1. Klasyfikacja silników prądu stałego
1. Bezszczotkowy silnik prądu stałego:
Bezszczotkowy silnik prądu stałego ma zastąpić stojan i wirnik zwykłego silnika prądu stałego.Jego wirnik jest magnesem trwałym wytwarzającym strumień w szczelinie powietrznej: stojan jest twornikiem i składa się z uzwojeń wielofazowych.Budową przypomina silnik synchroniczny z magnesami trwałymi.Budowa stojana bezszczotkowego silnika prądu stałego jest taka sama jak budowy zwykłego silnika synchronicznego lub silnika indukcyjnego.Uzwojenia wielofazowe (trójfazowe, czterofazowe, pięciofazowe itp.) są osadzone w żelaznym rdzeniu.Uzwojenia można połączyć w gwiazdę lub trójkąt i połączyć z rurami zasilającymi falownika, aby zapewnić rozsądną komutację.W wirniku zastosowano głównie materiały ziem rzadkich o dużej sile koercji i dużej gęstości remanencji, takie jak samar, kobalt lub neodymowo-żelazo-bor.Ze względu na różne położenie materiałów magnetycznych w biegunach magnetycznych, można je podzielić na powierzchniowe bieguny magnetyczne, osadzone bieguny magnetyczne i pierścieniowe bieguny magnetyczne.Ponieważ korpus silnika jest silnikiem z magnesami trwałymi, zwyczajowo nazywa się bezszczotkowy silnik prądu stałego, zwany także bezszczotkowym silnikiem prądu stałego z magnesem trwałym.
Bezszczotkowe silniki prądu stałego zostały opracowane w ostatnich latach wraz z rozwojem technologii mikroprocesorowej i zastosowaniem nowej elektroniki mocyurządzeń o wysokiej częstotliwości przełączania i niskim zużyciu energii, a także optymalizacja metod sterowania i pojawienie się tanich, wysokopoziomowych materiałów z magnesami trwałymi.Opracowano nowy typ silnika prądu stałego.
Bezszczotkowe silniki prądu stałego nie tylko utrzymują dobrą wydajność regulacji prędkości tradycyjnych silników prądu stałego, ale mają także zalety braku styków ślizgowych i iskier komutacyjnych, wysoką niezawodność, długą żywotność i niski poziom hałasu, dlatego są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym i obrabiarkach CNC , roboty, pojazdy elektryczne itp., komputerowe urządzenia peryferyjne i sprzęt AGD są szeroko stosowane.
Zgodnie z różnymi metodami zasilania, bezszczotkowe silniki prądu stałego można podzielić na dwie kategorie: bezszczotkowe silniki prądu stałego o fali prostokątnej, których przebieg tylnego pola elektromagnetycznego i przebieg prądu zasilania są falami prostokątnymi, znanymi również jako silniki synchroniczne z magnesami trwałymi o fali prostokątnej;Szczotkowany silnik prądu stałego, jego tylna fala EMF i kształt fali prądu zasilania są falami sinusoidalnymi.
2. Szczotkowy silnik prądu stałego
(1) Silnik prądu stałego z magnesami trwałymi
Podział silników prądu stałego z magnesami trwałymi: silnik prądu stałego z magnesami trwałymi ziem rzadkich, silnik prądu stałego z magnesami ferrytowymi i silnik prądu stałego z magnesami trwałymi alnico.
① Silnik prądu stałego z magnesami trwałymi ziem rzadkich: Mały rozmiar i lepsza wydajność, ale drogi, stosowany głównie w przemyśle lotniczym, komputerach, instrumentach wiertniczych itp.
② Ferrytowy silnik prądu stałego z magnesami trwałymi: Korpus bieguna magnetycznego wykonany z materiału ferrytowego jest tani i ma dobrą wydajność i jest szeroko stosowany w sprzęcie gospodarstwa domowego, samochodach, zabawkach, narzędziach elektrycznych i innych dziedzinach.
③ Silnik prądu stałego Alnico z magnesami trwałymi: musi zużywać dużo metali szlachetnych, a cena jest wysoka, ale ma dobrą zdolność przystosowania się do wysokiej temperatury.Stosuje się go w przypadkach, gdy temperatura otoczenia jest wysoka lub wymagana jest stabilność temperatury silnika.
(2) Elektromagnetyczny silnik prądu stałego.
