डीसी मोटर्स

इन इलेक्ट्रिक ड्राइव में डायरेक्ट करंट इलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग किया जाता है, जहां गति नियंत्रण की एक बड़ी रेंज, ड्राइव की घूर्णी गति को बनाए रखने की उच्च सटीकता और रेटेड गति से ऊपर गति नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

डीसी मोटर्स कैसे काम करते हैं?

डीसी इलेक्ट्रिक मोटर का संचालन किस पर आधारित होता है? विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना... इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग की मूल बातों से यह ज्ञात होता है कि एक धारावाही चालक को रखा जाता है चुंबकीय क्षेत्र, बाएँ नियम द्वारा निर्धारित बल कार्य करता है:

एफ = बीआईएल,

जहां I तार के माध्यम से प्रवाहित होने वाली धारा है, V चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण है; L तार की लंबाई है।

जब तार मशीन की चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को अंदर की ओर पार करता है तो यह प्रेरित होता है वैद्युतवाहक बल, जो कंडक्टर में करंट के संबंध में इसके खिलाफ निर्देशित होता है, इसलिए इसे विपरीत या विपरीत (कॉन्ट्रा-डी। एस) कहा जाता है। मोटर में विद्युत शक्ति यांत्रिक शक्ति में परिवर्तित हो जाती है और आंशिक रूप से तार को गर्म करने में खर्च होती है।

संरचनात्मक रूप से, सभी डीसी इलेक्ट्रिक मोटर्स में एक प्रारंभ करनेवाला और एक वायु अंतर से अलग एक आर्मेचर होता है।

प्रारंभ करनेवाला विद्युत मोटर प्रत्यक्ष धारा मशीन के एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र को बनाने के लिए कार्य करती है और इसमें एक फ्रेम, मुख्य और अतिरिक्त ध्रुव होते हैं। फ्रेम का उपयोग मुख्य और सहायक ध्रुवों को ठीक करने के लिए किया जाता है और यह मशीन के चुंबकीय सर्किट का एक तत्व है। रोमांचक कॉइल मशीन के चुंबकीय क्षेत्र को बनाने के लिए डिज़ाइन किए गए मुख्य ध्रुवों पर स्थित हैं, अतिरिक्त ध्रुवों पर - आवागमन की स्थिति में सुधार के लिए एक विशेष कॉइल।

एंकर इलेक्ट्रिक मोटर डायरेक्ट करंट में अलग-अलग शीट्स से असेंबल किए गए मैग्नेटिक सिस्टम होते हैं, जो खांचे में रखे गए वर्किंग कॉइल और होते हैं एकत्र करनेवाला वर्किंग कॉइल कॉन्स्टेंट करंट के दृष्टिकोण के लिए कार्य करता है।

एक संग्राहक एक सिलेंडर है जिसे इंजन शाफ्ट पर लगाया जाता है और तांबे की प्लेटों पर मित्र द्वारा पृथक मित्र से चुना जाता है। कलेक्टर में कॉकिंग प्रोट्रूशियंस हैं, जिसके लिए अनुभागों के सिरों को सोल्डरेड कॉइल आर्मेचर हैं। संग्राहक से करंट एकत्र करना ब्रश का उपयोग करके किया जाता है जो संग्राहक के साथ स्लाइडिंग संपर्क प्रदान करता है। ब्रश धारकों में तय किए गए ब्रश जो उन्हें एक निश्चित स्थिति में रखते हैं और संग्राहक की सतह पर आवश्यक ब्रश दबाव प्रदान करते हैं। ब्रश और ब्रश धारक ट्रैवर्स पर तय होते हैं, शरीर इलेक्ट्रिक मोटर से जुड़े होते हैं।

