Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электродвигатель постоянного тока

Электродвигатель постоянного тока. Принцип действия и устройство.

На рис. 1-1 представлена простейший электродвигатель постоянного тока, а на рис. 1-2 дано его схематическое изображение в осевом направлении. Неподвижная часть двигателя, называемая индуктор, состоит из полюсов и круглого стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в электродвигателе основного магнитного потока. Индуктор изображенной на рис. 1-1 имеет два полюса 1 (ярмо индуктора на рис. 1-1 не показано).
Вращающаяся часть электродвигателя состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря 2 и коллектора. 3. Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, укрепленной на сердечнике якоря. Обмотка якоря в показанном на рис. 1-1 и 1-2 простейшем электродвигателе имеет один виток. Концы витка соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора, число которых в рассматриваемом случае равно двум. На коллектор налегают две неподвижные щетки 4, с помощью которых обмотка якоря соединяется с внешней цепью.
Основной магнитный поток в нормальных электродвигателях постоянного тока создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S и от него через ярмо снова к северному полюсу. Сердечники полюсов и ярмо также изготовляются из ферромагнитных материалов.

Рис. 1-1. Простейший электродвигатель постоянного тока
Рис. 1-2. Работа простейшего электродвигателя постоянного тока в режиме генератора (а) и двигателя (б).

Генератор постоянного тока.

Рассмотрим сначала работу электродвигателя в режиме генератора.

Предположим, что якорь электродвигателя (рис. 1-1 и 1-2, а) приводится во вращение по часовой стрелке. Тогда в проводниках обмотки якоря индуктируется Э. Д. С., направление которой может быть определено по «правилу правой руки» и показано на рис. 1-1 и 1-2, а. Поскольку поток полюсов предполагается неизменным, то эта Э. Д. С. индуктируется только вследствие вращения якоря и называется Э. Д. С. вращения. В обоих проводниках вследствие симметрии индуктируются одинаковые Э. Д. С., которые по контуру витка складываются. Частота Э. Д. С. f в двухполюсном электродвигателе равна скорости вращения якоря n, выраженной в оборотах в секунду:
f = n,
а в общем случае, когда машина имеет р пар полюсов с чередующейся полярностью:
f = pn

Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи.

Двигатель постоянного тока.

Рассматриваемая простейшая машина может работать также двигателем, если к обмотке ее якоря подвести постоянный ток от внешнего источника. При этом на проводники обмотки якоря будут действовать электромагнитные силы и возникнет электромагнитный момент. Величины силы и момента определяются как и для генератора. При достаточной величине Мэм якорь электродвигателя придет во вращение и будет развивать механическую мощность. Момент Мэм при этом является движущим и действует в направлении вращения.
Если мы желаем, чтобы при той же полярности полюсов направления вращения генератора (рис. 1-2, а) и двигателя (рис. 1-2, б) были одинаковы, то направление действия а следовательно, и направление тока у двигателя должны быть обратными по сравнению с генератором (рис. 1-2, б).
В режиме двигателя коллектор превращает потребляемый из внешней цепи постоянный ток в переменный ток в обмотке якоря и работает, таким образом, в качестве механического инвертора тока.
Принцип обратимости. Из изложенного выше следует, что каждый электродвигателя постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Такое свойство присуще всем типам вращающихся электрических машин и называется обратимостью.
Для перехода машины постоянного тока из режима генератора в режим двигателя и обратно, при неизменной полярности полюсов и щеток и при неизменном направлении вращения требуется только изменение направления тока в обмотке якоря.
Поэтому такой переход может осуществляться весьма просто и в определенных условиях даже автоматически.
Аналогичным образом может происходить изменение режима работы также в электродвигателях переменного тока.

Читать еще:  Двигатель 4216 греется на холостых оборотах

Еженедельные отправки по всей России:

Контакты отдела продаж:

Телефон/факс:

+7 (4922) 53-95-25
+7 (4922) 53-96-26
+7 (4922) 53-95-40
Электронная почта:
info@motors33.ru

Мотор-генератор

Мотор-генератор (нем. Umformer , двигатель-генератор) — электрическая машина для преобразования электрической энергии из одной её формы в другую либо же, в некоторых случаях, функционирующая как проводник электрической энергии, не производящий в конечном итоге данного преобразования.

  • преобразование постоянного электрического тока в переменный, как правило, более высокого напряжения;
  • получение постоянного тока из переменного для специальных случаев (питание сварочного оборудования, некоторые модели старых электровозов);
  • передача мощности между электросетями разной частоты (50 и 60 Гц, железные дороги с питанием переменным током пониженной частоты).
  • преобразование однофазного тока в трёхфазный.

