Karakteristik DPT dengan eksitasi berurutan. Motor DC eksitasi serial (DPT PV). Kontrol kecepatan dengan memasukkan resistansi di sirkuit angker

Karakteristik mekanis penuh dari mesin arus searah memungkinkan Anda untuk menentukan dengan benar properti utama motor listrik, serta untuk memeriksa kepatuhannya terhadap semua persyaratan untuk mesin atau perangkat jenis teknologi saat ini.

Fitur desain

Diwakili oleh elemen pelepasan berputar yang ditempatkan pada permukaan bingkai yang tetap secara statis. Perangkat jenis ini telah banyak digunakan dan digunakan bila diperlukan untuk menyediakan berbagai kontrol kecepatan tinggi dalam kondisi stabilitas gerakan rotasi penggerak.

Dari segi konstruktif, semua jenis DPT diwakili oleh:

• bagian rotor atau jangkar dalam bentuk sejumlah besar elemen kumparan yang dilapisi dengan belitan konduktif khusus;
• induktor statis dalam bentuk bingkai standar, dilengkapi dengan beberapa kutub magnet;
• kolektor sikat silinder fungsional, terletak di poros dan memiliki insulasi lamelar tembaga;
• sikat kontak yang dipasang secara statis digunakan untuk memasok arus listrik yang cukup ke bagian rotor.

Sebagai aturan, motor listrik PT dilengkapi dengan sikat khusus dari jenis grafit dan tembaga-grafit. Gerakan rotasi poros memprovokasi penutupan dan pembukaan grup kontak, dan juga berkontribusi pada percikan.

Sejumlah energi mekanik disuplai dari bagian rotor ke elemen lain, yang disebabkan oleh adanya transmisi tipe sabuk.

Prinsip operasi

Perangkat fungsional terbalik sinkron dicirikan oleh perubahan kinerja tugas oleh stator dan rotor. Elemen pertama berfungsi untuk menggairahkan medan magnet, dan elemen kedua dalam hal ini mengubah energi yang cukup.

Rotasi jangkar dalam medan magnet diinduksi menggunakan EMF, dan gerakan diarahkan sesuai dengan aturan tangan kanan. Putaran 180° disertai dengan perubahan standar pada gerakan EMF.

Prinsip pengoperasian motor DC

Kolektor dihubungkan ke dua belokan melalui mekanisme sikat, yang memicu penghilangan tegangan pulsasi dan menyebabkan pembentukan nilai arus konstan, dan pengurangan pulsasi jangkar dilakukan dengan belokan tambahan.

Karakteristik mekanis

Hingga saat ini, motor listrik PT dari beberapa kategori dioperasikan, memiliki berbagai jenis eksitasi:

• tipe independen, di mana daya belitan ditentukan oleh sumber energi independen;
• tipe serial, di mana belitan angker dihubungkan secara seri dengan elemen belitan eksitasi;
• tipe paralel, di mana belitan rotor dihubungkan ke sirkuit listrik dengan arah sejajar dengan sumber listrik;
• tipe campuran, berdasarkan adanya beberapa elemen belitan seri dan paralel.

Karakteristik mekanis motor DC DPT eksitasi independen

Mekanis karakteristik motorik dibagi menjadi indikator spesies alami dan buatan. Keunggulan DPT yang tak terbantahkan diwakili oleh peningkatan kinerja dan peningkatan efisiensi.

Karena karakteristik mekanis khusus perangkat dengan nilai arus konstan, mereka dapat dengan mudah menahan pengaruh eksternal negatif, yang dijelaskan oleh kasing tertutup dengan elemen penyegelan yang benar-benar mengecualikan uap air memasuki struktur.

Model eksitasi independen

Motor PT NV memiliki eksitasi belitan yang terhubung spesies terpisah sumber tenaga listrik. Dalam hal ini, sirkuit eksitasi belitan DPT NV dilengkapi dengan rheostat tipe pengatur, dan sirkuit jangkar dilengkapi dengan elemen rheostat tambahan atau awal.

Ciri khas dari jenis motor ini adalah tidak adanya eksitasi arus dari arus jangkar, yang disebabkan oleh pasokan independen dari eksitasi belitan.

Karakteristik motor listrik dengan eksitasi independen dan paralel

Karakteristik mekanis linier dengan jenis eksitasi independen:

• ω - indikator frekuensi rotasi;
• U - indikator voltase pada rantai jangkar yang dioperasikan;
• Ф - parameter fluks magnet;
• R I dan R d - tingkat jangkar dan resistensi tambahan;
• Α - konstanta desain mesin.

