Silniki prądu stałego

Silniki prądu stałego, sprzęt napędowy, od małych zabawek i elektronarzędzi po pojazdy elektryczne. Te maszyny elektromechaniczne składają się z wewnętrznej cewki przewodzącej, zwanej twornikiem, i magnesu zewnętrznego, zwanego stojanem. Źródło prądu stałego dostarcza prąd do twornika przez ślizg komutatora. Indukowanie siły elektromagnetycznej i umożliwienie obrotu pętli. Wielkość siły elektromagnetycznej zależy od kąta między polem magnetycznym a cewką, powodując wahania momentu obrotowego wraz z obrotem. Wiele uzwojeń, rozmieszczonych wokół twornika, minimalizuje wahania momentu obrotowego i zapobiega zwarciu zasilacza przez komutator. Ślizg komutatora okresowo zmienia kierunek prądu przepływającego przez cewkę, co dodatkowo zapobiega wyrównaniu pól magnetycznych. W tym filmie przedstawiono konfiguracje silników prądu stałego i zademonstrowano pomiar charakterystyk działania silnika prądu stałego, takich jak prędkość, prąd i napięcie przy zmiennym obciążeniu.

Statory z magnesami trwałymi w maszynach prądu stałego są najbardziej powszechne, jednak gdy pole magnetyczne staterów jest wytwarzane przez uzwojenia przewodnika, charakterystyki wydajności, takie jak prędkość wyjściowa i moment obrotowy, można modyfikować poprzez projektowanie pola elektrycznego. Na przykład prędkość jest związana z napięciem wytwarzanym przez silnik, zwanym siłą silnika elektrycznego lub EMF. Podobnie moment obrotowy jest proporcjonalny do prądu. Cechy te różnią się w zależności od konstrukcji silnika i wpływają na konstrukcję silnika wybraną do określonych zastosowań. Cztery podstawowe konfiguracje elektroniczne maszyn prądu stałego to oddzielnie wzbudzone, bocznikowe, szeregowe i złożone. Oddzielnie wzbudzone silniki wykorzystują oddzielne zasilacze dla pola i twornika, co pozwala na niezależne sterowanie w celu obsługi różnych obciążeń. W konstrukcji bocznikowej, najczęstszej konfiguracji, uzwojenia polowe są połączone równolegle do obciążenia twornika, ze wspólnym zasilaniem prądem stałym. Zapewnia to regulowaną prędkość przy zmiennym obciążeniu, co jest przydatne w obrabiarkach i pompach odśrodkowych. W konfiguracji szeregowej zasilacz prądu stałego zasila pole i twornik szeregowo. Zapewnia to wyższy moment rozruchowy do pokonywania obciążeń międzysystemowych w urządzeniach, takich jak pociągi, windy lub wciągniki. Silniki o konstrukcji złożonej wykorzystują zarówno obwody bocznikowe, jak i szeregowe zarówno do regulacji wysokiego momentu rozruchowego, jak i prędkości. Pole bocznikowe może być ładowane przed lub po polu serii. Teraz, po nakreśleniu konfiguracji silników prądu stałego, zostanie zademonstrowana analiza relacji prądu, napięcia i obciążenia w bocznikowych silnikach prądu stałego.

Dane zebrane w testach DC można w razie potrzeby wykorzystać do budowy równoważnych modeli obwodów. Przed pomiarem charakterystyki elektrycznej silnika prądu stałego należy ustawić zasilanie prądem stałym małej mocy na 0.8 amps i podłączyć zaciski zasilania do twornika maszyny. Następnie zapisz napięcie i prąd zasilania. Następnie użyj multimetru do pomiaru napięcia i prądu na tworniku, uzwojając pole bocznikowe i pole szeregowe. Na podstawie tych danych można oszacować rezystancję w każdym komponencie. Po zmierzeniu podstawowych charakterystyk generatora silnika prądu stałego, ustaw wbudowany reostat polowy na maksymalne ustawienia i zmierz jego rezystancję. Na koniec ustaw reostat pola zewnętrznego szeregu na jego górną granicę i zmierz jego rezystancję.