Чаще всего представляет собой электродвигатель, соединенный валом с электрическим генератором. В конструкцию также вводятся дополнительные устройства для стабилизации выходного напряжения и частоты.

Известны также умформеры с единым якорем (одноякорные преобразователи), в которых обмотки разного рода тока разъединены. Обмотки постоянного тока выводятся на коллектор, а переменного — на контактные кольца.

Есть также машины с общими обмотками для разного рода тока. В случае преобразования числа фаз даже нет нужды в коллекторе или скользящих контактах. В этом случае вся обмотка навивается на статоре и в нужном месте делаются отпайки. Таким образом, например, асинхронная машина может преобразовывать одно- или двухфазный ток в любой многофазный (например — 3-фазный). Пример такой машины — фазорасщепитель электровозов ВЛ60, ВЛ80, ВЛ85 [1] , а также ЭП1М, 2ЭС5К и 3ЭС5К новых выпусков [2] .

Содержание

  • 1 Применения
  • 2 Достоинства и недостатки
  • 3 В настоящее время
  • 4 Примечания
  • 5 Литература
  • 6 Ссылки

Применения [ править | править код ]

Принцип действия умформера может применяться для преобразования:

  • рода тока;
  • напряжения;
  • частоты;
  • числа и смещения фаз.

Широко использовались в авиационной, танковой и ракетной технике СССР вплоть до 1970-х годов, в частности, для питания ламповых устройств. В частности, на отечественной авиационной технике чрезвычайно распространены однофазные (серии ПО — преобразователь однофазный) и трёхфазные (серии ПТ) преобразователи, питающиеся постоянным напряжением 27 В, например, ПО-600, выдающий однофазное напряжение 127 В, 50 Гц, ПТ-1000, выдающий трёхфазное напряжение 36 В, 400 Гц, ПО-4500 выходной мощностью 4,5 кВА, напряжением 115 В, частотой 400 Гц [3] . Похожие преобразователи установлены на пассажирских вагонах выпусков 1950—1970-х годов, например, ППО-2-400У4 и MB12, преобразующие 50 В постоянного тока в 220 В, 400—425 Гц для питания люминесцентных светильников, или маломощные преобразователи, вырабатывающие 127 В, 50 Гц для питания электробритв [4] .

Умформеры использовались в системах электрического питания ЭВМ первого поколения. В военной технике СССР, работавшей от собственного 400-герцового генератора, умформер ставили в месте стационарной установки, чтобы запитать от промышленной сети.

Умформеры (мотор-генераторы) применяются на трамваях, троллейбусах с косвенной системой управления, электровозах и электропоездах постоянного тока [5] для получения низкого напряжения (24 и 50 В соответственно), питающего цепи управления. На некоторых старых моделях подъёмных кранов, например, КС-5363 и канатных экскаваторов с дизель-электрическим приводом постоянного тока наряду с ДВС для привода генератора предусмотрен электродвигатель переменного тока для работы от внешней сети. В 1980—1990-х годах на городском электротранспорте были вытеснены статическими полупроводниковыми преобразователями на тиристорах (ТЗУ), а позже — на транзисторах.

Достоинства и недостатки [ править | править код ]

К достоинствам можно отнести:

  • гальваническую развязку входной и выходной цепей;
  • получение на выходе почти идеального синусоидального напряжения, без шумов, связанных с работой других потребителей сети;
  • простоту устройства и его обслуживания;
  • возможность получения на выходе трёхфазного напряжения без существенного усложнения конструкции;
  • фильтрация бросков тока при резком изменении нагрузки или кратковременном отключении питающего напряжения за счёт инерции ротора;
  • простота рекуперации энергии.
  • сравнительно низкий ресурс по причине наличия движущихся частей;
  • высокая масса и стоимость за счет материалоёмкости конструкции;
  • вибрация и шум;
  • необходимость технического обслуживания (смазка подшипников, чистка коллекторов, замена щёток в коллекторных машинах);
  • низкий КПД, как правило, 50 —70 %, из-за двойного преобразования энергии. [6]
Читать еще:  Двигатель 126 16 клапанный ваз характеристики

В настоящее время [ править | править код ]

В настоящее время вытеснен из мобильных применений твердотельными преобразователями, а также более широким использованием низковольтной аппаратуры.