डीसी इलेक्ट्रिक मोटर्स में कम्यूटेशन

जब एक इलेक्ट्रिक मोटर चल रही होती है, तो घूमने वाले कलेक्टर की सतह पर फिसलने वाले डीसी ब्रश एक कलेक्टर प्लेट से दूसरे में क्रमिक रूप से गुजरते हैं। इस मामले में, आर्मेचर वाइंडिंग के समानांतर खंड स्विच किए जाते हैं और उनमें करंट बदल जाता है। करंट में बदलाव तब होता है जब ब्रश द्वारा कॉइल टर्न को शॉर्ट-सर्किट किया जाता है। इस स्विचिंग प्रक्रिया और संबंधित घटनाओं को कम्यूटेशन कहा जाता है।

स्विचिंग के समय, ई अपने स्वयं के चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में कॉइल के शॉर्ट-सर्कुलेटेड सेक्शन में प्रेरित होता है। वगैरह। वी। आत्म-प्रेरण। परिणामी ई। वगैरह। सी. शॉर्ट सर्किट में अतिरिक्त करंट का कारण बनता है, जो ब्रश की संपर्क सतह पर वर्तमान घनत्व का असमान वितरण बनाता है। कलेक्टर के झांसे में आने का यह मुख्य कारण माना जा रहा है। कम्यूटेशन की गुणवत्ता ब्रश के अनुगामी किनारे के नीचे स्पार्किंग की डिग्री से आंकी जाती है और स्पार्किंग की डिग्री के पैमाने से निर्धारित होती है।

उत्तेजना इलेक्ट्रिक मोटर्स प्रत्यक्ष वर्तमान के तरीके

इलेक्ट्रिक मशीनों से उत्साहित, मैं उनमें एक चुंबकीय क्षेत्र के निर्माण को समझता हूं, जो एक इलेक्ट्रिक मोटर के संचालन के लिए आवश्यक है... इलेक्ट्रिक मोटर्स को उत्तेजित करने के लिए सर्किट प्रत्यक्ष वर्तमान चित्र में दिखाया गया है।

डीसी मोटर्स के उत्तेजना सर्किट: ए - स्वतंत्र, बी - समानांतर, सी - श्रृंखला, डी - मिश्रित

उत्तेजना की विधि के अनुसार, डीसी इलेक्ट्रिक मोटर्स को चार समूहों में बांटा गया है:

1. स्वतंत्र रूप से उत्साहित जहां एनओवी उत्तेजना कॉइल बाहरी डीसी स्रोत द्वारा संचालित होती है।

2. समानांतर उत्तेजना (शंट) के साथ, जिसमें उत्तेजना वाइंडिंग SHOV आर्मेचर वाइंडिंग के आपूर्ति स्रोत के साथ समानांतर में जुड़ा हुआ है।

3. श्रृंखला उत्तेजना (श्रृंखला) के साथ, जहां आईडीएस उत्तेजना वाइंडिंग आर्मेचर वाइंडिंग के साथ श्रृंखला में जुड़ा हुआ है।

4. मिश्रित-उत्तेजना (संयुक्त) मोटर्स जिसमें श्रृंखला आईडीएस और उत्तेजना वाइंडिंग के समानांतर SHOV हैं।

डीसी मोटर्स के प्रकार

डीसी मोटर्स मुख्य रूप से उत्तेजना की प्रकृति में भिन्न होती हैं। मोटर्स स्वतंत्र, श्रृंखला और मिश्रित उत्तेजना के हो सकते हैं।समानांतर में, उत्साह की उपेक्षा की जा सकती है। भले ही फील्ड वाइंडिंग उसी नेटवर्क से जुड़ा हो जिससे आर्मेचर सर्किट को फीड किया जाता है, फिर भी इस मामले में उत्तेजना करंट आर्मेचर करंट पर निर्भर नहीं करता है, क्योंकि आपूर्ति नेटवर्क को अनंत शक्ति का नेटवर्क माना जा सकता है, और वोल्टेज यह स्थायी है।

फील्ड वाइंडिंग हमेशा सीधे ग्रिड से जुड़ी होती है और इसलिए आर्मेचर सर्किट में अतिरिक्त प्रतिरोध की शुरूआत का उत्तेजना मोड पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। विशिष्टता है कि यह मौजूद है जनरेटर में समानांतर उत्तेजना के साथ, यह यहाँ नहीं हो सकता।

