moteur à courant continu: le principe d'action. Moteur à courant continu: le dispositif

Tout d'abord inventé au 19ème siècle machine électrique tournante est un moteur à courant continu. Le principe de fonctionnement, il a été connu depuis le milieu du siècle dernier à l'heure actuelle, moteurs à courant continu (DTCoq) continuent de servir fidèlement la personne, la mise en mouvement d'une variété de machines et des mécanismes utiles.

La première DTCoq

A partir des années 30 du 19ème siècle dans leur développement, ils sont passés par plusieurs étapes. Le fait est que jusqu'à la fin du siècle dernier moteur Alternateurs seule source d'énergie est une cellule galvanique. Par conséquent, tous les premiers moteurs électriques ne peuvent fonctionner sur courant continu.

Quel a été le premier moteur à courant continu? Le principe de fonctionnement du dispositif et les moteurs sont en cours de construction dans la première moitié du 19ème siècle, est la suivante. Le champ principal est un ensemble fixe de la tige d'aimants permanents ou des électroaimants, ne pas avoir un circuit magnétique fermé général. induit à pôles saillants formé de plusieurs aimants en forme de tige séparés sur un axe commun, qui ont été entraîné par les forces répulsives et attractives pour les pôles de l'inducteur. Des représentants typiques d'entre eux étaient des moteurs W. Ricci (1833) et B. Jacoby (1834) équipé d'interrupteurs mécaniques du courant dans les électro-aimants avec les armatures des contacts mobiles dans le circuit de l'enroulement d'induit.

Comme le moteur tourne Jacobi

Quel était ce principe de la machine de fonctionnement? Moteur à courant constant Jacobi et ses analogues possèdent couple électromagnétique pulsatoire. Pendant le temps de convergence des pôles opposés de l'armature et l'inducteur magnétique par un couple de moteur de force d'attraction rapidement atteint un maximum. Ensuite, lorsque le positionnement de pôle de l'armature en regard des pôles de l'inducteur, un interrupteur mécanique et couper le courant dans les électro-aimants de l'induit. Couple tombe à zéro. En raison de l'inertie de l'induit et les pôles d'ancrage du mécanisme entraîné de sous les pôles d'induction, à ce stade les à partir du courant de commutation est fourni dans la direction opposée, leur polarité également inversé, et la force de gravité vers le pôle le plus proche de l'inducteur est remplacée par une force de répulsion. Ainsi, le moteur tourne chocs successifs Jacobi.

Il semble ancre annulaire

Au centre du moteur de courant Jacobi solénoïdes d'induit périodiquement mis hors tension, ils créent un champ magnétique disparaît, et son énergie est transformée en des pertes de chaleur dans les enroulements. Ainsi, l'armature de conversion électromécanique de source d'alimentation de courant (cellule électrochimique) en mécanique est produite dans celui-ci par intermittence. Ce qui était nécessaire était fermée avec un moteur continu courant d'enroulement qui circulerait en permanence pendant toute la durée de son fonctionnement.

Et comme fuhtufn a été créé en 1860. A Pachinotti. Ce qui est différent de ses prédécesseurs moteur à courant continu? Le principe de fonctionnement du moteur et le dispositif Pachinotti suivant. Comme ancres il a utilisé un anneau en acier avec des rayons fixes sur un arbre vertical. Dans ce cas, l'ancre n'a pas des pôles saillants. Il est devenu neyavnopolyusnym.

bobine d'enroulement d'induit a été enroulé entre les rayons de l'anneau, dont les extrémités sont reliées en série sur l'élément d'ancrage, et des points de connexion de chaque paire de bobines ont été faites robinet relié à plaques collectrices disposées le long de la circonférence de la partie inférieure de l'arbre du moteur, dont le nombre est égal au nombre de bobines. L'armature entière a été fermée sur elle-même et les points de connexion en série de ses bobines sont reliées à des plaques collectrices adjacentes, qui glissent sur une paire de rouleaux d'alimentation en courant.

L'élément d'ancrage annulaire est placé entre les pôles de deux électro-aimants fixes-stator inducteur, de sorte que les lignes de force créée par eux champ magnétique d'excitation inclus dans la surface cylindrique extérieure de l'induit du moteur à l'excitation pôle nord traversé l'armature annulaire, sans se déplacer à l'intérieur de son trou, et sort sous pôle sud.

Comme le moteur tourne Pachinotti

Ce qu'il avait un principe d'action? moteur à courant continu Pachinotti travaillé de la même manière que DTCoq moderne.