Jenis persamaan ini menentukan ketergantungan kecepatan putaran motor pada momen poros.

Model Eksitasi Seri

DPT dengan PTV adalah perangkat jenis listrik dengan nilai arus konstan yang memiliki belitan eksitasi yang dihubungkan secara seri ke belitan angker. Jenis mesin ini dicirikan oleh validitas persamaan berikut: arus yang mengalir pada belitan angker sama dengan arus eksitasi belitan, atau I \u003d I in \u003d I i.

Karakteristik mekanis dengan eksitasi berurutan dan campuran

Saat menggunakan tipe eksitasi serial:

• n 0 - indikator kecepatan poros dalam kondisi bergerak menganggur;
• Δ n - indikator perubahan kecepatan rotasi di bawah kondisi beban mekanis.

Pergeseran karakteristik mekanis sepanjang sumbu y memungkinkan mereka untuk tetap dalam pengaturan yang sepenuhnya paralel satu sama lain, yang karenanya pengaturan frekuensi rotasi dengan perubahan tegangan U tertentu, yang disuplai ke rantai jangkar, menjadi menguntungkan mungkin.

Model eksitasi campuran

Eksitasi campuran dicirikan oleh pengaturan antara parameter perangkat eksitasi paralel dan seri, yang dengan mudah memastikan signifikansi torsi awal dan sepenuhnya menghilangkan kemungkinan "penyebaran" mekanisme mesin dalam kondisi diam.

Dalam kondisi eksitasi tipe campuran:

Mesin eksitasi campuran

Penyesuaian frekuensi putaran motor dengan adanya eksitasi tipe campuran dilakukan dengan analogi dengan mesin yang memiliki eksitasi paralel, dan memvariasikan belitan MDS berkontribusi untuk memperoleh hampir semua karakteristik mekanis perantara.

Persamaan karakteristik mekanik

Karakteristik mekanis paling penting dari DCT diwakili oleh kriteria alami dan buatan, sedangkan opsi pertama sebanding dengan tegangan suplai pengenal tanpa adanya resistansi tambahan pada sirkuit belitan motor. Ketidakpatuhan terhadap salah satu kondisi yang ditentukan memungkinkan kita untuk menganggap karakteristik tersebut sebagai buatan.

ω \u003d U i / k Ф - (R i + R d) / (k Ф)

Persamaan yang sama dapat direpresentasikan dalam bentuk ω = ω o.id. - Δω, di mana:

• ω o.id. \u003d U i / k F
• ω o.id - indikator kecepatan sudut pukulan ideal menganggur
• Δ ω = Mem. [(R i + R d) / (k Ф) 2] - penurunan kecepatan sudut di bawah pengaruh beban pada poros motor dengan resistansi proporsional dari rangkaian jangkar

Karakteristik persamaan tipe mekanik diwakili oleh stabilitas standar, kekakuan dan linearitas.

Kesimpulan

Menurut karakteristik mekanis yang digunakan, setiap DPT dibedakan berdasarkan kesederhanaan desainnya, aksesibilitas dan kemampuan untuk menyesuaikan kecepatan poros, serta kemudahan memulai DPV. Antara lain, perangkat tersebut dapat digunakan sebagai generator dan memiliki dimensi yang kompak, yang juga menghilangkan kerugian dalam bentuk sikat grafit yang cepat aus, biaya tinggi dan kebutuhan untuk menghubungkan penyearah arus.

Video terkait

Motor listrik yang digerakkan oleh arus searah lebih jarang digunakan daripada motor yang digerakkan oleh arus bolak-balik. Dalam kondisi rumah tangga, motor DC digunakan pada mainan anak-anak, ditenagai oleh baterai DC konvensional. Dalam produksi, motor DC menggerakkan berbagai unit dan peralatan. Mereka didukung oleh baterai yang kuat.

Perangkat dan prinsip operasi

Motor DC serupa dalam desain motor sinkron arus bolak-balik, dengan perbedaan jenis arus. Dalam model demonstrasi mesin yang sederhana, magnet tunggal dan loop dengan arus yang melewatinya digunakan. Perangkat semacam itu dianggap sebagai contoh sederhana. Mesin modern adalah perangkat kompleks sempurna yang mampu mengembangkan kekuatan besar.

Gulungan utama motor adalah angker, yang diberi energi melalui kolektor dan mekanisme sikat. Berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub stator (rumah motor). Angker terbuat dari beberapa belitan yang diletakkan di alurnya dan dipasang di sana dengan senyawa epoksi khusus.

