Электросхема на электродвигатель постоянного тока номер 151010 968: Какие существуют схемы подключения электродвигателей постоянного тока

alexxlab | 14.04.1972 | 0 | Разное

Содержание

Какие существуют схемы подключения электродвигателей постоянного тока


В домашнем хозяйстве редко встретишь мотор, работающий на постоянном токе. Зато они всегда устанавливаются в детских игрушках, которые летают, ездят, шагают и т.д. Всегда они стоят в автомобилях: в различных приводах и вентиляторах. В электротранспорте чаще всего используют тоже их.

Другими словами, применяются двигатели постоянного тока там, где требуется достаточно широкий диапазон регулирования скорости и точность ее поддержания.

Электродвигатели постоянного тока

Электрическая мощность в моторе преобразуется в механическую, заставляющую его вращаться, а часть этой мощности расходуется на нагревание проводника. Конструкция двигателя электрического постоянного тока включает якорь и индуктор, которые разделяют воздушные зазоры.  Индуктор, состоящий из добавочных и главных полюсов, и станины,  предназначен  для создания  магнитного поля. Якорь, собранный из отдельных листов, обмотка рабочая и коллектор, благодаря которому постоянный ток подводится к  рабочей обмотке, образуют магнитную систему.  Коллектор – это насаженный на вал двигателя цилиндр, собранный  из изолированных друг от друга медных пластин. К его выступам припаиваются  концы обмотки якоря. Ток с коллектора снимается при помощи щеток, закрепленных в определенном положении в щеткодержателях, благодаря чему  обеспечивается нужный прижим на поверхность коллектора. Щетки с корпусом двигателя соединяются с помощью траверса.

Щетки, в процессе работы, скользят по поверхности вращающегося коллектора, переходя от одной его пластины к другой. При этом, в параллельных секциях обмотки якоря  происходит  изменение тока (когда щетка накоротко замыкает виток). Процесс этот называют коммутацией.

Под влиянием своего магнитного поля, в замкнутой секции обмотки возникает ЭДС самоиндукции, вызывающая появление дополнительного тока, который на поверхности  щеток распределяет неравномерно ток, что приводит к искрению.

Частота вращения  – одна из важнейших его характеристик. Ее регулировать можно тремя способами:  изменяя поток возбуждения, изменяя величину подводимого напряжения к двигателю, изменяя сопротивление в якорной цепи.

Два первых способа встречаются намного чаще третьего, ввиду его неэкономичности. Ток возбуждения  регулируется при помощи любого устройства, у которого возможно изменять активное сопротивление (например, реостата). Регулирование при помощи изменения напряжения требует наличие источника постоянного тока: преобразователя или генератора. Такое регулирование применяют во всех промышленных электроприводах.

Торможение электрического двигателя постоянного тока

Для торможения  электроприводов с ДПТ также есть три варианта: торможение противовключением, динамическое и рекуперативное. Первое происходит за счет изменения полярности тока в обмотке якоря и напряжения. Второе происходит благодаря замыканию накоротко (через резистор) обмотки якоря. Электрический двигатель при этом работает как генератор, преобразуя в электрическую, запасенную им  механическую энергию, которая выделяется в виде тепла. Это торможение сопровождается мгновенной остановкой двигателя.

Последнее происходит, если электрический мотор, включенный в сеть, вращается со скоростью, которая выше скорости холостого хода. ЭДС обмотки двигателя в этом случае, превышает значение напряжении я в сети, что приводит к изменению на противоположное направление тока в обмотке мотора, т.е. двигатель отдает в сеть энергию, переходя в режим генератора. Одновременно возникает тормозной  момент на валу.

Преимущества двигателей постоянного тока

Сравнивая их с асинхронными моторами, нужно отметить отличные пусковые качества, высокую (до 3000 об/мин) частоту вращения, а также хорошую регулировку. Из недостатков отметить можно? Сложность конструкции, низкую надежность, высокую стоимость и затраты на ремонт и обслуживание.

Принцип действия ДПТ

ДПТ, как и любой современный мотор, работает на основе «Правила левой руки», с которым все знакомы еще со школы и  закона Фарадея. При подключении тока к нижней обмотке якоря в одном направлении, а к обмотке верхней – в другом, якорь начинает вращаться, а уложенные в его пазах проводники – выталкиваться магнитным полем статора или обмоток корпуса двигателя постоянного тока. Вправо выталкивается нижняя часть, а влево – верхняя. В результате якорь вращается до тех пор, пока его части не поменяются местами. Чтобы добиться непрерывного вращения, необходимо полярность обмотки якоря регулярно менять местами. Как раз этим и занимается коллектор, коммутирующий при вращении обмотки якоря. На коллектор от источника  подается напряжение через пару прижимных щеток из графита.

Принципиальные схемы ДПТ

Двигатель переменного тока подключается просто, в отличие от ДПТ. Обычно у таких двигателей высокой и средней мощности имеются отдельные выводы в клеммной коробке (от обмотки и якоря). На  якорь обычно подается полное напряжение, а на обмотку —  ток, регулировать который можно реостатом или  напряжением переменным. От величины тока, имеющегося на обмотке возбуждения, прямопропорционально зависят обороты двигателя переменного тока.

В зависимости от того, какая используется схема подключения электродвигателя постоянного тока, двигатель электрический может быть постоянного тока, разделяют на самовозбуждающиеся  и с независимым возбуждением (от отдельного источника).

Схема для  подключения двигателя с возбуждением параллельным

Она аналогична предыдущей, но не имеет отдельного источника питания.

Когда требуется большой пусковой ток, применяют двигатели с возбуждением последовательным: в городском электротранспорте (троллейбусах, трамваях, электровозах).

Токи обоих обмоток в этом случае одинаковы. Недостаток – требуется постоянная нагрузка на вал, поскольку при ее уменьшении на 25%, резко увеличивается частота вращения и происходит отказ двигателя.

Есть еще моторы, которые крайне редко используются — со смешанным возбуждением. Их схема представлена ниже.

Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением

Под понятием «возбуждение» понимают создание в электрических машинах магнитного поля, которое необходимо, чтобы заработал двигатель. Схем возбуждения несколько:

  • С независимым возбуждением (питание обмотки происходит от постороннего источника).
  • Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (источник питания  обмотки возбуждения и  якоря  включены параллельно) – шунтовые.
  • С последовательным возбуждением (обе обмотки включены последовательно) – сериесные.
  •  Со смешанным возбуждением – компаундные.

Бесщеточные моторы

Но, двигатель со щетками, которые быстро изнашиваются и приводят к искрению, не может использоваться там, где необходима высокая надежность, поэтому среди электротранспорта (электровелосипедов, скутеров, мотоциклов и электромобилей) наибольшее применение нашли  бесщеточные электродвигатели. Они отличаются высоким КПД, невысокой стоимостью, хорошей удельной емкостью, длительным сроком службы, малыми размерами, бесшумной работой.

Работа этого двигателя основывается на взаимодействии магнитных полей электромагнита и постоянного. Когда за окном 21 век, а вокруг полно мощных и недорогих проводников, логично заменить механический инвертор цифровым, добавить датчик положения ротора, решающий  в какой момент на конкретную катушку необходимо подать напряжение, и получить бесщеточный электродвигатель постоянного тока. В качестве датчика чаще используется датчик Холла.

Поскольку в этом двигателе удалены щетки, он не нуждается в регулярном обслуживании. Управляется двигатель постоянного тока при помощи блока управления, позволяющего изменять частоту вращения вала мотора, стабилизировать на определенном уровне обороты (независимо от имеющейся на валу нагрузки).

Состоит блок управления из нескольких узлов:

  • Системы импульсно-фазового управления  СИФУ.
  • Регулятора
  • Защиты.

 

Где купить электродвигатель

Многие компании с мировыми именами выпускают сегодня электродвигатель постоянного тока 220 В. Купить его можно в интернет — магазинах, менеджеры которых предоставят исчерпывающую онлайн информацию, касающуюся выбранной модели. Большой выбор моделей таких двигателей на сайте  http://ru.aliexpress.com/w/wholesale-brushless-dc-motor.html, в каталоге которого можно ознакомиться со стоимостью моделей, их описанием и пр. Если даже в каталоге нет интересующего двигателя, можно заказать его доставку.

Двигатель постоянного тока: схемы включения

Электродвигатели, работающие на постоянном токе, используются не так часто, как двигатели переменного тока. Ниже приведем их достоинства и недостатки.