कम शक्ति डीसी मोटर्स अक्सर स्थायी चुंबक उत्तेजना का उपयोग करती हैं। साथ ही, मोटर चालू करने के लिए सर्किट को काफी सरल किया जाता है, तांबे की खपत कम हो जाती है। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि हालांकि फील्ड वाइंडिंग बंद है, चुंबकीय प्रणाली के आयाम और वजन मशीन के विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना से कम नहीं हैं।

इंजनों के गुण काफी हद तक उनके सिस्टम द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। उत्तेजना।

इंजन का आकार जितना बड़ा होगा, उतना ही अधिक प्राकृतिक टॉर्क और, तदनुसार, शक्ति। इसलिए, उच्च घूर्णन गति और समान आयामों के साथ, आप अधिक इंजन शक्ति प्राप्त कर सकते हैं। इस संबंध में, एक नियम के रूप में, डीसी मोटर्स को डिज़ाइन किया गया है, विशेष रूप से उच्च गति - 1000-6000 आरपीएम पर कम शक्ति के साथ।

हालांकि, आपको यह ध्यान रखना चाहिए कि उत्पादन मशीनों के कामकाजी निकायों के घूर्णन की गति काफी कम है। इसलिए, इंजन और काम करने वाली मशीन के बीच एक गियरबॉक्स स्थापित किया जाना चाहिए।इंजन की गति जितनी अधिक होगी, गियरबॉक्स उतना ही जटिल और महंगा होगा। उच्च शक्ति प्रतिष्ठानों में, जहां गियरबॉक्स एक महंगी इकाई है, इंजनों को काफी कम गति पर डिजाइन किया गया है।

यह भी ध्यान में रखा जाना चाहिए कि एक यांत्रिक गियरबॉक्स हमेशा एक महत्वपूर्ण त्रुटि का परिचय देता है। इसलिए, सटीक प्रतिष्ठानों में, कम गति वाली मोटरों का उपयोग करना वांछनीय है, जो सीधे या सरलतम संचरण के माध्यम से कार्य निकायों से जुड़ा हो सकता है। इस संबंध में, कम घूर्णी गति पर उच्च टोक़ वाले तथाकथित मोटर्स दिखाई दिए। इन मोटरों का व्यापक रूप से धातु काटने वाली मशीनों में उपयोग किया जाता है, जहां उन्हें बॉल स्क्रू का उपयोग करके बिना किसी मध्यवर्ती कनेक्शन के विस्थापन निकायों के साथ जोड़ा जाता है।

इलेक्ट्रिक मोटर्स भी डिजाइन में भिन्न होते हैं जब संकेत उनके संचालन की स्थितियों से संबंधित होते हैं। सामान्य परिस्थितियों के लिए, तथाकथित खुले और संरक्षित इंजनों का उपयोग किया जाता है, एयर कूल्ड कमरे जिसमें वे स्थापित होते हैं।

मोटर शाफ्ट पर रखे पंखे के माध्यम से मशीन की नलिकाओं के माध्यम से हवा उड़ाई जाती है। आक्रामक वातावरण में बाहरी पंख वाली सतह या बाहरी वायु धारा द्वारा ठंडा किए गए बंद मोटर्स का उपयोग किया जाता है। अंत में, विशेष विस्फोटक वातावरण इंजन उपलब्ध हैं।

इंजन के डिजाइन के लिए विशिष्ट आवश्यकताएं तब प्रस्तुत की जाती हैं जब उच्च प्रदर्शन सुनिश्चित करना आवश्यक होता है - त्वरण और मंदी प्रक्रियाओं का एक तीव्र प्रवाह। इस मामले में, इंजन में एक विशेष ज्यामिति होनी चाहिए - इसकी लंबी लंबाई के साथ आर्मेचर का एक छोटा व्यास।