Stator dapat terdiri dari belitan eksitasi atau magnet permanen. DI DALAM mesin kecil magnet permanen digunakan, dan di motor dengan kekuatan yang meningkat stator dilengkapi dengan belitan eksitasi. Stator ditutup di ujungnya dengan penutup dengan bantalan bawaan yang berfungsi untuk memutar poros angker. Terlampir di salah satu ujung poros ini adalah kipas pendingin yang menekan udara dan mengedarkannya di sekitar bagian dalam mesin selama pengoperasian.

Prinsip pengoperasian mesin semacam itu didasarkan pada hukum Ampere. Saat menempatkan bingkai kawat di medan magnet, itu akan berputar. Arus yang melewatinya menciptakan medan magnet di sekelilingnya yang berinteraksi dengan medan magnet luar, yang mengarah ke rotasi bingkai. Dalam desain motor modern, peran rangka dimainkan oleh jangkar dengan belitan. Arus diterapkan padanya, akibatnya, arus dibuat di sekitar angker, yang mengaturnya dalam gerakan rotasi.

Untuk memasok arus secara bergantian ke belitan angker, sikat khusus yang terbuat dari paduan grafit dan tembaga digunakan.

Output dari gulungan angker digabungkan menjadi satu unit, yang disebut kolektor, dibuat dalam bentuk cincin lamela yang dipasang pada poros angker. Ketika poros berputar, sikat pada gilirannya memasok daya ke gulungan angker melalui lamela kolektor. Akibatnya, poros motor berputar dengan kecepatan yang seragam. Semakin banyak belitan yang dimiliki angker, semakin merata mesin akan bekerja.

Rakitan sikat adalah mekanisme yang paling rentan dalam desain mesin. Selama operasi, sikat tembaga-grafit digosokkan ke kolektor, mengulangi bentuknya, dan ditekan dengan gaya konstan. Selama pengoperasian, sikat menjadi aus, dan debu konduktif yang dihasilkan dari keausan ini mengendap di bagian-bagian mesin. Debu ini harus dihilangkan secara berkala. Biasanya penghilangan debu dilakukan dengan udara bertekanan tinggi.

Sikat membutuhkan gerakan berkala di alur dan pembersihan dengan udara, karena dapat tersangkut di alur pemandu dari debu yang terkumpul. Ini akan menyebabkan sikat menggantung di komutator dan mengganggu mesin. Sikat secara berkala perlu diganti karena aus. Pada titik kontak kolektor dengan sikat, kolektor juga aus. Oleh karena itu, saat dipakai, jangkar dilepas dan mesin bubut menembus kolektor. Setelah kolektor beralur, insulasi yang terletak di antara lamela kolektor digiling hingga kedalaman yang dangkal sehingga tidak merusak sikat, karena kekuatannya secara signifikan melebihi kekuatan sikat.

Jenis

Motor DC dibagi menurut sifat eksitasi:

Gairah independen

Dengan sifat eksitasi ini, belitan dihubungkan ke sumber daya eksternal. Pada saat yang sama, parameter motor mirip dengan motor magnet permanen. Kecepatan rotasi disesuaikan dengan resistansi belitan angker. Kecepatan diatur oleh rheostat penyetel khusus yang termasuk dalam rangkaian belitan eksitasi. Dengan penurunan resistansi yang signifikan atau rangkaian terbuka, arus jangkar naik ke nilai berbahaya.

Motor listrik dengan eksitasi independen tidak boleh dihidupkan tanpa beban atau dengan beban kecil, karena kecepatannya akan meningkat tajam dan motor akan mati.

Eksitasi paralel

Belitan eksitasi dan rotor dihubungkan secara paralel dengan satu sumber arus. Dengan skema ini, arus belitan medan jauh lebih rendah daripada arus rotor. Parameter motor menjadi terlalu kaku, bisa digunakan untuk menggerakkan kipas dan mesin.

Kontrol kecepatan engine disediakan oleh rheostat dalam rangkaian seri dengan belitan eksitasi atau dalam rangkaian rotor.

eksitasi berurutan

Dalam hal ini, belitan yang menarik dihubungkan secara seri dengan angker, sebagai akibatnya arus yang sama melewati belitan ini. Kecepatan rotasi motor semacam itu tergantung pada bebannya. Mesin tidak boleh dijalankan saat idle tanpa beban. Namun, mesin seperti itu memiliki parameter awal yang layak, sehingga skema serupa digunakan dalam pengoperasian kendaraan listrik berat.

kegembiraan campuran

Skema ini melibatkan penggunaan dua belitan eksitasi, yang terletak berpasangan di setiap kutub motor. Belitan ini dapat dihubungkan dengan dua cara: dengan penjumlahan aliran, atau dengan pengurangannya. Akibatnya, motor listrik dapat memiliki karakteristik yang sama dengan motor dengan eksitasi paralel atau seri.