ДостоинстваНедостатки
частота вращения легко регулируетсявысокая стоимость
мягкий пуск и плавный разгонсложность конструкции
получение частоты вращения выше 3000 об/минсложность в эксплуатации

В быту двигатели постоянного тока нашли применение в детских игрушках, так как источниками для их питания служат батарейки. Используются они на транспорте: в метрополитене, трамваях и троллейбусах, автомобилях. На промышленных предприятиях электродвигатели постоянного тока применяются в приводах агрегатов, для бесперебойного электроснабжения которых используются аккумуляторные батареи.

Конструкция и обслуживание двигателя постоянного тока

Основной обмоткой двигателя постоянного тока является якорь, подключающийся к источнику питания через щеточный аппарат. Якорь вращается в магнитном поле, создаваемом полюсами статора (обмотками возбуждения). Торцевые части статора закрыты щитами с подшипниками, в которых вращается вал якоря двигателя. С одной стороны на этом же валу установлен вентилятор охлаждения, прогоняющий поток воздуха через внутренние полости двигателя при его работе.

Схема двигателя постоянного тока

Щеточный аппарат – уязвимый элемент в конструкции двигателя. Щетки притираются к коллектору, чтобы как можно точнее повторять его форму, прижимаются к нему с постоянным усилием. В процессе работы щетки истираются, токопроводящая пыль от них оседает на неподвижных частях, ее периодически нужно удалять. Сами щетки нужно иногда перемещать в пазах, иначе они застревают в них под действием той же пыли и «зависают» над коллектором. Характеристики двигателя зависит еще и от положения щеток в пространстве в плоскости вращения якоря.

Со временем щетки изнашиваются и заменяются. Коллектор в местах контакта со щетками тоже истирается. Периодически якорь демонтируют и протачивают коллектор на токарном станке. После протачивания изоляция между ламелями коллектора срезается на некоторую глубину, так как она прочнее материала коллектора и при дальнейшей выработке будет разрушать щетки.

Схемы включения двигателя постоянного тока

Наличие обмоток возбуждения – отличительная особенность машин постоянного тока. От способов их подключения к сети зависят электрические и механические свойства электродвигателя.

Независимое возбуждение

Обмотка возбуждения подключается к независимому источнику. Характеристики двигателя получаются такие же, как у двигателя с постоянными магнитами. Скорость вращения регулируется сопротивлением в цепи якоря. Регулируют ее и реостатом (регулировочным сопротивлением) в цепи обмотки возбуждения, но при чрезмерном уменьшении его величины или при обрыве ток якоря возрастает до опасных значений. Двигатели с независимым возбуждением нельзя запускать на холостом ходу или с малой нагрузкой на валу. Скорость вращения резко увеличится, и двигатель будет поврежден.

Схема независимого возбуждения

Остальные схемы называют схемами с самовозбуждением.

Параллельное возбуждение

Обмотки ротора и возбуждения подключаются параллельно к одному источнику питания. При таком включении ток через обмотку возбуждения в несколько раз меньше, чем через ротор. Характеристики электродвигателей получаются жесткими, позволяющие использовать их для привода станков, вентиляторов.

Регулировка скорости вращения обеспечивается включением реостатов в цепь ротора или последовательно с обмоткой возбуждения.

Схема параллельного возбуждения

Последовательное возбуждение

Обмотка возбуждения включается последовательно с якорной, по ним течет один и тот же ток. Скорость такого двигателя зависит от его нагрузки, его нельзя включать на холостом ходу. Но он обладает хорошими пусковыми характеристиками, поэтому схема с последовательным возбуждением применяется на электрифицированном транспорте.

Схема последовательного возбуждения

Смешанное возбуждение

При этой схеме используются две обмотки возбуждения, расположенные попарно на каждом из полюсов электродвигателя. Их можно подключить так, чтобы потоки их либо складывались, либо вычитались. В результате двигатель может иметь характеристики как у схемы последовательного или параллельного возбуждения.

Схема смешанного возбуждения

Для изменения направления вращения изменяют полярность одной из обмоток возбуждения. Для управления пуском электродвигателя и скоростью его вращения применяют ступенчатое переключение сопротивлений.

Оцените качество статьи:

Работа и схемы электродвигателей постоянного тока

Моторы, работающие на постоянном токе редко встречаются в домашнем хозяйстве. Но они всегда стоят во всех детских игрушках, работающих от батареек, которые ходят, бегают, ездят, летают и т. п. Двигатели постоянного тока (ДПТ) устанавливаются в автомобилях: в вентиляторах и различных приводах. Они почти всегда используются на электротранспорте и реже в производстве.

Преимущества ДПТ по сравнению с асинхронными моторами:

  • Хорошо поддаются регулировке.
  • Отличные пусковые свойства.
  • Частоты вращения могут быть более 3000 об/мин.

Недостатки ДПТ:

  1. Низкая надежность.
  2. Сложность изготовления.
  3. Высокая стоимость.
  4. Большие затраты на обслуживание и ремонт.

Далее Я постараюсь кратко и доступно в одной статье изложить схемы, принципы работы, регулировки и реверса двигателей постоянного тока.

Принцип действия электродвигателя постоянного тока

Устройство двигателя аналогично синхронным двигателям переменного тока. Повторяться не буду, если не знаете, тогда смотрите в этой нашей статье.

Любой современный электромотор  работает на основе закона магнитной индукции Фарадея и «Правила левой руки».  Если к нижней части обмотки якоря подключить электрический ток в одном направлении, а к верхней- в обратном- он начнет вращаться. Согласно правилу левой руки, проводники, уложенные в пазах якоря, будут выталкиваться магнитным полем обмоток корпуса ДПТ или статора.

Нижняя часть будет выталкиваться вправо, а верхняя – влево, поэтому якорь начнет вращаться до момента пока части якоря не поменяются местами. Для создания непрерывного вращения необходимо постоянно менять местами полярность обмотки якоря. Чем и занимается коллектор, который при вращении коммутирует обмотки якоря.  Напряжение от источника тока подается на коллектор при помощи пары прижимных графитовых щеток.

Принципиальные схемы электродвигателя постоянного тока

Если двигатели переменного тока довольно просто подключаются, то с ДПТ все сложнее. Вам необходимо знать марку мотора, и затем в интернете узнавайте про его схему включения.

Чаще всего у средних и мощных моторов постоянного тока есть в клеммной коробке отдельные выводы от якоря и от обмотки возбуждения (ОВ). Как правило, на якорь подаётся полное напряжение электропитания, а на обмотку возбуждения -регулируемый ток реостатом или переменным напряжением. От величины тока ОВ и будут зависеть обороты ДПТ. Чем он выше, тем быстрее скорость вращения.

В зависимости от того как подключен якорь и ОВ, электродвигатели бывают с независимым возбуждением от отдельного источника тока и с самовозбуждением, которое может быть параллельным, последовательным и смешанным.

На производстве применяются двигатели с независимым возбуждением ОВ, которая подключается к отдельному от якоря источнику питания.  Между обмотками возбуждения и якоря нет электрической связи.

Схема подключения с параллельным возбуждением по своей сущности аналогична схеме с независимым возбуждением ОВ. С той лишь разницей, что отпадает необходимость в использовании отдельного источника питания.  Двигатели при включении по обоим этим схема обладают одинаковыми жесткими характеристиками, поэтому применяются в станках, вентиляторах и т. п.

Моторы с последовательным возбуждением применяются, когда необходим большой пусковой ток, мягкая характеристика. Они применяются а трамваях, троллейбусах и электровозах. По этой схеме обмотки возбуждения и якоря подключаются между собой последовательно.  При подаче напряжения токи в обоих обмотках будут одинаковы. Главный недостаток заключается в том, что при уменьшении нагрузки на вал меньше 25% от номинала, происходит резкое увеличение частоты вращения, достигающее опасных для ДПТ значений. Поэтому для безотказной работы необходима постоянная нагрузка на вал.

Иногда применяются ДПТ со смешанным возбуждением, при котором одна обмотка ОВ соединяется последовательно якорной цепи, а другая параллельно.  В жизни редко встречается.

Реверсирование двигателей постоянного тока

Что бы изменить направление вращение ДПТ с последовательным возбуждением необходимо поменять направления тока в ОВ или обмотке якоря. Практически, это делается изменением полярности: меняем плюс с минусом местами. Если же поменять одновременно полярность в цепях возбуждения и якоря, тогда направление вращения не изменится. Аналогично делается реверс и для моторов, работающих на переменном токе.

Реверсирование ДПТ с параллельным или смешанным возбуждением лучше производить изменением направления электрического тока в обмотке якоря. При разрыве обмотки возбуждения, ЭДС достигает опасных величин и возможен пробой изоляции проводов.