Podział silników elektromagnetycznych prądu stałego: silnik prądu stałego wzbudzony szeregowo, silnik prądu stałego wzbudzony bocznikiem, silnik prądu stałego wzbudzony oddzielnie i silnik prądu stałego wzbudzony związkiem.
① Silnik prądu stałego wzbudzony szeregowo: Prąd jest połączony szeregowo, bocznikowany, a uzwojenie wzbudzenia jest połączone szeregowo ze twornikiem, więc pole magnetyczne w tym silniku zmienia się znacząco wraz ze zmianą prądu twornika.Aby nie powodować dużych strat i spadków napięcia na uzwojeniu wzbudzenia, im mniejsza rezystancja uzwojenia wzbudzenia, tym lepiej, dlatego silnik wzbudzenia szeregowego prądu stałego nawija się zwykle grubszym drutem i ma mniejszą liczbę zwojów.
② Silnik prądu stałego wzbudzony bocznikiem: Uzwojenie wzbudzenia silnika prądu stałego wzbudzonego bocznikiem jest połączone równolegle z uzwojeniem twornika.Jako generator bocznikowy, napięcie na zaciskach samego silnika dostarcza energię do uzwojenia wzbudzenia;jako silnik bocznikowy, uzwojenie wzbudzenia ma to samo zasilanieze zworą jest taki sam jak oddzielnie wzbudzony silnik prądu stałego pod względem wydajności.
③ Silnik prądu stałego o oddzielnym wzbudzeniu: Uzwojenie wzbudzenia nie ma połączenia elektrycznego ze twornikiem, a obwód wzbudzenia jest zasilany przez inny zasilacz prądu stałego.Dlatego też napięcie na zaciskach twornika ani prąd twornika nie mają wpływu na prąd wzbudzenia.
④ Silnik prądu stałego o wzbudzeniu złożonym: Silnik prądu stałego o wzbudzeniu złożonym ma dwa uzwojenia wzbudzenia, wzbudzenie bocznikowe i wzbudzenie szeregowe.Jeżeli siła magnetomotoryczna generowana przez uzwojenie wzbudzenia szeregowego jest w tym samym kierunku, co siła magnetomotoryczna generowana przez uzwojenie wzbudzenia bocznika, nazywa się to wzbudzeniem związku produktu.Jeżeli kierunki dwóch sił magnetomotorycznych są przeciwne, nazywa się to wzbudzeniem złożonym różnicowym.
2. Zasada działania silnika prądu stałego
Wewnątrz silnika prądu stałego znajduje się magnes trwały w kształcie pierścienia, a prąd przepływa przez cewkę na wirniku, wytwarzając siłę amperową.Gdy cewka na wirniku jest równoległa do pola magnetycznego, kierunek pola magnetycznego zmieni się w miarę dalszego obracania się, w związku z czym szczotka na końcu wirnika przełączy się. Płyty stykają się naprzemiennie, tak że kierunek zmienia się również prąd w cewce, a kierunek generowanej siły Lorentza pozostaje niezmieniony, więc silnik może nadal obracać się w jednym kierunku
Zasada działania generatora prądu stałego polega na przekształceniu siły elektromotorycznej prądu przemiennego indukowanej w cewce twornika na siłę elektromotoryczną prądu stałego, gdy jest ona wyciągana z końca szczotki przez komutator i efekt komutacji szczotki.
Kierunek indukowanej siły elektromotorycznej wyznacza się zgodnie z zasadą prawej dłoni (linia pola magnetycznego wskazuje na dłoń, kciuk wskazuje kierunek ruchu przewodnika, a kierunek pozostałych czterech palców jest kierunkiem kierunek indukowanej siły elektromotorycznej w przewodniku).
Kierunek siły działającej na przewodnik określa reguła lewej ręki.Ta para sił elektromagnetycznych tworzy moment obrotowy działający na twornik.Ten moment obrotowy nazywany jest momentem elektromagnetycznym w wirującej maszynie elektrycznej.Kierunek momentu obrotowego jest przeciwny do ruchu wskazówek zegara, próbując obrócić zworę w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.Jeśli ten moment elektromagnetyczny może pokonać moment oporu twornika (taki jak moment oporu powodowany tarciem i innymi momentami obciążenia), twornik może obracać się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.
Czas publikacji: 18 marca 2023 r