DC-motoren

DC-motoren, aandrijfapparatuur, variërend van kleine speelgoed en oplaadbare elektrische gereedschappen, tot elektrische voertuigen. Deze elektromechanische machines bestaan uit een binnenste geleidende spoel, genoemd de anker, en een buitenste magneet, genoemd de stator. Een DC-bron levert stroom aan het anker door middel van een commutator-slipring. Het induceren van elektromagnetische kracht en het mogelijk maken van rotatie van de lus. De grootte van de elektromagnetische kracht hangt af van de hoek tussen het magnetische veld en de spoel, waardoor fluctuaties in koppel bij rotatie ontstaan. Meerdere windingen, verspreid over het anker, minimaliseren koppelfluctuaties en voorkomen dat de commutator de voeding kortsluit. De commutator-slipring schakelt periodiek de richting van de stroom door de spoel, waardoor verdere uitlijning van magnetische velden wordt voorkomen. Deze video introduceert DC-motorconfiguraties en demonstreert de meting van prestatiekenmerken van DC-motoren, zoals snelheid, stroom en spanning met variërende belasting.

Permanente magneet-starters in DC-machines zijn de meest voorkomende, maar wanneer het magnetische veld van de starter wordt geproduceerd door geleiderwijndingen, kunnen prestatiekenmerken, zoals snelheid en koppeluitvoer, worden gewijzigd door het ontwerp van het elektrische veld. Bijvoorbeeld, snelheid is gerelateerd aan de spanning die door de motor wordt ontwikkeld, genoemd de elektromotorische kracht of EMF. Evenzo is koppel evenredig met de stroom. Deze kenmerken variëren afhankelijk van het ontwerp van de motor en beïnvloeden het motorontwerp dat voor bepaalde toepassingen wordt gekozen. De vier basiselektronische configuraties van DC-machines zijn afzonderlijk opgewonden, shunt, serie en samengesteld. Afgescheiden opgewekte motoren gebruiken afzonderlijke voedingen voor het veld en het anker, wat onafhankelijke controle mogelijk maakt om variërende belastingen te ondersteunen. In shunt-ontwerp, de meest voorkomende configuratie, worden veldwikkelingen parallel aan de ankerbelasting aangesloten, met een gemeenschappelijke DC-voeding. Dit biedt instelbare snelheid met variabele belasting, wat nuttig is in machinegereedschappen en centrifugaalpompen. In de seriële configuratie voedt een DC-voeding het veld en het anker in serie. Dit levert een hoger startkoppel voor het overwinnen van inertiële belastingen in apparatuur, zoals treinen, liften of hijsen. Ontwerpmotoren met compound gebruiken zowel shunt- als seriële circuits voor zowel hoog startkoppel als snelheidsregeling. Het shunt-veld kan vóór of na het seriële veld worden belast. Nu de configuraties van DC-motoren zijn geschetst, zal de analyse van stroom, spanning en belastingsverhoudingen in shunt DC-motoren worden gedemonstreerd.

De gegevens die zijn verzameld in de DC-tests kunnen worden gebruikt om equivalente circuitmodellen te bouwen indien nodig. Voordat u de elektrische kenmerken van de DC-motor meet, stelt u de DC-voeding met laag vermogen in op 0,8 ampère en sluit u de voedingsaansluitingen aan op de anker van de machine. Noteer vervolgens de spanning en stroom van de voeding. Gebruik vervolgens een multimeter om de spanning en stroom over het anker te meten, de shunt-veld en het seriële veld wikkelen. Gebruik de gegevens om de weerstand in elk onderdeel te schatten. Na het meten van de basiskenmerken van de DC-motorgenerator, stelt u de ingebouwde veldreostaat in op de maximale instellingen en meet u de weerstand. Stel tenslotte de externe seriële veldreostaat in op de bovengrens en meet u de weerstand.

Na de DC-motortests wordt een synchrone machine gebruikt om de anker van de DC-machine te draaien. Dus, de DC-machine wordt als generator gebruikt, zonder veldexcitatielading, vervolgens zonder belasting. Onder deze omstandigheden is de eindspanning gelijk aan de elektromotorische kracht. De rotatiesnelheid van de generator wordt gemeten en gebruikt om het magnetisme dat door het anker wordt vastgehouden in afwezigheid van spoelexcitatielading, genoemd restmagnetisme, te berekenen. Controleer eerst of de driefasige ontkoppeling, synchrone motor en DC-motor allemaal zijn uitgeschakeld. Bevestig vervolgens een klein stukje tape aan de externe rotor van de DC-motor. Controleer na het controleren of de variac is ingesteld op nul procent, de variac op de driefasige uitlaat aan te sluiten. Verbind vervolgens de opstelling zoals getoond. Controleer vervolgens of de start/loop-schakelaar in de startpositie staat. Na de aanpassingen aan de variac, bevestig dat alle verbindingen duidelijk zijn van de voedingsaansluitingen. Pas dan, zet de driefasige ontkoppelingsschakelaar aan. Schakel vervolgens de hoogspannings DC-voeding in, druk op de VI-weergaveknop om de lopende eindstroom weer te geven en stel de spanningsknopwering in op 125 volt. Druk niet op de startknop voordat u de spanningsknopwering aanpast. Druk op de startknop op het DC-voedingspaneel en zet het apparaat aan. Verhoog vervolgens langzaam de variac-uitgang tot de eindspanning 120 volt leest. Wanneer de synchrone motor een constante rotatiesnelheid bereikt, draait u de start/loop-schakelaar om te draaien. Let op veranderingen in geluid van de machine. Het machinegeluid wordt monotoon in stationaire toestand. Gebruik de stroboscoop om de beweging van de motor te bevriezen door de strobsnelheid te synchroniseren met de rotatiesnelheid van de motor. Het aan de rotor bevestigde plakband zal stationair lijken wanneer de stroboscoop is gesynchroniseerd. Bevestig dat dit de motorsnelheid is door de strobsnelheid langzaam te verhogen om de ventilator te synchroniseren op de volgende hoogste snelheid. Als het correct is, zal dit het dubbele zijn van de eerste waargenomen strobsnelheid. Deze opstartsequentie wordt vóór elke volgende testrun herhaald. Na opstarten, noteer de rotatiesnelheid van de motor en de ankerspanning. Gebruik vervolgens deze gegevens om de sterkte van het resterende magnetische veld te berekenen.

DC-machines worden gebruikt in een verscheidenheid van toepassingen. Zodra de operationele parameters van verschillende machines worden gekenmerkt, kunnen ze worden gekozen op basis van ontwerpspecificaties voor een bepaald apparaat. De DC-generator kan worden gekenmerkt in verschillende configuraties, zoals de shunt-configuratie. Met schakelaar S1 open, voor het testen zonder belasting, worden de veldbelastingsweerstanden aangepast tot het maximum. Vervolgens worden de assnelheid en ein