Le champ magnétique des pôles inducteurs à polarités cela a toujours été un certain nombre de conducteurs du courant d'enroulement d'induit avec une direction constante, dans lequel l'inducteur dans les différents pôles de la direction de courant d'induit a été inversée. Ceci a été réalisé en plaçant les rouleaux d'alimentation en courant, qui agissent comme des brosses, dans l'espace entre les pôles de l'inducteur. induit donc courant instantané coulé à la bobine à travers le rouleau, la plaque de collecteur et relié à celui-ci des robinets, ce qui est également dans l'espace entre les pôles, puis coulé dans des directions opposées le long de deux branches de poluobmotkam, et finalement coulé à travers la conduite de dérivation, une plaque de collecteur et le rouleau dans un autre interpolaire intervalle. Ce faisant, l'ancre de bobine sous les pôles de l'inducteur changé, mais le sens du courant est resté inchangé en eux.

Par la loi d'Ampère, pour chaque conducteur de la bobine d'induit par le courant dans le champ magnétique du pôle d'inducteur, une force qui est déterminée par la direction de la règle bien connue « de gauche ». Par rapport à l'axe du moteur, ce pouvoir pour créer un couple, et la somme des moments de toutes ces forces donne le temps total de la TPN, qui est déjà sous plusieurs plaques de collecteur est presque constante.

DPT et avec une armature annulaire d'enroulement grammovskoy

Comme souvent dans l'histoire de la science et de la technologie, l'invention A. Pachinotti ont pas été utilisés. Il a été oubliée pendant 10 ans jusqu'à ce qu'en 1870 , il répète indépendamment pas l'inventeur franco-allemand H. Gramm dans une conception similaire du générateur de courant continu. Dans ces machines, l'axe de rotation est horizontal et a été utilisé balais de charbon coulissant le long des plaques collectrices presque designs contemporains. le principe de la réversibilité des machines électriques est devenu un bien connu, et la machine Gramm utilisé comme générateur et moteur à courant continu par les 70 e années du 19ème siècle. Son principe de fonctionnement est déjà décrit ci-dessus.

En dépit du fait que l'invention de l'armature annulaire est une étape importante dans le développement de DTCoq, son enroulement (appelé grammovskoy) avait un inconvénient important. Le champ magnétique des pôles d'inducteur sont seulement ceux de ses conducteurs (appelée active), qui se trouvait dans ces pôles sur la surface cylindrique extérieure de l'armature. Pour eux , il était accompagné par la magnétique force Ampères, un couple par rapport à l'axe du moteur. Ces conducteurs inactifs qui passent à travers la bague d'ouverture d'ancrage n'a pas participé à la création du moment. Ils ne dissipent l'énergie inutile sous la forme de perte de chaleur.

De l'anneau au tambour d'ancrage

Adresse cette ancres anneau lacune ont réussi à 1873 par le célèbre électrique allemand F. Gefner-Alteneku. Comment at-elle fonctionné moteur à courant continu? Le principe de fonctionnement du dispositif, son stator inducteur est le même que le moteur avec l'enroulement annulaire. Mais la conception de l'armature et son enroulement a changé.

Gefner-Altenek a fait remarquer que la direction du courant circulant de la brosse fixe d'induit, dans les conducteurs grammovskoy enroulement d'excitation à pôles adjacents sont toujours opposées, à savoir ils peuvent être incorporés dans les enroulements situés dans la surface cylindrique externe de la bobine avec une largeur (hauteur) égal au pas polaire (la circonférence de l'armature, à l'un des pôles de l'excitation).

Dans ce cas, il devient inutile dans le trou circulaire de l'armature, et le transforme en un cylindre plein (tambour). Cet enroulement et l'ancre lui-même reçu le nom du tambour. La consommation de cuivre en elle avec le même nombre de conducteurs actifs est nettement inférieur à celui de l'enroulement grammovskoy.

vitesse d'ancrage devient

Les machines et la surface d'ancrage Alteneka Gramm-Gefner était lisse, et ses conducteurs d'enroulement disposées dans l'espace entre elle et les pôles de l'inducteur. La distance entre la surface cylindrique concave des pôles d'excitation et l'induit surface convexe atteint plusieurs millimètres. Par conséquent, pour créer une intensité de champ magnétique souhaitée nécessaire pour appliquer les bobines d'excitation avec une grande force magnétomotrice (avec un grand nombre de spires). Cela a grandement augmenté la taille et le poids des moteurs. De plus, la surface lisse des bobines d'induit, il était difficile de fixer. Mais comment cela peut-il être? En effet, pour l'action sur le conducteur avec une force de courant ampères, il doit être dans les points dans l'espace avec des champs magnétiques élevés (avec une densité de flux magnétique).

