Двигатель пачинотти


Читать онлайн "История электротехники" автора Авторов коллектив - RuLit

Рассмотренные электродвигатели действовали по принципу взаимного притяжения и отталкивания магнитов или электромагнитов, вращающий момент на валу отличался непостоянством, и в связи с попеременными притяжениями и отталкиваниями стержневых якорей действие таких электродвигателей было пульсирующим. При столь резких и частых изменениях вращающего момента и при указанных выше низких технико-экономических показателях подобных электродвигателей их применение в системе электропривода представлялось малоперспективным.

Некоторые электродвигатели, построенные в 40–60-х годах XIX в., были основаны на принципе втягивания стального сердечника в соленоид. Получившееся при этом возвратно-поступательное движение преобразовывалось посредством балансира или шатунно-кривошипного механизма во вращательное движение вала, снабженного для равномерности хода маховыми колесами.

Новый этап в развитии электродвигателей постоянного тока связан с разработкой конструкций, содержащих непрерывную обмотку на якоре. Конструктивно якорь выполнялся сначала в виде кольца или полого цилиндра с обмоткой кольцевого типа, когда провод при намотке пропускался через внутреннюю полость, затем стали выполнять цилиндрические сердечники с обмоткой барабанного типа, когда провод размещался только на наружных поверхностях сердечника. В обоих случаях линии магнитного потока входили в сердечник якоря перпендикулярно поверхности цилиндра, а не в торец, как при стержневом якоре.

Первым конструкцию кольцевого якоря предложил в 1860 г. студент (впоследствии профессор) Пизанского университета Антонио Пачинотти (1841–1912 гг.).

Электродвигатель А. Пачинотти состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле электромагнитов (рис. 2.17). Якорь, имеющий форму стального кольца с зубцами (наличие зубцов уменьшало магнитное сопротивление и облегчало крепление обмотки) и латунными спицами, укреплялся на вертикальном валу. На кольце между зубцами якоря наматывались катушки, концы которых подводились к пластинам коллектора, расположенного на нижней части вала. Подвод тока к пластинам коллектора осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов, снабженных полюсными наконечниками, включалась последовательно с обмоткой якоря, т.е. согласно современной терминологии машина имела последовательное возбуждение.

Рис. 2.17. Электродвигатель Пачинотти

Вращающий момент в электродвигателе А. Пачинотти был практически постоянным. Габариты двигателя были невелики по сравнению с размерами других электродвигателей равной мощности. Основное значение работы А. Пачинотти состоит в том, что им был сделан следующий важный шаг на пути создания современной машины постоянного тока: явнополюсный якорь заменен неявнополюсным. К этому следует еще добавить удобную схему возбуждения и коллектор, по существу, современного типа.

Важно отметить, что А. Пачинотти указывал, что его машина может быть превращена в генератор, если заменить электромагниты, возбуждающие поле на постоянные магниты.

Из приведенных рассуждений следует, что А. Пачинотти достаточно отчетливо понимал физические процессы в электродвигателе и пришел к мысли об обратимости электрической машины, не зная еще принципа самовозбуждения, поэтому и считал нужным при превращении двигателя в генератор заменить электромагниты постоянными магнитами.

В 1863 г. А. Пачинотти опубликовал сведения о конструкции своего электродвигателя, но на эту публикацию не было обращено достаточного внимания, и изобретение было на время забыто. Несмотря на большой интерес с принципиальной точки зрения, двигатель не получил распространения, так как по-прежнему отсутствовал экономичный генератор электрической энергии. Идею кольцевого якоря возродил примерно через 10 лет французский конструктор Зеноб Теофил Грамм (1826–1901 гг.) в конструкции электромашинного генератора. В 1873 г. немецкий изобретатель Фридрих Хефнер-Альтенек (1845–1904 гг.) изобрел барабанный якорь, применяющийся в электрических машинах до настоящего времени.

www.rulit.me

Третий этап развития электродвигателей. | Electro-machines.ru

Описанные в предыдущей статье проблемы и вызванный имиинтерес к вопросу эволюции электродвигателей повлекли за собой серию опытов итеоретических исследований. В результате разностороннего обзора проблемы Якобипришел к важнейшему и перспективному выводу – разрешение вопроса о расширенииобласти применения электродвигателей находится в прямой зависимости отстоимости электроэнергии. Требовались более дешевые источники энергии, то естьсоздание нового – более мощного и экономичного генератора, способного заменитьгальванические батареи. 

