Выбираем электросистему — AC или DC?
Какой мотор выбрать при заказе электрического транспортного средства — AC или DC?
В привычном нам мире двигателей внутреннего сгорания существует многообразие типов: рядные, V-образные, оппозитные, роторные и т.д. И до сих пор не выбран единственный, «лучший» тип двигателя. Разные типы двигателей существуют для удовлетворения различных потребностей, таких как цена или производительность. Это также применимо и к электромоторам.
При выборе гольфкара, электробуса или электрогрузовика одним из важнейших технических параметров является тип и мощность мотора. И если с мощностью все понятно – она должна быть достаточной для решения поставленных перед гольфкаром задач, то с типом мотора менее очевидно. На рынке представлены 2 типа – DC моторы (щеточно-коллекторные моторы постоянного тока) и AC моторы (синхронные моторы переменного тока). Иногда можно встретить бесщеточные BLDC моторы, либо асинхронные AC моторы, но это скорее экзотика в случае с низкоскоростным электротранспортом, поэтому не будем добавлять их к сравнению.
DC моторы
Многие производители ЭТС, в том числе и американские, до сих пор предлагают технику с щеточными DC моторами, обычно — в самых недорогих конфигурациях. Попробуем понять стоит ли на этом сэкономить.
Сильные стороны моторов:
• Щеточные DC моторы с последовательным возбуждением обмоток обладают большим крутящим моментом на старте и низких оборотах.
• DC моторы относительно компактны и обладают небольшой массой
• DC мотор прост в управлении, для него требуется более дешевый контроллер
А вот слабые стороны щеточных DC моторов:
• DC-мотор обладает щеточно-коллекторным узлом, который подвержен повышенному износу графитовых щеток и коллектора. Буквально – щетки истираются о коллектор, со временем они требуют замены и имеют свойство ломаться.
• Обмотки на статорах постоянного тока выделяют много тепла, которое требует сложных технологий для рассеивания, включая оребрение статора, охлаждение маслом и т.д.
• Крутящий момент DC-мотора снижается с ростом оборотов
AC моторы
AC мотор – изобретение гениального Николы Тесла. На данный момент электромоторы переменного тока потребляют 50% электроэнергии в мире, 90% электромоторов в промышленности – переменного тока. Секрет успеха – простота конструкции: статор, подключенный к 3-фазам, и ротор на подшипниках. Однако на электротранспорте AC моторы получили распространение только в последние 10 лет, давайте разберемся почему.
Чем хороши AC моторы:
• Высокая надежность за счет отсутствия трущихся деталей (щеток и коллектора)
• Более дешевое и редкое техническое обслуживание
• Рекуперативное торможение — накопить энергию от торможения двигателем так же легко, как и потратить энергию при ускорении. Некоторые системы DC также могут это сделать, но они не делают этого так же хорошо, и это всегда делает их более сложными и дорогими.
• В силу того, что АС контроллеры более сложные, у них шире функционал программирования, а значит у производителя и пользователей больше возможностей настройки электромобиля.
Резюмируем:
При эксплуатации AC мотор предпочтительнее. Единственная причина, по которой двигатели переменного тока не вытеснили DC моторы окончательно — это более высокая стоимость приобретения. Однако, надежность и эффективность техники наших клиентов для нас в приоритете. Поэтому мы в MassEV предлагаем к продаже гольфкары, электробусы, электрогрузовики и другую технику с AC моторами, но по цене версий с DC моторами.
BaByliss Paris — Как различать профессиональный фен и непрофессиональный?
В профессиональных фенах всегда используются профессиональные AC моторы переменного тока (см.картинку). В бытовых же фенах обычно стоят моторы DC постоянного тока.
Моторы DC всегда гораздо слабее, они не могут создавать полноценный мощный воздушный поток, срок их службы также сильно ограничен, т.к. они не предназначены для частого использования. Кроме того, DC мотор в силу своей слабой мощности не может выдерживать длительные нагрузки по созданию мощного горячего воздуха и практически никогда не может создать по-настоящему холодный воздух (обычно получается тёлпый воздух в лучшем случае).
AC мотор создавался изначально для того, чтобы служить в профессиональных целях (в парикмахерских, салонах и пр.), соответственно, он рассчитан и на частое использование, и долгую службу (гарантия у фенов с AC мотором – 5 лет, как, например, у BaByliss 6614E, 6615E, 6616E).
Вы наверняка замечали, что при использовании обычных бытовых фенов очень хочется направить воздух на каждую прядь по очереди и качественно уложить их, но качественного результата не получается, потому что воздух расходится по ширине и длине не только этой одной пряди, но и по другим, делая укладку небрежной, неаккуратной.
Это основные параметры, которые необходимо учитывать при выборе фена.
Кроме них, можно обратить внимание на длину шнура (у профессиональных фенов всегда длинный шнур), на петельку для подвешивания (этот элемент практически уже перекочевал и в бытовые фены) и на вес фена, но здесь будьте внимательны. AC мотор весит больше мотора DC, т.к. он мощнее и служит несоизмеримо дольше, но иногда производители идут на хитрость и увеличивают вес фена за счет материалов самого корпуса.На всякий случай посмотрите коробку или описание прибора и убедитесь в том, что приобретаете профессиональный фен с AC мотором.
| о компании | |||||||
Приводные Технологии — развивающаяся компания малого бизнеса, основным видом деятельности которой является производство, маркетинг и промоушинг, бытовой и промышленной, доступной и надежной приводной техники. Интеграция новейших технологий современного редукторостроения к отечественным условиям производства, — особенность наших технических решений, предлагаемых рынку. Современные запросы приводов стали более требовательны к механической передаточной части, к подводимому электрическому оборудованию, к последующим приводным муфтам и др. Наши предложения редукторных мини-моторов, редукторных узлов и силовых передаточных машин предназначены для эксплуатации в разных отраслях, для достижения различных целей, с любым набором требований и т.д. Помимо всего этого, имеется широкий выбор электрических устройств для оперативного контроля и регулирования режимов работы привода, — так называемая, область приводной электроники. подробнее | |||||||
| |||||||
BaByliss Paris фены, выпрямители, фен-щетки, термобигуди, триммеры, зеркала. Доставка
Профессиональный фен или обычный? В чем разница? 30 сентября 2013 г.
Приведем несколько основных отличий профессиональных фенов от обычных:
1. Долговечность: только двигатель переменного тока (AC Motor) позволяет работать фену «без передышки» максимально долго и часто, как этого требуют салоны красоты. У Вашего мастера вы никогда не увидите бытовой фен с DC мотором.
2. Мощность: при одинаковой мощности в Ватах бытового и профессионального фена, фен с АС мотором выдает гораздо более мощный поток воздуха. Встречаются и бытовые фены с мощностью до 2500Вт., при этом сила их обдува ниже чем у профессиональных фенов с мощностью 2000Вт.!
3. Холодный воздух: Вы наверняка обращали внимание, что после посещения салона, укладка сохраняет форму гораздо дольше времени, при этом мастер практически не пользовался средствами для укладки? Все правильно: секрет в умелом чередовании горячего и холодного режимов обдува. Именно мгновенная разница в температуре придает стойкость волосам. Только фен с профессиональным АС мотором обеспечивает по-настоящему холодный воздух, при чем сразу же после переключения с горячего режима.
4. Тонкие концентраторы: Профессиональные фены обладают тонкими концентраторами. Благодаря этому, Вы можете полностью контролировать процесс укладки, четко направляя воздух в требуемую зону.
5. Шнур в профессиональных фенах всегда длиннее шнура обычного фена.
В настоящее время многие производители указывают на упаковке и самом фене слова Professional, Salon, Stylist Pro, Power Motor и т.п. Это делают для того, чтобы привлечь внимание к своей продукции. При этом, на первый взгляд, фен может действительно напоминать профессиональный, однако при ближайшем рассмотрении он оказывается бытовым и радость от покупки будет недолгой, либо её не будет вовсе.
Как распознать «овечку в волчьей шкуре»:
1. Вес профессионального фена больше, чем бытового (сам АС-мотор весит не менее 200 граммов).
2. Шнур профессионального фена вдвое толще, длиннее и имеет круглую форму.
3. Ищите надпись AC Motor на фене либо упаковке, т.к. эту характеристику ни один производитель никогда не скроет от покупателя. Если её нет – перед Вами обычный фен.
Если при выборе фена основные критерии для Вас – мощность и долговечность, советуем обратить внимание на профессиональные фены BaByliss i-Pro, т.к. фены данной линейки обладают колоссальной силой и точностью обдува, благодаря мощному профессиональному АС мотору и сверхтонким запатентованным концентраторам (толщина всего 6 мм.). Фены BaByliss i-Pro производится на знаменитом итальянском заводе Coif’in, выпускающим фены исключительно для профессионального рынка. Фены BaByliss i-Pro по праву зарекомендовали себя как наиболее мощные и надежные.