Untuk membuat motor berputar ke arah yang berlawanan, polaritas diubah pada salah satu belitan. Untuk mengontrol kecepatan putaran motor dan permulaannya, digunakan perpindahan bertahap dari resistor yang berbeda.

Fitur operasi

Motor DC ramah lingkungan dan dapat diandalkan. Perbedaan utama mereka dari motor AC adalah kemampuannya untuk menyesuaikan kecepatan putaran pada rentang yang luas.

Motor DC semacam itu juga dapat digunakan sebagai generator. Dengan mengubah arah arus di belitan medan atau di angker, Anda dapat mengubah arah putaran motor. Kontrol kecepatan poros motor dilakukan dengan menggunakan resistor variabel. Pada mesin dengan sirkuit eksitasi seri, resistansi ini terletak di sirkuit angker dan memungkinkan Anda mengurangi kecepatan putaran sebanyak 2-3 kali.

Opsi ini cocok untuk mesin dengan waktu idle yang lama, karena rheostat menjadi sangat panas selama pengoperasian. Peningkatan kecepatan dibuat dengan memasukkan rheostat di sirkuit belitan yang menarik.

Untuk motor dengan rangkaian eksitasi paralel, rheostat juga digunakan pada rangkaian angker untuk mengurangi kecepatan hingga setengahnya. Jika Anda menghubungkan resistansi ke sirkuit belitan eksitasi, ini akan meningkatkan kecepatan hingga 4 kali lipat.

Penggunaan rheostat dikaitkan dengan pelepasan panas. Oleh karena itu, dalam desain mesin modern, rheostat diganti dengan elemen elektronik yang mengontrol kecepatan tanpa pemanasan yang kuat.

Efisiensi motor DC dipengaruhi oleh kekuatannya. Motor DC yang lemah memiliki efisiensi yang rendah, dan efisiensinya sekitar 40%, sedangkan motor 1 MW dapat memiliki efisiensi hingga 96%.

Manfaat motor DC

• Dimensi keseluruhan kecil.
• Kontrol yang mudah.
• Konstruksi sederhana.
• Kemungkinan aplikasi sebagai generator saat ini.
• Start cepat, terutama karakteristik motor dengan rangkaian eksitasi seri.
• Kemungkinan penyesuaian kecepatan putaran poros yang mulus.

Kekurangan

• Untuk penyambungan dan pengoperasian, Anda harus membeli catu daya DC khusus.
• Harga tinggi.
• Kehadiran bahan habis pakai berupa sikat aus tembaga-grafit, pengumpul aus, yang secara signifikan mengurangi masa pakai dan membutuhkan perawatan berkala.

Lingkup penggunaan

Motor DC telah menjadi sangat populer di kendaraan listrik. Mesin seperti itu biasanya termasuk dalam desain:

• Kendaraan elektrik.
• Lokomotif listrik.
• Trem.
• Kereta.
• Trolleybus.
• Mekanisme pengangkatan dan pengangkutan.
• Mainan anak-anak.
• Peralatan industri dengan kebutuhan untuk mengontrol kecepatan putaran dalam jangkauan yang luas.

Motor listrik adalah mesin yang mampu mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Tergantung pada jenis arus yang dikonsumsi, mereka dibagi menjadi motor AC dan DC. Pada artikel ini, kami akan fokus pada yang kedua, yang disingkat DPT. Motor DC mengelilingi kita setiap hari. Mereka dilengkapi dengan perkakas listrik yang ditenagai oleh baterai atau akumulator, kendaraan listrik, beberapa mesin industri, dan banyak lagi.