По-прежнему выгодно применение в промышленности и энергетике для преобразования сравнительно больших мощностей. Перспективно применение умформеров на основе машин двойного питания для передачи мощностей между сетями 50 и 60 Гц, а также между сетью с низкими параметрами напряжения и частоты и сетью с особо высокими требованиями. В этом случае для питания обмоток ротора применяется ещё и статический преобразователь частоты, но мощность преобразователя нужна меньшая (для приведённого примера преобразования 50 в 60 Гц это составляет около 1/5 полной мощности).

Асинхронный электродвигатель в качестве генератора

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Рисунок 1. Трехфазная асинхронная электрическая машина Асинхронные электродвигатели были разработаны еще в конце 19-го века М. О. Доливо-Добровольским и с тех пор не претерпели каких-либо действительно значительных изменений. Тем не менее именно такие электрические машины, особенно их модификации с короткозамкнутым ротором, получили наибольшее распространение практически во всех отраслях человеческой деятельности, что объясняется их универсальностью, надежностью и на порядок более низкой ценой в сравнении с двигателями постоянного тока.

С учетом приведенных выше качеств выглядит вполне логичным преимущественное использование именно асинхронных электродвигателей в качестве генераторов. Причем по сугубо экономическим соображениям это делается не только тогда, когда необходимо получить переменный, но и постоянный ток.

Генератор 380 В на базе трехфазной асинхронной электрической машины

Рисунок 2. Стандартная схема подключения асинхронного электродвигателя в качестве генератора Трехфазный генератор 380 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока получают путем отключения питающей сети и подсоединения его рабочего вала к валу механического двигателя. Такая конфигурация благодаря принципу обратимости электрических машин позволяет при достижении синхронной частоты вращения снять с зажимов статорной обмотки некоторую ЭДС, генерируемую остаточным магнитным полем. Если при этом к зажимам статорной обмотки подключить конденсаторную батарею, то в соответствующих обмотках потечет емкостной ток, выполняющий в данном случае роль намагничивающего фактора.

Критическим параметром всей установки является емкость конденсаторной батареи, которая должна превышать некоторое пороговое значение С0 — только при выполнении данного условия возможно самовозбуждение генератора и установление на обмотках его статора симметричной трехфазной системы напряжений.

Нетрудно догадаться, что конденсаторная батарея, точнее — ее емкость, играющая ключевую роль во всей схеме, является самым уязвимым местом. Дело в том, что поддержание заданного напряжения при увеличении нагрузки на генератор, особенно ее реактивной составляющей, для поддержания необходимого напряжения требуется постоянно наращивать емкость конденсаторной батареи путем увеличения подключенных конденсаторов. В цифрах картина выглядит следующим образом:

Стоит отметить, что некоторого смягчения воздействия реактивной составляющей позволяют достигнуть компенсаторы реактивной мощности серий КМ1/КМ2. При желании их аналоги можно изготовить и самостоятельно на основе конденсаторов МБГТ/ МБГП/ МБГО и др. за исключением электролитических.

Однофазный генератор 220 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока

Рисунок 3. Схема подключения однофазного генератора 220 В на базе асинхронного электродвигателя переменного тока Как уже отмечалось выше, трехфазные генераторы используются далеко не только для получения переменного напряжения. Еще одним распространенным способом использования асинхронного электродвигателя в качестве генератора является подключение, подразумевающее использование конденсаторной батареи в тандеме только с одной обмоткой. Такой ход позволяет уменьшить емкость конденсаторов и снизить нагрузку на первичный механический двигатель, что, в свою очередь, позволяет сэкономить недешевое природное топливо, однако и вырабатываемая мощность значительно падает. Экономический эффект наиболее ощутим при частой работе генератора в режиме холостого хода, что особенно актуально для бытового использования.

Емкость используемых в данной схеме конденсаторов напрямую зависит от характера нагрузки: активная нагрузка (СВЧ, освещение помещений, паяльные станции) требует меньшей емкости, индуктивная (телевизоры, холодильники, стиральные машины) — большей.

Электродвигатель работает от двигателя как генератор

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока – это электрическая машина постоянного тока, в которой механический коллектор заменен полупроводниковым коммутатором, поэтому его также называют вентильный электродвигатель.

Читать еще:  Что такое егр на двигателе каменс
Бесконтактные двигатели обладают такими важными функциональными свойствами, как:
  • длительная наработка;
  • высокая надежность запуска после длительного пребывания в нерабочем состоянии;
  • пригодность для работы во взрыво-и пожароопасных средах;
  • работоспособность при низких давлениях окружающей среды.