Фены этой серии прекрасно сбалансированы: отлично лежат в руке без крена задней или передней части. Встроенный генератор ионов помогает ухаживать за волосами, придавая им блеск и предотвращая появление статики.
В нашем интернет магазине Вы можете купить любой понравившийся фен BaByliss серии iPro с доставкой и официальной гарантией производителя.
Мы гарантируем Вам качество, мощность и надежность.
Пользуйтесь техникой салона красоты у себя дома!
| The structure was similar in format to both NanoSail-D2 and LightSail 2. The deployment of the sail was driven by a brushless DC motor. | Структура была похожа по формату как на NanoSail-D2, так и на LightSail 2. Развертывание паруса приводилось в действие бесщеточным двигателем постоянного тока. |
| The razor may be powered by a small DC motor, which is either powered by batteries or mains electricity. | Бритва может питаться от небольшого двигателя постоянного тока, который питается либо от батарей, либо от электросети. |
| Most systems employ eddy current, oil hydraulic, or DC motor produced loads because of their linear and quick load change abilities. | Большинство систем используют вихретоковые, масляные гидравлические или DC-моторные нагрузки из-за их линейной и быстрой смены нагрузки. |
| The control unit for an AC motor is a variable-frequency drive, while the control unit for a DC motor is a DC drive. | Блок управления двигателем переменного тока представляет собой частотно-регулируемый привод, а блок управления двигателем постоянного тока — привод постоянного тока. |
| DC drives are DC motor speed control systems. | Приводы постоянного тока — это системы регулирования скорости двигателя постоянного тока. |
| As an example, a DC motor can be rotated clockwise using a positive DC voltage and counterclockwise using a negative DC voltage. | Например, двигатель постоянного тока можно вращать по часовой стрелке, используя положительное напряжение постоянного тока, и против часовой стрелки, используя отрицательное напряжение постоянного тока. |
| Some DC-motor-equipped drag racer EVs have simple two-speed manual transmissions to improve top speed. | Некоторые оснащенные двигателем постоянного тока дрэг-рейсеры EVs имеют простую двухступенчатую механическую коробку передач для улучшения максимальной скорости. |
| A DC motor is any of a class of rotary electrical motors that converts direct current electrical energy into mechanical energy. | Двигатель постоянного тока — это любой из класса вращающихся электродвигателей, который преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию. |
| In some DC motor designs the stator fields use electromagnets to create their magnetic fields which allow greater control over the motor. | В некоторых конструкциях двигателей постоянного тока поля статора используют электромагниты для создания своих магнитных полей, которые обеспечивают больший контроль над двигателем. |
| The speed of a DC motor can be controlled by changing the voltage applied to the armature. | Скорость двигателя постоянного тока можно регулировать путем изменения напряжения, подаваемого на якорь. |
| If external mechanical power is applied to a DC motor it acts as a DC generator, a dynamo. | Если внешняя механическая сила приложена к двигателю постоянного тока, то он действует как генератор постоянного тока, динамо-машина. |
| Advantages of a brushed DC motor include low initial cost, high reliability, and simple control of motor speed. | Преимущества щеточного двигателя постоянного тока включают низкую начальную стоимость, высокую надежность и простое управление скоростью вращения двигателя. |
| A series DC motor connects the armature and field windings in series with a common D.C. power source. | Последовательный двигатель постоянного тока соединяет якорь и обмотки возбуждения последовательно с общим источником питания постоянного тока. |
| A shunt DC motor connects the armature and field windings in parallel or shunt with a common D.C. power source. | Шунтирующий двигатель постоянного тока соединяет якорь и обмотки возбуждения параллельно или шунтирует с общим источником питания постоянного тока. |
| This type of motor has good speed regulation even as the load varies, but does not have the starting torque of a series DC motor. | Этот тип двигателя имеет хорошую регулировку скорости даже при изменении нагрузки, но не имеет пускового момента серийного двигателя постоянного тока. |
| Другие результаты | |
| The cars hang on wheels which are driven by multiple electric motors operating at 750 volts DC, fed from an extra rail. | Вагоны висят на колесах, которые приводятся в движение несколькими электродвигателями, работающими на 750 вольт постоянного тока, питаемыми от дополнительного рельса. |
| The Lorenz equations also arise in simplified models for lasers, dynamos, thermosyphons, brushless DC motors, electric circuits, chemical reactions and forward osmosis. | Уравнения Лоренца также возникают в упрощенных моделях для лазеров, динамо-машин, термосифонов, бесщеточных двигателей постоянного тока, электрических цепей, химических реакций и прямого осмоса. |
| They ended up using a DC traction motor instead. | Вместо этого они использовали тяговый двигатель постоянного тока. |
| Brushed DC motors rotate continuously when DC voltage is applied to their terminals. | Щеточные двигатели постоянного тока вращаются непрерывно, когда напряжение постоянного тока подается на их клеммы. |
| A three-phase inverter as shown to the right converts a DC supply, via a series of switches, to three output legs which could be connected to a three-phase motor. | Трехфазный инвертор, как показано справа, преобразует источник постоянного тока через ряд переключателей в три выходных ножки, которые могут быть подключены к трехфазному двигателю. |
| A stepper motor, also known as step motor or stepping motor, is a brushless DC electric motor that divides a full rotation into a number of equal steps. | Шаговый двигатель, также известный как шаговый двигатель или шаговый двигатель, представляет собой бесщеточный электродвигатель постоянного тока, который делит полный оборот на несколько равных шагов. |
| Some of these systems — eg for physics labs — generate DC, others might generate AC. Some have separate motors and generators. | Некоторые из этих систем — например, для физических лабораторий-генерируют постоянный ток, другие могут генерировать переменный ток. В некоторых номерах установлены отдельные двигатели и генераторы. |
| Older styles of machines used DC motors; however, with advances in technology, today’s machines mostly use AC brushless motors for drives. | Более старые типы машин использовали двигатели постоянного тока; однако с развитием технологий современные машины в основном используют бесщеточные двигатели переменного тока для приводов. |
| Linear DC motors are not used as it includes more cost and linear SRM suffers from poor thrust. | Линейные двигатели постоянного тока не используются, так как это включает в себя большую стоимость, а линейный SRM страдает от плохой тяги. |
| Several types of DC motors are described in the electric motor article. | В статье электродвигатели постоянного тока описано несколько типов электродвигателей постоянного тока. |
| The electric motor article also describes electronic speed controls used with various types of DC motors. | В статье о электродвигателях также описываются электронные регуляторы скорости, используемые с различными типами двигателей постоянного тока. |
| Recent alternatives to DC motors are piezo motors or ultrasonic motors. | Недавними альтернативами двигателям постоянного тока являются пьезодвигатели или ультразвуковые двигатели. |
| The use of AC eliminated the need for spinning DC voltage conversion motor-generators that require regular maintenance and monitoring. | Использование переменного тока устранило необходимость в вращающихся двигателях-генераторах преобразования постоянного напряжения, требующих регулярного технического обслуживания и контроля. |
| The Rutherford engine uses dual brushless DC electric motors and a lithium polymer battery. | Двигатель Резерфорда использует двойные бесщеточные электродвигатели постоянного тока и литий-полимерную батарею. |
| Some of these technologies include rotary compressors, inverters, DC brushless motors, variable-speed drives and integrated systems. | Некоторые из этих технологий включают роторные компрессоры, инверторы, бесщеточные двигатели постоянного тока, вариаторы и интегрированные системы. |
| Today some elements of this design forms the basis of nearly all DC electric motors. | Сегодня некоторые элементы этой конструкции составляют основу практически всех электродвигателей постоянного тока. |
| Small DC motors are used in tools, toys, and appliances. | Небольшие двигатели постоянного тока используются в инструментах, игрушках и бытовой технике. |
| Larger DC motors are currently used in propulsion of electric vehicles, elevator and hoists, and in drives for steel rolling mills. | Более крупные двигатели постоянного тока в настоящее время используются в двигателях электромобилей, лифтов и подъемников, а также в приводах сталепрокатных станов. |
| The advent of power electronics has made replacement of DC motors with AC motors possible in many applications. | Появление силовой электроники сделало возможной замену двигателей постоянного тока двигателями переменного тока во многих областях применения. |
| At high power levels, DC motors are almost always cooled using forced air. | При высоких уровнях мощности двигатели постоянного тока почти всегда охлаждаются с помощью принудительного воздуха. |
| In diesel electric locomotives they also use their DC motors as generators to slow down but dissipate the energy in resistor stacks. | В дизель-электрических локомотивах они также используют свои двигатели постоянного тока в качестве генераторов, чтобы замедлить, но рассеять энергию в резисторных стеках. |
| Typical brushless DC motors use one or more permanent magnets in the rotor and electromagnets on the motor housing for the stator. | Типичные бесщеточные двигатели постоянного тока используют один или несколько постоянных магнитов в Роторе и электромагниты на корпусе двигателя для статора. |
| Other types of DC motors require no commutation. | Другие типы двигателей постоянного тока не требуют коммутации. |
| Differential compound DC motors have good speed regulation and are typically operated at constant speed. | Дифференциальные составные двигатели постоянного тока имеют хорошую регулировку скорости и обычно работают на постоянной скорости. |
DC мотор принцип и реализации метода — Новости
DC мотор принцип и метод реализации
— Mar 02, 2019 —
DC мотор принцип и реализации метода
DC-мотор принцип работы
Двигатель постоянного тока является вращающихся электрических машин, который преобразует DC электрическую энергию в механическую энергию (двигатель постоянного тока) или преобразует механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока (DC генератор). Это двигатель, который преобразует механическую энергию и мощность постоянного тока друг к другу.