Po testach silnika prądu stałego, maszyna synchroniczna jest używana do obracania twornika maszyny prądu stałego. W ten sposób maszyna prądu stałego jest uruchamiana jako generator, bez wzbudzenia pola, a następnie bez obciążenia. W tych warunkach napięcie na zaciskach jest równe EMF. Prędkość obrotowa generatora jest mierzona i wykorzystywana do obliczenia magnetyzmu utrzymywanego przez twornik przy braku wzbudzenia cewki, zwanego magnetyzmem szczątkowym. Najpierw sprawdź, czy rozłącznik trójfazowy, silnik synchroniczny i silnik prądu stałego są wyłączone. Następnie przymocuj mały kawałek taśmy do zewnętrznego wirnika silnika prądu stałego. Po sprawdzeniu, czy wariak jest ustawiony na zero procent, podłącz wariak do gniazdka trójfazowego. Następnie podłącz konfigurację, jak pokazano. Następnie sprawdź, czy przełącznik start run znajduje się w pozycji startowej. Po dostosowaniu wariaka upewnij się, że wszystkie połączenia są wolne od zacisków zasilających. Dopiero wtedy włącz rozłącznik trójfazowy. Następnie włącz wysokonapięciowe zasilanie prądem stałym, naciśnij przycisk wyświetlacza VI, aby wyświetlić prąd końcowy pracy i ustaw pokrętło napięcia na 125 woltów. Nie naciskaj przycisku start przed regulacją objętościtage pokrętło. Naciśnij przycisk start na panelu zasilania prądem stałym i włącz urządzenie. Następnie powoli zwiększaj moc wyjściową variac, aż napięcie na zacisku wskaże 120 woltów. Gdy silnik synchroniczny osiągnie prędkość obrotową w stanie ustalonym, przestaw przełącznik start, aby uruchomić. Zwróć uwagę na zmiany dźwięku maszyny. Dźwięk maszyny staje się monotonny w stanie ustalonym. Użyj światła stroboskopowego, aby zamrozić ruch silnika, synchronizując częstotliwość stroboskopu z prędkością obrotową silnika. Taśma przymocowana do wirnika będzie wyglądać nierucho, gdy światło stroboskopowe zostanie zsynchronizowane. Upewnij się, że ta szybkość jest prędkością silnika, powoli zwiększając częstotliwość stroboskopu, aby zsynchronizować wentylator z następną najwyższą szybkością. Jeśli to prawda, będzie to dwukrotność pierwszej zaobserwowanej szybkości synchronizacji stroboskopu. Ta sekwencja rozruchowa będzie powtarzana przed każdym kolejnym uruchomieniem testowym. Po uruchomieniu zapisz prędkość obrotową silnika i napięcie twornika. Następnie wykorzystaj te dane do obliczenia szczątkowego natężenia pola magnetycznego.

Maszyny prądu stałego są używane w różnych zastosowaniach. Po scharakteryzowaniu parametrów pracy różnych maszyn można je dobrać na podstawie specyfikacji konstrukcyjnej dla konkretnego urządzenia. Generator prądu stałego można scharakteryzować w różnych konfiguracjach, takich jak konfiguracja bocznikowa. Przy otwartym przełączniku S1, w celu przeprowadzenia próby bez obciążenia, rezystory obciążenia po stronie pola są ustawione na maksimum. Następnie rejestrowana jest prędkość wału i napięcie zacisków, jak opisano wcześniej. Rezystancja bocznika jest zmniejszana w pięciu krokach, aż do osiągnięcia minimalnej rezystancji. Zmierzono napięcie i prąd na zaciskach na rezystorze bocznikowym. Silnik może być mierzony za pomocą symulowanych obciążeń za pomocą rezystorów obciążenia, zgodnie z tym samym protokołem. Każdy typ generatora prądu stałego ma własne wyjście napięciowo-prądowe. Generatory bocznikowe mogą dostarczać napięcie dla szerokiego zakresu obciążenia prądowego, podczas gdy generatory szeregowe zapewniają rosnące napięcie wraz z obciążeniem prądowym. W różnych zastosowaniach, w których preferowane jest bezprzewodowe źródło zasilania, takich jak protezy z napędem silnikowym, preferowanym siłownikiem są silniki prądu stałego. W protetyce kończyn dolnych sterowanych nerwowo do wysyłania sygnałów do zmotoryzowanych stawów w kończynie zastępczej, podobnie jak w nienaruszonej nodze, stosuje się czujniki powierzchniowe lub przezskórne. Ugięcie bramki i stopy jest kontrolowane bardziej naturalnie i intuicyjnie, niż byłoby to możliwe w przypadku sztywnej wymiany kończyny.

Właśnie obejrzałeś wprowadzenie Jowisza do silników prądu stałego. Powinieneś teraz zrozumieć, jak działa silnik prądu stałego i jak scharakteryzować jego parametry. Dzięki za oglądanie.