Perangkat dan prinsip operasi

DCT dalam strukturnya menyerupai motor AC sinkron, perbedaan keduanya hanya pada jenis arus yang dikonsumsi. Mesin terdiri dari bagian tetap - stator atau induktor, bagian yang bergerak - angker dan rakitan pengumpul sikat. Induktor dapat dibuat dalam bentuk magnet permanen jika motor berdaya rendah, tetapi lebih sering disuplai dengan belitan eksitasi yang memiliki dua kutub atau lebih. Angker terdiri dari satu set konduktor (belitan) yang dipasang di alur. Dalam model DCT paling sederhana, hanya satu magnet dan bingkai yang digunakan, yang dilalui arus. Konstruksi ini hanya dapat dianggap sebagai contoh yang disederhanakan desain modern- Ini adalah versi yang disempurnakan yang memiliki perangkat yang lebih kompleks dan mengembangkan daya yang diperlukan.

Prinsip pengoperasian DPT didasarkan pada hukum Ampere: jika bingkai kawat bermuatan ditempatkan dalam medan magnet, ia akan mulai berputar. Arus yang melewatinya membentuk medan magnetnya sendiri di sekelilingnya, yang, setelah bersentuhan dengan medan magnet luar, akan mulai memutar bingkai. Dalam kasus satu frame, rotasi akan berlanjut hingga dibutuhkan posisi netral sejajar dengan medan magnet luar. Untuk menggerakkan sistem, Anda perlu menambahkan bingkai lain. Dalam DPT modern, bingkai diganti dengan jangkar dengan satu set konduktor. Arus diterapkan ke konduktor, mengisinya, akibatnya medan magnet muncul di sekitar angker, yang mulai berinteraksi dengan medan magnet belitan eksitasi. Akibat interaksi ini, jangkar berputar melalui sudut tertentu. Selanjutnya, arus mengalir ke konduktor berikutnya, dll.
Untuk pengisian konduktor angker alternatif, sikat khusus digunakan, terbuat dari grafit atau paduan tembaga dengan grafit. Mereka memainkan peran kontak yang dekat sirkuit listrik ke terminal sepasang konduktor. Semua kesimpulan diisolasi satu sama lain dan digabungkan menjadi rakitan kolektor - sebuah cincin dari beberapa lamela yang terletak di sumbu poros angker. Saat mesin bekerja, kontak sikat menutup lamela secara bergantian, yang memungkinkan mesin berputar secara merata. Semakin banyak konduktor yang dimiliki angker, semakin merata DCT akan bekerja.

Motor DC dibagi menjadi:
— motor listrik dengan eksitasi independen;
- motor listrik dengan eksitasi sendiri (paralel, seri atau campuran).
Sirkuit DCT yang dieksitasi secara independen menyediakan untuk menghubungkan belitan medan dan angker ke sumber daya yang berbeda, sehingga keduanya tidak terhubung secara elektrik satu sama lain.
Eksitasi paralel diimplementasikan dengan menghubungkan induktor dan belitan jangkar secara paralel ke sumber daya yang sama. Kedua jenis motor ini memiliki karakteristik performa yang tangguh. Kecepatan rotasi poros kerja mereka tidak bergantung pada beban, dan dapat disesuaikan. Motor semacam itu telah menemukan aplikasi pada mesin dengan beban variabel, di mana penting untuk mengontrol kecepatan putaran poros.
Dengan eksitasi serial, armatur dan belitan eksitasi dihubungkan secara seri, sehingga memiliki arus listrik yang sama. Motor semacam itu "lebih lembut" dalam pengoperasiannya, memiliki rentang kendali kecepatan yang lebih besar, tetapi membutuhkan beban konstan pada poros, jika tidak, kecepatan putaran dapat mencapai tingkat kritis. Mereka memiliki nilai torsi awal yang tinggi, yang membuatnya lebih mudah untuk dihidupkan, tetapi kecepatan putaran poros bergantung pada beban. Mereka digunakan dalam transportasi listrik: di derek, kereta listrik, dan trem kota.
Jenis campuran, di mana satu belitan eksitasi dihubungkan ke angker secara paralel, dan yang kedua secara seri, jarang terjadi.

Sejarah singkat penciptaan

Pelopor sejarah penciptaan motor listrik adalah M. Faraday. Dia tidak dapat membuat model kerja yang lengkap, tetapi dialah yang memiliki penemuan yang memungkinkannya. Pada tahun 1821, ia melakukan percobaan menggunakan kabel bermuatan yang ditempatkan di merkuri dalam bak mandi dengan magnet. Saat berinteraksi dengan medan magnet, konduktor logam mulai berputar, mengubah energi arus listrik menjadi kerja mekanis. Para ilmuwan saat itu sedang mengerjakan pembuatan mesin yang operasinya akan didasarkan pada efek ini. Mereka ingin mendapatkan mesin yang bekerja dengan prinsip piston, yaitu poros kerja yang bergerak maju mundur.
Pada tahun 1834 yang pertama Mesin listrik arus searah, yang dikembangkan dan diciptakan oleh ilmuwan Rusia B.S. Yakobi. Dialah yang mengusulkan untuk mengganti gerakan bolak-balik poros dengan putarannya. Dalam modelnya, dua elektromagnet berinteraksi satu sama lain, memutar poros. Pada tahun 1839, ia juga berhasil menguji kapal yang dilengkapi dengan DPT. Sejarah lebih lanjut tentang ini satuan daya, sebenarnya ini adalah penyempurnaan dari mesin Jacobi.