Текущий двигатели постоянного тока типа роторный арматура и в основном состоят из ротора и статора. Статор состоит из основной магнитный полюс, реверсивный магнитный полюс, устройство кисти, базы и крышке; ротора имеет ядро арматура, арматура, обмотки, коллектора, вращающегося вала и подшипников. Как подсказывает название, статора монтируется в неподвижной части, производство фиксированной магнитного поля; Ротор, который является вращающейся частью, производит магнитное поле, которое изменяется полярность. Это диаграмма физической модели для анализа двигателя постоянного тока. Среди них фиксированная часть имеет магнит, который именуется здесь основной магнитный полюс; и фиксированной части кисти. Вращающаяся часть имеет тороидальный сердечник и обмотки намотана тороидальный.
Магнитное поле присутствует вокруг напряжением проводника и подвергается ампер силы (усилие к магнитному полю в магнитном поле). Так как постоянного тока передается, генерируется полярности противоположно из основной магнитный полюс, чтобы Проводник движется в одном направлении. Когда ротор двигателя поворачивается на 180 градусов, мотор кисть автоматически переключает текущее направление держать вращение ротора. В сочетании с магнитами, которые были сыграны, будет отразили же полярности, и будет привлекать противоположной полярности, поэтому я понимаю. Это основной принцип работы двигателей постоянного тока.
Осуществление
Двигатель — ток управляемый компонент, который требует большой ток для передачи. Выходной ток IO выходной порт традиционной одночиповых микрокомпьютер как правило о 10 мА. Текущий сингл чип микрокомпьютера, как правило, 20-25ma, но ограничен общий ток несколько портов ввода-вывода. Некоторые корни не может превышать 200 мА, и некоторые не может превышать 400 мА. Для двигателя постоянного тока с 12V Номинальное напряжение и номинальная мощность 25Вт необходимые операционной текущего является 2A, 2000ma. Возможность диск IO порта микроконтроллера является далеко не достаточно. Таким образом это необходимо для контроля двигателя с помощью диска устройства. Здесь мы используем ULN2003, который представляет собой высокого напряжения, тока, внутренняя драйвер чип, состоящий из семи кремния Дарлингтона NPN трубки. Здесь вам только нужно знать, что ULN2003 чип может усилить токовый выход из порта ввода-вывода микроконтроллера. Если микроконтроллер хочет привода двигателя, он должен использовать функции драйвера как ULN2003.
Двигатель постоянного тока имеет только два терминала и проводки очень проста. Проще говоря, один конец подключен к положительному полюсу источника питания, а другой конец соединен отрицательный полюс, он будет вращаться; Если вы хотите, чтобы двигатель вращается в противоположном направлении, вам только нужно изменить положительный и отрицательный полюса.
новости по теме
сопутствующие товары
Двигатель постоянного тока, как это работает — Новости
Двигатель постоянного тока, как это работает
Рабочая
Давайте сначала начать с простейшей двигатель постоянного тока возможно. Это выглядит, как показано на рис.1. Статора постоянного магнита и обеспечивает постоянное магнитное поле. Арматура, которая является вращающейся части, представляет собой простой катушку.
Рис.1 A упрощенные О.К. двигатель, который работает с постоянным магнитом
Каркаса подключен к источнику питания постоянного тока через пару коллекторные кольца. Когда ток протекает через Катушки электромагнитные силы наведено на него согласноЗакон Лоренца, поэтому катушка начнут вращаться. Силы, индуцированной из-за электромагнитной индукции показано с помощью «красные стрелки» на рис.2.
Рис.2 электромагнитные силы, вызванные на катушки сделать каркас катушки поворот
Вы заметите, что как катушка вращается, коллекторные кольца соединения с источником питания противоположной полярности. В результате, на левой стороне катушки электричество всегда будет поступать ‘ от ‘ и на правой стороне, электричество всегда будет поступать «к». Это обеспечивает крутящий момент действия также в том же направлении на протяжении всего движения, поэтому катушка будет продолжать вращение.
Рис.3 коллекторные кольца убедитесь, направленный ток протекает через левую и правую части катушки
Улучшение действий крутящий момент
Но если вы наблюдать действие крутящий момент на катушке, вы заметите, что, когда катушка почти перпендикулярно магнитного потока, действие крутящий момент приближается к нулю.
Рис.4 когда катушка приближается перпендикулярно магнитного потока, крутящий момент приближается к нулю
В результате будет нерегулярные движения ротора, если вы запустите двигатель постоянного тока. Вот хитрость, чтобы преодолеть эту проблему! Добавьте один больше цикла ротора, с парой отдельного коммутатора для него. В этой договоренности, когда первый цикл находится в вертикальном положении, второй цикл будет подключен к источнику питания. Так что движущей силой всегда присутствует в системе.
Рис.5 для 2 расположение ротора катушки, когда первый катушки перпендикулярно магнитного потока, вторая катушка подключен к источнику питания
Кроме того чем больше таких петель, гладкой будет мотора вращения. В практической мотор петлями арматура установлены внутри гнезда высокой проницаемостью слоев стальных. Это позволит укрепить взаимодействие магнитного потока. Подпружиненные коммутатор щетки помогают поддерживать контакты с источником питания.
Рис.6 более количество катушек, более гладкой будет мотора вращения; чтобы усилить взаимодействие магнитного потока, катушки помещаются между полюсами стали слой
Использование электромагнита
Полюс статора постоянного магнита используется только для очень малых двигателей постоянного тока. Чаще всего используется электромагнита; Катушка электромагнита питается от того же источника постоянного тока.
Рис.7 электромагнита используется большую часть времени в мотор О.К.
Шунт & серии двигателей
Поле катушки могут быть подключены к обмотки ротора в 2 различными способами; Параллельные или серии. Это приводит в 2 различных видов DC мотор конструкций; моторы Шунт и серии.
Рис.8 в катушки серии двигателя ротор и статор катушки подключены в серии
Двигатель серии рана имеет хорошие пусковой момент, но его скорость резко падает с нагрузкой. Это природа показан на рис.8
Мотор Шунт имеет низкий пусковой момент, но это может работать почти с постоянной скоростью, независимо от нагрузки на двигатель. Это привлекательный операция характеристика мотор Шунт-раны, характер вариации скорости-крутящий момент показан на рис. 10.
Рис.9 шунта двигателя имеет параллельное соединение между поле статора и windng
Рис.10 A мотор Шунт обеспечивает константа скорости-крутящий момент charactersitcs
Концепция обратно E.M.F
В отличие от других электрических машин О.К. двигатели exhibit уникальной характеристикой; производство back EMF. Вращающейся петли в магнитном поле будет производить EMF принцип электромагнитной индукции.
Рис.11 спину E.M.F индуцированных значительно уменьшает текущий поток через катушку арматура
В случае вращение арматуру петли также является то же самое. Будет индуцированной внутренней EMF, что сопротивляется прикладной входного напряжения. Back EMF уменьшает ток якоря на большое расстояние. EMF обратно пропорциональна скорости ротора. При пуске двигателя, back EMF является слишком низким, таким образом, ток якоря становится слишком высокой, ведущих к выгоранию ротора. Таким образом надлежащего пусковой механизм, который управляет прикладной входного напряжения необходим в крупных двигателей О.К.
Одним из интересных вариантов двигателя постоянного тока является универсальный двигатель, который способен запускаться источники питания переменного тока и О.К. Мы пойдем через свои работы и оперативные функции в отдельной статье.
Определение двигателя постоянного тока
Двигатель постоянного или постоянного тока преобразует электрическую энергию в механическую. Это один из двух основных типов двигателей: другой тип — двигатель переменного тока или двигатель переменного тока. Среди двигателей постоянного тока есть двигатели с шунтовой обмоткой, с последовательной обмоткой, с составной обмоткой и с постоянными магнитами.
Функция
Двигатель постоянного тока состоит из статора, якоря, ротора и коллектора со щетками. Противоположная полярность между двумя магнитными полями внутри двигателя заставляет его вращаться.Двигатели постоянного тока — это самый простой тип двигателя, который используется в бытовых приборах, таких как электрические бритвы, и в электрических стеклоподъемниках в автомобилях.