Регулирование оборотов двигателей постоянного тока

ДПТ с последовательным возбуждением проще всего регулировать переменным сопротивлением в цепи якоря. Регулировать можно только на уменьшение числа оборотов в соотношении 2:1 или 3:1. При этом происходят большие потери в регулировочном реостате (R рег). Данный метод используется в кранах и электрических тележках, у которых бывают частые перерывы в работе. В других случаях используется регулировка оборотов вверх от номинала при помощи реостата в цепи обмотки возбуждения, как показано на правом рисунке.

ДПТ с параллельным возбуждением так же можно регулировать частоту оборотов вниз при помощи сопротивления в цепи якоря, но не более 50 процентов от номинала. Опять же будет нагрев сопротивления из-за потерь электрической энергии в нем.

Увеличить же обороты максимум в 4 раза позволяет реостат в цепи ОВ. Самый простой и распространенный метод регулировки частоты вращения.

На практике в современных электромоторах данные методы регулировки из-за своих недостатков и ограниченности диапазона регулирования редко применяются. Используются различные электронные схемы управления.

Схема включения двигателя постоянного тока в сеть 110 и 220вольт

Часто в условиях домашней мастерской, оснащенной различным оборудованием и механизмами, возникает необходимость подключения к сети двигателя постоянного тока.

Самой востребованной и популярной выступает схема с использованием пускового реостата. Этот элемент отвечает за понижение показателей пускового тока, возникающего при включении двигателя. Пусковой ток нуждается в корректировке, так как превышает номинальный показатель в 10-20р. Двигатель постоянного тока, а точнее обмотка может не справиться с такой нагрузкой.

На схеме ниже представлено подключение пускового реостата по последовательной схеме с цепью якоря.

Расшифровка обозначений:

  • Л – соединенный с сетью зажим;
  • М – соединенный с цепью возбуждения зажим-фиксатор;
  • Я – соединенный с якорем зажим;
  • 1 – дуга, 2 – рычаг, 3 – контакт рабочий.

Включение и управление двигателем постоянного тока важно выполнять, принимая во внимание информацию, приведенную на самом агрегате или в инструкции (если таковая еще сохранилась). 

Представленная схема двигателя постоянного тока оптимальна для агрегатов, мощность которых превышает 0,5кВт. Чтобы рассчитать пусковое сопротивление реостата, воспользуйтесь формулой:

Расшифровка обозначений: Rn – пусковое сопротивление реостата, U – напряжение сети (100 или 220), Iном – номинальное значение тока электрического двигателя, Rя – показатели сопротивления обмотки якоря.  

Порядок и схема включения двигателя постоянного тока

  • Установите рычаг на реостате в положение «0» – холостой контакт;
  • После включения сетевого рубильника необходимо перевести этот рычаг в положение первого промежуточного контакта. Подключаемый двигатель постоянного тока перейдет в стадию возбуждения. По якорной цепи потечет ток, показатель которого зависит от величины сопротивления, включающего все 4 секции пускового реостата;
  • Посредством увеличения частоты вращения якоря пусковой ток снижается. В результате уменьшается и сопротивление, возникшее при пуске. Для выполнения задачи рычаг реостата постепенно проводят по контактам до тех пор, пока он не займет рабочего контакта. НЕ задерживайтесь на промежуточных контактах, на такие нагрузки пусковые реостаты не рассчитаны.

Схема двигателя постоянного тока предполагает и определенную последовательность действий для его отключения.

Двигатель постоянного тока отключается не сразу. После перевода рукояти реостата в крайнее левое положение агрегат отключится, но обмотка останется замкнутой. Только после этого питание двигателя можно выключать.

Если игнорировать приведенный выше порядок действий, при размыкании цепи велик риск возникновения напряжения такой силы, которая выведет электрический двигатель из строя.

Включение двигателя постоянного тока для промышленных применений может отличаться.

Электродвигатели постоянного тока. Устройство и работа. Виды

Электрические двигатели, приводящиеся в движение путем воздействия постоянного тока, применяются значительно реже, по сравнению с двигателями, работающими от переменного тока. В бытовых условиях электродвигатели постоянного тока используются в детских игрушках, с питанием от обычных батареек с постоянным током. На производстве электродвигатели постоянного тока приводят в действие различные агрегаты и оборудование. Питание для них подводится от мощных батарей аккумуляторов.

Устройство и принцип работы

Электродвигатели постоянного тока по конструкции подобны синхронным двигателям переменного тока, с разницей в типе тока. В простых демонстрационных моделях двигателя применяли один магнит и рамку с проходящим по ней током. Такое устройство рассматривалось в качестве простого примера. Современные двигатели являются совершенными сложными устройствами, способными развивать большую мощность.

Главной обмоткой двигателя служит якорь, на который подается питание через коллектор и щеточный механизм. Он совершает вращательное движение в магнитном поле, образованном полюсами статора (корпуса двигателя). Якорь изготавливается из нескольких обмоток, уложенных в его пазах, и закрепленных там специальным эпоксидным составом.

Статор может состоять из обмоток возбуждения или из постоянных магнитов. В маломощных двигателях используют постоянные магниты, а в двигателях с повышенной мощностью статор снабжен обмотками возбуждения. Статор с торцов закрыт крышками со встроенными в них подшипниками, служащими для вращения вала якоря. На одном конце этого вала закреплен охлаждающий вентилятор, который создает напор воздуха и прогоняет его по внутренней части двигателя во время работы.

Принцип действия такого двигателя основывается на законе Ампера. При размещении проволочной рамки в магнитном поле, она будет вращаться. Проходящий по ней ток создает вокруг себя магнитное поле, взаимодействующее с внешним магнитным полем, что приводит к вращению рамки. В современной конструкции мотора роль рамки играет якорь с обмотками. На них подается ток, в результате вокруг якоря создается магнитное поле, которое приводит его во вращательное движение.

Для поочередной подачи тока на обмотки якоря применяются специальные щетки из сплава графита и меди.

Выводы обмоток якоря объединены в один узел, называемый коллектором, выполненным в виде кольца из ламелей, закрепленных на валу якоря. При вращении вала щетки по очереди подают питание на обмотки якоря через ламели коллектора. В результате вал двигателя вращается с равномерной скоростью. Чем больше обмоток имеет якорь, тем равномернее будет работать двигатель.

Щеточный узел является наиболее уязвимым механизмом в конструкции двигателя. Во время работы медно-графитовые щетки притираются к коллектору, повторяя его форму, и с постоянным усилием прижимаются к нему. В процессе эксплуатации щетки изнашиваются, а токопроводящая пыль, являющаяся продуктом этого износа, оседает на деталях двигателя. Эту пыль необходимо периодически удалять. Обычно удаление пыли выполняют воздухом под большим давлением.

Щетки требуют периодического их перемещения в пазах и продувки воздухом, так как от накопившейся пыли они могут застрять в направляющих пазах. Это приведет к зависанию щеток над коллектором и нарушению работы двигателя. Щетки периодически требуют замены из-за их износа. В месте контакта коллектора со щетками также происходит износ коллектора. Поэтому при износе якорь снимают и на токарном станке протачивают коллектор. После проточки коллектора изоляция, находящаяся между ламелями коллектора стачивается на небольшую глубину, чтобы она не разрушала щетки, так как ее прочность значительно превышает прочность щеток.

Виды
Электродвигатели постоянного тока разделяют по характеру возбуждения:
Независимое возбуждение

При таком характере возбуждения обмотка подключается к внешнему источнику питания. При этом параметры двигателя аналогичны двигателю на постоянных магнитах. Обороты вращения настраиваются сопротивлением обмоток якоря. Скорость регулируют специальным регулировочным реостатом, включенным в цепь обмоток возбуждения. При значительном снижении сопротивления или при обрыве цепи ток якоря повышается до опасных величин.

Электродвигатели с независимым возбуждением запрещается запускать без нагрузки или с небольшой нагрузкой, так как его скорость резко возрастет, и двигатель выйдет из строя.

Параллельное возбуждение

Обмотки возбуждения и ротора соединяются параллельно с одним источником тока. При такой схеме ток обмотки возбуждения значительно ниже тока ротора. Параметры двигателей становятся слишком жесткими, их можно применять для привода вентиляторов и станков.

Регулировка оборотов двигателя обеспечивается реостатом в последовательной цепи с обмотками возбуждения или в цепи ротора.

Последовательное возбуждение

В этом случае возбуждающая обмотка подключается последовательно с якорем, в результате чего по этим обмоткам проходит одинаковый ток. Обороты вращения такого мотора зависят от его нагрузки. Двигатель нельзя запускать на холостом ходу без нагрузки. Однако такой двигатель обладает приличными пусковыми параметрами, поэтому подобная схема используется в работе тяжелого электротранспорта.