Fitur DPT

Seperti jenis motor listrik lainnya, DPT dapat diandalkan dan ramah lingkungan. Tidak seperti motor AC, ia dapat mengatur kecepatan putaran poros dalam rentang, frekuensi yang luas, dan selain itu, mudah untuk dihidupkan.
Motor DC dapat digunakan baik sebagai motor maupun sebagai generator. Itu juga dapat mengubah arah putaran poros dengan mengubah arah arus di angker (untuk semua jenis) atau di belitan medan (untuk motor dengan eksitasi seri).
Kontrol kecepatan rotasi dicapai dengan menghubungkan resistansi variabel ke sirkuit. Dengan eksitasi berurutan, itu ada di sirkuit angker dan memungkinkan untuk mengurangi kecepatan dalam rasio 2:1 dan 3:1. Opsi ini cocok untuk peralatan yang tidak aktif dalam waktu lama, karena selama pengoperasian terjadi pemanasan rheostat yang signifikan. Peningkatan kecepatan disediakan dengan menghubungkan rheostat ke sirkuit belitan eksitasi.
Untuk motor dengan eksitasi paralel, rheostat pada rangkaian jangkar juga digunakan untuk mengurangi kecepatan hingga 50% dari nilai nominal. Mengatur resistansi di sirkuit belitan eksitasi memungkinkan Anda meningkatkan kecepatan hingga 4 kali lipat.
Penggunaan rheostat selalu dikaitkan dengan kehilangan panas yang signifikan, oleh karena itu, dalam model mesin modern, diganti dengan sirkuit elektronik, memungkinkan Anda untuk mengontrol kecepatan tanpa kehilangan energi yang signifikan.
Efisiensi mesin arus searah tergantung pada kekuatannya. Model berdaya rendah dicirikan oleh efisiensi rendah dengan efisiensi sekitar 40%, sedangkan motor dengan daya 1000 kW dapat memiliki efisiensi hingga 96%.

Kelebihan dan kekurangan DPT

Keuntungan utama dari motor DC adalah:
- kesederhanaan desain;
— kemudahan pengelolaan;
- kemampuan untuk mengontrol frekuensi putaran poros;
- start mudah (terutama untuk mesin dengan eksitasi berurutan);
— kemungkinan digunakan sebagai generator;
- dimensi kompak.
Kekurangan:
- memiliki "tautan lemah" - sikat grafit yang cepat aus, yang membatasi masa pakai;
- harga tinggi;
- saat terhubung ke jaringan membutuhkan kehadiran penyearah.

Lingkup aplikasi

Motor DC banyak digunakan dalam transportasi. Mereka dipasang di trem, kereta listrik, lokomotif listrik, lokomotif uap, kapal motor, truk sampah, derek, dll. selain itu, mereka digunakan dalam alat, komputer, mainan, dan mekanisme bergerak. Seringkali mereka juga dapat ditemukan pada mesin produksi, di mana perlu untuk mengontrol kecepatan poros kerja dalam jangkauan yang luas.

Dalam motor eksitasi seri, kadang-kadang disebut motor seri, belitan medan dihubungkan secara seri dengan belitan jangkar (Gbr. 1). Untuk mesin seperti itu, persamaan I dalam \u003d I a \u003d I adalah benar, oleh karena itu fluks magnetnya Ф bergantung pada beban Ф \u003d f (I a). Ini adalah fitur utama dari mesin eksitasi sekuensial dan menentukan propertinya.

Beras. 1 - Skema motor listrik eksitasi berurutan

karakteristik kecepatan merepresentasikan ketergantungan n=f(I a) pada U=U n. Itu tidak dapat secara akurat dinyatakan secara analitik pada seluruh rentang perubahan beban dari idle ke nominal karena tidak adanya hubungan proporsional langsung antara I a dan F. Dengan asumsi F = kI a, kami menulis ketergantungan analitis dari karakteristik kecepatan dalam bentuk

Dengan peningkatan arus beban, sifat hiperbolik dari karakteristik kecepatan dilanggar dan mendekati garis linier, karena ketika sirkuit magnetik mesin jenuh dengan peningkatan arus I a, fluks magnet tetap hampir konstan (Gbr. 1). 2). Kecuraman karakteristik tergantung pada nilai?r.