Основные операции двигателя постоянного тока
Двигатель постоянного тока оборудован магнитами, постоянными магнитами или электромагнитными обмотками, которые создают магнитное поле. Когда ток проходит через якорь, также известный как катушка или провод, расположенный между северным и южным полюсами магнита, поле, создаваемое якорем, взаимодействует с полем магнита и создает крутящий момент.В двигателе постоянного тока магнит образует статор, якорь размещен на роторе, а коммутатор переключает ток от одной катушки к другой. Коммутатор соединяет стационарный источник питания с якорем с помощью щеток или токопроводящих стержней. Кроме того, двигатели постоянного тока работают с фиксированной скоростью при фиксированном напряжении и без проскальзывания.
Типы двигателей постоянного тока
Катушки возбуждения и якорь в двигателе с шунтирующей обмоткой соединены параллельно, также известное как шунтирующее соединение, в результате чего ток возбуждения пропорционален нагрузке на двигатель.
В двигателях с последовательной обмоткой катушки возбуждения и якорь соединены последовательно, и ток протекает только через катушки возбуждения.
Двигатель с комбинированной обмоткой является гибридом как с параллельной обмоткой, так и с последовательной обмоткой, и имеет обе конфигурации. Поле в двигателе с постоянными магнитами создается постоянными магнитами, как позволяет название.
Проблема коммутатора
Функция коммутатора заключается в передаче тока от неподвижной точки к вращающемуся валу.Щетки, электрические контакты на коммутаторе, подключают источник питания к якорю. В определенные моменты времени во время вращения двигателя постоянного тока коммутатор должен реверсировать ток. Это может привести к сокращению срока службы двигателя из-за износа, возникающего из-за трения и искрения.
Бесщеточные двигатели постоянного тока
Бесщеточные двигатели постоянного тока уменьшают износ коллектора в обычных двигателях постоянного тока. В этих типах постоянный магнит расположен в роторе, а катушки — в статоре.Обмотки катушки создают вращающееся магнитное поле, потому что они электрически отделены друг от друга, что позволяет их включать и выключать. Коммутатор в этом двигателе не передает ток на ротор. Вместо этого постоянное магнитное поле ротора преследует поле вращающегося статора, создавая поле ротора. Еще одним ключевым компонентом бесщеточного двигателя постоянного тока является использование электронной схемы и датчиков с коммутатором для возбуждения двигателя для создания крутящего момента.
Двигатель постоянного тока — обзор
1.1.2.2 Двигатель переменного тока
В отличие от двигателей постоянного тока, которые вращаются за счет силы между двумя стационарными магнитными полями, двигатели переменного тока используют силу между двумя вращающимися магнитными полями . В двигателях переменного тока вращаются и магнитное поле статора, и магнитное поле ротора, как показано на рис. 1.6.
Рисунок 1.6. Принцип работы электродвигателя переменного тока.
Как будет более подробно описано в главе 3, эти два магнитных поля всегда вращаются с одинаковой скоростью и, таким образом, неподвижны относительно друг друга и сохраняют определенный угол.В результате между ними создается постоянная сила, заставляя двигатель переменного тока работать непрерывно. Принцип работы двигателя переменного тока заключается в том, что сила, создаваемая взаимодействием двух вращающихся магнитных полей, заставляет ротор вращаться.
В двигателях переменного тока вращающееся магнитное поле на статоре создается трехфазными токами. Когда трехфазный источник питания переменного тока подается на трехфазные обмотки статора двигателя переменного тока, трехфазные токи, протекающие в этих обмотках, создают вращающееся магнитное поле.Мы рассмотрим вращающееся магнитное поле более подробно в главе 3.
Есть два типа двигателей переменного тока: синхронный двигатель и индукционный (асинхронный) двигатель . Они по-разному генерируют магнитное поле ротора, тогда как магнитное поле статора они генерируют одинаково. В синхронном двигателе, показанном на рис. 1.2B, магнитное поле на роторе создается либо постоянным магнитом, либо обмоткой возбуждения, питаемой от источника постоянного тока, отделенного от источника переменного тока статора.В этом двигателе магнитное поле ротора неподвижно относительно ротора. Следовательно, для создания крутящего момента ротор должен вращаться с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле статора. Эта скорость называется синхронной скоростью . Вот почему этот двигатель упоминается как синхронный двигатель .
С другой стороны, в асинхронном двигателе, показанном на рис. 1.2C, магнитное поле ротора генерируется мощностью переменного тока. Мощность переменного тока, используемая для возбуждения ротора, передается от статора за счет электромагнитной индукции.Из-за этой важной особенности этот двигатель упоминается как асинхронный двигатель . В асинхронном двигателе магнитное поле ротора вращается относительно ротора с некоторой скоростью. Для создания крутящего момента вращающиеся магнитные поля статора и ротора должны вращаться с одинаковой скоростью. Для этого необходимо, чтобы сам ротор вращался с разницей скоростей между вращающимися магнитными полями статора и ротора. Точнее, вращающееся магнитное поле ротора вращается с разностью скоростей между вращающимся магнитным полем статора и ротором.Чтобы использовать возбуждение ротора за счет электромагнитной индукции, скорость ротора всегда должна быть меньше синхронной скорости. Таким образом, асинхронный двигатель также называется асинхронным двигателем .
Среди двигателей двигатели постоянного тока в основном используются для управления скоростью и крутящим моментом из-за своей простоты. Их простота заключается в том, что скорость двигателя постоянного тока пропорциональна напряжению, а его крутящий момент пропорционален току. Однако, поскольку электродвигатели постоянного тока требуют периодического обслуживания щеток и коммутаторов, в последнее время наблюдается тенденция к использованию необслуживаемых электродвигателей переменного тока, поскольку они могут предложить высокую производительность по разумной цене.
Как упоминалось ранее, электродвигатели могут работать по основному принципу, согласно которому крутящий момент, создаваемый взаимодействием между магнитными полями, создаваемыми в статоре и роторе, заставляет двигатель работать. Теперь мы рассмотрим требования, обеспечивающие непрерывную выработку крутящего момента двигателем.
Двигатель постоянного или постоянного тока: что это такое? (Схема прилагается)
Что такое двигатель постоянного тока?
Принцип действия двигателя постоянного тока
Когда токопроводящий проводник помещается в магнитное поле, он испытывает крутящий момент и имеет тенденцию двигаться.
Другими словами, когда магнитное поле и электрическое поле взаимодействуют, возникает механическая сила. Электродвигатель постоянного тока или электродвигатель постоянного тока работает по этому принципу. Это называется автомобильным движением.
Направление вращения этого мотора задается правилом левой руки Флеминга, которое гласит, что если указательный палец, средний палец и большой палец вашей левой руки вытянуты взаимно перпендикулярно друг другу и если указательный палец представляет направление движения В магнитном поле средний палец указывает направление тока, затем большой палец представляет направление, в котором сила действует на вал двигателя постоянного тока .
Конструктивно и конструктивно двигатель постоянного тока в точности похож на генератор постоянного тока, но электрически все наоборот.
Здесь, в отличие от генератора, мы подаем электрическую энергию на входной порт и получаем механическую энергию из выходного порта. Мы можем представить это на блок-схеме, показанной ниже.
В двигателе постоянного тока выше напряжение питания E и ток I подаются на электрический порт или входной порт, и мы получаем механический выход i.е. крутящий момент T и скорость ω от механического порта или выходного порта.
Параметр K связывает переменные порта ввода и вывода двигателя постоянного тока .
Итак, из рисунка выше мы можем хорошо понять, что двигатель — это явление, прямо противоположное генератору постоянного тока, и мы можем получить как двигательную, так и генераторную работу от одной и той же машины, просто поменяв местами порты.
Подробное описание двигателя постоянного тока
Чтобы понять двигатель постоянного тока в деталях, рассмотрим схему ниже:
Круг в центре представляет двигатель постоянного тока.По кругу рисуем кисти. На щетках подключаем внешние клеммы, через которые подаем напряжение питания.
На механическом выводе у нас есть вал, выходящий из центра якоря, и вал соединяется с механической нагрузкой. На выводах питания изображаем последовательно сопротивление якоря R а .
Теперь позвольте входному напряжению E приложить к щеткам. Электрический ток, протекающий через якорь ротора через щетки в присутствии магнитного поля, создает крутящий момент T g .Благодаря этому крутящему моменту T g якорь двигателя постоянного тока вращается.
Поскольку по проводникам якоря проходят токи, а якорь вращается внутри магнитного поля статора, он также создает ЭДС E b аналогично генератору.
Генерируемая ЭДС E b направлена противоположно подаваемому напряжению и известна как обратная ЭДС, поскольку она противодействует прямому напряжению.
Обратная ЭДС, как и в случае генератора, представлена как
Где, P = количество полюсов
φ = поток на полюс
Z = No.проводов
A = количество параллельных путей
и N — скорость двигателя постоянного тока.
