מנוע DC: עיקרון הפעולה. מנוע DC: המכשיר

קודם כל שהומצא במאה ה -19 מסתובבת מכונית חשמלי הוא מנוע DC. עיקרון פעולה זה כבר ידוע מאז אמצע המאה קודמת ועד ימינו מנועי DC (DPT) ממשיכים לשרת את האדם נאמן, הנעת מגוון של מכונות ומנגנונים שימושיים.

DPT הראשון

החל משנות ה -30 של המאה ה -19 בפיתוח שלהם הם עברו בכמה שלבים. העובדה היא שעד סוף מנוע האחרון במאה אלטרנטור רק מקור הכוח היה תא גלווני. לכן, כל המנועים החשמליים הראשונים יכול לרוץ רק על זרם ישר.

מה היה מנוע DC הראשון? עיקרון הפעולה של המכשיר ואת המנועים נבנים במחצית הראשונה של המאה ה -19, הוא כדלקמן. השדה העיקרי היה סט קבוע של מוט מגנטים או אלקטרומגנטים קבע, לא היה מעגל מגנטי סגור בכלל. עוגן בפתחה-מוט יצר כמה מגנטי מוט נפרדים על ציר משותף, אשר גורשו על ידי כוחות הדחייה ואטרקטיביים לקטבים של הסליל. נציגים טיפוסיים מהם היו מנועי וו ריצ'י (1833) ו- B. יעקובי (1834) מצויד מתגים מכאניים זרם האלקטרומגנטים עם קשרי מטלטלי המגינים במעגל של העוגן מתפתל.

כמו המנוע פועל יעקובי

מה היה העיקרון המכונה הפעולה הזה? זרם קבוע מנוע יעקובי ו אנלוגים שלה להחזיק מומנט אלקטרומגנטית פועם. במהלך הזמן של התכנסות של קטבים מנוגדים של עוגן ואת משרן ידי מומנט מנוע כוח המשיכה מגנטי להגיע במהירות לכל היותר. ואז, כאשר מיקום המוט של העוגן מול הקטבים של משרן, מתג מכאני ולשבור את זרם האלקטרומגנטים של העוגן. מומנט יורד לאפס. בשל האינרציה של עוגן ואת הקטבים העוגנים מנגנון מונעים מתחת קטבי משרן, בשלב זה עליהם מפני זרם המתג מסופק בכיוון ההפוך, הקוטביות שלהם גם הופכת, ואת הכח הכביד אל הקוטב הקרוב של משרן מוחלף כוח דחייה. לכן, המנוע מסתובב זעזועים רצופים יעקובי.

נראה עוגן טבעתי

בליבה של מנוע סולנואידים העוגנים נוכחי יעקובי כבוי מעת לעת, הם יוצרים שדה מגנטי נעלם, ואת האנרגיה שלה מומרת איבוד חום בפיתולים. לפיכך, מקור כוח הנוכחי אלקטרומכניות מרה העוגן (תא אלקטרוכימי) לתוך מכנים שחל בה לסירוגין. מה שהיה נחוץ היה סגור עם מנוע רציף מתפתל נוכחי אשר יזרום ללא הרף במשך כל הזמן של הפעולה שלו.

וזה fuhtufn כזה הוקם בשנת 1860. Pachinotti. מה שונה מנוע DC קודמיו? עיקרון הפעולה של המנוע והמכשיר Pachinotti הבא. כעוגנים נהג טבעת פלדה עם חישורים קבועים על פיר אנכי. במקרה זה, העוגן לא היה מוטה בולטת. הוא הפך neyavnopolyusnym.

סליל חוט ברזל נשרך נכרך בין החישורים של הטבעת, הקצים אשר מחוברים בסדרה על העוגן, ומן הנקודות של חיבור של כל שני סלילי נעשה ברז מחובר צלחות אספן המסודרות לאורך ההיקף של החלק התחתון של ציר המנוע, המספר אשר שווה למספר סלילי. את חוט הברזל כולו נסגר על עצמו ונקודות חיבור טור של הסלילי שלה מחוברות צלחות אספן סמוכות, אשר מחליקות על זוג גלילי אספקה הנוכחית.

העוגן הטבעתי הושם בין הקטבים של שני אלקטרומגנטים קבועים הסטטור משרן, כך שקווי הכח שיצר אותם עירור שדה מגנטי נכלל השטח הגלילי החיצוני של עוגן המנוע על עירור הקוטב הצפוני עבר את חוט הברזל הטבעתי, מבלי להזיז לתוך הפנים של החור שלה, ויוצא תחת הקוטב הדרומי.

כמו המנוע פועל Pachinotti

מה היה לו עיקרון פעולה? מנוע DC Pachinotti עבד באותה צורה כמו DPT המודרנית.