Beras. 2 - Karakteristik kecepatan mesin eksitasi berurutan

Jadi, kecepatan motor seri berubah drastis dengan perubahan beban, dan karakteristik ini disebut "lunak".

Pada beban rendah (hingga 0,25 I n), kecepatan motor eksitasi sekuensial dapat meningkat hingga batas berbahaya (motor berjalan "rusak"), oleh karena itu, pemalasan motor semacam itu tidak diperbolehkan.

karakteristik torsi adalah ketergantungan M=f(I a) pada U=U n. Jika kita mengasumsikan bahwa rangkaian magnetik tidak jenuh, maka Ф=кI a dan, oleh karena itu, kita miliki

M \u003d s m I a F \u003d s m kI a 2

Ini adalah persamaan parabola kuadrat.

Kurva karakteristik torsi ditunjukkan pada Gambar 3.8. Saat arus I a meningkat, sistem magnet motor menjadi jenuh, dan karakteristik secara bertahap mendekati garis lurus.

Beras. 3 - Karakteristik torsi dari motor eksitasi berurutan

Dengan demikian, motor listrik eksitasi seri mengembangkan momen sebanding dengan I a 2 , yang menentukan keuntungan utamanya. Sejak start-up I a \u003d (1.5 .. 2) I n, motor eksitasi seri mengembangkan torsi awal yang jauh lebih besar dibandingkan dengan motor eksitasi paralel, oleh karena itu motor ini banyak digunakan dalam kondisi start yang berat dan kemungkinan kelebihan beban.

Karakteristik mekanis merepresentasikan ketergantungan n=f(M) pada U=U n. Ekspresi analitik untuk karakteristik ini hanya dapat diperoleh dalam kasus tertentu ketika sirkuit magnetik mesin tidak jenuh dan fluks Ф sebanding dengan arus jangkar I a. Maka seseorang dapat menulis

Memecahkan persamaan bersama-sama, kita dapatkan

itu. karakteristik mekanis dari mesin eksitasi berurutan, serta yang berkecepatan tinggi, memiliki karakter hiperbolik (Gbr. 4).

Beras. 4 - Karakteristik mekanis motor eksitasi berurutan

Karakteristik efisiensi motor eksitasi seri memiliki bentuk yang biasa untuk motor listrik ().

Dalam EP mesin angkat, transportasi listrik dan sejumlah mesin dan mekanisme kerja lainnya, motor DC eksitasi seri digunakan. Fitur utama dari motor ini adalah dimasukkannya belitan 2 eksitasi secara seri dengan belitan/angker (Gbr. 4.37, A), akibatnya, arus jangkar juga merupakan arus eksitasi.

Menurut persamaan (4.1) - (4.3), karakteristik elektromekanis dan mekanis mesin dinyatakan dengan rumus:

di mana ketergantungan fluks magnet pada arus angker (eksitasi) Ф(/), a R = L i + R OB+ /? D.

Fluks magnet dan arus dihubungkan oleh kurva magnetisasi (garis 5 beras. 4.37 A). Kurva magnetisasi dapat dijelaskan dengan menggunakan beberapa ekspresi analitik perkiraan, yang dalam hal ini akan memungkinkan untuk mendapatkan formula karakteristik mesin.

Dalam kasus paling sederhana, kurva magnetisasi diwakili oleh garis lurus 4. Perkiraan linier seperti itu, pada dasarnya, berarti mengabaikan saturasi sistem magnet motor dan memungkinkan Anda untuk menyatakan ketergantungan fluks pada arus sebagai berikut:

Di mana A= tgcp (lihat Gambar 4.37, B).

Dengan pendekatan linier yang diadopsi, momen, sebagai berikut dari (4.3), adalah fungsi kuadrat dari arus

Substitusi (4.77) dalam (4.76) menghasilkan ekspresi berikut untuk karakteristik elektromekanis motor:

Jika sekarang di (4.79) menggunakan ekspresi (4.78) untuk menyatakan arus yang melalui momen, maka kita mendapatkan ekspresi berikut untuk karakteristik mekanisnya:

Untuk menampilkan karakteristik co (Y) dan co (M) mari kita analisis rumus yang diperoleh (4.79) dan (4.80).