Итак, из приведенного выше уравнения мы можем видеть, что E b пропорционально скорости «N.» То есть всякий раз, когда двигатель постоянного тока вращается; это приводит к генерации обратной ЭДС. Теперь представим скорость ротора через ω в рад / сек. Итак, E b пропорционально ω.
Итак, когда приложение нагрузки снижает скорость двигателя, E b уменьшается. Таким образом, увеличивается разница напряжений между питающим напряжением и обратной ЭДС, что означает увеличение E — E b .
Из-за этой увеличенной разницы напряжений увеличивается ток якоря и, следовательно, крутящий момент, и, следовательно, увеличивается скорость. Таким образом, двигатель постоянного тока способен поддерживать одинаковую скорость при переменной нагрузке.
Теперь ток якоря I a представлен как
Теперь при запуске скорость ω = 0, поэтому при запуске E b = 0.
Теперь, поскольку электрическое сопротивление обмотки якоря R a мало, этот двигатель имеет очень высокий пусковой ток при отсутствии обратной ЭДС.В результате нам необходимо использовать стартер для запуска двигателя постоянного тока.
Теперь, когда двигатель продолжает вращаться, начинает генерироваться обратная ЭДС, и постепенно ток уменьшается по мере того, как двигатель набирает скорость.
Типы двигателей постоянного тока
Двигатели прямого действия классифицируются в зависимости от подключения обмотки возбуждения к якорю.
Существует 3 основных типа двигателей постоянного тока:
- Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
- Двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой
- Двигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой
Двигатели постоянного тока, бесщеточные двигатели постоянного тока, двигатель постоянного тока 12 В и 24 В
Двигатели постоянного тока , или двигатели постоянного тока, можно найти во всех типах приложений.По сути, они преобразуют электрическую энергию в механическую, принимая электрическую энергию через постоянный ток, превращая ее в механическое вращение.
В Allied Electronics мы храним сотни электродвигателей постоянного тока, которые готовы к отправке в тот же день. Мы предлагаем надежные продукты, разработанные ведущими производителями, включая AMETEK Pittman, Globe Motors и Crouzet.
Прочтите дополнительную информацию о двигателях постоянного тока, их преимуществах и областях применения, в которых они могут использоваться.
Что такое двигатели постоянного тока?
Двигатель постоянного тока — это любая вращающаяся электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию постоянного тока в механическую. Они могут различаться по размеру и мощности, от небольших двигателей, которые вы можете найти в игрушках и приборах, до гораздо более крупных механизмов, приводящих в движение транспортные средства, лифты и подъемники.
Все двигатели, включая двигатель постоянного тока 12 В и двигатель постоянного тока 24 В, содержат два ключевых элемента — статор и якорь. Статор — это неподвижная часть двигателя, а якорь вращается.
В очень простых двигателях постоянного тока используется неподвижный набор магнитов в статоре и катушка с проводом, через которую проходит ток, для создания электромагнитного поля, выровненного по центру катушки. Эти изолированные провода подключаются к контроллеру двигателя, который пропускает электрический ток.
Существует ряд различных типов двигателей постоянного тока, на которые следует обратить внимание при покупке запчастей для вашего приложения. Здесь мы объясним различия, чтобы вы могли выбрать подходящий.
Какие типы двигателей постоянного тока бывают?
Некоторые электродвигатели постоянного тока имеют определенные преимущества и недостатки друг перед другом.Взгляните на предлагаемые типы, чтобы выбрать, какой из них лучше всего подходит для вашего приложения.
Бесщеточные двигатели постоянного тока — также известные как двигатели с электронной коммутацией, они отличаются от щеточных двигателей благодаря развитию твердотельной электроники. Ключевое отличие состоит в том, что у них нет коммутатора, который заменен электронным сервомеханизмом, который может обнаруживать и регулировать угол наклона ротора. Еще одним преимуществом является то, что они более прочные и безопасные благодаря отсутствию щеток.
Щеточный двигатель постоянного тока — также известный как оригинальный двигатель постоянного тока, классический щеточный двигатель имеет коммутатор, который позволяет ему реверсировать ток каждые полцикла и создавать одно направление крутящего момента. Щеточный двигатель постоянного тока остается популярным для электрических силовых установок, кранов, бумагоделательных машин и сталепрокатных станов.
Для чего используются электродвигатели постоянного тока?
Благодаря наличию различных типов двигателей постоянного тока, этот элемент может найти множество различных применений.От потолочных вентиляторов и гидравлических насосов до детских игрушек, таких как автомобили с дистанционным управлением и электрические велосипеды, есть бесконечные возможности для электродвигателей постоянного тока.
Почему стоит выбрать Allied Electronics для двигателей постоянного тока?
Allied Electronics предлагает широкий ассортимент двигателей постоянного тока для различных областей применения и проектов. Независимо от того, работаете ли вы в больших масштабах или занимаетесь дома, воспользуйтесь нашей функцией поиска, чтобы отфильтровать варианты по ключевым характеристикам, таким как номинальное напряжение, входная мощность, скорость и тип подшипника.
Мы являемся ведущим авторизованным дистрибьютором электродвигателей постоянного тока в Северной Америке. У нас есть продукты, которые предназначены для полного набора приложений, и каждый продукт соответствует самым высоким отраслевым стандартам.
Если у вас есть вопросы, свяжитесь с нами сегодня, и наша команда будет рада помочь. Вы также можете найти советы и подсказки в нашем экспертном центре.
Учебное пособие по электродвигателям постоянного тока— Расчеты электродвигателей постоянного тока без сердечника с щетками
Расчет двигателей для бесщеточных двигателей постоянного тока без сердечника
При выборе бесщеточного двигателя постоянного тока без сердечника для приложения или при разработке прототипа с приводом необходимо учитывать несколько основных принципов физики двигателя, которые необходимо учитывать для создания безопасной, хорошо функционирующей и достаточно мощной прецизионной приводной системы.В этом документе мы предоставили некоторые важные методы, формулы и детали расчетов для определения выходной мощности двигателя без сердечника, кривую скорость-крутящий момент двигателя, графики тока и эффективности, а также теоретические расчеты в холодном состоянии, которые оценивают характеристики двигателя.
Двигатели постоянного токаявляются преобразователями, поскольку они преобразуют электрическую энергию ( P, , в ) в механическую энергию ( P, , , из ). Частное обоих членов соответствует КПД двигателя.Потери на трение и потери в меди приводят к общей потере мощности ( P потери ) в Джоулях / сек (потери в железе в двигателях постоянного тока без сердечника пренебрежимо малы). Есть дополнительные потери из-за нагрева, но мы обсудим их ниже:
В физике мощность определяется как скорость выполнения работы. Стандартная метрическая единица измерения мощности — «ватт» Вт. Как рассчитывается мощность? Для линейного движения мощность — это произведение силы и расстояния в единицу времени P = F · (d / t) .Поскольку скорость — это расстояние во времени, уравнение принимает следующий вид: P = F · s . В случае вращательного движения аналогичный расчет мощности представляет собой произведение крутящего момента и углового расстояния в единицу времени или просто произведение крутящего момента и угловой скорости.
Где:
P = Мощность в Вт
M = Крутящий момент в Нм
F = Сила в Н
d = Расстояние в м
t = Время в с
ω рад = Угловая скорость в рад / с
Символ, используемый для крутящего момента, обычно представляет собой строчную греческую букву «τ» (тау) или иногда просто букву «T» .Однако, когда он называется «Момент силы», его обычно обозначают буквой «М» .
В европейской номенклатуречасто используется строчная буква « n » для обозначения скорости вокруг оси. Обычно « n » выражается в единицах оборотов в минуту или об / мин.
При расчете механической мощности важно учитывать единицы измерения. При вычислении мощности, если « n » (скорость) находится в мин. -1 , тогда вы должны преобразовать его в угловую скорость в единицах рад / с .Это достигается путем умножения скорости на коэффициент преобразования единиц 2π / 60 . Кроме того, если « M » (крутящий момент) находится в мНм , то мы должны умножить его на 10 -3 (разделить на 1 000), чтобы преобразовать единицы в Нм для целей расчета.
Где:
n = Скорость, мин -1
M = Крутящий момент в мНм
Предположим, что необходимо определить мощность, которую конкретный двигатель 2668W024CR должен выдавать при холодной работе с крутящим моментом 68 мНм при скорости 7 370 мин -1 .Произведение крутящего момента, скорости и соответствующего коэффициента преобразования показано ниже.
Расчет начальной требуемой мощности часто используется в качестве предварительного шага при выборе двигателя или мотор-редуктора. Если механическая выходная мощность, необходимая для данного приложения, известна, то можно проверить максимальную или продолжительную номинальную мощность для различных двигателей, чтобы определить, какие двигатели являются возможными кандидатами для использования в данном приложении.
Ниже приведен метод определения параметров двигателя на примере двигателя постоянного тока без сердечника 2668W024CR.Сначала мы объясним более эмпирический подход, а затем проведем теоретический расчет.
Одним из широко используемых методов графического построения характеристик двигателя является использование кривых крутящий момент-скорость. Хотя использование кривых крутящий момент-скорость гораздо более распространено в технической литературе для более крупных машин постоянного тока, чем для небольших устройств без сердечника, этот метод применим в любом случае.
Обычно кривые крутящий момент-скорость генерируются путем построения графиков скорости двигателя, тока двигателя, механической выходной мощности и эффективности в зависимости от крутящего момента двигателя.Следующее обсуждение будет описывать построение набора кривых крутящего момента-скорости для типичного двигателя постоянного тока на основе серии измерений необработанных данных.
2668W024CR имеет номинальное напряжение 24 В. Если у вас есть несколько основных частей лабораторного оборудования, вы можете измерить кривые крутящий момент-скорость для бессердечникового двигателя постоянного тока серии 2668 CR в заданной рабочей точке.
Шаг 1. Измерьте основные параметры
Многие параметры можно получить напрямую с помощью контроллера движения, такого как один из контроллеров движения FAULHABER MC3.Большинство производителей контроллеров предлагают программное обеспечение, такое как FAULHABER Motion Manager, которое включает функцию записи трассировки, которая отображает напряжение, ток, положение, скорость и т. Д. Они также могут предоставить точный снимок работы двигателя с мельчайшими подробностями. Например, семейство контроллеров движения MC3 (MC 5004, MC 5005 и MC 5010) может измерять множество параметров движения. Это, вероятно, самый быстрый метод получения данных для построения кривой крутящего момента — скорости, но это не единственный метод.
Если контроллер с возможностью записи трассировки недоступен, мы также можем использовать некоторое базовое лабораторное оборудование для определения характеристик двигателя в условиях остановки, номинальной нагрузки и холостого хода. Используя источник питания, установленный на 24 В, запустите 2668W024CR без нагрузки и измерьте скорость вращения с помощью бесконтактного тахометра (например, стробоскопа). Кроме того, измерьте ток двигателя в этом состоянии без нагрузки. Токовый пробник идеально подходит для этого измерения, поскольку он не добавляет сопротивления последовательно с работающим двигателем.Используя регулируемую крутящую нагрузку, такую как тормоз для мелких частиц или регулируемый гистерезисный динамометр, нагрузка может быть связана с валом двигателя.
Теперь увеличьте крутящий момент двигателя точно до точки. где происходит срыв. При остановке измерьте крутящий момент от тормоз и ток двигателя. Ради этого обсуждение, предположим, что муфта не добавляет нагрузки к двигатель и что нагрузка от тормоза не включают неизвестные фрикционные компоненты. Это также полезно в этот момент, чтобы измерить оконечное сопротивление мотор.Измерьте сопротивление, соприкоснувшись с двигателем. клеммы с омметром. Затем раскрутите вал двигателя. и сделайте еще одно измерение. Измерения должны быть очень близки по стоимости. Продолжайте вращать вал и сделайте не менее трех измерений. Это обеспечит что измерения не проводились в точке минимальный контакт на коммутаторе.
Теперь мы измерили:
n 0 = скорость холостого хода
I 0 = ток холостого хода
M H = крутящий момент при остановке
R = оконечное сопротивление
Шаг 2: Постройте график зависимости тока отКрутящий момент и скорость в зависимости от крутящего момента
Вы можете подготовить график с крутящим моментом двигателя по абсциссе (горизонтальная ось), скоростью по левой ординате (вертикальная ось) и током по правой ординате. Масштабируйте оси на основе измерений, которые вы сделали на первом шаге. Проведите прямую линию от левого начала графика (нулевой крутящий момент и нулевой ток) до тока останова на правой ординате (крутящий момент при останове и ток останова). Эта линия представляет собой график зависимости тока двигателя от крутящего момента двигателя.Наклон этой линии представляет собой постоянную тока k I , которая является константой пропорциональности для отношения между током двигателя и крутящим моментом двигателя (в единицах тока на единицу крутящего момента или А / мНм). Обратной величине этого наклона является постоянная крутящего момента k M (в единицах крутящего момента на единицу тока или мНм / А).
Где:
k I = постоянная тока
k M = постоянная момента
В целях данного обсуждения предполагается, что двигатель не имеет внутреннего трения.На практике момент трения двигателя M R определяется умножением постоянной крутящего момента k M двигателя на измеренный ток холостого хода I 0 . Линия зависимости крутящего момента от скорости и линия зависимости крутящего момента от тока затем начинается не с левой вертикальной оси, а со смещением по горизонтальной оси, равным расчетному моменту трения.
Где:
M R = Момент трения
Шаг 3: Постройте сюжет Power vs.Крутящий момент и эффективность в зависимости от крутящего момента
В большинстве случаев можно добавить две дополнительные вертикальные оси для построения графика зависимости мощности и КПД от крутящего момента. Вторая вертикальная ось обычно используется для оценки эффективности, а третья вертикальная ось может использоваться для мощности. Для упрощения этого обсуждения КПД в зависимости от крутящего момента и мощность в зависимости от крутящего момента будут нанесены на тот же график, что и графики зависимости скорости от крутящего момента и тока от крутящего момента (пример показан ниже).
Составьте таблицу механической мощности двигателя в различных точках от момента холостого хода до момента остановки.Поскольку выходная механическая мощность — это просто произведение крутящего момента и скорости с поправочным коэффициентом для единиц (см. Раздел о вычислении начальной требуемой мощности), мощность может быть рассчитана с использованием ранее построенной линии для зависимости скорости от крутящего момента.
Примерная таблица расчетов для двигателя 2668W024CR показана в таблице 1. Затем на график наносится каждая расчетная точка мощности. Результирующая функция представляет собой параболическую кривую, показанную ниже на Графике 1. Максимальная механическая мощность достигается примерно при половине крутящего момента сваливания.Скорость в этот момент составляет примерно половину скорости холостого хода.
Создайте таблицу в электронной таблице КПД двигателя в различных точках от скорости холостого хода до крутящего момента при остановке. Приведено напряжение, приложенное к двигателю, и нанесен график силы тока при различных уровнях крутящего момента. Произведение тока двигателя и приложенного напряжения является мощностью, потребляемой двигателем. В каждой точке, выбранной для расчета, КПД двигателя η представляет собой выходную механическую мощность, деленную на потребляемую электрическую мощность.Опять же, примерная таблица для двигателя 2668W024CR показана в Таблице 1, а примерная кривая — на Графике 1. Максимальный КПД достигается примерно при 10% крутящего момента двигателя при остановке.
Определения сюжета
- Синий = скорость в зависимости от крутящего момента ( n против M )
- Красный = ток в зависимости от крутящего момента ( I против M )
- Зеленый = эффективность в зависимости от крутящего момента ( η или M )
- Коричневый = мощность в зависимости от крутящего момента ( P vs. М )
Характеристики двигателя
Примечание: обратите внимание, как все четыре сплошных графика изменяются в результате увеличения сопротивления в медных обмотках и ослабления. выходной крутящий момент из-за нагрева. Таким образом, ваши результаты могут немного отличаться в зависимости от того, холодный или теплый ваш двигатель, когда вы строите графики.| Ток нагрузки | 2,79 А |
| Напряжение нагрузки | 24,11 В |
| Температура обмотки двигателя | 140,23 ° С |
| Температура корпуса двигателя | 105,03 ° С |
| Скорость мотора | 7370 мин -1 |
| Требуемый момент нагрузки | 68 мНм |
| Выходная мощность | 52,48 Вт |
| Эффективность (в целом) | 77,97% |
Примечание. Из-за нехватки места отображается пример расчета для одной точки.
Теоретический расчет параметров двигателя
Еще одним полезным параметром при выборе двигателя является постоянная двигателя. Правильное использование этой добротности существенно сократит итерационный процесс выбора двигателя постоянного тока. Он просто измеряет внутреннюю способность преобразователя преобразовывать электрическую мощность в механическую.
Максимальный КПД достигается примерно при 10% крутящего момента двигателя. Знаменатель называется потерей резистивной мощности.С помощью некоторых алгебраических манипуляций уравнение можно упростить до:
Имейте в виду, что k м (постоянная двигателя) не следует путать с k M (постоянная крутящего момента). Обратите внимание, что индекс константы двигателя — это строчная буква « m », в то время как индекс постоянной крутящего момента использует прописную букву « M ».
Для щеточного или бесщеточного двигателя постоянного тока относительно небольшого размера отношения, которые управляют поведением двигателя в различных обстоятельствах, могут быть выведены из законов физики и характеристик самих двигателей.Правило Кирхгофа по напряжению гласит: «Сумма возрастаний потенциала в контуре цепи должна равняться сумме уменьшений потенциала». При применении к двигателю постоянного тока, соединенному последовательно с источником питания постоянного тока, правило Кирхгофа для напряжения может быть выражено как «Номинальное напряжение питания от источника питания должно быть равно по величине сумме падения напряжения на сопротивлении обмоток и обратная ЭДС, генерируемая двигателем ».