השדה המגנטי של קטבים המשרים עם קוטביות זו מאז והתמיד מספר מסוים של מנצחים של עוגן המתפתל נוכחי עם כיוון קבוע, שבו משרן תחת הקטבים השונים של הכיוון הנוכחי העוגן כבר התהפך. זו הושגה על ידי נחת גלילי ההיצע הנוכחיים, אשר פועלים כמו מברשות, במרחב שבין הקטבים של הסליל. לכן העוגן נוכחי מיידי זרם אל הסליל דרך ההרים, צלחת אספן מלוכדות לכך וברזים, שהוא גם במרחב שבין הקטבים, אז זרם בכיוונים מנוגדים לאורך שני סניפי poluobmotkam, ולבסוף זרם דרך קו הסניף, צלחת אספן והגליל ב interpolar אחר מרווח. בעשותו כן, העוגן סליל תחת הקטבים של משרן השתנה, אבל כיוון הזרימה הנוכחי נותר ללא שינוי בהם.

By של חוק אמפר, לכל מנצח של סליל חוט הברזל הנוכחי של השדה המגנטי של קוטב משרן, כוח אשר נקבע על ידי לכיוון הכלל הידוע "יד שמאל". יחסית לציר של המנוע, הכוח הזה כדי ליצור מומנט, ואת הסכום של רגעים של כל הכוחות הללו נותן את הזמן הכולל של DPT, אשר כבר תחת מספר צלחות אספן הוא כמעט קבוע.

DPT ועם grammovskoy מתפתל עוגן טבעתי

וכפי שקרה פעמים רבות בהיסטוריה של מדע וטכנולוגיה, המצאת א Pachinotti לא היה רגיל. זה נשכח במשך 10 שנים עד שבשנת 1870 זה באופן עצמאי ולא לחזור על H. ממציא הגרמני-פרנקו Gramm בעיצוב דומה של גנרטור DC. במכונות האלה, ציר הסיבוב הוא אופקי נעשה שימוש במברשות פחמן זזה לאורך צלחות אספן עיצובים עכשוויים כמעט. עד 70 שנות ה של המאה ה -19 עקרון ההפיכות של מכונות חשמליות הפכה ידועה, ואת מכונת בנושא הטיפול משמש גנרטור מנוע DC. עיקרון ההפעלה שלה כבר שתואר לעיל.

למרות העובדה כי המצאת עוגן הטבעת הייתה צעד חשוב בהתפתחות של DPT, (grammovskoy שנקרא) המתפתל שלה היה חסרון משמעותי. השדה המגנטי של קטבי משרן הם רק אלה של המוליכים שלה (כינה פעילה), שנמצא מתחת הקטבים הללו על פני השטח הגליליים החיצוניים של העוגן. מבחינתם זה היה מלווה מגנטי הכח של אמפר, מומנט ביחס לציר המנוע. אלה מוליכים פעיל שעוברים מעין עוגן טבעת הצמצם לא להשתתף ביצירת הרגע. הם רק חסרי תועלת התפוגגו אנרגיה בצורה של איבוד חום.

מהזירה אל עוגן התוף

כתובת חסרון זה עוגן טבעת הצליח 1873 על ידי פ 'גפנר-Alteneku החשמל הגרמני המפורסם. איך זה תפקד מנוע DC? עקרון הפעולה של המכשיר, הסטטור משרן שלה זהה המנוע עם הטבעת המתפתל. אבל העיצוב של עוגן ואת הקפיץ השתנה.

גפנר-Altenek ציין כי כיוון הזרם העוגן זורם מן המברשת הקבועה, ב מנצחי grammovskoy מתפתל עירור בקטבים סמוכים הם תמיד הפוכים, כלומר הם יכולים להיות משולבים בפיתולי ממוקם המשטח הגלילי החיצוני של הסליל עם (מגרש) רוחב השווים מגרש המוט (ההיקף של העוגן, אל הקוטב אחד העירור).

במקרה זה, הוא הופך להיות מיותר החור העגול של העוגן, וזה הופך גליל מוצק (תוף). זה סלילה עוגנת עצמו קבל את שמו של התוף. צריכת הנחושת בו עם אותו המספר של מנצחים פעילים הרבה פחות מאשר grammovskoy מתפתל.

הילוך עוגן הופך

המכונה ואת המשטח העוגן Alteneka Gramm-גפנר היה חלקים, ומנצחי המתפתל שלה מסודרים על הפער בינה לבין הקטבים של הסליל. המרחק בין המשטח הגלילי הקעור של קטבי עירור המשטח קמור עוגן הגיע כמה מילימטרים. לכן, כדי ליצור כוח שדה מגנטי רצוי נדרש ליישם את סלילי עירור עם כוח magnetomotive גדול (עם מספר רב של פניות). זה הגדיל את הגודל ומשקל של המנועים. בנוסף, המשטח החלק של סלילי חוט הברזל היה קשה לתקן. אבל איך זה יכול להיות? ואכן, עבור הפעולה על המנצח עם כוח אמפר זרם זה חייב להיות הנקודות בחלל עם שדות מגנטיים גבוהים (עם צפיפות שטף מגנטית).