Pertama-tama mari kita temukan asimtot dari karakteristik ini, yang untuknya kita mengarahkan arus dan torsi ke dua nilai pembatasnya - nol dan tak terhingga. Untuk / -> 0 dan A/ -> 0, kecepatan, sebagai berikut dari (4.79) dan (4.80), mengambil nilai yang sangat besar, yaitu co -> Ini

berarti bahwa sumbu kecepatan adalah asimtot pertama yang diinginkan dari karakteristik.

Beras. 4.37. Skema inklusi (a) dan karakteristik (b) motor DC eksitasi seri:

7 - angker; 2 - belitan eksitasi; 3 - resistor; 4.5 - kurva magnetisasi

Untuk / -> °o dan M-> kecepatan xu co -» -R/ka, itu. garis lurus dengan ordinat co a \u003d - R/(ka) adalah asimtot horizontal kedua dari karakteristik.

Co(7) dan ketergantungan co (M) sesuai dengan (4.79) dan (4.80) memiliki karakter hiperbolik, yang memungkinkan, dengan mempertimbangkan analisis yang dilakukan, untuk merepresentasikannya dalam bentuk kurva yang ditunjukkan pada Gambar. 4.38.

Kekhasan karakteristik yang diperoleh adalah pada arus dan torsi rendah, kecepatan motor mengambil nilai yang besar, sedangkan karakteristiknya tidak melewati sumbu kecepatan. Jadi, untuk motor eksitasi seri di sirkuit sakelar utama pada Gambar. 4.37 A tidak ada mode pemalasan dan pengoperasian generator secara paralel dengan jaringan (pengereman regeneratif), karena tidak ada bagian karakteristik di kuadran kedua.

DENGAN sisi fisik ini dijelaskan oleh fakta bahwa pada /-> 0 dan M-> 0 fluks magnet Ф -» 0 dan kecepatan, sesuai dengan (4.7), meningkat tajam. Perhatikan bahwa karena adanya fluks magnetisasi sisa di mesin F ref, kecepatan diam praktis ada dan sama dengan co 0 = U/(/ sF ost).

Mode pengoperasian mesin lainnya mirip dengan mesin dengan eksitasi independen. Mode motor berlangsung pada 0

Ekspresi yang dihasilkan (4.79) dan (4.80) dapat digunakan untuk perkiraan perhitungan teknik, karena motor juga dapat beroperasi di daerah saturasi sistem magnetik. Untuk perhitungan praktis yang akurat, yang disebut karakteristik universal mesin digunakan, ditunjukkan pada Gambar. 4.39. Mereka mewakili

Beras. 4.38.

perangsangan:

o - elektromekanis; B- mekanis

Beras. 4.39. Fitur Serial Excited Motor DC Serbaguna:

7 - ketergantungan kecepatan pada arus; 2 - ketergantungan saat arus keluar

adalah ketergantungan kecepatan relatif co* = co / conom (curves 1) dan momen M* = M / M(melengkung 2) pada arus relatif /* = / / / . Untuk mendapatkan karakteristik dengan akurasi yang lebih tinggi, ketergantungan co*(/*) diwakili oleh dua kurva: untuk motor hingga 10 kW ke atas. Pertimbangkan penggunaan karakteristik ini pada contoh spesifik.

Soal 4.18*. Hitung dan gambarkan karakteristik alami motor seri eksitasi tipe D31 dengan data sebagai berikut Р нш = 8 kW; pis = 800 rpm; AS= 220 V; / nom = 46,5 A; L„ ohm \u003d °.78.

1. Tentukan kecepatan nominal co dan momen M nom:

2. Dengan terlebih dahulu mengatur nilai relatif arus / *, sesuai dengan karakteristik universal motor (Gbr. 4.39) kami menemukan nilai relatif momen M* dan kecepatan co*. Kemudian, mengalikan nilai relatif variabel yang diperoleh dengan nilai nominalnya, kami memperoleh poin untuk membangun karakteristik mesin yang diinginkan (lihat Tabel 4.1).

Tabel 4.1

Perhitungan karakteristik mesin

Berdasarkan data yang diperoleh, kami membangun karakteristik alami mesin: elektromekanis co(/) - kurva 1 dan mekanis (M)- kurva 3 dalam gambar. 4.40 a, b.

Beras. 4.40.

A- elektromekanis: 7 - alami; 2 - rheostatik; b - mekanis: 3 - alami