Где:
U = Электропитание в В
I = Ток в А
R = Терминальное сопротивление в Ом
U E = Противо-ЭДС в В
Обратная ЭДС, создаваемая двигателем, прямо пропорциональна угловой скорости двигателя.Константа пропорциональности — это постоянная обратной ЭДС двигателя.
Где:
ω = Угловая скорость двигателя
k E = Постоянная обратной ЭДС двигателя
Следовательно, путем подстановки:
Постоянная противо-ЭДС двигателя обычно указывается производителем двигателя в В / об / мин или мВ / об / мин. Чтобы получить значимое значение для обратной ЭДС, необходимо указать скорость двигателя в единицах, совместимых с указанной постоянной обратной ЭДС.
«Сумма возрастаний потенциала в контуре цепи должна равняться сумме уменьшений потенциала».
(правило Кирхгофа по напряжению)
Постоянная двигателя зависит от конструкции катушки, силы и направления магнитных линий в воздушном зазоре. Хотя можно показать, что три обычно указанные постоянные двигателя (постоянная противо-ЭДС, постоянная крутящего момента и постоянная скорости) равны, если используются надлежащие единицы, расчет облегчается указанием трех констант в общепринятых единицах.
Крутящий момент, создаваемый ротором, прямо пропорционален току в обмотках якоря. Константа пропорциональности — это постоянная крутящего момента двигателя.
Где:
M м = крутящий момент, развиваемый на двигателе
k M = постоянная крутящего момента двигателя
Подставляя это соотношение для получения текущей мощности:
Крутящий момент, развиваемый на роторе, равен моменту трения двигателя плюс момент нагрузки (из-за внешней механической нагрузки):
Где:
M R = Момент трения двигателя
M L = Момент нагрузки
Предполагая, что на клеммы двигателя подается постоянное напряжение, скорость двигателя будет прямо пропорциональна сумме момента трения и момента нагрузки.Константа пропорциональности — это наклон кривой крутящий момент-скорость. Моторные характеристики лучше, когда это значение меньше. Чем круче спад наклона, тем хуже производительность, которую можно ожидать от данного двигателя без сердечника. Это соотношение можно рассчитать по формуле:
Где:
Δn = Изменение скорости
ΔM = Изменение крутящего момента
M H = Тормозной момент
n 0 = Скорость холостого хода
Альтернативный подход к получению этого значение — найти скорость, n :
Используя исчисление, мы дифференцируем обе стороны относительно M , что дает:
Хотя здесь мы не показываем отрицательный знак, это подразумевается что результат приведет к уменьшению (отрицательному) склон.
Пример расчета теоретического двигателя
Давайте немного углубимся в теоретические расчеты. Двигатель постоянного тока без сердечника 2668W024CR должен работать с напряжением 24 В на клеммах двигателя и крутящим моментом 68 мНм. Найдите результирующую константу двигателя, скорость двигателя, ток двигателя, КПД двигателя и выходную мощность. Из таблицы данных двигателя видно, что скорость холостого хода двигателя при 24 В составляет 7 800 мин -1 .Если крутящий момент не связан с валом двигателя, двигатель будет работать с этой скоростью.
Во-первых, давайте получим общее представление о характеристиках двигателя, вычислив постоянную двигателя k m . В этом случае мы получаем константу 28,48 мНм / А. «Согласно паспорту двигателя, электрическое сопротивление составляет 1,03 Ом в холодном состоянии для варианта 24 В.»
Скорость двигателя под нагрузкой — это просто скорость холостого хода за вычетом снижения скорости из-за нагрузки.Константа пропорциональности для взаимосвязи между скоростью двигателя и крутящим моментом двигателя представляет собой наклон кривой крутящего момента в зависимости от скорости, полученный путем деления скорости двигателя без нагрузки на крутящий момент при остановке. В этом примере мы вычислим снижение скорости (без учета температурных эффектов), вызванное нагрузкой крутящего момента 68 мНм, исключив единицы измерения мНм:
Теперь через замену:
В этом случае скорость двигателя под нагрузкой должна быть приблизительно:
Ток двигателя под нагрузкой складывается из тока холостого хода и тока, возникающего в результате нагрузки.
Константа пропорциональности тока и крутящего момента нагрузки — это постоянная крутящего момента ( k M ) . Это значение составляет 28,9 мНм / А. Взяв обратную величину, мы получаем постоянную тока k I , которая может помочь нам рассчитать ток при нагрузке. В этом случае нагрузка составляет 68 мНм, а ток, возникающий в результате этой нагрузки (без учета нагрева), приблизительно равен:
.Полный ток двигателя можно приблизительно определить, суммируя это значение с током холостого хода двигателя.В таблице данных указан ток холостого хода двигателя как 78 мА. После округления общий ток будет примерно:
.Выходная механическая мощность двигателя — это просто произведение скорости двигателя и крутящего момента с поправочным коэффициентом для единиц (при необходимости). Следовательно, выходная мощность двигателя будет примерно:
.Подводимая к двигателю механическая мощность является произведением приложенного напряжения и общего тока двигателя в амперах. В этом приложении:
Поскольку КПД η — это просто выходная мощность, деленная на входящую мощность, давайте вычислим ее в нашей рабочей точке:
Оценка температуры обмотки двигателя во время работы:
Ток I , протекающий через сопротивление R , приводит к потере мощности в виде тепла I 2 · R .В случае двигателя постоянного тока произведение квадрата полного тока двигателя и сопротивления якоря представляет собой потерю мощности в виде тепла в обмотках якоря. Например, если общий ток двигателя составлял 0,203 А, а сопротивление якоря 14,5 Ом, потери мощности в виде тепла в обмотках составят:
Тепло, возникающее в результате потерь в катушке I 2 · R , рассеивается за счет теплопроводности через компоненты двигателя и воздушного потока в воздушном зазоре. Легкость, с которой это тепло может рассеиваться в двигателе (или любой системе), определяется тепловым сопротивлением.
Термическое сопротивление (которое является обратной величиной теплопроводности) показывает, насколько хорошо материал сопротивляется теплопередаче по определенному пути. Производители двигателей обычно указывают способность двигателя рассеивать тепло, предоставляя значения теплового сопротивления R th . Например, алюминиевая пластина с большим поперечным сечением будет иметь очень низкое тепловое сопротивление, тогда как значения для воздуха или вакуума будут значительно выше. В случае двигателей постоянного тока существует тепловой путь от обмоток двигателя к корпусу двигателя и второй тепловой канал между корпусом двигателя и окружающей средой двигателя (окружающий воздух и т. Д.)). Некоторые производители двигателей указывают тепловое сопротивление для каждого из двух тепловых путей, в то время как другие указывают только их сумму в качестве общего теплового сопротивления двигателя. Значения термического сопротивления указаны в увеличении температуры на единицу потери мощности. Суммарные потери I 2 · R в катушке (источнике тепла) умножаются на тепловые сопротивления для определения установившейся температуры якоря. Повышение температуры в установившемся режиме двигателя ( T ) определяется по формуле:
Где:
ΔT = Изменение температуры в К
I = Ток через обмотки двигателя в А
R = Сопротивление обмоток двигателя в Ом
R th2 = Тепловое сопротивление от обмоток к корпусу в к / Вт
R th3 = Тепловое сопротивление корпуса к окружающей среде в к / Вт
Давайте продолжим наш пример, используя двигатель 2668W024CR, работающий с током 2458 А в обмотках двигателя, с сопротивлением якоря 1, 03 Ом, тепловое сопротивление между обмоткой и корпусом составляет 3 к / Вт, а тепловое сопротивление между корпусом и окружающей средой — 8 к / Вт.Повышение температуры обмоток рассчитывается по формуле ниже; мы можем заменить Ploss на I 2 · R :
Поскольку шкала Кельвина использует то же приращение единиц, что и шкала Цельсия, мы можем просто подставить значение Кельвина, как если бы оно было значением Цельсия. Если предположить, что температура окружающего воздуха составляет 22 ° C, то конечная температура обмоток двигателя может быть приблизительно равна:
Где:
T теплый = Температура обмотки
Важно убедиться, что конечная температура обмоток не превышает номинальное значение двигателя, указанное в техническом паспорте.В приведенном выше примере максимально допустимая температура обмотки составляет 125 ° C. Поскольку расчетная температура обмотки составляет всего 90,4 ° C, тепловое повреждение обмоток двигателя не должно быть проблемой в этом приложении.