वाइंडिंग के अधिष्ठापन को कम करने के लिए, इसे चैनलों में नहीं, बल्कि एक चिकनी आर्मेचर की सतह पर रखा जाता है।कॉइल को एपॉक्सी राल जैसे चिपकने के साथ तय किया गया है। कम कॉइल इंडक्शन के साथ यह आवश्यक है कि कलेक्टर की कम्यूटेशन की स्थिति में सुधार हो, अतिरिक्त पोल की कोई आवश्यकता नहीं है, छोटे आयामों के कलेक्टर का उपयोग किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध मोटर आर्मेचर की जड़ता के क्षण को और कम कर देता है।

यांत्रिक जड़ता को कम करने के लिए और भी अधिक संभावनाएँ एक खोखले आर्मेचर का उपयोग प्रदान करती हैं, जो इन्सुलेट सामग्री का एक सिलेंडर है। इस सिलेंडर की सतह पर एक विशेष मशीन पर छपाई, मुद्रांकन या टेम्पलेट पर ड्राइंग द्वारा बनाई गई घुमावदार होती है। कॉइल को चिपकने वाली सामग्री के साथ तय किया गया है।

पथ बनाने के लिए घूर्णन सिलेंडर के अंदर चुंबकीय प्रवाह के पारित होने के लिए एक स्टील कोर आवश्यक है। चिकनी और खोखले आर्मेचर वाली मोटरों में, घुमावदार और इन्सुलेट सामग्री की शुरूआत के कारण चुंबकीय सर्किट में अंतराल में वृद्धि के कारण, आवश्यक चुंबकीय प्रवाह को संचालित करने के लिए आवश्यक चुंबकीयकरण बल काफी बढ़ जाता है। तदनुसार, चुंबकीय प्रणाली अधिक विकसित होती है।

कम जड़ता मोटर्स में डिस्क आर्मेचर मोटर्स भी शामिल हैं। डिस्क जिस पर वाइंडिंग लगाई जाती है या चिपकाई जाती है, एक पतली इन्सुलेट सामग्री से बनी होती है जो ख़राब नहीं होती है, उदाहरण के लिए ग्लास। द्विध्रुवीय संस्करण में एक चुंबकीय प्रणाली में दो क्लैम्प होते हैं, जिनमें से एक में उत्तेजना कॉइल होती है। आर्मेचर वाइंडिंग के कम अधिष्ठापन के कारण, मशीन, एक नियम के रूप में, कलेक्टर नहीं होता है, और करंट को ब्रश द्वारा सीधे वाइंडिंग से हटा दिया जाता है।

यह रैखिक मोटर के बारे में भी उल्लेख किया जाना चाहिए, जो रोटरी मोशन और ट्रांसलेशनल प्रदान नहीं करता है।यह मोटर का प्रतिनिधित्व करता है, चुंबकीय प्रणाली जिस पर यह स्थित है और ध्रुवों को आर्मेचर की गति की रेखा और मशीन के संबंधित कार्यकर्ता निकाय पर लगाया जाता है। एंकर को आमतौर पर कम जड़ता वाले एंकर के रूप में डिज़ाइन किया जाता है। मोटर का आकार और लागत बड़ी है, क्योंकि सड़क के दिए गए खंड के साथ-साथ गति प्रदान करने के लिए महत्वपूर्ण संख्या में पोल ​​की आवश्यकता होती है।

डीसी मोटर्स शुरू करना

मोटर शुरू करने के प्रारंभिक क्षण में, आर्मेचर स्थिर और विपरीत होता है। वगैरह। सी. आर्मेचर में आईवोल्टेज शून्य के बराबर है, इसलिए आईपी = यू / रिया।

आर्मेचर सर्किट का प्रतिरोध छोटा होता है, इसलिए इनरश करंट 10 - 20 गुना या अधिक नाममात्र से अधिक होता है। यह महत्वपूर्ण कारण बन सकता है इलेक्ट्रोडायनामिक प्रयास आर्मेचर वाइंडिंग और इसके अत्यधिक गर्म होने में, जिसके कारण मोटर का उपयोग शुरू हो जाता है रिओस्टेट शुरू करना - आर्मेचर सर्किट में शामिल सक्रिय प्रतिरोध।