Смешанное возбуждение

Такая схема предусматривает применение двух обмоток возбуждения, находящихся парами на каждом полюсе двигателя. Эти обмотки можно соединять двумя способами: с суммированием потоков, либо с их вычитанием. В итоге электродвигатель может обладать такими же характеристиками, как у двигателей с параллельным или последовательным возбуждением.

Чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, на одной из обмоток изменяют полярность. Для управления скоростью вращения мотора и его запуском используют ступенчатое переключение разных резисторов.

Особенности эксплуатации

Электродвигатели постоянного тока отличаются экологичностью и надежностью. Их главным отличием от двигателей переменного тока является возможность регулировки оборотов вращения в большом диапазоне.

Такие электродвигатели постоянного тока можно также применять в качестве генератора. Изменив направление тока в обмотке возбуждения или в якоре, можно изменять направление вращения двигателя. Регулировка оборотов вала двигателя осуществляется с помощью переменного резистора. В двигателях с последовательной схемой возбуждения это сопротивление расположено в цепи якоря и позволяет уменьшить скорость вращения в 2-3 раза.

Этот вариант подходит для механизмов с длительным временем простоя, так как при работе реостат сильно нагревается. Повышение оборотов создается путем включения в цепь возбуждающей обмотки реостата.

Для моторов с параллельной схемой возбуждения в цепи якоря также применяются реостаты для уменьшения оборотов в два раза. Если в цепь обмотки возбуждения подключить сопротивление, то это позволит повышать обороты до 4 раз.

Применение реостата связано с выделением тепла. Поэтому в современных конструкциях двигателей реостаты заменяют электронными элементами, управляющими скоростью без сильного нагревания.

На коэффициент полезного действия мотора, работающего на постоянном токе, влияет его мощность. Слабые электродвигатели постоянного тока обладают малой эффективностью, и их КПД около 40%, в то время, как электродвигатели мощностью 1 МВт могут обладать коэффициентом полезного действия до 96%.

Преимущества электродвигателей постоянного тока
  • Небольшие габаритные размеры.
  • Легкое управление.
  • Простая конструкция.
  • Возможность применения в качестве генераторов тока.
  • Быстрый запуск, особенно характерный для моторов с последовательной схемой возбуждения.
  • Возможность плавной регулировки скорости вращения вала.
Недостатки
  • Для подключения и эксплуатации необходимо приобретать специальный блок питания постоянного тока.
  • Высокая стоимость.
  • Наличие расходных элементов в виде медно-графитных быстроизнашивающихся щеток, изнашивающегося коллектора, что значительно снижает срок эксплуатации, и требует периодического технического обслуживания.
Сфера использования
Широко популярными двигатели постоянного тока стали в электрическом транспорте. Такие двигатели обычно входят в конструкции:
  • Электромобилей.
  • Электровозов.
  • Трамваев.
  • Электричек.
  • Троллейбусов.
  • Подъемно-транспортных механизмов.
  • Детских игрушек.
  • Промышленного оборудования с необходимостью управлением скорости вращения в большом диапазоне.
Похожие темы:

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА 4ПБЖ, 4ПНЖ

Электродвигатели предназначены для привода вентиляторов охлаждения и вспомогательного компрессора на железнодорожном транспорте.

4ПНЖ защищенного исполнения с самовентиляцией, степень защиты IP23S, способ охлаждения IС01

4ПБЖ закрытого исполнения, степень защиты IP44S, способ охлаждения IС0041.

Конструктивное исполнение по способу монтажа:
4ПБЖ132М, 4ПНЖ160L – IМ9089 по ГОСТ 2479;
4ПНЖ112Н – IМ1001 по ГОСТ 2479.

Более подробная информация содержится в ТУ(ЕИАЛ.527314.003).

Обозначение

4ПХЖХХХХ02:

4 – порядковый номер серии

П – электродвигатель постоянного тока

Х – исполнение по степени защиты и способу охлаждения:
Б – закрытое с естественным охлаждением, 
Н – защищенное с самовентиляцией

Ж – электродвигатель для железнодорожного транспорта

ХХХ – высота оси вращения, мм (112, 132, 160)

Х – условная длина сердечника якоря: M – первая длина, L – вторая длина, Н – третья длина

02 – климатическое исполнение по ГОСТ 15150.

По вопросам поставок обращаться тел: 8-905-908-18-47, 8-905-908-18-57.
По техническим вопросам тел: 8 (3846) 63-17-74.

Основные параметры электродвигателей

Тип Мощность, кВт Напряжение, В Номинальная частота вращения, мин-1 Ток, А Максимальная частота вращения,
мин-1
4ПБЖ132М02 4,5 220 2800 24 3200
4ПНЖ160L02 17,0 220 2800 92 3200
4ПНЖ112Н02 1,6 48 2000 44 2300

404 | Кондор VIP – Вентиляция и кондиционирование

Перейти к основному содержанию Toggle navigation

Main navigation

  • О компании
  • Объекты
  • Каталог
  • Контакты
    • Бренды
    • Проектные решения
    • Сервис
    • Автоматизация
    • Новости
    • Сертификаты и лицензии
    • Вакансии
  1. Главная
  2. 404
Возможно Вам сюда?
  • РЕАЛИЗОВАННЫЕ ОБЪЕКТЫ компании КОНДОР-VIP
  • О КОМПАНИИ КОНДОР-VIP
  • КАТАЛОГ климатического оборудования
  • Перейти на ГЛАВНУЮ
  • Новости
  • Сертификаты и лицензии
  • Прайс-листы
  • Вакансии
  • Бренды
  • Проектные решения
  • Сервис
  • Автоматизация
  • О компании
  • Объекты
  • Каталог
  • Контакты

% PDF-1.4 % 868 0 объект > эндобдж xref 868 150 0000000016 00000 н. 0000006389 00000 п. 0000006488 00000 н. 0000006532 00000 н. 0000006751 00000 н. 0000007573 00000 н. 0000007674 00000 н. 0000007774 00000 н. 0000007824 00000 н. 0000007875 00000 п. 0000007925 00000 н. 0000007974 00000 н. 0000008025 00000 н. 0000008074 00000 н. 0000008123 00000 н. 0000008174 00000 н. 0000008230 00000 н. 0000008333 00000 п. 0000015148 00000 п. 0000021403 00000 п. 0000027332 00000 н. 0000027434 00000 п. 0000033378 00000 п. 0000039359 00000 п. 0000045627 00000 п. 0000046065 00000 п. 0000046448 00000 н. 0000050577 00000 п. 0000050891 00000 п. 0000051256 00000 п. 0000051566 00000 п. 0000053873 00000 п. 0000054060 00000 п. 0000054124 00000 п. 0000055178 00000 п. 0000055800 00000 п. 0000061286 00000 п. 0000068546 00000 п. 0000068707 00000 п. 0000068798 00000 п. 0000068897 00000 п. 0000068992 00000 п. 0000069087 00000 п. 0000069178 00000 п. 0000069287 00000 п. 0000069362 00000 п. 0000069439 00000 п. 0000069528 00000 п. 0000069605 00000 п. 0000069694 00000 п. 0000069769 00000 п. 0000069878 00000 п. 0000069949 00000 н. 0000070024 00000 п. 0000072521 00000 п. 0000072630 00000 п. 0000072706 00000 п. 0000072779 00000 п. 0000073359 00000 п. 0000073504 00000 п. 0000073877 00000 п. 0000074117 00000 п. 0000074179 00000 п. 0000074514 00000 п. 0000074571 00000 п. 0000074633 00000 п. 0000075006 00000 п. 0000075153 00000 п. 0000075258 00000 п. 0000075347 00000 п. 0000075497 00000 п. 0000075605 00000 п. 0000075694 00000 п. 0000075845 00000 п. 0000075954 00000 п. 0000076066 00000 п. 0000076173 00000 п. 0000076296 00000 п. 0000076447 00000 п. 0000076749 00000 п. 0000076838 00000 п. 0000076990 00000 п. 0000077102 00000 п. 0000077191 00000 п. 0000077342 00000 п. 0000077455 00000 п. 0000077544 00000 п. 0000077696 00000 п. 0000077805 00000 п. 0000077894 00000 п. 0000078046 00000 п. 0000078346 00000 п. 0000078435 00000 п. 0000078587 00000 п. 0000078691 00000 п. 0000078780 00000 п. 0000078932 00000 п. 0000079042 00000 н. 0000079131 00000 п. 0000079283 00000 п. 0000079432 00000 п. 0000079545 00000 п. 0000079634 00000 п. 0000079785 00000 п. 0000079940 00000 н. 0000080089 00000 п. 0000080238 00000 п. 0000080387 00000 п. 0000080500 00000 п. 0000080612 00000 п. 0000080724 00000 п. 0000080837 00000 п. 0000080949 00000 п. 0000081060 00000 п. 0000081168 00000 п. 0000081277 00000 п. 0000081386 00000 п. 0000081494 00000 п. 0000081601 00000 п. 0000081709 00000 п. 0000081821 00000 п. 0000081932 00000 п. 0000082043 00000 п. 0000082155 00000 п. 0000082558 00000 н. 0000082710 00000 п. 0000082861 00000 п. 0000082968 00000 п. 0000083079 00000 п. 0000083188 00000 п. 0000083339 00000 п. 0000083683 00000 п. 0000089412 00000 п. 0000089605 00000 п. 0000089796 00000 п. 0000109282 00000 п. 0000122411 00000 н. 0000139766 00000 н. 0000158171 00000 н. 0000170087 00000 н. 0000173179 00000 н. 0000179895 00000 н. 0000181497 00000 н. 0000182070 00000 н. 0000182271 00000 н. 0000201460 00000 н. 0000222982 00000 н. 0000256468 00000 н. 0000273570 00000 н. 0000003296 00000 н. трейлер ] / Назад 6109191 >> startxref 0 %% EOF 1017 0 объект > поток hXyXS? & HXeME @ daq ׈