 

Однако и в условиях возможности использования в качествеисточника питания только гальванических элементов, бывали ситуации, когдаустановка электродвигателя оказывалась более выгодной чем использованиепарового двигателя (основного типа двигателей в то время). Таким образомэлектродвигатели в 50-60 годах девятнадцатого века постепенно набиралипопулярность. В качестве типичного примера такой ситуации можно указатьтипографии. В небольших компаниях с небольшими же печатными станками вполнехватало и ручного привода, но в больших корпорациях приходилось использоватьмеханическую тягу. А поскольку печатная машина была обычно одна, большогоразмера и работала не постоянно, а периодами – то более выгодно былоиспользовать именно электродвигатель, а не паровую машину.

 

В представленных выше условиях большое распространениеполучил электродвигатель француза П.Г. Фромана.

 

Общий вид электродвигателя Фромана

 

 

 

 

Кроме описанных ранее конструкций стоит отметить некоторыеальтернативные варианты. Например, некоторые из электродвигателей построенных в40-60 годах девятнадцатого века основывались на принципе втяжения сердечника изстали в соленоид. При этом возвратно-поступательное движение преобразовывалосьпосредством механизмов во вращательное движение вала, снабженного маховымиколесами. Такими конструкциями являлись двигатели Пейджа и Бурбуза.

 

 

Электродвигатель Пэйджа

 

1 – катушка электромагнитов с втягивающими сердечниками 2 и3

 

 

Электродвигатель Бурбуза

 

1, 2 – катушки электромагнитов с втягивающими сердечниками,3 – переключатель

 

Все эти двигатели основывались на принципе взаимногопритяжения и отталкивания магнитов и электрических магнитов. В конструкцию быливключены простейшие якоря в виде стержня с обмоткой, являвшиеся явнополюсными.

 

В конструкции этих двигателей присутствовали и существенныенедостатки. Наиболее важными из них были: большие габариты машин при небольшоймощности, магнитное рассеяние и малый КПД. Кроме того, эти двигатели имелинепостоянный вращающий момент, то есть движение этих двигателей было вопределенной степени толчкообразным.

При всех перечисленных проблемах применение таких систем налодках и прочих механизмах представлялось малоперспективным.

 

60-е годы девятнадцатого века принято считать третьим этапомв истории развития электродвигателей. Этот период характеризовался разработкойдвигателей с кольцевым неявнополюсным якорем и вращающим моментом с высокойпостоянностью. Одними из «пионеров» этого направления был профессор физикиБолонского и Пизанского университетов Антонио Пачинотти.

 

Этот двигатель состоял из якоря кольцеобразной формы,который вращался в поле электромагнита. Основное значение работ Пачинотти заключалосьв том, что он первым заменил явнополюсной якорь неявнополюсным. Кроме того онразработал очень удобную схему коллектора, по сути применяющуюся до сих пор.

 

 

Модель электродвигателя Пачинотти

 

1 – электромагниты с полюсными наконечниками 2, 3 – кольцевойзубчатый якорь с катушками

 

Кроме того, Пачинотти впервые указал на возможностьиспользования электродвигателя в качестве генератора, однако он, не зная овозможности самовозбуждения машины, он рекомендовал заменять электромагниты наобычные.

 

Но, несмотря на определенные технологические подвижки,эволюция электродвигателей продолжала топтаться практически на месте, абольшинство из передовых технологий периодически забывалось. Данная удручающаяситуация сложилась потому, что по прежнему не была решена одна из главнейшихпроблем – так и не был изобретен экономичный источник тока.

 

Идея использования кольцевого якоря возродилась через 10лет… Но это уже абсолютно другая история.

 

 

 

Проверено корректором: 

www.electro-machines.ru

Двигатель постоянного тока: принцип действия. Двигатель постоянного тока: устройство

Первой из всех изобретенных в 19 веке вращающихся электромашин является двигатель постоянного тока. Принцип действия его известен с середины прошлого столетия, и до настоящего времени двигатели постоянного тока (ДПТ) продолжают верно служить человеку, приводя в движение множество полезных машин и механизмов.

Первые ДПТ

Начиная с 30-х годов 19 века в своем развитии они прошли несколько этапов. Дело в том, что до появления в конце позапрошлого века машинных генераторов переменного тока единственным источником электроэнергии был гальванический элемент. Поэтому все первые электродвигатели могли работать только на постоянном токе.

Каким же был первый двигатель постоянного тока? Принцип действия и устройство двигателей, строившихся в первой половине 19 века, являлся следующим. Явнополюсный индуктор представлял собой набор неподвижных постоянных магнитов или стержневых электромагнитов, не имевших общего замкнутого магнитопровода. Явнополюсный якорь образовывали несколько отдельных стержневых электромагнитов на общей оси, приводимых во вращение силами отталкивания и притяжения к полюсам индуктора. Типичными их представителями являлись двигатели У. Риччи (1833) и Б. Якоби (1834), оснащенные механическими коммутаторами тока в электромагнитах якорях с подвижными контактами в цепи обмотки якоря.

Как работал двигатель Якоби

Каков же был у этой машины принцип действия? Двигатель постоянного тока Якоби и его аналоги обладали пульсирующим электромагнитным моментом. В течение времени сближения разноименных полюсов якоря и индуктора под действием магнитной силы притяжения момент двигателя быстро достигал максимума. Затем, при расположении полюсов якоря напротив полюсов индуктора, механический коммутатор прерывал ток в электромагнитах якоря. Момент падал до нуля. За счет инерции якоря и приводимого в движение механизма полюсы якоря выходили из-под полюсов индуктора, в этот момент в них от коммутатора подавался ток противоположного направления, их полярность также менялась на противоположную, а сила притяжения к ближайшему полюсу индуктора сменялась на силу отталкивания. Таким образом, двигатель Якоби вращался последовательными толчками.

Появляется кольцевой якорь

В стержневых электромагнитах якоря двигателя Якоби ток периодически выключался, создаваемое ими магнитное поле исчезало, а его энергия преобразовывалась в тепловые потери в обмотках. Таким образом, электромеханическое преобразование электроэнергии источника тока якоря (гальванического элемента) в механическую происходило в нем с перерывами. Нужен был двигатель с непрерывной замкнутой обмоткой, ток в которой протекал бы постоянно в течение всего времени его работы.

И такой fuhtufn был создан в 1860 году А. Пачинотти. Чем же отличался от предшественников его двигатель постоянного тока? Принцип действия и устройство двигателя Пачинотти следующие. В качестве якоря он использовал стальное кольцо со спицами, закрепленное на вертикальном валу. При этом якорь не имел явно выраженных полюсов. Он стал неявнополюсным.

Между спицами кольца были намотаны катушки обмотки якоря, концы которых соединялись последовательно на самом якоре, а от точек соединения каждых двух катушек были сделаны отпайки, присоединенные к пластинам коллектора, расположенным вдоль окружности внизу вала двигателя, число которых равнялось числу катушек. Вся обмотка якоря была замкнута сама на себя, а последовательные точки соединения ее катушек присоединялись к соседним пластинам коллектора, по которым скользила пара токоподводящих роликов.

Кольцевой якорь был помещен между полюсами двух неподвижных электромагнитов индуктора-статора, так что силовые линии создаваемого ими магнитного поля возбуждения входили в наружную цилиндрическую поверхность якоря двигателя под северным полюсом возбуждения, проходили по кольцевому якорю, не перемещаясь во внутреннее его отверстие, и выходили наружу под южным полюсом.

Как работал двигатель Пачинотти

Какой же у него был принцип действия? Двигатель постоянного тока Пачинотти работал точно так же, как и современные ДПТ.

В магнитном поле полюса индуктора с данной полярностью всегда находилось определенное число проводников обмотки якоря с током неизменного направления, причем направление тока якоря под разными полюсами индуктора было противоположным. Это достигалось размещением токоподводящих роликов, играющих роль щеток, в пространстве между полюсами индуктора. Поэтому мгновенный ток якоря втекал в обмотку через ролик, пластину коллектора и присоединенную к ней отпайку, которая также находилась в пространстве между полюсами, далее протекал в противоположных направлениях по двум полуобмоткам-ветвям, и наконец вытекал через отпайку, пластину коллектора и ролик в другом межполюсном промежутке. При этом сами катушки якоря под полюсами индуктора менялись, но направление тока в них оставалось неизменным.

