Промышленные двигатели постоянного тока используются во многих портативных бытовых устройствах, автомобилях и в некоторых видах промышленного оборудования. Эти двигатели могут быть использованы для управления стандартным оборудованием, таким как вентиляторы, насосы, миксеры, конвейеры, лифты и многое другое.
Принцип работы промышленного двигателя постоянного тока основан на простой идеи, что электрический ток в обмотке якоря в присутствии магнитного поля будет создавать вращающуюся силу. Это простая идея, но ее реализация требует некоторых сложных инженерных решений.
Давайте начнем с простейшего электродвигателя постоянного тока. Он выглядит так: статор обеспечивает постоянное магнитное поле, а якорь, являющийся вращающейся частью, представляет собой простую катушку. Якорь подключается к источнику постоянного тока через пару коллекторных колец. Когда ток течет через катушку, в ней возникает электромагнитная сила. В соответствии с законом Лоренца катушка начинает вращаться. Вы можете заметить, что при вращении катушки коллекторные кольца соединяются с источником питания противоположной полярности. В результате на левой стороне катушки всегда наблюдается движение электричества от нас, а на правой - на нас. Это обеспечивает постоянное однонаправленное движение крутящего момента. Поэтому катушка будет продолжать вращаться. Однако, если внимательно наблюдать за вращением катушки, то можно заметить, что вращение останавливается, когда катушка расположена почти перпендикулярно магнитному потоку. Для решения этой проблемы нужно добавить еще один контур обмотки к ротору с отдельной коллекторной парой. При такой схеме в момент, когда первый контур находится в вертикальном положении, второй контур подключается к источнику питания. Таким образом, движущаяся сила всегда присутствует в системе. Чем больше таких контуров, тем более плавным будет вращение двигателя.
На про контур обмотки якоря двигателя помещаются в пазах высокопроводимых слоев стали. Это позволяет улучшить взаимодействие магнитных потоков и помогает поддерживать контакт с источником питания. Полюс статора из постоянного магнита используется только в очень маленьких двигателях постоянного тока. Чаще всего используется электромагнитное поле катушки. Электромагнит катушки питается от того же источника постоянного тока. Индуктор и роторная обмотка могут соединяться с двумя разными способами: параллельно или последовательно. В результате получаются две разные конструкции двигателя постоянного тока: двигатель параллельного и последовательного возбуждения. Двигатель последовательного возбуждения имеет хороший пусковой момент, но на его скорость резко падает с увеличением нагрузки. Двигатель параллельного возбуждения имеет низкий пусковой момент, но он способен работать практически с постоянной скоростью независимо от нагрузки на двигатель.
В отличие от других электрических машин, двигатели постоянного тока обладают уникальными свойствами генерирования обратной эдс. Вращение всех контуров в магнитном поле создает обратную эдс в соответствии с принципом электромагнитной индукции. То же происходит в случае с вращающимся контуром обмотки якоря: индуцируется внутренняя обратная эдс, которая противодействует прилагаемому входному напряжению. Обратная эдс пропорциональна частоте вращения ротора. При запуске двигателя обратная эдс слишком мала, поэтому ток в обмотке якоря становится слишком высоким, что приводит к выгоранию ротора. Поэтому для больших двигателей постоянного тока необходим соответствующий пусковой механизм, который регулирует прилагаемое входное напряжение.
Одним из интересных вариантов двигателя постоянного тока является универсальный двигатель, способный работать от источников питания как переменного, так и постоянного тока. Этот вид двигателя может быть использован во многих различных приложениях благодаря своей универсальной способности работать от разных источников питания. Это может быть особенно полезно в тех случаях, когда доступность источника питания ограничена или когда нужно использовать оборудование в различных местах с разными источниками питания.
Кроме того, двигатели постоянного тока имеют высокую точность управления. Это означает, что они могут быть использованы для управления процессами, которые требуют высокой точности, например, для управления током или скоростью. Они также могут быть использованы для создания регулируемых электрических цепей, что делает их идеальным выбором для применения в оборудовании управления и автоматизации.
В целом, промышленные двигатели постоянного тока представляют собой важную часть многих промышленных и бытовых приложений. Они обладают высокой точностью управления, уникальными свойствами генерирования обратной эдс и способностью работать от разных источников питания. Это делает их идеальным выбором для широкого спектра приложений и позволяет им играть важную роль в промышленности и быту.