התברר כי זה אינו הכרחי. אקדח המקסים H. ממציא אמריקאי הראה כי אם העוגן לבצע תוף הילוך, ואת החריצים שנוצרו בין השיניים למקם את התוף מתפתל סליל, הפער בין קטבי העירור ניתן לצמצם שברים של מילימטר. אפשר להקטין את הגודל משמעותי של סלילי העירור, אבל DPT המומנט לא ירד.

כפי הפונקציות של מנוע מדגם DC כזה? עיקרון הפעולה מבוסס על העובדה שהכח המגנטי עוגן השיניים מוחלת ולא מנצח ב החריצים שלה (שדה מגנטי בם הוא כמעט נעדר), וכדי השיניים מאוד. הנוכחות של הנוכחי המנצח בחריץ היא קריטית עבור ההתרחשות של כוח זה.

איך להיפטר זרמי מערבולת

שיפור חשוב נוסף עשוי ת"א אדיסון ממציא מפורסם. מה שהוסיף מנוע DC? העיקרון התפעולי נותר ללא שינוי, אך החומר שממנו עשוי העוגן שלה השתנה. במקום מהסיבי לשעבר הוא היה מבודד חשמלי למינציה דק זה מזה באמצעות יריעות פלדה. זה הפחית את עוצמת זרמי המערבולת (זרמי פוקו) ב העוגן, אשר הגדילו את היעילות של המנוע.

עקרון הפעולה של מנוע DC

בקצרה זה ניתן לנסח באופן הבא: בעת חיבור עוגן מתפתל מנוע נרגש למקור חשמל בהם מתעוררת הנוכחי גדול שנקרא זרימה פנימית ו העולה מספר פעמים את הערך הנקוב. יתר על כן, על פי קטבי העירור של כיוון קוטבי ההפוך של הזרמים המנצחים של העוגן מתפתל באותו ההפך כפי שמוצג באיור למטה. על פי הכלל, "יד שמאל", המדריכים האלה הם אמפר מאלץ כיוון שעון ונושא את חוט הברזל כדי לסובב. בשנות ה עוגן מתפתל מנצחים המושרה כוח אלקטרומניע (גב-EMF), בבימויו oppositely למקור מתח האספקה. ככל שעולה האצה העוגנת ובחזרה-EMF ב שלה מתפתל. בהתאם לכך, הזרם העוגן מצטמצם מן ההתחלה לערך המתאים למאפייני נקודת ההפעלה המנועה.

כדי להגדיל את מהירות סיבוב של העוגן, יש צורך גם כדי להגביר את זרם הסליל שלה או להפחית גב EMF בו. האחרון יכול להיות מושגת על ידי הפחתת עוצמת השדה המגנטי העירור על ידי ההפחתה הנוכחית בתחום פירוק. שיטה זו של שליטה על מהירות DPT נפוצה.

עקרון הפעולה של מנוע DC עם עירור נפרד

עם ההוספה של המסוף מתפתל השדה (OB) למקור חשמל נפרד (OM העצמאית) DPT עצמה בדרך כלל מבוצע כדי להפוך אותו ליותר נוח לשלוט בעוצמת זרם העירור (כדי לשנות את מהירות הסיבוב). על המאפיינים של DPT עם DPT הדומה בעיקר OB העצמאי עם OB, מחובר במקביל עם העוגן מתפתל.

DPT של שאנט

עיקרון הפעולה של נוכחי שדה מנוע מקביל DC נקבע לפי המאפיין המכאני, דהיינו תלות של מהירות סיבוב של מומנט העומס על הפיר שלו. עבור וריאצית מהירות כזו מנוע מכוון מעבר התבטלות בפני מומנט העומס המדורג הוא מ 2 עד 10%. תכונות מכאניות אלה נקראות נוקשות.

לפיכך, עיקרון הפעולה של מנוע DC עם מחלף גורם היישום ומפעיל במהירות קבועה כאשר מגוון וריאצית עומס גדול. עם זאת, זה נעשה שימוש נרחב כונן חשמלי מוסדר עם מהירות משתנה. יתר על כן, על הרגולציה המהירות שלו יכול לשמש לשינוי נוכחי עוגן ועדכן בתחום.

עירור סדרתית של DPT

עיקרון הפעולה של מנוע DC של עירור סדרה כפי מקביל, זה נקבע על ידי המאפיין המכאני, אשר במקרה זה הוא רך, משום מהירות המנוע משתנה מאוד עם שינויים עומס. איפה הוא מועיל ביותר להשתמש מנוע DC? העיקרון התפעולי של מהירות מנוע גרירת הרכבת שאמורה להקטין להתגבר עולה בהרכב ולחזור בתנועה הנומינלית כאשר במישור מקביל לחלוטין עם DPT עם ברצף OB המחובר העוגן מתפתל. לכן, חלק ניכר קטרים חשמליים בעולם מצויד מכשירים כאלה.

עיקרון הפעולה של מנוע DC עם עירור סדרה ליישם מנועי מתיחה נוכחיים כפי הפעמה אשר הם בעצם אותו הדבר עם DPT העקבית RH, אך תוכנן במיוחד לעבודה עם הלוח תקן כבר על הזרם החשמלי בעל אדווה משמעותית.