Двигатели постоянного тока и шаговые двигатели, используемые в качестве приводов

Электрические двигатели постоянного тока – это исполнительные механизмы непрерывного действия, которые преобразуют электрическую энергию в механическую.Электродвигатель постоянного тока обеспечивает это за счет непрерывного углового вращения, которое можно использовать для вращения насосов, вентиляторов, компрессоров, колес и т. Д.

Наряду с обычными ротационными двигателями постоянного тока доступны также линейные двигатели, которые способны производить непрерывное движение футеровки. В основном доступны три типа обычных электродвигателей: двигатели переменного тока, двигатели постоянного тока и шаговые двигатели.

Типичный малый двигатель постоянного тока

Двигатели переменного тока обычно используются в мощных одно- или многофазных промышленных системах, где постоянный крутящий момент и скорость требуются для управления большими нагрузками, такими как вентиляторы или насосы.

В этом руководстве по электродвигателям мы рассмотрим только простые легкие двигатели постоянного тока и Шаговые двигатели , которые используются во многих различных типах электронных схем, схем позиционного управления, микропроцессоров, PIC и роботизированных схем.

Базовый двигатель постоянного тока

Электродвигатель постоянного тока или электродвигатель постоянного тока , чтобы дать ему свое полное название, является наиболее часто используемым приводом для обеспечения непрерывного движения, скорость вращения которого можно легко контролировать, что делает их идеальными для использования в таких приложениях, как регулирование скорости, сервоуправление и / или позиционирование не требуется.Двигатель постоянного тока состоит из двух частей: «статора», который является неподвижной частью, и «ротора», который является вращающейся частью. В результате существует три основных типа двигателей постоянного тока.

  • Щеточный двигатель – Этот тип двигателя создает магнитное поле в намотанном роторе (часть, которая вращается), пропуская электрический ток через коллектор и узел угольной щетки, отсюда и термин «щеточный». Магнитное поле статора (неподвижной части) создается либо с помощью намотанной обмотки возбуждения статора, либо с помощью постоянных магнитов.Обычно щеточные электродвигатели постоянного тока дешевы, компактны и просты в управлении.
  • Бесщеточный двигатель – Этот тип двигателя создает магнитное поле в роторе с помощью прикрепленных к нему постоянных магнитов, а коммутация осуществляется электронным способом. Как правило, они меньше, но дороже обычных щеточных двигателей постоянного тока, поскольку в статоре используются переключатели с эффектом Холла для обеспечения требуемой последовательности вращения поля статора, но они имеют лучшие характеристики крутящего момента / скорости, более эффективны и имеют более длительный срок службы. чем эквивалентные матовые типы.
    • Серводвигатель
  • – Этот тип двигателя в основном представляет собой щеточный двигатель постоянного тока с некоторой формой позиционного управления с обратной связью, подключенной к валу ротора. Они подключаются и управляются контроллером типа PWM и в основном используются в системах позиционного управления и радиоуправляемых моделях.

Нормальные двигатели постоянного тока имеют почти линейные характеристики: их скорость вращения определяется приложенным напряжением постоянного тока, а их выходной крутящий момент определяется током, протекающим через обмотки двигателя.Скорость вращения любого двигателя постоянного тока может варьироваться от нескольких оборотов в минуту (об / мин) до многих тысяч оборотов в минуту, что делает их пригодными для применения в электронике, автомобилестроении или робототехнике. Соединяя их с коробками передач или зубчатыми передачами, их выходная скорость может быть уменьшена, в то же время увеличивая выходной крутящий момент двигателя на высокой скорости.

«Матовый» электродвигатель постоянного тока

Обычный щеточный электродвигатель постоянного тока состоит в основном из двух частей: неподвижного корпуса электродвигателя, называемого статором , и внутренней части, которая вращается, вызывая движение, называемое ротором или «якорем» для машин постоянного тока.

Двигатель с обмоткой статора представляет собой цепь электромагнита, которая состоит из электрических катушек, соединенных вместе в круговой конфигурации для получения необходимого северного полюса, затем южного полюса, затем северного полюса и т. Д., Типа стационарной системы магнитного поля для вращения, в отличие от машин переменного тока. поле статора которого постоянно вращается с приложенной частотой. Ток, протекающий в этих катушках возбуждения, известен как ток возбуждения двигателя.

Эти электромагнитные катушки, образующие поле статора, могут быть электрически соединены последовательно, параллельно или оба вместе (составные) с якорем двигателя.В двигателе постоянного тока с последовательной обмоткой обмотки статора обмотки возбуждения серии соединены с якорем. Аналогичным образом, обмотки возбуждения статора двигателя постоянного тока с шунтовой обмоткой соединены по параллельно с якорем, как показано.

Серия

и двигатель постоянного тока с параллельным подключением

Ротор или якорь машины постоянного тока состоит из токоведущих проводов, соединенных вместе на одном конце с электрически изолированными медными сегментами, называемыми коммутатором .Коммутатор позволяет выполнять электрическое соединение через угольные щетки (отсюда и название «щеточный двигатель») к внешнему источнику питания во время вращения якоря.

Магнитное поле, устанавливаемое ротором, пытается выровняться со стационарным полем статора, заставляя ротор вращаться вокруг своей оси, но не может выровняться из-за задержек коммутации. Скорость вращения двигателя зависит от силы магнитного поля ротора, и чем больше напряжения приложено к двигателю, тем быстрее будет вращаться ротор.Изменяя это приложенное напряжение постоянного тока, можно также изменять скорость вращения двигателя.

Обычный (щеточный) двигатель постоянного тока

Щеточный электродвигатель постоянного тока с постоянным магнитом (PMDC), как правило, намного меньше и дешевле, чем его аналогичные аналоги электродвигателей постоянного тока с обмоткой статора, поскольку они не имеют обмотки возбуждения. В двигателях постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC) эти катушки возбуждения заменены сильными редкоземельными магнитами (например, самарий-коболт или неодим-железо-бор), которые имеют очень сильные магнитные поля.

Использование постоянных магнитов дает двигателю постоянного тока гораздо лучшую линейную характеристику скорости / крутящего момента по сравнению с эквивалентными двигателями с обмоткой из-за постоянного, а иногда и очень сильного магнитного поля, что делает их более подходящими для использования в моделях, робототехнике и сервоприводах.

Хотя щеточные двигатели постоянного тока очень эффективны и дешевы, проблемы, связанные с щеточными двигателями постоянного тока, заключаются в том, что в условиях большой нагрузки между двумя поверхностями коллектора и угольных щеток возникает искрение, что приводит к самогенерированию тепла, короткому сроку службы и электрическому шуму из-за искрение, которое может повредить любое полупроводниковое переключающее устройство, такое как полевой МОП-транзистор или транзистор.Чтобы преодолеть эти недостатки, были разработаны бесщеточные двигатели постоянного тока .

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока (BDCM) очень похож на двигатель постоянного тока с постоянным магнитом, но не имеет щеток, которые необходимо заменить или изнашивать из-за искрения коллектора. Поэтому в роторе выделяется мало тепла, что увеличивает срок службы двигателей. Конструкция бесщеточного двигателя устраняет необходимость в щетках за счет использования более сложной схемы привода, в которой магнитное поле ротора представляет собой постоянный магнит, который всегда синхронизирован с полем статора, что позволяет более точно регулировать скорость и крутящий момент.