1 kW तक की मोटरें सीधे शुरू की जा सकती हैं।

प्रारंभिक रिओस्तात का प्रतिरोध मान मोटर की अनुमेय प्रारंभिक धारा के अनुसार चुना जाता है। विद्युत मोटर को शुरू करने की चिकनाई को बेहतर बनाने के लिए रिओस्तात को चरणों में बनाया जाता है।

प्रारंभ के प्रारंभ में, रिओस्टेट का संपूर्ण प्रतिरोध प्रविष्ट किया जाता है। जैसे ही एंकर की गति बढ़ती है, काउंटर-ई होता है। डी। एस, जो घुसपैठ धाराओं को सीमित करता है धीरे-धीरे आर्मेचर सर्किट से रियोस्टैट के प्रतिरोध को धीरे-धीरे हटाकर, आर्मेचर को आपूर्ति की गई वोल्टेज बढ़ जाती है।

स्पीड कंट्रोल इलेक्ट्रिक मोटर डायरेक्ट करंट

डीसी मोटर गति:

जहां यू आपूर्ति वोल्टेज है; इय - आर्मेचर धारा; री सर्किट का आर्मेचर प्रतिरोध है; केसी - चुंबकीय प्रणाली की विशेषता गुणांक; F विद्युत मोटर का चुंबकीय प्रवाह है।

सूत्र से, यह देखा जा सकता है कि विद्युत मोटर प्रत्यक्ष धारा के घूर्णन की गति को तीन तरीकों से समायोजित किया जा सकता है: विद्युत मोटर के उत्तेजना प्रवाह को बदलकर, विद्युत मोटर को आपूर्ति किए गए वोल्टेज को बदलकर, और आर्मेचर सर्किट में प्रतिरोध को बदलकर .

पहले दो नियंत्रण विधियों को सबसे व्यापक उपयोग प्राप्त हुआ है, तीसरी विधि का शायद ही कभी उपयोग किया जाता है: यह गैर-किफायती है और मोटर की गति लोड में उतार-चढ़ाव पर काफी निर्भर करती है। परिणामी यांत्रिक गुणों को अंजीर में दिखाया गया है।

विभिन्न गति नियंत्रण विधियों के साथ डीसी मोटर की यांत्रिक विशेषताएं

बोल्ड लाइन आर्मेचर करंट पर शाफ्ट टॉर्क पर गति की प्राकृतिक निर्भरता है, या वही है। प्राकृतिक यांत्रिक विशेषताओं वाली सीधी रेखा क्षैतिज धराशायी रेखा से कुछ हद तक विचलित होती है। इस विचलन को अस्थिरता, गैर-कठोरता, कभी-कभी राज्यवाद कहा जाता है। गैर-समानांतर सीधी रेखाओं का एक समूह I उत्तेजना द्वारा गति विनियमन से मेल खाता है, समानांतर सीधी रेखाएं II आर्मेचर वोल्टेज को बदलने के परिणामस्वरूप प्राप्त की जाती हैं, अंत में फैन III आर्मेचर सर्किट में सक्रिय प्रतिरोध को पेश करने का परिणाम है।

एक डीसी मोटर के उत्तेजना प्रवाह की परिमाण को रिओस्टेट या किसी भी उपकरण का उपयोग करके नियंत्रित किया जा सकता है जिसका प्रतिरोध परिमाण में भिन्न हो सकता है, जैसे ट्रांजिस्टर। जैसे ही सर्किट में प्रतिरोध बढ़ता है, फील्ड करंट घटता है, मोटर की गति बढ़ती है।पर जब चुंबकीय प्रवाह कमजोर होता है, तो यांत्रिक विशेषताएं प्राकृतिक से ऊपर होती हैं (यानी, रिओस्टेट की अनुपस्थिति में विशेषताओं से ऊपर)। इंजन की गति में वृद्धि से ब्रश के नीचे स्पार्किंग में वृद्धि होती है। इसके अलावा, जब इलेक्ट्रिक मोटर कमजोर प्रवाह के साथ काम करती है, तो इसके संचालन की स्थिरता कम हो जाती है, विशेष रूप से परिवर्तनीय शाफ्ट लोड के साथ। इसलिए, गति नियंत्रण सीमा इस तरह से 1.25 - नाममात्र के 1.3 गुना से अधिक नहीं होती है।