Il est avéré que ce n'est pas nécessaire. inventeur américain H. pistolet Maxim a montré que si l'élément d'ancrage effectuer engrenage de tambour, et les rainures formées entre les dents pour placer le tambour d'enroulement de bobine, l'écart entre les pôles et l'excitation peut être réduite à une fraction de millimètre. Il est possible de réduire considérablement la taille des bobines d'excitation, mais le couple de DTCoq n'a pas diminué.

Comme les fonctions d'un tel moteur à courant continu? Le principe de fonctionnement est basé sur le fait que la force magnétique d'ancrage à dents est appliquée non pas aux conducteurs dans les fentes (champ magnétique en eux est pratiquement absent), et jusqu'aux dents. La présence de courant dans le conducteur dans la rainure est critique pour l'apparition de cette force.

Comment se débarrasser des courants de Foucault

Une autre amélioration importante rendu célèbre inventeur TA Edison. Ce qu'il a ajouté au moteur à courant continu? Le principe de fonctionnement est resté inchangé, mais le matériau à partir duquel fait son ancre a changé. Au lieu de l'ancien massif qu'il était un stratifié mince électriquement isolé de l'autre par des tôles d'acier. Ceci réduit l'amplitude des courants de Foucault (courants de Foucault) dans l'armature, qui a augmenté le rendement du moteur.

Le principe de fonctionnement du moteur à courant continu

En bref, il peut être formulé comme suit: lors de la connexion du bobinage d'induit moteur excité à une source de courant survient dans celui-ci à grande puissance appelée appel et dépassant plusieurs fois la valeur nominale. De plus, sous les pôles d'excitation de direction de polarité inverse des courants dans les conducteurs de l'enroulement d'induit dans le même opposé, comme le montre la figure ci-dessous. Selon la règle, la « main gauche », ces guides sont les Ampères force un sens anti – horaire et porte l'armature à tourner. Dans les conducteurs d' enroulement d' induit induit une force électromotrice (force contre-électromotrice), dirigés de façon opposée à la source de tension d'alimentation. Lorsque l'accélération augmente et induit force contre-électromotrice dans son enroulement. En conséquence, le courant d'induit est réduite à partir du départ jusqu'à la valeur correspondant aux caractéristiques de point de fonctionnement du moteur.

Pour augmenter la vitesse de rotation de l'armature, il est nécessaire soit d'augmenter le courant dans sa bobine ou réduire la force contre-électromotrice en elle. Celui-ci peut être obtenue en diminuant l'amplitude du champ magnétique d'excitation, en réduisant le courant dans l'enroulement de champ. Cette méthode de contrôle de la vitesse de DTCoq est très répandue.

Le principe de fonctionnement du moteur à courant continu à excitation séparée

Avec l'inclusion des bornes de l'enroulement de champ (OB) à un puissant DTCoq généralement effectuée source d'alimentation séparée (OM indépendant) pour le rendre plus pratique pour contrôler l'intensité du courant d'excitation (pour changer la vitesse de rotation). Sur les propriétés du DPT DPT avec OB indépendant sensiblement similaire avec OB, connecté en parallèle avec l'enroulement d'induit.

shunt DTCoq

Le principe de fonctionnement du courant d'excitation de moteur à courant parallèle est déterminée par la caractéristique mécanique, à savoir la dépendance de la vitesse de rotation du couple de charge sur son arbre. Pour une telle variation de vitesse du moteur lors du passage de la marche au ralenti au couple de charge nominale est de 2 à 10%. Ces propriétés mécaniques sont appelées rigides.

Ainsi, le principe de l'action d'un moteur à courant continu avec shunt provoque son application dans les actionneurs à vitesse constante quand une grande plage de variation de charge. Cependant, il est largement utilisé dans un moteur électrique régulé à vitesse variable. En outre, pour sa régulation de vitesse peut être utilisé en tant que variation du courant d'induit et de courant de champ.

excitation séquentielle de la DPT

Le principe de fonctionnement du moteur à courant continu d'excitation en série en parallèle comme il est déterminé par la caractéristique mécanique, qui dans ce cas est douce, parce que la vitesse du moteur varie considérablement avec les changements de charge. Où est le plus avantageux d'utiliser un moteur à courant continu? Le principe de fonctionnement de la vitesse du moteur de traction ferroviaire qui devrait diminuer à surmonter la composition augmente et revenir au mouvement nominal lorsque la plaine correspond pleinement à TPN avec OB séquentiellement connectée à l'enroulement d'induit. Par conséquent, une partie importante de locomotives électriques dans le monde équipé de tels dispositifs.

Le principe de fonctionnement d'un moteur à courant continu à excitation série mise en oeuvre en tant que moteurs de traction courant pulsé qui sont essentiellement les mêmes avec RH DPT cohérente, mais spécialement conçu pour un fonctionnement avec le redressée déjà à bord le courant électrique ayant une ondulation importante.