Тогда конструкция бесщеточного двигателя постоянного тока очень похожа на двигатель переменного тока, что делает его истинным синхронным двигателем, но одним недостатком является то, что он более дорогой, чем конструкция эквивалентного «щеточного» двигателя.

Управление бесщеточными двигателями постоянного тока сильно отличается от обычного щеточного двигателя постоянного тока, поскольку этот тип двигателя включает в себя некоторые средства для определения углового положения роторов (или магнитных полюсов), необходимых для создания сигналов обратной связи, необходимых для управления полупроводником. коммутационные устройства.Наиболее распространенным датчиком положения / полюса является «датчик эффекта Холла», но в некоторых двигателях также используются оптические датчики.

Используя датчики на эффекте Холла, полярность электромагнитов переключается схемой управления двигателем. Затем двигатель можно легко синхронизировать с цифровым тактовым сигналом, обеспечивая точное управление скоростью. Бесщеточные двигатели постоянного тока могут иметь внешний ротор с постоянными магнитами и статор внутреннего электромагнита или внутренний ротор с постоянными магнитами и статор внешнего электромагнита.

Преимущества бесщеточного двигателя постоянного тока по сравнению с его «щеточным» собратом – это более высокий КПД, высокая надежность, низкий электрический шум, хорошее управление скоростью и, что более важно, отсутствие щеток или коммутатора, которые изнашиваются, обеспечивая гораздо более высокую скорость. Однако их недостаток в том, что они более дорогие и их сложнее контролировать.

Серводвигатель постоянного тока

Серводвигатели постоянного тока используются в приложениях с замкнутым контуром, где положение выходного вала двигателя передается обратно в схему управления двигателем.Типичные устройства позиционной «обратной связи» включают в себя резольверы, энкодеры и потенциометры, которые используются в моделях радиоуправления, таких как самолеты, лодки и т. Д.

Серводвигатель обычно включает в себя встроенный редуктор для снижения скорости и способен напрямую передавать высокие крутящие моменты. Выходной вал серводвигателя не вращается свободно, как валы двигателей постоянного тока, из-за присоединенной коробки передач и устройств обратной связи.

Блок-схема серводвигателя постоянного тока

Серводвигатель состоит из двигателя постоянного тока, редуктора, устройства обратной связи по положению и некоторой формы коррекции ошибок.Скорость или положение регулируются в зависимости от входного сигнала положения или опорного сигнала, подаваемого на устройство.

Серводвигатель с дистанционным управлением

Усилитель обнаружения ошибок смотрит на этот входной сигнал и сравнивает его с сигналом обратной связи от выходного вала двигателя и определяет, находится ли выходной вал двигателя в состоянии ошибки, и, если это так, контроллер вносит соответствующие корректировки, либо ускоряя двигатель, либо замедляя это. Этот ответ на устройство обратной связи по положению означает, что серводвигатель работает в «замкнутой системе».

Помимо крупных промышленных приложений, серводвигатели также используются в небольших моделях дистанционного управления и робототехнике, при этом большинство серводвигателей могут вращаться примерно на 180 градусов в обоих направлениях, что делает их идеальными для точного углового позиционирования. Однако эти сервоприводы RC-типа не могут постоянно вращаться с высокой скоростью, как обычные двигатели постоянного тока, если не были внесены специальные изменения.

Серводвигатель состоит из нескольких устройств в одном корпусе, двигателя, коробки передач, устройства обратной связи и коррекции ошибок для управления положением, направлением или скоростью.Они широко используются в робототехнике и небольших моделях, поскольку ими легко управлять с помощью всего трех проводов: Power , Ground и Signal Control .

Коммутация и управление двигателями постоянного тока

Малые двигатели постоянного тока могут быть включены или выключены с помощью переключателей, реле, транзисторов или цепей MOSFET, причем простейшей формой управления двигателем является «линейное» управление. Этот тип схемы использует биполярный транзистор в качестве переключателя (транзистор Дарлингтона также может использоваться, если требуется более высокий номинальный ток) для управления двигателем от одного источника питания.

Изменяя величину базового тока, протекающего в транзистор, можно управлять скоростью двигателя, например, если транзистор включен «наполовину», то только половина напряжения питания поступает на двигатель. Если транзистор включен «полностью» (насыщен), то все напряжение питания поступает на двигатель, и он вращается быстрее. Затем для этого линейного типа управления мощность постоянно подается на двигатель, как показано ниже.

Контроль скорости двигателя

Простая схема переключения выше показывает схему для однонаправленной (только в одном направлении) цепи управления скоростью двигателя.Поскольку скорость вращения двигателя постоянного тока пропорциональна напряжению на его выводах, мы можем регулировать это напряжение на выводах с помощью транзистора.

Два транзистора соединены как пара Дарлингтона для управления основным током якоря двигателя. Потенциометр 5 кОм используется для управления величиной базового возбуждения первого контрольного транзистора TR 1 , который, в свою очередь, управляет главным переключающим транзистором TR 2 , позволяя при этом изменять напряжение постоянного тока двигателя от нуля до Vcc. например от 9 до 12 вольт.

Дополнительные диоды маховика подключаются к переключающему транзистору TR 2 и клеммам двигателя для защиты от любой обратной ЭДС, генерируемой двигателем при его вращении. Регулируемый потенциометр может быть заменен сигналом непрерывной логической «1» или логического «0», подаваемым непосредственно на вход схемы для включения двигателя «полностью» (насыщение) или «полностью выключено» (отключение) соответственно. от порта микроконтроллера или ПОС.

Помимо этого базового управления скоростью, та же схема может также использоваться для управления скоростью вращения двигателей.Путем многократного переключения тока двигателя в положение «ВКЛ» и «ВЫКЛ» с достаточно высокой частотой, скорость двигателя можно изменять между неподвижным (0 об / мин) и полной скоростью (100%), изменяя отношение метки к промежутку его поставлять. Это достигается изменением соотношения времени «ВКЛ» (t , ВКЛ ) и времени «ВЫКЛ» (t , ВЫКЛ, ), и это может быть достигнуто с помощью процесса, известного как широтно-импульсная модуляция.

Регулировка скорости по ширине импульса

Ранее мы говорили, что скорость вращения двигателя постоянного тока прямо пропорциональна среднему (среднему) значению напряжения на его выводах, и чем выше это значение, вплоть до максимально допустимого напряжения двигателя, тем быстрее двигатель будет вращаться.Другими словами, больше напряжения – больше скорость. Изменяя соотношение между временем включения (t ON ) и длительностью времени выключения (t OFF ), называемое «коэффициент заполнения», «соотношение метки / пространства» или «рабочий цикл», среднее значение напряжения двигателя и, следовательно, его скорость вращения можно изменять. Для простых униполярных приводов коэффициент заполнения β задается как:

, а среднее выходное напряжение постоянного тока, подаваемое на двигатель, определяется как: Vmean = β x Vsupply. Затем, изменяя ширину импульса a, можно управлять напряжением двигателя и, следовательно, мощностью, подаваемой на двигатель, и этот тип управления называется Широтно-импульсная модуляция или PWM .

Другим способом управления скоростью вращения двигателя является изменение частоты (и, следовательно, периода времени управляющего напряжения), при этом продолжительности включения и выключения остаются постоянными. Этот тип управления называется с частотно-импульсной модуляцией или PFM .

При частотно-импульсной модуляции напряжение двигателя регулируется путем подачи импульсов переменной частоты, например, с низкой частотой или с очень небольшим количеством импульсов, среднее напряжение, подаваемое на двигатель, низкое, и поэтому скорость двигателя низкая.При более высокой частоте или при большом количестве импульсов среднее напряжение на клеммах двигателя увеличивается, а также увеличивается скорость двигателя.

Затем транзисторы можно использовать для управления мощностью, подаваемой на двигатель постоянного тока, с режимом работы либо «Линейный» (изменение напряжения двигателя), «Широтно-импульсная модуляция» (изменение ширины импульса), либо «Импульсный». Частотная модуляция »(изменение частоты импульса).

Изменение направления двигателя постоянного тока

Хотя управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью одного транзистора имеет много преимуществ, оно также имеет один главный недостаток: направление вращения всегда одно и то же, это «однонаправленная» схема.Во многих приложениях нам нужно управлять двигателем в обоих направлениях – вперед и назад.