वोल्टेज विनियमन के लिए जनरेटर या कनवर्टर जैसे निरंतर चालू स्रोत की आवश्यकता होती है। सभी औद्योगिक इलेक्ट्रिक ड्राइव सिस्टम में समान विनियमन का उपयोग किया जाता है: जनरेटर - डायरेक्ट करंट ड्राइव (G - DPT), इलेक्ट्रिक मशीन एम्पलीफायर - DC मोटर (EMU - DPT), मैग्नेटिक एम्पलीफायर - DC मोटर (MU - DPT), थाइरिस्टर कनवर्टर - डीसी मोटर (टी - डीपीटी)।

इलेक्ट्रिक मोटर्स डायरेक्ट करंट बंद करो

डीसी इलेक्ट्रिक मोटर्स के साथ इलेक्ट्रिक ड्राइव में ब्रेक लगाने की तीन विधियों का उपयोग किया जाता है: गतिशील, पुनर्योजी और विपक्षी ब्रेकिंग।

डायनेमिक ब्रेकिंग डीसी मोटर मोटर की आर्मेचर वाइंडिंग को शॉर्ट-सर्किट करके या इसके द्वारा किया जाता है अवरोध… जिसमें एक डीसी मोटर संग्रहित यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हुए जनरेटर के रूप में काम करना शुरू कर देती है। यह ऊर्जा प्रतिरोध में गर्मी के रूप में जारी की जाती है जिससे आर्मेचर वाइंडिंग बंद हो जाती है। गतिशील ब्रेकिंग सटीक इंजन ब्रेकिंग सुनिश्चित करती है।

पुनर्योजी ब्रेकिंग डीसी मोटर तब प्रदर्शन करती है जब मुख्य इलेक्ट्रिक मोटर से जुड़ा होता है जिसे ड्राइव मैकेनिज्म द्वारा आदर्श निष्क्रिय गति से अधिक गति से घुमाया जाता है। फिर डी।आदि मोटर वाइंडिंग में प्रेरित लाइन वोल्टेज मान से अधिक हो जाएगा, मोटर वाइंडिंग में करंट दिशा को उलट देगा। एक इलेक्ट्रिक मोटर जनरेटर मोड में काम करती है, जिससे नेटवर्क को ऊर्जा मिलती है। उसी समय, इसके शाफ्ट पर एक ब्रेकिंग मोमेंट होता है। लोड को कम करने के साथ-साथ मोटर की गति को विनियमित करते समय और प्रत्यक्ष प्रवाह के साथ इलेक्ट्रिक ड्राइव में ब्रेकिंग प्रक्रियाओं के दौरान इस तरह के एक मोड को उठाने वाले तंत्र के ड्राइव में प्राप्त किया जा सकता है।

डीसी मोटर का पुनर्योजी ब्रेकिंग सबसे किफायती तरीका है, क्योंकि इस मामले में बिजली ग्रिड में वापस आ जाती है। धातु काटने वाली मशीनों के इलेक्ट्रिक ड्राइव में, इस विधि का उपयोग जी-डीपीटी और ईएमयू-डीपीटी सिस्टम में गति नियंत्रण के लिए किया जाता है।

विपक्षी डीसी मोटर को रोकना आर्मेचर वाइंडिंग में वोल्टेज और करंट की ध्रुवीयता को बदलकर किया जाता है। जब आर्मेचर करंट उत्तेजना कॉइल के चुंबकीय क्षेत्र के साथ इंटरैक्ट करता है, तो एक ब्रेकिंग टॉर्क बनता है, जो इलेक्ट्रिक मोटर के घूमने की गति कम होने के साथ घटता है। जब इलेक्ट्रिक मोटर की गति शून्य हो जाती है, तो इलेक्ट्रिक मोटर को नेटवर्क से डिस्कनेक्ट कर देना चाहिए, अन्यथा यह विपरीत दिशा में घूमना शुरू कर देगी।