Компания «НаукаСофт» занимается разработкой и созданием широкого спектра электрических машин – электродвигателей и генераторов для автономных потребителей, таких как магнитоэлектрические стартер-генераторы и силовые электродвигатели для привода авиационных силовых установок. Предприятие проводит полный курс разработки, от эскизного моделирования и предварительных расчетов до выпуска полной конструкторской документации по готовому изделию. За сотрудниками стоит огромный опыт конструирования различных агрегатов, и в своих новых разработках «НаукаСофт» внедряет качественно новые технологичные решения, бережно относясь к опыту старших поколений инженеров.

Пример реализации
Двигатель-генератор ДГ-30НС

В настоящий момент компания «НаукаСофт» совместно с ОАО «Сарапульский электрогенераторный завод» разработала и изготовила двигатель-генератор ДГ-30НС. ДГ-30НС Двигатель предназначен для использования в качестве привода силовой установки перспективных самолётов и вертолётов на электрической тяге, в том числе разрабатываемого полностью электрического самолёта АВФ-32НС, с возможностью рекуперации энергии во время полёта. Отработанные технические и технологические решения для 30 кВт изделия позволяют масштабировать его по мощности (от 3 до 500 кВт).

Применение в составе двигателя-генератора центробежного охлаждающего вентилятора дает возможность ему работать эффективно при вращении как в одну сторону, так и в другую сторону.

За счет использования сдвоенных подшипников в переднем щите ДГ-30НС имеет возможность воспринимать осевые нагрузки как в прямом направлении (работа в двигательном режиме), так и в обратном направлении (работа в генераторном режиме при авторотации вентилятора силовой установки).

Основные характеристики двигателя-генератора ДГ-30НС
Габаритные размеры:

Учитывая имеющийся опыт компании «НаукаСофт» в разработке и изготовлении вышеуказанных устройств, предлагаем Вам воспользоваться нашими услугами по изготовлению и поставке бесконтактных электродвигателей постоянного тока для летательных аппаратов с соответствующими характеристиками, а при необходимости в кратчайшие сроки провести работы по разработке и изготовлению устройств с иными требуемыми характеристиками.

Бесплатформенная инерциальная навигационная система БИНС-500НС

Автономная интегрированная бесплатформенная инерциальная навигационная система

Распределенная инерциальная навигационная система (РИНС)

Информационно-измерительный комплекс, объединяющий в себе бесплатформенные инерциальные навигационные системы на базе волоконно-оптических и микромеханических измерителей

ИРУ-27

Интеллектуальное распределительное устройство (ИРУ-27) является первым в России цифровым специализированным бортовым устройством распределения электроэнергии и предназначено для применения в системах электроснабжения летательных аппаратов.

Локальный центр управления нагрузками ЛЦУН-Т

Бесконтактное коммутационное устройство управляемого распределения электроэнергии

Вихревой электронасос (ВНТ-500) для топливных систем

Наша организация разработала и изготовила опытный образец электронасоса для топливных систем агрегатов, устройств и транспортных средств, работающих в тяжелых условиях эксплуатации. Насос предназначен для подачи топлива к двигателю, бустерному (подкачивающему) и перекачивающим струйным насосам.

Рама для авиационного оборудования по стандарту ARINC600

НаукаСофт совместно с ALAMO Engineering GmbH разрабатывает и поставляет рамы для установки авиационного оборудования изготовленные по стандарту ARINC-600.

Управляемое коммутационное устройство УКУ-НС

Исполнительное устройство управления, контроля и защиты силовых электрических сетей постоянного и переменного тока

Управляемое коммутационное устройство УКУ1-500НС

Исполнительное устройство управления, контроля и защиты силовых электрических сетей постоянного и переменного тока

Цифровой управляющий модуль ЦУМ-НС

Специализированный бортовой вычислитель, предназначенный для управления всеми агрегатами и устройствами автономных систем электроснабжения, а также для организации информационного взаимодействия с вычислителями других систем и выдачи информации экипажу.

Двигатель-генератор ДГ-30НС

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока – это электрическая машина постоянного тока, в которой механический коллектор заменен полупроводниковым коммутатором, поэтому его также называют вентильный электродвигатель.

Авиационный тяговый электродвигатель ДТ-60 НС

Авиационный тяговый электродвигатель ДТ-60 НС, разработанный компанией «НаукаСофт» и предназначенный для установки на полностью электрический самолет.

Авиационные генераторы МЭГ-НС

Авиационный генератор МЭГ-НС

129085, Москва, ул.Годовикова, 9 стр.3 Как добраться

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector