.

여기서 Ф는 여기 자속, n은 회전 주파수, Ce는 일정하게 유지되는 기계의 설계 모멘트입니다.

단자의 전압은 전기자 회로의 전압 강하 값만큼 역기전력보다 큽니다.

그리고 이 식에 전류를 곱하면 전력 균형 방정식을 얻습니다.

DC 모터는 가정에서 거의 발견되지 않습니다. 그러나 걷기, 달리기, 운전, 날기 등의 배터리로 구동되는 모든 어린이 장난감에는 항상 존재합니다. 직류 모터 (DC 모터)는 팬과 다양한 드라이브와 같은 자동차에 설치됩니다. 그들은 거의 항상 전기 자동차에 사용되며 제조에서는 덜 자주 사용됩니다.

비동기 모터와 비교한 DPT의 장점:

잘 조정 가능합니다.
우수한 출발 특성.
회전 속도는 3000rpm 이상일 수 있습니다.

DBT의 단점:

낮은 신뢰성.
제조의 어려움.
높은 가격.
높은 유지 보수 및 수리 비용.

DC 모터의 작동 원리

모터 설계는 동기식 AC 모터와 유사합니다. 반복하지 않겠습니다. 모르신다면 우리의 것을 살펴보세요.

모든 최신 전기 모터패러데이의 자기 유도 법칙과 "왼손 법칙"을 기반으로 작동합니다. 전류가 전기자 권선의 하부에 한 방향으로 연결되고 상부에 반대 방향으로 연결되면 회전이 시작됩니다. 왼손 법칙에 따르면 전기자 슬롯에 놓인 도체는 DPT 하우징 또는 고정자 권선의 자기장에 의해 밀려 나옵니다.

아래 부분은오른쪽으로 밀고 위쪽을 왼쪽으로 밀면 앵커 부분이 위치를 바꿀 때까지 앵커가 회전하기 시작합니다. 지속적인 회전을 생성하려면 전기자 권선의 극성을 지속적으로 반전시켜야 합니다. 이것이 회전할 때 전기자 권선을 전환하는 정류자가 하는 일입니다. 한 쌍의 가압 흑연 브러시를 사용하여 전류원의 전압이 컬렉터에 공급됩니다.

DC 모터의 개략도

만약에 AC 모터는 매우 간단합니다.연결하면 DPT를 사용하면 모든 것이 더 복잡해집니다. 모터 브랜드를 알고 인터넷에서 연결 회로를 알아내야 합니다.

더 자주 중형 및 강력한 엔진용 DC에는 단자함에 전기자 및 계자 권선(OB)과 별도의 단자가 있습니다. 일반적으로 전체 전원 전압은 전기자에 공급되고 전류는 가변 저항 또는 여자 권선의 교류 전압에 의해 조절됩니다. DC 모터의 속도는 OB 전류의 크기에 따라 달라집니다. 높을수록 회전 속도가 빨라집니다.

아마추어와 OB의 연결 방식에 따라, 전기 모터는 별도의 전류원으로부터 독립적인 여자와 병렬, 직렬 및 혼합이 가능한 자체 여자 기능을 제공합니다.

생산에 사용됨전기자와 별도의 전원에 연결된 독립적인 여자 모터. 계자와 전기자 권선 사이에는 전기적 연결이 없습니다.

병렬 여자 연결 다이어그램본질적으로 이는 OB가 독립적으로 여자되는 회로와 유사합니다. 유일한 차이점은 별도의 전원을 사용할 필요가 없다는 점입니다. 이 두 가지 방식에 따라 스위치를 켤 때 모터는 동일한 강성 특성을 가지므로 공작 기계, 팬 등에 사용됩니다.

직렬권선 모터높은 시동 전류와 부드러운 특성이 필요할 때 사용됩니다. 트램, 무궤도 전차 및 전기 기관차에 사용됩니다. 이 방식에 따르면 계자 권선과 전기자 권선은 서로 직렬로 연결됩니다. 전압이 가해지면 두 권선의 전류는 동일합니다. 가장 큰 단점은 샤프트의 하중이 공칭 값의 25% 미만으로 감소하면 회전 속도가 급격히 증가하여 DPT에 위험한 값에 도달한다는 것입니다. 따라서 문제 없는 작동을 위해서는 샤프트에 일정한 하중이 가해져야 합니다.

가끔 사용됨 혼합된 각성을 지닌 DBT OB 권선 중 하나가 전기자 회로에 직렬로 연결되고 다른 권선이 병렬로 연결됩니다. 생활에서는 거의 발생하지 않습니다.

역전 DC 모터

회전 방향을 바꾸려면직렬 여자가 있는 DPT에서는 OB 또는 전기자 권선의 전류 방향을 변경해야 합니다. 실제로 이는 극성을 변경하여 수행됩니다. 즉, 플러스 및 마이너스 위치를 바꿉니다. 여자 회로와 전기자 회로의 극성을 동시에 변경하면 회전 방향은 변경되지 않습니다. 교류로 작동하는 모터의 경우에도 비슷한 방식으로 반대 작업이 수행됩니다.

병렬 또는 혼합 여기로 DPT 반전전기자 권선의 전류 방향을 변경하여 이를 수행하는 것이 좋습니다. 여자 권선이 끊어지면 EMF가 위험한 값에 도달하고 와이어 절연이 파손될 수 있습니다.

DC 모터의 속도 조절

순차적 여기를 사용하는 DPT조절하는 가장 쉬운 방법은 전기자 회로의 가변 저항을 사용하는 것입니다. 2:1 또는 3:1 비율로 속도를 낮추도록 조정만 가능합니다. 이 경우 제어가감저항기(R reg)에 큰 손실이 발생한다. 이 방법은 작동이 자주 중단되는 크레인 및 전동 트롤리에 사용됩니다. 다른 경우에는 오른쪽 그림과 같이 계자 권선 회로의 가변 저항을 사용하여 공칭 값에서 속도를 상향 조정합니다.

병렬 여자가 있는 DPT전기자 회로의 저항을 사용하여 회전 속도를 하향 조절할 수도 있지만 공칭 값의 50%를 넘지 않아야 합니다. 다시 말하지만, 전기 에너지 손실로 인해 저항이 가열됩니다.

최대 4배 속도 증가 OB 회로에 가변 저항을 허용합니다. 회전 속도를 조정하는 가장 간단하고 일반적인 방법입니다.

실제로 현대 전기 모터에서는 이러한 제어 방법이 단점과 제한된 제어 범위로 인해 거의 사용되지 않습니다. 다양한 전자 제어 회로가 사용됩니다.

유사한 재료.

DC 전기 기계는 고정자, 전기자, 정류자, 브러시 홀더 및 베어링 실드로 구성됩니다(그림 1). 고정자는 프레임(하우징), 메인 및 계자 권선이 있는 추가 폴로 구성됩니다. 기계의 이 고정 부분을 인덕터라고도 합니다. 주요 목적은 자속을 생성하는 것입니다. 프레임은 강철로 만들어졌으며, 메인 폴과 추가 폴, 베어링 실드가 볼트로 고정되어 있습니다. 프레임 상단에는 운반용 링이 있고 하단에는 기계를 기초에 부착하기 위한 발이 있습니다. 기계의 주 극은 극 아래 에어 갭에서 극 자기장의 맥동으로 인해 발생하는 손실을 줄이기 위해 0.5-1mm 두께의 전기 강철 시트로 만들어집니다. 폴 코어의 강판을 압착하고 리벳으로 고정합니다.

그림 1 – DC 기계:
나 - 샤프트; 2 - 전면 베어링 실드; 3 - 수집가; 4 - 브러시 홀더; 5 - 권선이 있는 전기자 코어; b - 메인 폴 코어; 7 - 극 코일; 8 - 침대; 9 - 후면 베어링 실드; 10 - 팬; 11 - 발; 12 - 베어링

그림 2 - DC 기계 극:
a - 주극; b - 추가 극; c - 주극 권선; g - 추가 극 권선; 1 - 폴 피스; 2 - 코어
극은 코어와 팁으로 구분됩니다(그림 2). 전류가 통과하여 자속을 생성하는 여자 권선이 코어에 배치됩니다. 여자 권선은 전기 판지로 덮인 금속 프레임(대형 기계)에 감겨 있거나 전기 판지로 절연된 코어(소형 기계)에 배치됩니다. 더 나은 냉각을 위해 코일은 여러 부분으로 나뉘며 그 사이에 환기 채널이 남아 있습니다. 주요 기둥 사이에 추가 기둥이 설치됩니다. 이는 스위칭을 향상시키는 역할을 합니다. 권선은 전기자 회로에 직렬로 연결되므로 권선 도체의 단면적이 큽니다.
DC 기계의 전기자는 샤프트, 코어, 권선 및 정류자로 구성됩니다. 전기자 코어는 0.5mm 두께의 전기 강철 스탬핑 시트로 조립되고 압력 와셔를 사용하여 양면을 압착합니다. 방사형 환기 시스템을 갖춘 기계에서는 코어 시트를 6-8cm 두께의 별도 백에 수집하고 그 사이에 1cm 너비의 환기 채널을 만듭니다. 축 환기를 사용하면 공기가 통과할 수 있도록 코어에 구멍이 만들어집니다. 샤프트. 전기자의 외부 표면에는 권선용 홈이 있습니다.

그림 3 - 코어 슬롯의 전기자 권선 부분 위치
전기자 권선은 미리 만들어진 단면 형태의 원형 또는 직사각형 단면의 구리선으로 구성됩니다(그림 3). 조심스럽게 절연된 홈에 배치됩니다. 권선은 두 개의 레이어로 구성됩니다. 서로 다른 전기자 코일의 양면이 각 슬롯에 배치됩니다. 권선은 쐐기(나무, 게티낙 또는 텍스톨라이트)로 홈에 고정되고 전면 부분은 특수 와이어 붕대로 고정됩니다. 일부 디자인에서는 쐐기를 사용하지 않고 권선을 붕대로 고정합니다. 붕대는 비자성 강철 와이어로 만들어지며 예압으로 감겨 있습니다. 현대 기계는 유리 테이프를 사용하여 앵커에 붕대를 감습니다.
DC 기계의 정류자는 쐐기 모양의 냉간 압연 구리판으로 조립됩니다. 플레이트는 0.5 - 1 mm 두께의 콜렉터 마이카나이트로 제작된 개스킷을 사용하여 서로 절연되어 있습니다. 플레이트의 아래쪽(좁은) 가장자리에는 구리 플레이트와 마이카나이트 단열재를 부착하는 데 사용되는 더브테일 컷아웃이 있습니다. 수집기는 두 가지 방법으로 압력 콘으로 고정됩니다. 그 중 하나에서는 클램프의 힘이 더브테일의 내부 표면으로만 전달되고 두 번째는 더브테일과 플레이트 끝으로 전달됩니다.
첫 번째 고정 방법을 사용하는 수집기를 아치형이라고하고 두 번째 쐐기를 사용합니다. 아치형 수집가가 가장 일반적입니다.
전기자 측 정류자 판에는 정류자와 전기자의 직경에 작은 차이가 있는 경우 슬롯(슬롯)이 밀링되는 돌출부가 만들어집니다. 전기자 권선의 끝 부분이 그 안에 배치되고 주석 납땜으로 납땜됩니다. 직경에 큰 차이가 있는 경우 "수탉"이라고 하는 구리 스트립을 사용하여 수집기에 납땜합니다.
고속, 고출력 기계에서는 원심력의 영향으로 플레이트가 부풀어 오르는 것을 방지하기 위해 외부 절연 붕대 링이 사용됩니다.
브러시 장치는 트래버스, 브러시 핑거(볼트), 브러시 홀더 및 브러시로 구성됩니다. 트래버스는 브러시 홀더의 브러시 핑거를 부착하여 전기 회로를 형성하도록 설계되었습니다.
브러시 홀더는 브러시를 넣는 홀더, 브러시를 정류자에 밀어넣는 레버, 스프링으로 구성됩니다. 브러시의 압력은 0.02 - 0.04MPa입니다.
브러시를 전기 회로에 연결하는 유연한 구리 케이블이 있습니다.
저전력 기계에서는 베어링 실드에 장착되는 관형 브러시 홀더가 사용됩니다. 동일한 극성의 모든 브러시 홀더는 기계 단자에 연결된 부스바에 의해 상호 연결됩니다.
브러시(그림 4)는 분말의 조성, 제조 방법 및 물리적 특성에 따라 탄소-흑연, 흑연, 전기 흑연, 구리-흑연, 청동-흑연 및 은-흑연의 6가지 주요 그룹으로 구분됩니다.
전기 기계의 베어링 실드는 프레임과 전기자 사이의 연결 부품 역할을 할 뿐만 아니라 실드에 설치된 베어링에서 샤프트가 회전하는 전기자의 지지 구조 역할도 합니다.

그림 4 - 브러쉬:
a - 저전력 및 중전력 기계의 경우; b - 고전력 기계의 경우; 1 - 브러시 코드; 2 - 팁
기존 베어링 쉴드와 플랜지 베어링 쉴드가 있습니다.
베어링 실드는 주조, 용접 또는 스탬핑을 통해 강철(덜 일반적으로 주철 또는 알루미늄 합금)로 만들어집니다. 실드 중앙에는 롤링 베어링(볼 또는 롤러)용 보링이 만들어집니다. 고출력 기계에서는 경우에 따라 플레인 베어링이 사용됩니다.
최근에는 DC 모터의 고정자가 전기강판의 개별 시트로 조립되었습니다. 요크, 홈, 메인 및 추가 폴이 시트에 동시에 스탬핑됩니다.

직류 모터(DC 모터)는 일정한 전기 에너지를 기계 작업으로 변환하는 데 사용됩니다. 이러한 유형의 엔진은 발명된 모든 회전 전기 기계 중 최초의 엔진이었습니다. 그 작동 원리는 지난 세기 중반부터 알려져 왔으며 오늘날까지도 계속해서 인간에게 충실하게 봉사하며 수많은 기계와 메커니즘을 가동하고 있습니다.

1821년에 패러데이는 도체와 전류 및 자석의 상호 작용에 대한 실험을 수행하면서 전류가 도체를 자석 주위로 회전시키는 것을 확인했습니다. 따라서 패러데이의 경험은 전기 모터를 만드는 길을 열었습니다. 조금 후인 1833년에 Thomas Davenport는 최초의 회전식 전기 모터를 제조하고 이를 모형 열차에 적용했습니다. 1년 후, B. S. Jacobi는 모터의 움직이는 부분이 직접 회전하는 원리를 사용한 세계 최초의 전기 DC 모터를 만들었습니다. 그리고 이미 1838년 9월 13일 러시아 제국에서 12명의 승객을 태운 최초의 모터 보트가 해류에 맞서 네바 강을 따라 항해했습니다. 블레이드가 달린 바퀴는 320개 셀로 구성된 배터리에서 전류를 받는 전기 모터로 구동되었습니다.

1886년에 전기 모터는 현대 버전과 유사해졌습니다. 그 후 점점 더 현대화되었습니다.

오늘날 우리 기술 문명의 삶은 전기 모터 없이는 완전히 불가능합니다. 기차, 무궤도 전차, 트램 등 거의 모든 곳에서 사용됩니다. 공장과 공장에서는 강력한 전기 기계, 가전제품(전기 고기 분쇄기, 푸드 프로세서, 커피 분쇄기, 진공 청소기) 등을 사용합니다.

오늘날 영구 자석 DC 모터는 작은 크기, 높은 전력 및 저렴한 비용이 중요한 다양한 응용 분야에 널리 사용됩니다. 회전 속도가 좋기 때문에 기어박스와 함께 사용되는 경우가 많아 출력 속도가 낮고 토크가 크게 증가합니다.

영구자석 DC 모터는 상당히 단순한 설계와 기본적인 제어 기능을 갖춘 모터입니다. 제어가 매우 간단하다는 사실에도 불구하고 회전 속도는 제어 신호에 의해 결정되지 않습니다. 왜냐하면 회전 속도는 주로 샤프트에 가해지는 부하와 일정한 공급 전압과 같은 여러 요인에 따라 달라지기 때문입니다. 이상적인 모터 토크와 속도 사이의 관계는 선형입니다. 즉, 샤프트의 부하가 클수록 속도는 느려지고 권선의 암페어는 많아집니다.

대부분의 전기 모터는 자기 반발력과 인력의 물리학에 따라 작동합니다. 자석의 북극과 남극 사이에 전선을 놓고 전류를 흐르게 하면 전선 전체 길이를 따라 자기장을 형성하기 때문에 압착되기 시작합니다. 이 필드의 방향은 김렛 규칙에 의해 결정될 수 있습니다.

도체의 원형 자기장이 자석의 균일한 자기장과 상호 작용할 때 극 사이의 자기장은 한쪽에서는 감소하고 다른 쪽에서는 증가합니다. 즉, 결과적인 힘은 에 따른 방향으로 90도 각도로 와이어를 자석 필드 밖으로 밀어냅니다. , 값은 공식에 의해 계산됩니다.

여기서 B는 자기장 유도 값입니다. 나는 - 도체에서 순환하는 전류; L - 와이어 길이

저전력 전기 모터는 표준 영구 자석을 사용하여 일정한 자기장을 생성합니다. 중전력 및 고전력의 경우 여자 권선을 사용하여 균일한 자기장이 생성됩니다.

전기를 이용해 기계적 움직임을 얻는 과정을 좀 더 자세히 살펴보자. 균일한 자기장에서 와이어 프레임을 수직으로 배치하고 이를 정전압원에 연결합니다. 프레임이 회전하기 시작하고 수평 위치에 도달합니다. 이는 전류 운반 도체에 대한 자기장의 영향이 0이기 때문에 중성으로 간주됩니다. 이동이 멈추지 않도록 하려면 전류가 있는 프레임을 하나 이상 더 배치하고 필요한 순간에 이동 방향이 전환되는지 확인해야 합니다.

일반적인 모터는 하나의 프레임 대신 특수 홈에 많은 도체가 배치된 전기자를 갖고 있으며, 영구 자석 대신 두 개 이상의 극을 가진 여자 권선이 있는 고정자를 가지고 있습니다. 바로 위 그림은 2극 전기 모터의 단면을 보여줍니다. "우리에게서 멀어지는" 전류가 전기자의 상부 전선을 통과하고 하부의 "우리를 향해" 이동하는 경우 왼손 법칙에 따라 상부 도체가 압착됩니다. 고정자의 자기장이 왼쪽으로 이동하고 전기자의 하부가 오른쪽으로 밀려나게 됩니다. 구리선은 전기자의 특수 홈에 배치되므로 모든 전력이 구리선으로 전달되어 회전합니다. 따라서 전류 방향이 "우리로부터"인 도체가 바닥에 있고 고정자에 의해 생성된 모터의 남극 반대편에 서 있으면 왼쪽으로 압착되어 제동이 시작됩니다. 이를 방지하기 위해서는 중성선을 통과하는 순간 전류의 방향을 반대로 바꾸어야 합니다. 이는 전기자 권선을 회로와 연결하는 특수 스위치인 컬렉터를 사용하여 수행됩니다.

따라서 모터의 전기자 권선은 DC 모터의 샤프트에 토크를 전달하여 작동 메커니즘을 구동합니다. 구조적으로 모든 모터는 에어 갭으로 분리된 인덕터와 전기자로 구성됩니다.

전기 모터의 고정자는 고정 자기장을 생성하는 역할을 하며 프레임, 주 극 및 추가 극으로 구성됩니다. 프레임은 주 극과 추가 극을 고정하도록 설계되었으며 자기 회로의 요소 역할을 합니다. 메인 폴에는 자기장을 생성하는 데 사용되는 여자 권선이 있고, 추가 폴에는 스위칭 조건을 개선하는 데 사용되는 특수 권선이 있습니다.

모터 전기자는 별도의 시트로 구성된 자기 시스템, 특수 홈에 배치된 작동 권선, 작동 권선에 전력을 공급하기 위한 컬렉터로 구성됩니다.

컬렉터는 ED 샤프트에 장착된 실린더와 유사하며 서로 격리된 구리판으로 구성됩니다. 컬렉터에는 권선 부분의 끝이 납땜되는 특수 돌출부 코크가 있습니다. 전류는 정류자와 슬라이딩 접촉을 제공하는 브러시를 사용하여 정류자에서 끌어옵니다. 브러시는 브러시 홀더에 위치하여 브러시를 특정 위치에 고정하고 정류자 표면에 필요한 압력을 생성합니다. 브러시와 브러시 홀더는 트래버스에 장착되어 본체에 연결됩니다.

정류자는 복잡하고 비용이 많이 들며 DC 모터에서 가장 신뢰할 수 없는 구성 요소입니다. 종종 스파크가 발생하고 간섭이 발생하며 브러시의 먼지로 막히게 됩니다. 그리고 부하가 높으면 모든 것을 단단히 단락시킬 수 있습니다. 주요 임무는 전기자 전압을 앞뒤로 전환하는 것입니다.

정류자의 작동을 더 잘 이해하기 위해 프레임에 시계 방향으로 회전 운동을 가해 보겠습니다. 프레임이 A 위치를 차지하는 순간 도체가 자력선을 교차하여 프레임에 수직으로 움직이기 때문에 도체에 최대 전류가 유도됩니다.

플레이트 2에 연결된 도체 B의 유도 전류는 브러시 4로 이어지고 외부 회로를 통과하여 브러시 3을 통해 도체 A로 돌아갑니다. 이 경우 오른쪽 브러시는 양극이 되고 왼쪽 브러시는 음극이 됩니다.

프레임(위치 B)을 추가로 회전하면 다시 두 도체 모두에 전류가 유도됩니다. 그러나 도체의 전류 방향은 위치 A의 방향과 반대입니다. 집전판이 도체와 함께 회전하므로 브러시 4는 다시 외부 회로에 전류를 공급하고 브러시 3을 통해 전류가 프레임으로 돌아갑니다.

따라서 회전 도체 자체의 모터 전류 방향 변경에도 불구하고 스위칭으로 인해 외부 회로의 전류 방향은 변경되지 않았습니다.

다음 순간(D)에 프레임은 도체의 중성선 위치를 다시 차지하며 외부 회로에는 다시 전류가 흐르지 않습니다.

후속 시간 간격에서는 고려된 이동 주기가 동일한 순서로 반복됩니다. 즉, 컬렉터 덕분에 외부 회로의 전류 방향은 항상 일정하게 유지되고 동시에 극성은 브러쉬는 유지됩니다.

브러시 어셈블리는 회전하는 회전자의 코일에 전원을 공급하고 권선의 전류를 전환하는 데 사용됩니다. 브러시는 고정 접점입니다. 그들은 회전자 정류자의 접촉판을 높은 빈도로 열고 닫습니다. 후자의 스파크를 줄이기 위해 다양한 방법이 사용되며 그 중 주요 방법은 추가 극을 사용하는 것입니다.

가속도가 증가하면 다음 프로세스가 시작됩니다. 전기자 권선은 고정자의 자기장을 가로질러 이동하고 그 안에 EMF를 유도하지만 엔진을 회전시키는 권선과 반대 방향으로 향합니다. 결과적으로 전기자를 통과하는 전류는 급격히 감소하고 강할수록 속도는 빨라집니다.

엔진 전환 다이어그램. 권선이 병렬로 연결되면 전기자 권선은 많은 수의 얇은 선으로 구성됩니다. 그러면 컬렉터에 의해 전환되는 전류가 낮아지고 플레이트에 스파크가 많이 발생하지 않습니다. 고정자 권선과 전기자 권선을 직렬로 연결하면 인덕터 권선은 더 적은 권수로 더 큰 직경의 도체로 만들어집니다. 따라서 자화력은 일정하게 유지되고 모터 성능은 향상됩니다.

브러시가 있는 이러한 유형의 모터는 원칙적으로 별도의 제어 회로가 필요하지 않습니다. 필요한 모든 정류는 엔진 내부에서 수행됩니다. 전기 모터가 작동하는 동안 한 쌍의 고정 브러시가 회전하는 회전자 정류자 위에서 미끄러지며 권선에 전원을 공급합니다. 회전 방향은 공급 전압의 극성에 따라 결정됩니다. 엔진을 한 방향으로만 제어해야 하는 경우 공급 전류는 릴레이 또는 기타 간단한 방법을 통해 전환되고 양방향인 경우 특수 제어 회로가 사용됩니다.

이 유형의 엔진의 단점은 브러시 정류자 어셈블리의 빠른 마모로 간주될 수 있습니다. 장점 - 좋은 시동 특성, 주파수 및 회전 방향의 간단한 조정.

DC 모터에 여자 권선이 있으면 다양한 연결 방식을 구현할 수 있습니다. 계자 권선(OW)의 연결 방법에 따라 독립 여자 및 자려 기능을 갖춘 DC 모터가 있으며 직렬, 병렬 및 혼합으로 구분됩니다.

이 유형의 시동 모터는 시동 순간에 발생하는 엄청난 토크와 시동 전류로 인해 복잡합니다. DPT에서는 시동 전류가 정격 전류를 10~40배 초과할 수 있습니다. 이러한 과도한 초과는 권선을 쉽게 태울 수 있습니다. 따라서 그들은 시동 전류를 (1.5-2) I n 수준으로 제한하려고 합니다.

비동기식 모터의 작동은 고정자에 나타나는 자기장과 동일한 자기장이 회전자 권선에서 생성하는 전류의 물리적 상호 작용 원리를 기반으로 합니다.

동기 모터는 교류 전압에서만 작동하는 전기 모터의 일종으로, 회전자 속도는 자기장의 속도와 일치합니다. 이것이 바로 동기 모터의 회전자가 일반 전자석이고 극쌍의 수가 회전 자기장의 극쌍의 수와 일치하기 때문에 부하에 관계없이 일정하게 유지되는 이유입니다. 따라서 이러한 극의 상호 작용은 회 전자가 회전하는 각속도의 일정성을 보장합니다.

전기 모터는 전기 에너지를 기계 에너지로 또는 그 반대로 변환하는 장치이지만 이는 이미 발전기입니다. 전기 모터의 유형은 매우 다양하므로 전기 모터 제어 회로도 매우 다양합니다. 그 중 일부를 살펴보자

세부 사항에 관심이 있으시면 DC 모터의 작동 원리가 많은 사이트와 공식에 자세히 설명되어 있습니다. 우리는 이것뿐만 아니라 널리 알려지지 않은 몇 가지 기능에 대해서도 이야기하기로 결정했습니다.

DC 기계에 대한 몇 마디

그것은 변수 이전에 획득되었으며, 출현 순간부터 이 짐승이 무엇에 사용될 수 있는지에 대한 실험이 시작되었습니다. 전류, 자기장 및 회전 사이에 매우 빠르게 연결이 설정되었습니다. 패러데이가 전선이 있는 권선에 자석을 놓고 전류의 모양을 발견했을 때 시작되었습니다. 그런 다음 그는 먼저 코일 내부에 자석을 넣은 다음 전류를 가하면 자석이 밀려나는 것을 발견했습니다. 아니면 반대로 당신을 안으로 끌어들일 것입니다. 이것이 DC 기계의 작동 원리입니다. 자기장과 전기의 상호작용을 이용하여. 이제 자석을 '찌르면' 전기가 들어오고, 전기를 가하면 자석을 '밀어낸다'는 사실에 주목해 봅시다. 즉, 우리가 고려하고 있는 설계와 작동 원리인 DC 기계는 바로 기계입니다. 즉, 엔진은 발전기이기도 합니다. 즉, 기계적 에너지를 전기 에너지(전류)로 가역적으로 변환하는 기계입니다. 자석에는 전기 플러스와 마이너스라는 두 개의 극이 있습니다. 이 경우 자석과 전류의 상호 작용은 복잡한 법칙의 적용을 받지만 회전에 관심이 있고 기술에서 점진적인 복귀 움직임이 거의 필요하지 않은 경우 극성을 기준으로 시계 방향으로 한 방향만 얻을 수 있습니다. 자석과 전류의 방향. 동일한 친숙한 "김릿 규칙" 또는 "왼손 규칙". 두 개의 와이어를 교체하여 권선 전류의 극성을 쉽게 변경할 수 있지만 자석의 극을 변경할 수 없으며 단순히 모터가 타버릴 것입니다. 참고로 "오른손" 규칙도 살펴 볼 수 있습니다. 전기 공학에는 이와 같은 것이 있으며 DC 기계에도 적용되지만 에너지 생성 측면에서는 그렇습니다.

샤프트 회전 자체는 다음과 같이 발생합니다. 자기장 내부에는 코일이 있는 샤프트가 있는 회전자가 있습니다. 전류가 가해지면 자기장이 유도됩니다. 서로 다른 극을 가진 자석은 끌어당기지만, 같은 극을 가진 자석은 밀어냅니다. 외부 자석은 회전자의 작동 전자석을 "밀어내며" 전류가 있는 동안 항상 "밀어내게" 되어 샤프트가 회전하게 됩니다.

이것이 DC 모터의 작동 원리이며, 그 밖의 모든 것은 세부 사항과 기술 세부 사항입니다.

DC 모터 설계의 특징

물론 이론적으로 DC 기계의 작동 원리는 명확하지만 호기심 많은 독자는 즉시 질문할 것입니다. 2극 자석 내부에 있는 경우 로터가 어떻게 회전하기 시작합니까? 이 질문은 불가피하며 이에 답하려면 DC 모터의 설계를 자세히 살펴봐야 합니다. 그런데 AC 모터의 작동을 이해하는 데 일부 지식이 유용할 것입니다.

DBT의 최초 창작자들이 겪었던 어려움의 목록부터 시작하겠습니다.

유효성 두 개의 데드 스팟, 독립 출시가 불가능합니다. (자석의 두 극은 동일합니다.)
낮은 전류에서는 자기 반발력이 너무 약합니다. 또는 시동을 방해하는 강한 회전 저항.
로터는 1회전 후에 정지합니다. 회전이 아니라 앞뒤로 흔들리는 것입니다. 원의 절반을 통과한 후 로터의 "자석"이 반발되지 않고 끌어당겨져 회전을 가속하지 않고 속도를 늦추기 때문입니다.

남은 것은 재료와 가역 전기 기계의 원리 구현과 같은 몇 가지 작은 것뿐이었습니다.

2개가 아닌 3개 이상의 자석을 사용해 '데드 스팟'이 가장 먼저 승리했다. 로터의 3개 톱니는 데드 스팟을 제거하고, 하나는 항상 자기장에 있으며, 로터의 어느 위치에서나 엔진 시동이 가능해졌습니다.

DC 기계의 작동 원리를 적용하여 가감속 문제를 극복할 수 있었습니다. 전류를 유지하면서 플러스와 마이너스 간 전환이 용이함. 즉, 로터는 전류의 극성(상단은 양수, 하단은 마이너스)으로 시작한 후 회전의 전반부를 시작합니다. 상단 지점이 하단 위치를 차지하자마자 지점의 극성이 마이너스-플러스로 바뀌고 회전이 끝날 때까지 "척력-가속"이 계속되고 그 후 사이클이 반복되고 제동이 제거됩니다. 이 메커니즘은 수집기. 고정 접점에서 회전 샤프트로 전류 전송을 보장하는 전기 모터의 동일한 브러시입니다. 그리고 정말 멋진 쇼였습니다! 회전당 로터의 기호가 2번 변경됩니다. 엔진의 회전수가 2000rpm인 경우 수집기가 수행해야 하는 작업의 양을 계산합니다.

정류자는 회전을 전류로 역변환할 수 있기 때문에 DC 모터 설계를 고려할 때 가장 복잡한 부품입니다. 주요 소모품은 브러쉬입니다. 전기 모터가 장착된 새 가전제품을 구입할 때는 예비 부품이 있는지 확인하세요. 게으르지 마십시오. 장치가 새 것일 때 몇 세트를 더 구입하십시오.

수집기의 복잡성으로 인해 상태와 스파크의 올바른 작동을 시각적으로 확인할 수 있습니다. 스파크(그리고 콜렉터는 접촉 스위치에 지나지 않음)가 "만능 화재"라는 링을 형성하는 것은 정말 나쁩니다. 이는 엔진이 오래 지속되지 않음을 의미합니다. 스파크와의 싸움이 다양한 성공을 거두고 있지만 완전히 격퇴하는 것은 불가능하지만 DPT의 수명을 연장하는 것은 가능했습니다.

세 번째 문제를 즉시 고려한 후 시작하는 동안 약한 전류를 잊어버린 것처럼 보인다면 착각입니다. 출시 문제는 너무 복잡해서 별도로 고려할 것입니다.

DC 모터의 시동 전류

따라서 DC 모터의 작동 원리는 명확합니다. 자체 시동을 보장하고 역자극에서 섹터별 제동을 제거했으며 남은 것은 모터를 켜는 것뿐입니다. 하지만 여기에 문제가 있습니다. 모든 것이 정상임에도 불구하고 로터가 여전히 회전하지 않습니다. 사실 우리가 엔진을 개선하는 동안 로터는 더 무거워졌고 플라이휠 등이 있었으며 자석이 로터를 "크랭크"하기에는 전류가 충분하지 않았습니다. “도대체 무슨 악당이야!” (c) 호기심 많은 실험자는 큰 소리로 전류를 증가시킬 것입니다. 그리고 아시다시피 엔진이 실제로 회전하기 시작합니다. 여러 가지로 만약에 :

권선(코일의 전선)이 타지 않는 경우;
전류 서지가 견딜 수 있는 경우;
시동 중에 스위칭 섹터 등의 용접이 컬렉터에서 발생하지 않는 경우.

따라서 단순히 기동 전류를 높이는 것은 잘못된 해결책으로 빠르게 인식되었습니다. 그건 그렇고, 우리는 AC 모터에 비해 DPT의 주요 장점을 아직 언급하지 않았습니다. 시동 순간부터 토크를 직접 전달. 간단히 말해서, DPT 샤프트는 회전하기 시작하는 순간부터 무엇이든 "회전"할 수 있어 AC 모터의 출력을 넘어서는 상당한 저항을 극복할 수 있습니다.

이 장점은 DBT의 아킬레스건이 됐다. DC 기계의 작동 원리 자체가 한쪽의 시동 전류를 임의로 변경하는 것을 허용하지 않는 것 같습니다. 반면, 시동 시 높은 전류를 제공하고 시동 후 이를 낮추려는 시도에는 자동화가 필요했습니다. 처음에는 특히 고출력 DVT에 런처와 스타터가 사용되었지만 이는 개발의 막다른 지점이었습니다. 시동 전류의 원활한 조정을 거부하면 여기서도 합리적인 타협점을 찾을 수 있습니다. 실제로 이제는 자동차를 가속하는 것처럼 엔진 시동을 거는 것처럼 보입니다. 1단 기어로 주행을 시작한 뒤 2단, 3단으로 변속하고 이제 4단으로 고속도로를 달리고 있습니다. 이 경우에만 "전송", 즉 전류, 스위치 자동 스타터. 이 모든 전기 장비는 과부하 없이 DC 모터를 원활하게 시작하고 전력망(모터 전원)의 무결성을 유지한다는 두 가지 문제를 동시에 해결합니다. DC 모터의 작동 원리와 마찬가지로 이 자동화는 직접 변환을 기반으로 합니다. 회전이 시작되기 전에 입력 전류와 권선 전류의 균형이 유지되면서 전류가 점차 시작 값까지 상승합니다. 회전이 시작된 후 전류는 급격히 감소했다가 다시 증가하여 "샤프트의 회전 조정" 등을 2-3회 더 반복합니다.

따라서 스타트업은 더 이상 '순조롭지' 않고 모두에게 안전해졌습니다. 이 계획으로 보존된 가장 중요한 것은 오늘날 가장 일반적이며 주요 장점은 다음과 같습니다. 토크. 동시에 신뢰할 수 있는 DC 모터의 설계는 더욱 단순해지고 전력은 증가했으며 시동 전류는 이 클래스의 모터에 여전히 골치 아픈 문제로 남아 있지만 메커니즘에 있어서는 더 이상 중요하지 않습니다.

DC 모터의 응용

우리가 조사한 설계 및 작동 원리인 DC 기계와 마찬가지로 DPT는 네트워크에 대한 영구 연결을 사용하는 것이 부적절하고 그러한 연결이 불가능한 경우(좋은 예는 DPT인 자동차 시동 장치) 사용됩니다. (예: 어린이용 모터가 장착된 장난감) 또는 그러한 연결조차 충분하지 않은 경우. 예를 들어, AC 네트워크에 연결된 것처럼 보이지만 필요한 토크가 DC 모터만 사용할 수 있는 철도 운송의 경우 원리는 변경되지 않습니다. 그리고 실제로 최근에는 적용 범위가 줄어들지 않고 오히려 늘어나고 있습니다. 배터리 용량이 클수록 해당 엔진이 자율적으로 작동하는 시간이 길어집니다. 크기가 작을수록 전력 이득이 커집니다.

경제적-이것은 미래의 문제입니다. 지금은 특별히 저장할 것이 없으며 질문이 제기되지 않았으므로 가변 엔진이 더 간단해질 것입니다. 그러나 그들은 DPT를 대체할 수 없습니다. 이것은 우리가 6-8학년에서 공부한 구조와 작동 원리를 잊어버린 DCT 또는 직류 기계입니다.