Silnik prądu stałego: zasada działania, konstrukcja, zalety i wady
Silnik elektryczny prąd stały składa się z obrotowych elementów wtryskowych umieszczonych na statycznie zamocowanej ramie. Takie urządzenia są powszechnie poszukiwane w obszarach technicznych, gdzie wymagany jest wzrost zakresu regulacji prędkości, zachowując stabilny obrót napędu.
Budowa
Strukturalnie silnik prądu stałego składa się z wirnika (kotwicy), induktora, kolektora i szczotek. Rzućmy okiem na to, co reprezentuje każdy element systemu:
- Wirnik składa się z zestawu cewek pokrytych przewodzącym uzwojeniem. Niektóre 12-woltowe silniki prądu stałego zawierają do 10 lub więcej cewek.
- Induktor - stała część urządzenia. Składa się z biegunów magnetycznych i łóżka.
- Kolektor jest elementem funkcjonalnym silnika w postaci cylindra umieszczonego na wale. Zawiera izolację w postaci miedzianych płyt, jak również występy, które są w styku ślizgowym ze szczotkami silnika.
- Pędzle - stałe styki. Zaprojektowany dla wkładki prąd elektryczny do wirnika. Najczęściej silnik prądu stałego jest wyposażony w szczotki grafitowe i miedziano-grafitowe. Obrót wału prowadzi do zamykania i otwierania styków pomiędzy szczotkami i wirnikiem, co powoduje wyładowanie łukowe.
Praca silnika DC
Mechanizmy tej kategorii zawierają specjalne uzwojenie wzbudzające na części cewki indukcyjnej, w której przepływa prąd stały, który jest następnie przekształcany w pole magnetyczne.
Uzwojenie wirnika zależy od przepływu energii elektrycznej. Od strony pola magnetycznego siła Ampera wpływa na ten element strukturalny. W rezultacie generowany jest moment obrotowy, który obraca część wirnika o 90 °. Obrót wału roboczego silnika jest kontynuowany ze względu na tworzenie efektu przełączania na węźle zbierającym szczotkę.
Kiedy do wirnika, który jest pod wpływem pola magnetycznego cewki, doprowadzany jest prąd elektryczny, silniki prądu stałego (12 woltów) wytwarzają moment siły, który prowadzi do rozwoju energii podczas obrotu wałów. Energia mechaniczna przenoszone z wirnika na inne elementy układu poprzez napęd pasowy.
Rodzaje
Obecnie istnieje kilka kategorii silników prądu stałego:
- Z niezależnym wzbudzeniem - uzwojenie mocy pochodzi z niezależnego źródła energii.
- Przy sekwencyjnym wzbudzeniu uzwojenie twornika jest połączone szeregowo z uzwojeniem wzbudzenia.
- Z równoległym wzbudzeniem - uzwojenie wirnika jest zawarte w obwód elektryczny równolegle do zasilania.
- Przy mieszanym wzbudzeniu - silnik zawiera kilka uzwojeń: szeregowe i równoległe.
Sterowanie silnikiem DC
Silnik uruchamiany jest kosztem pracy specjalnych rezystorów, które wytwarzają aktywny opór zawarty w obwodzie wirnika. Aby zapewnić płynne uruchamianie mechanizmu, opornik ma schodkową strukturę.
Aby uruchomić opornik, należy uwzględnić cały jego opór. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej powstaje reakcja, która narzuca wzrost prądu rozruchowego. Stopniowo, stopniowo, napięcie przyłożone do wirnika wzrasta.
Silnik prądu stałego umożliwia regulację prędkości obrotowej wałów, co jest następujące:
- Szybkość poniżej nominalnej jest regulowana przez zmianę napięcia na wirniku jednostki. W takim przypadku moment obrotowy pozostaje stabilny.
- Szybkość pracy powyżej nominalnej jest regulowana przez prąd, który występuje na uzwojeniu pola. Wartość momentu obrotowego zmniejsza się przy zachowaniu stałej mocy.
- Element wirnika jest sterowany przez wyspecjalizowane konwertery tyrystorowe, które są napędami prądu stałego.
Zalety i wady
Porównując silniki prądu stałego z jednostkami pracującymi na prądzie przemiennym, warto zwrócić uwagę na ich zwiększoną wydajność i zwiększoną wydajność.
Sprzęt w tej kategorii radzi sobie z negatywnym wpływem czynników środowiskowych. Przyczynia się do tego obecność całkowicie zamkniętej obudowy. Konstrukcja silników prądu stałego zapewnia uszczelnienia, które zapobiegają wnikaniu wilgoci do układu.
Ochrona w postaci niezawodnych materiałów izolacyjnych umożliwia wykorzystanie maksymalnego zasobu jednostek. Stosowanie takiego sprzętu jest dozwolone w warunkach temperaturowych w zakresie od -50 do +50 o C i wilgotność względna około 98%. Uruchomienie mechanizmu jest możliwe po długim okresie przestoju.
Wśród niedoskonałości silników elektrycznych prądu stałego pierwsze miejsce zajmuje raczej szybkie zużycie szczotek, co wymaga odpowiednich kosztów konserwacji. Obejmuje to bardzo ograniczoną żywotność kolektora.