Чтобы управлять направлением двигателя постоянного тока, полярность мощности постоянного тока, подаваемой на соединения двигателя, должна быть изменена на обратную, позволяя его валу вращаться в противоположном направлении. Один очень простой и дешевый способ контролировать направление вращения двигателя постоянного тока – использовать различные переключатели, расположенные следующим образом:

Управление направлением двигателя постоянного тока

В первой цепи используется одинарный двухполюсный двухпозиционный переключатель (DPDT) для управления полярностью соединений двигателей.При переключении контактов питание на клеммы двигателя меняется на противоположное, и двигатель меняет направление. Вторая схема немного сложнее и использует четыре однополюсных однонаправленных переключателя (SPST), расположенных по схеме «H».

Механические переключатели расположены в парах переключения и должны работать в определенной комбинации, чтобы приводить в действие или останавливать двигатель постоянного тока. Например, комбинация переключателей A + D управляет вращением вперед, а переключатели B + C управляют вращением назад, как показано.Комбинации переключателей A + B или C + D закорачивают клеммы двигателя, вызывая его быстрое торможение. Однако использование переключателей таким образом сопряжено с опасностями, поскольку рабочие переключатели A + C или B + D вместе вызвали бы короткое замыкание источника питания.

Хотя две приведенные выше схемы будут очень хорошо работать для большинства небольших двигателей постоянного тока, действительно ли мы хотим использовать различные комбинации механических переключателей только для изменения направления двигателя, НЕТ !. Мы могли бы изменить ручные переключатели для набора электромеханических реле и иметь одну кнопку или переключатель прямого / обратного хода или даже использовать четырехконтактный твердотельный двусторонний переключатель CMOS 4066B.

Но еще один очень хороший способ добиться двунаправленного управления двигателем (а также его скоростью) – это подключить двигатель к схеме типа Н-мост на транзисторе , как показано ниже.

Базовая двунаправленная H-мостовая схема

Н-мостовая схема , приведенная выше , названа так потому, что базовая конфигурация четырех переключателей, электромеханических реле или транзисторов, напоминает конфигурацию буквы «H» с двигателем, расположенным на центральной планке.H-мост на транзисторах или полевых МОП-транзисторах, вероятно, является одним из наиболее часто используемых типов двунаправленных схем управления двигателем постоянного тока. Он использует «комплементарные пары транзисторов» как NPN, так и PNP в каждой ветви, при этом транзисторы переключаются попарно для управления двигателем.

Управляющий вход A управляет двигателем в одном направлении, т. Е. Вращением вперед, в то время как вход B управляет двигателем в другом направлении, т. Е. Вращением в обратном направлении. Затем переключение транзисторов в положение «ВКЛ» или «ВЫКЛ» в их «диагональных парах» приводит к направленному управлению двигателем.

Например, когда транзистор TR1 находится в состоянии «ВКЛ», а транзистор TR2 в положении «ВЫКЛ», точка A подключена к напряжению питания (+ Vcc), и если транзистор TR3 находится в состоянии «ВЫКЛ», а транзистор TR4 находится в состоянии «ВКЛ», точка B. до 0 вольт (GND). Затем двигатель будет вращаться в одном направлении, соответствующем положительной клемме A двигателя и отрицательной клемме B двигателя.

Если состояния переключения меняются местами, так что TR1 находится в положении «ВЫКЛ», TR2 в положении «ВКЛ», TR3 в положении «ВКЛ», а TR4 в положении «ВЫКЛ», ток двигателя теперь будет течь в противоположном направлении, заставляя двигатель вращаться в противоположное направление.

Затем, применяя противоположные логические уровни «1» или «0» ко входам A и B, можно управлять направлением вращения двигателей следующим образом.

Таблица истинности H-моста

Вход A Вход B Функция двигателя
TR1 и TR4 TR2 и TR3
0 0 Двигатель остановлен (ВЫКЛ)
1 0 Двигатель вращается вперед
0 1 Двигатель вращается в обратном направлении
1 1 НЕ РАЗРЕШЕНО

Важно, чтобы никакая другая комбинация входов не была разрешена, поскольку это может вызвать короткое замыкание источника питания, т.е. оба транзистора, TR1 и TR2, будут включены одновременно (предохранитель = взрыв!).

Как и в случае однонаправленного управления двигателем постоянного тока, как показано выше, скорость вращения двигателя также можно контролировать с помощью широтно-импульсной модуляции или ШИМ. Затем, комбинируя переключение H-моста с ШИМ-управлением, можно точно контролировать как направление, так и скорость двигателя.

Коммерческие готовые микросхемы декодеров, такие как микросхема с четырьмя половинными H-мостами SN754410 или L298N с двумя H-мостами, доступны со всеми необходимыми встроенными логическими схемами управления и безопасности и специально разработаны для управления двигателем с двухсторонним H-мостом. схемы.

Шаговый двигатель постоянного тока

Как и двигатель постоянного тока, описанный выше, Шаговые двигатели также являются электромеханическими приводами, которые преобразуют импульсный цифровой входной сигнал в дискретное (инкрементное) механическое движение, широко используются в промышленных системах управления. Шаговый двигатель – это тип синхронного бесщеточного двигателя, в котором он не имеет якоря с коллектором и угольными щетками, но имеет ротор, состоящий из многих, некоторые типы имеют сотни постоянных магнитных зубцов и статор с отдельными обмотками.

Шаговый двигатель

Как следует из названия, шаговый двигатель не вращается непрерывно, как обычный двигатель постоянного тока, а движется дискретными «шагами» или «приращениями», причем угол каждого вращательного движения или шага зависит от количества полюсов статора и зубья ротора шагового двигателя.

Поскольку шаговые двигатели работают с дискретным шагом, их можно легко вращать на конечную долю оборота за один раз, например, 1,8, 3,6, 7,5 градуса и т. Д.Так, например, предположим, что шаговый двигатель совершает один полный оборот (360 o ровно за 100 шагов.

Тогда угол шага двигателя определяется как 360 градусов / 100 шагов = 3,6 градуса на шаг. Это значение обычно известно как шаговые двигатели , Угол шага .

Существует три основных типа шаговых двигателей: с переменным сопротивлением , с постоянным магнитом и гибридный (своего рода комбинация обоих). Шаговый двигатель особенно хорошо подходит для приложений, требующих точного позиционирования и повторяемости с быстрым откликом на запуск, остановку, реверсирование и управление скоростью, а еще одной ключевой особенностью шагового двигателя является его способность удерживать нагрузку стабильно, когда это необходимо. позиция достигнута.

Обычно шаговые двигатели имеют внутренний ротор с большим количеством «зубцов» постоянного магнита с рядом «зубцов» электромагнита, установленных на статоре. Электромагниты статоров поляризованы и деполяризованы последовательно, заставляя ротор вращаться на один «шаг» за раз.

Современные многополюсные шаговые двигатели с несколькими зубьями способны обеспечивать точность менее 0,9 градуса на шаг (400 импульсов на оборот) и в основном используются для высокоточных систем позиционирования, подобных тем, которые используются для магнитных головок в дисководах гибких / жестких дисков. , принтеры / плоттеры или роботизированные приложения.Наиболее часто используемый шаговый двигатель – это шаговый двигатель с 200 шагами на оборот. Он имеет ротор с 50 зубьями, 4-фазный статор и угол шага 1,8 градуса (360 градусов / (50 × 4)).

Конструкция и управление шаговым двигателем

В нашем простом примере шагового двигателя с переменным сопротивлением выше, двигатель состоит из центрального ротора, окруженного четырьмя катушками электромагнитного поля, обозначенными A, B, C и D. Все катушки с одной и той же буквой соединены вместе, так что подача энергии, скажем, катушки, помеченные буквой A, заставят магнитный ротор выровняться с этим набором катушек.

Подавая мощность на каждый набор катушек по очереди, ротор можно заставить вращаться или «шагать» из одного положения в другое на угол, определяемый его конструкцией угла шага, и путем последовательного включения катушек ротор будет производить вращательное движение.

Драйвер шагового двигателя управляет как углом шага, так и скоростью двигателя, запитывая катушки возбуждения в заданной последовательности, например, «ADCB, ADCB, ADCB, A…» и т. Д., Ротор будет вращаться в одном направлении (вперед) и при изменении последовательности импульсов на «ABCD, ABCD, ABCD, A…» и т. д. ротор будет вращаться в противоположном направлении (в обратном направлении).

Итак, в нашем простом примере, приведенном выше, шаговый двигатель имеет четыре катушки, что делает его четырехфазным двигателем с числом полюсов на статоре, равным восьми (2 x 4), которые разнесены с интервалом 45 градусов. На роторе шесть зубьев, разнесенных на 60 градусов.

Тогда есть 24 возможных положения (6 зубцов x 4 витка) или «ступеней», чтобы ротор совершил один полный оборот. Следовательно, указанный выше угол ступени задается как: 360 o /24 ​​= 15 o .

Очевидно, что чем больше зубьев ротора и / или обмоток статора, тем лучше управляемость и уменьшится угол шага. Также при соединении электрических катушек двигателя в различных конфигурациях возможны углы полного, половинного и микрошага. Однако для достижения микрошагового режима шаговый двигатель должен приводиться в действие (квази) синусоидальным током, реализация которого требует больших затрат.

Также можно управлять скоростью вращения шагового двигателя, изменяя временную задержку между цифровыми импульсами, подаваемыми на катушки (частоту), чем больше задержка, тем меньше скорость на один полный оборот.Подавая на двигатель фиксированное количество импульсов, вал двигателя будет вращаться на заданный угол.

Преимущество использования импульсов с задержкой по времени состоит в том, что нет необходимости в какой-либо форме дополнительной обратной связи, поскольку при подсчете количества импульсов, подаваемых на двигатель, будет точно известно конечное положение ротора. Эта реакция на заданное количество входных цифровых импульсов позволяет шаговому двигателю работать в «системе разомкнутого контура», что упрощает и удешевляет управление.

Например, предположим, что наш шаговый двигатель выше имеет угол шага 3,6 градуса на шаг. Чтобы повернуть двигатель на угол, скажем, 216 градусов, а затем снова остановиться в требуемом положении, потребуется всего: 216 градусов / (3,6 градуса / шаг) = 80 импульсов, приложенных к катушкам статора.

Существует множество ИС контроллеров шаговых двигателей, которые могут управлять скоростью шага, скоростью вращения и направлением двигателей. Одной из таких микросхем контроллера является SAA1027, которая имеет все необходимые встроенные счетчики и преобразователи кода и может автоматически управлять 4 полностью управляемыми мостовыми выходами на двигатель в правильной последовательности.

Направление вращения также можно выбрать вместе с пошаговым режимом или непрерывным (бесступенчатым) вращением в выбранном направлении, но это накладывает некоторую нагрузку на контроллер. При использовании 8-битного цифрового контроллера также возможно 256 микрошагов на шаг

SAA1027 Микросхема управления шаговым двигателем

В этом руководстве о поворотных приводах мы рассмотрели щеточный и бесщеточный двигатель постоянного тока , серводвигатель постоянного тока и шаговый двигатель в качестве электромеханического привода, который можно использовать в качестве выходного устройства для позиционного управления или регулирования скорости. .

В следующем руководстве по устройствам ввода / вывода мы продолжим рассмотрение устройств вывода, называемых Actuators , и, в частности, устройства, которое снова преобразует электрический сигнал в звуковые волны с помощью электромагнетизма. Тип устройства вывода, который мы рассмотрим в следующем уроке, – это громкоговоритель.

abb% 2f2cdl% 20200% 20001% 20r0001 техническое описание и примечания к приложению

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Нет в наличии

Аннотация: абстрактный текст недоступен
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF 1232456789A7BCD7EF6 123456789AB 1232456789A7BCD71E6F2 71232456789A7BCD7 CDE28F86 2723D 8D768157 ” 8638D35457E86
2014 – инвертор abb

Аннотация: PVI-RS485-MODBUS
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF PVI-RS485-MODBUS RS485 PVI-USB-RS232-485 PVI-RS485-MODBUS-TCP-CENTRAL-US PVI-RS485-MODBUS-TCP-CENTRAL-CORE RS485 инвертор abb
Герконовый датчик Meder

Аннотация: абстрактный текст недоступен
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF
vg 95234 инструмент

Аннотация: ABB PLC C2502 C2509 военные разъемы РАЗЪЕМ ЗАДНЯЯ ОБОЛОЧКА C2508 ABB06T 16S-1620 A2541 DUMMY STOWAGE
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF Mil-C-5015 vg 95234 инструменты АББ ПЛК C2502 C2509 военные разъемы РАЗЪЕМ ЗАДНЯЯ ОБОЛОЧКА C2508 ABB06T 16С-1620 A2541 МАКСИМАЛЬНОЕ ХРАНЕНИЕ
V10803

Аннотация: 54648 EL CABLE
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF V10803 V10803 54648 EL КАБЕЛЬ
Нет в наличии

Аннотация: абстрактный текст недоступен
Текст: нет текста в файле
Сканирование OCR		 PDF
2009 – Ф-МС 12СТ

Аннотация: fms 30-14 ABB CT ABB C CLASE esquema ABB IP 65 Type B ABB 240
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF D-32823 F-MS 12ST fms 30-14 ABB CT ABB C ЗАКРЫТЬ эскема ABB IP 65 Тип B ABB 240
Нет в наличии

Аннотация: абстрактный текст недоступен
Текст: нет текста в файле
Сканирование OCR		 PDF
КОРИЧНЕВЫЙ БОВЕРИ

Реферат: asea BROWN BOVERI canada ulma 200 Camera 514001 ASEA abb diode brown тиристоры boveri Boveri ABB / DCS800
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF 200 мм КОРИЧНЕВЫЙ БОВЕРИ море BROWN BOVERI канада ulma 200 Камера 514001 Диод abb ASEA коричневые тиристоры Бовери Бовери ABB / DCS800
Силовой трансформатор ABB

Аннотация: Технические характеристики трансформатора 11 кВ Распределительное устройство распределительного устройства ABB 11 кВ abb ABB DCS abb Трансформатор мва ABB Group ABB DCS распределительного трансформатора электростанции Высоковольтный трансформатор 11 кВ
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF
DA реле

Аннотация: reedrelais
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF
2014 – EPC3x

Аннотация: абстрактный текст недоступен
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF KL3356 KL3064 EPC3x
2003 – Bartec

Аннотация: ABB Automation FH660S UK10N BI913S BP901S FH660 S900 TU921S ABB / DCS800
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF FH660S / FH662S 10 мм2 UK10N-Ex 24 В постоянного тока FH660S / FH662S-2201 Bartec АББ Автоматизация FH660S UK10N BI913S BP901S FH660 S900 ТУ921С ABB / DCS800
sicherheitsdatenblatt englisch deutsch

Абстракция: druck lp 1000 schiebe Epc 35 053595 RJ45 6 мужской EPC-31 barco BA 5104 EPC-33
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF KL3356 KL3064 sicherheitsdatenblatt englisch deutsch druck lp 1000 Schiebe Эпк 35 053595 RJ45 6 шт. EPC-31 Barco BA 5104 EPC-33
4011 БП TOSHIBA

Реферат: ВЭБ микроэлектроник V40511D Микроэлектроник Информационное приложение микроэлектроник Heft SCL4001BE микроэлектроник Heft 12 Информационное приложение микроэлектроник SCL4030BE микроэлектронное приложение
Текст: нет текста в файле
Сканирование OCR		 PDF V4001 Kennw01 4011 BP TOSHIBA ВЭБ микроэлектроник V40511D Информационное приложение Mikroelektronik микроэлектроник Heft SCL4001BE микроэлектроник Heft 12 информационная аппликация микроэлектроник SCL4030BE микроэлектроника
2009 г .– abb aquamaster

Реферат: abb aquamaster meter ABB Group AMEBC200 Water Meter abb aquamaster 3 ABB / DCS800
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF
2005 – Нет в наличии

Аннотация: абстрактный текст недоступен
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF OLM / P12 OLM / G12
2009 г. – abb magmaster

Реферат: abb aquamaster ручные турбинные расходомеры webc2000 magmaster abb aquamaster meter aquaMaster S ABB Group DB9 соединительная отвертка aquamaster 2
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF
2015 – Силовой трансформатор ABB

Аннотация: инвертор abb
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF PVS800-MWS Силовой трансформатор ABB инвертор abb
преобразователь abb

Аннотация: абстрактный текст недоступен
Текст: нет текста в файле
Сканирование OCR		 PDF
осциллятор

Абстракция: S276 UV 471 ech4b ABB CT
Текст: нет текста в файле
Сканирование OCR		 PDF
2011 – Тиристор ABB

Реферат: 5стр. Тиристор обратного проводимости 10T2520 тиристор ABB 5 тиристор ABB чехия abb тиристор T 388 тиристор ABB 400 ABB di 856
Текст: нет текста в файле
Оригинал		 PDF 10T2520 919FC-1000-25 10T2520 1768 / 138а, TP / 241 / 07a 11 августа 10Т252кейс Тиристор ABB 5стр. тиристор обратной проводимости Тиристор АББ 5 АББ тиристоры чехия abb тиристор Т 388 ABB 400 тиристор ABB di 856