Kaip veikia šlifuotas nuolatinės srovės variklis?

Šlifuotas nuolatinės srovės variklis yra vienas iš pagrindinių ir plačiausiai naudojamų elektros variklių tipų. Žinomas dėl savo paprastos konstrukcijos , , lengvo naudojimo ir ekonomiškumo , šlifuotas nuolatinės srovės variklis naudojamas daugybėje pritaikymų – nuo ​​buitinių prietaisų iki pramoninių mašinų. Suprasdamas, kaip a Šlifuoto nuolatinės srovės variklio darbai yra būtini visiems, kurie užsiima inžinerija, automatika, robotika ar bendra elektronika.

Pagrindinis veikimo principas

Šlifuotas nuolatinės srovės variklis veikia principu elektromagnetinės jėgos (Lorenco jėgos) . Kai elektros srovė praeina per laidą, įdėtą į magnetinį lauką, laidą veikia jėga. Variklyje ši jėga naudojama sukimosi judesiui arba sukimo momentui sukurti.

Pagrindiniai variklio veikimo žingsniai

1. Maitinimo šaltinis įjungia variklį

Variklis prijungtas prie nuolatinės srovės (DC) maitinimo šaltinio . Įjungus įtampą, srovė teka per išorinę grandinę į variklio šepečius.

2. Šepečiai perduoda srovę į komutatorių

Šepečiai , paprastai pagaminti iš anglies arba grafito, nuolat liečiasi su besisukančiu komutatoriumi . Jie perduoda srovę iš stacionarios variklio dalies (statoriaus) į besisukančią dalį (armatūrą/rotorių).

3. Komutatorius nukreipia srovę per armatūros apvijas

Komutatorius yra segmentuota, cilindrinė konstrukcija , pritvirtinta prie rotoriaus. Jis prijungtas prie armatūros apvijų , kurios yra vielos ritės, apvyniotos aplink rotoriaus geležinę šerdį.

Kol komutatorius sukasi kartu su rotoriumi, jis reikiamu momentu keičia srovės kryptį per skirtingas armatūros rites. Šis perjungimas yra labai svarbus norint išlaikyti nuolatinį sukimąsi viena kryptimi.

4. Magnetinio lauko sąveika sukuria sukimo momentą

Srovę nešančios armatūros ritės dedamos į magnetinį lauką, kurį sukuria nuolatiniai magnetai arba elektromagnetinio lauko ritės, sumontuotos ant statoriaus.

Sąveika tarp magnetinio lauko ir srovės ritėse sukuria jėgą (Lorenco jėgą) . Pagal dešinės rankos taisyklę ši jėga veikia statmenai tiek magnetiniam laukui, tiek srovės krypčiai, todėl rotorius sukasi.

5. Nepertraukiamas sukimasis palaikomas komutatoriaus perjungimu

Kai rotorius sukasi, komutatoriaus segmentai nuolat keičia kontaktą su šepečiais. Tai perjungia srovės kryptį kiekvienoje ritėje, kai ji praeina per neutralią zoną, išlaikant nuolatinį ir sklandų sukimąsi.

Išsamus judesio generavimo suskirstymas

komponento	vaidmens judėjime
Šepečiai	Tiekti srovę į komutatorių iš išorinio maitinimo šaltinio.
Komutatorius	Perjungia srovės kryptį rotoriaus apvijose, kad išlaikytų sukimo momento kryptį.
Armatūra	Namų apvijos; sukuria sukimo momentą, kai yra įjungtas ir patenka į magnetinį lauką.
Magnetinis laukas	Sąveikauja su armatūros srove, kad sukurtų sukimosi jėgą.
Velenas	Perduoda sukimo momentą išorinei apkrovai (pvz., pavaroms, ratams).

Krypties valdymas

Sukimosi kryptis a šlifuotą nuolatinės srovės variklį galima lengvai pakeisti keičiant poliškumą . naudojamos nuolatinės srovės įtampos Taip pakeičiamas srovės srautas armatūros apvijose, taigi pasikeičia sukimo momento kryptis.

Greičio valdymas

Šlifuoto nuolatinės srovės variklio greitis yra proporcingas taikomai įtampai . Padidinus įtampą, padidėja srovė, todėl:

• Didesnis magnetinio lauko stiprumas

• Padidėjęs sukimo momentas

• Greitesnis sukimasis

Greitis taip pat gali būti valdomas naudojant impulsų pločio moduliaciją (PWM) arba kintamos įtampos tiekimą.

Šlifuotų nuolatinės srovės variklių privalumai

• Mažos kainos: nebrangios, palyginti su bešepetiais arba kintamosios srovės varikliais.

• Lengvas greičio valdymas: tiesiogiai proporcingas įvesties įtampai.

• Greitas sukimo momento atsakas: Idealiai tinka paleidimo ir sustabdymo operacijoms.

Šlifuotų nuolatinės srovės variklių trūkumai

• Šepečių susidėvėjimas : šepečiai yra trinties pagrindu veikiantis kontaktinis taškas ir laikui bėgant nusidėvi.

• Kibirkščiavimas : šepečių ir komutatoriaus sąlytis gali sukelti elektros triukšmą ir šilumą.

• Reikalinga priežiūra : šepečius ir komutatorių reikia reguliariai tikrinti ir keisti.

Šlifuotų nuolatinės srovės variklių taikymas

Dėl jų universalumo ir mažos kainos, šlifuoti nuolatinės srovės varikliai naudojami įvairiais tikslais:

• Buitinė technika – Blenderiai, plaukų džiovintuvai, dulkių siurbliai.

• Žaislai ir pomėgių projektai – nuotoliniu būdu valdomi automobiliai, robotai, dronai.

• Automobilių sistemos – langų varikliai, valytuvai, sėdynių reguliatoriai.

• Pramoninė įranga – Konvejerių juostos, smulki technika, automatikos sistemos.

• Elektriniai įrankiai – gręžtuvai, atsuktuvai, pjūklai.

Kaip sistema palaiko nuolatinį sukimąsi

Svarbiausia dalis a šlifuotas nuolatinės srovės variklis yra komutatoriaus-šepečio sistema , kuri palaiko nuolatinį srovės perjungimą . Be jo variklis sustotų, kai rotoriui pasisukus magnetinė jėga taptų neutrali. Automatinis srovės keitimas užtikrina:

• Nepertraukiama magnetinė sąveika

• Nuolatinis vienakryptis sukimo momentas

• Besiūlis sukimasis

Išvada

Operacija a šlifuotas nuolatinės srovės variklis yra gražus elektromechaninės energijos konversijos demonstravimas . Išnaudodami elektros ir magnetizmo sąveiką ir naudodami komutatorių nuolatiniam srovės perjungimui, šie varikliai gali patikimai ir efektyviai sukurti sukimosi jėgą . Jų paprastumas, valdymo lankstumas ir įperkamumas užtikrina jų nuolatinę svarbą tiek kasdieniuose įrenginiuose, tiek pramonėje.