Можно использовать аналогичные вычисления, чтобы ответить на вопросы другого типа. Например, приложение может потребовать, чтобы двигатель работал с максимальным крутящим моментом, в надежде, что он не будет поврежден из-за перегрева. Предположим, требуется запустить двигатель с максимально возможным крутящим моментом при температуре окружающего воздуха 22 ° C.Дизайнер хочет знать, какой крутящий момент двигатель может безопасно обеспечить без перегрева. Опять же, в техническом описании двигателя постоянного тока без сердечника 2668W024CR указана максимальная температура обмотки 125 ° C. Итак, поскольку температура окружающей среды составляет 22 ° C, максимально допустимое повышение температуры ротора составляет: 125 ° C — 22 ° C = 103 ° C
Теперь мы можем рассчитать увеличение сопротивления катушки из-за рассеивания тепловой мощности:
Где:
α Cu = Температурный коэффициент меди в единицах K -1
(обратный градус Кельвина)
Таким образом, из-за нагрева катушки и магнита из-за рассеивания мощности от потерь I 2 · R сопротивление катушки увеличилось с 1,03 Ом до 1,44 Ом.Теперь мы можем пересчитать новую постоянную крутящего момента k M , чтобы увидеть влияние повышения температуры на характеристики двигателя:
Где:
α M = Температурный коэффициент магнита в единицах K -1
(обратный градус Кельвина)
Теперь мы пересчитываем новую константу обратной ЭДС k E и наблюдаем за результатами. Из формулы, полученной нами выше:
Как мы видим, постоянная крутящего момента ослабевает в результате повышения температуры, как и константа обратной ЭДС! Таким образом, сопротивление обмотки двигателя, постоянная крутящего момента и постоянная обратная ЭДС — все это отрицательно сказывается по той простой причине, что они зависят от температуры.
Мы могли бы продолжить вычисление дополнительных параметров в результате более горячей катушки и магнита, но наилучшие результаты дает выполнение нескольких итераций, что лучше всего выполняется с помощью программного обеспечения для количественного анализа. По мере того, как температура двигателя продолжает расти, каждый из трех параметров будет изменяться таким образом, что ухудшает характеристики двигателя и увеличивает потери мощности. При непрерывной работе двигатель может даже достичь точки «теплового разгона», что потенциально может привести к невозможности ремонта двигателя.Это может произойти, даже если первоначальные расчеты показали приемлемое повышение температуры (с использованием значений R и k M при температуре окружающей среды).
Обратите внимание, что максимально допустимый ток через обмотки двигателя может быть увеличен за счет уменьшения теплового сопротивления двигателя. Тепловое сопротивление между ротором и корпусом R th2 в первую очередь определяется конструкцией двигателя. Тепловое сопротивление корпуса R th3 можно значительно уменьшить, добавив радиаторы.Тепловое сопротивление двигателя для небольших двигателей постоянного тока обычно указывается для двигателя, подвешенного на открытом воздухе. Поэтому обычно наблюдается некоторый отвод тепла, который возникает в результате простой установки двигателя в теплопроводящий каркас или шасси. Некоторые производители более крупных двигателей постоянного тока указывают тепловое сопротивление, когда двигатель установлен на металлической пластине известных размеров и из материала.
Для получения дополнительной информации о расчетах электродвигателя без сердечника постоянного тока и о том, как на производительность электродвигателя может влиять рассеяние тепловой мощности, обратитесь к квалифицированному инженеру FAULHABER.Мы всегда готовы помочь.
Мотор постоянного тока и мотор-редуктор постоянного тока Основы
Что такое двигатель постоянного тока?
Двигатель постоянного тока (DC) — это вращающееся электрическое устройство, которое преобразует постоянный ток электрической энергии в механическую энергию. Индуктор (катушка) внутри двигателя постоянного тока создает магнитное поле, которое создает вращательное движение, когда на его клемму подается напряжение постоянного тока. Внутри двигателя находится железный вал, обмотанный катушкой с проволокой. Этот вал содержит два неподвижных магнита, северный и южный, с обеих сторон, которые создают как силу отталкивания, так и силу притяжения, в свою очередь, создавая крутящий момент.ISL Products разрабатывает и производит как щеточные двигатели постоянного тока, так и бесщеточные двигатели постоянного тока. Мы адаптируем наши двигатели постоянного тока к размерам и характеристикам в соответствии с вашими желаемыми характеристиками.
Что такое мотор-редуктор постоянного тока?
Редукторный двигатель — это комплексная комбинация двигателя и коробки передач. Добавление зубчатой передачи к двигателю снижает скорость при одновременном увеличении выходного крутящего момента. Наиболее важными параметрами редукторных двигателей являются скорость (об / мин), крутящий момент (фунт-дюйм) и КПД (%). Чтобы выбрать наиболее подходящий мотор-редуктор для вашего приложения, вы должны сначала вычислить требования к нагрузке, скорости и крутящему моменту для вашего приложения.ISL Products предлагает широкий выбор цилиндрических мотор-редукторов, планетарных мотор-редукторов и червячных мотор-редукторов, отвечающих всем требованиям. Большинство наших двигателей постоянного тока можно дополнить одним из наших уникальных редукторов, что позволит вам получить высокоэффективный мотор-редуктор.
— Магазин Популярные Моторы на Digi-Key —
Процесс выбора двигателя
Нужна помощь в выборе двигателя, подходящего для вашего применения? Ознакомьтесь с нашим Руководством по выбору двигателя.
Процесс выбора двигателя на этапе концептуального проектирования может быть сложной задачей, но наши инженеры всегда готовы помочь. Мы обеспечиваем консьерж-сервис для всех наших проектов двигателей постоянного тока и мотор-редукторов. Наша команда инженеров работает с вами, чтобы предоставить оптимальное компонентное решение. Следующие ключевые моменты могут помочь вам определить и выбрать наиболее подходящий двигатель или мотор-редуктор для нашего применения.
- Требования к дизайну — Этап оценки проекта, на котором изучаются требования к разработке продукта, параметры дизайна, функциональность устройства и оптимизация продукта.
- Расчет конструкции — Расчеты, используемые для определения двигателя, который будет наилучшим решением для вашего приложения. Конструктивные расчеты определяют передаточное число, крутящий момент, вращающуюся массу, коэффициент эксплуатации, радиальную нагрузку и анализ испытаний.
- Типы двигателей постоянного тока / мотор-редукторов — Наиболее распространенные электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Эти типы двигателей питаются от постоянного тока (DC).
- Технические характеристики двигателя — После выполнения расчетов проекта и определения параметров приложения вы можете использовать эти данные, чтобы определить, какой двигатель или мотор-редуктор лучше всего подходит для вашего приложения.Вот некоторые из наиболее распространенных характеристик, которые следует учитывать при выборе двигателя или мотор-редуктора:
- Напряжение
- Текущий
- Мощность
- Крутящий момент
- об / мин
- Ожидаемый срок службы / рабочий цикл
- Вращение (по часовой или против часовой стрелки)
- Диаметр и длина вала
- Ограничения корпуса
— Нажмите здесь, чтобы связаться с инженером —
Кривые рабочих характеристик мотор-редуктора
Характеристики двигателейA и коробки передач объединены в один график с отображением трех конкретных параметров.Этими тремя параметрами являются скорость, крутящий момент и эффективность. Эти характеристики важны при выборе мотор-редуктора для вашего приложения.
- Скорость / обороты (Н) — ( единица: об / мин) обозначена прямой линией, которая показывает соотношение между крутящим моментом мотор-редуктора и скоростью. Эта линия будет смещаться в сторону в зависимости от увеличения или уменьшения напряжения.
- КПД (η) — ( единица измерения:%) вычисляется по входным и выходным значениям, представленным пунктирной линией.Чтобы максимизировать потенциал мотор-редуктора, его следует использовать с максимальной эффективностью.
- Крутящий момент (Т) — ( единица измерения: гс-см) это нагрузка на вал двигателя, представленная на оси X.
- Ток (I) — ( единица: A) обозначен прямой линией, от холостого хода до полной блокировки двигателя. Это показывает соотношение между силой тока и крутящим моментом.
- Мощность (P) — (единица измерения: Вт) — это количество механической энергии, выделяемой мотор-редуктором.
Например, давайте рассмотрим кривую производительности ниже (рис. 5) для мотор-редуктора постоянного тока.
- Максимальный рабочий КПД (70%) для этого двигателя достигается при 3,75 фунт-дюйм / 2100 об / мин.
- По мере увеличения крутящего момента скорость и КПД снижаются. Результатом повышенного крутящего момента является плохая выходная мощность, и устройство в конечном итоге перестанет работать, когда двигатель достигнет крутящего момента при остановке (18 фунт-дюймов).
являются полезным инструментом при выборе двигателя для вашей области применения.Чтобы получить максимальную отдачу от кривых производительности, важно досконально понимать требования приложений. Вы можете использовать свои требования к нагрузке и скорости, чтобы определить требуемый крутящий момент. Большинство производителей двигателей постоянного тока и мотор-редукторов предоставляют кривые характеристик по запросу.
Двигатели постоянного тока с щеткой
|