По закону Ампера, на каждый проводник катушки якоря с током, находящийся в магнитном поле полюса индуктора, действовала сила, направление которой определяется по известному правилу «левой руки». Относительно оси двигателя эта сила создавала вращающий момент, а сумма моментов от всех таких сил дает суммарный момент ДПТ, который уже при нескольких пластинах коллектора является почти постоянным.

ДПТ с кольцевым якорем и граммовской обмоткой

Как это часто случалось в истории науки и техники, изобретение А. Пачинотти не нашло применения. Оно было на 10 лет забыто, пока в 1870 году его независимо не повторил франко-немецкий изобретатель З. Грамм в аналогичной конструкции генератора постоянного тока. В этих машинах ось вращения уже была горизонтальной, использовались угольные щетки, скользящие по пластинам коллектора почти современной конструкции. К 70-м годам 19 века принцип обратимости электромашин стал уже хорошо известен, а машина Грамма использовалась как генератор и двигатель постоянного тока. Принцип действия его уже описан выше.

Несмотря на то, что изобретение кольцевого якоря было важным шагом в развитии ДПТ, его обмотка (названная граммовской) имела существенный недостаток. В магнитном поле полюсов индуктора находились только те ее проводники (называемые активными), которые лежали под этими полюсами на наружной цилиндрической поверхности якоря. Именно к ним были приложены магнитные силы Ампера, создающие вращающий момент относительно оси двигателя. Те же неактивные проводники, что проходили через отверстие кольцевого якоря, не участвовали в создании момента. Они только бесполезно рассеивали электроэнергию в виде тепловых потерь.

От кольцевого якоря к барабанному

Устранить этот недостаток кольцевого якоря удалось в 1873 году известному немецкому электротехнику Ф. Гефнер-Альтенеку. Как же функционировал его двигатель постоянного тока? Принцип действия, устройство его индуктора-статора такие же, как у двигателя с кольцевой обмоткой. А вот конструкция якоря и его обмотка изменились.

Гефнер-Альтенек обратил внимание, что направление тока якоря, вытекающего из неподвижных щеток, в проводниках граммовской обмотки под соседними полюсами возбуждения всегда противоположно, т.е. их можно включить в состав витков расположенной на наружной цилиндрической поверхности катушки с шириной (шагом), равным полюсному делению (части окружности якоря, приходящейся на один полюс возбуждения).

В этом случае становится ненужным отверстие в кольцевом якоря, и он превращается в сплошной цилиндр (барабан). Такая обмотка и сам якорь получили наименование барабанных. Расход меди в ней при одинаковом числе активных проводников гораздо меньше, чем в граммовской обмотке.

Якорь становится зубчатым

В машинах Грамма и Гефнер-Альтенека поверхность якоря была гладкой, а проводники его обмотки располагались в зазоре между ним и полюсами индуктора. При этом расстояние между вогнутой цилиндрической поверхностью полюса возбуждения и выпуклой поверхностью якоря достигало нескольких миллиметров. Поэтому для создания нужной величины магнитного поля требовалось применять катушки возбуждения с большой магнитодвижущей силой (с большим числом витков). Это существенно увеличивало габариты и вес двигателей. Кроме того, на гладкой поверхности якоря его катушки было трудно крепить. Но как же быть? Ведь для действия на проводник с током силы Ампера он должен находиться в точках пространства с большой величиной магнитного поля (с большой магнитной индукцией).

Оказалось, что это не является необходимым. Американский изобретатель пулемета Х. Максим показал, что если выполнить барабанный якорь зубчатым, а в образовавшиеся между зубцами пазы поместить катушки барабанной обмотки, то зазор между ним и полюсами возбуждения можно уменьшить до долей миллиметра. Это позволило существенно уменьшить размеры катушек возбуждения, но вращающий момент ДПТ нисколько не уменьшился.

Как же функционирует такой двигатель постоянного тока? Принцип действия основан на том обстоятельстве, что при зубчатом якоре магнитная сила приложена не к проводникам в его пазах (магнитное поле в них практически отсутствует), а к самим зубцам. При этом наличие тока в проводнике в пазу имеет решающее значение для возникновения этой силы.

Как избавились от вихревых токов

Еще одно важнейшее усовершенствование внес знаменитый изобретатель Т. Эдиссон. Что же добавил он в двигатель постоянного тока? Принцип действия остался неизменным, а вот материал, из которого сделан его якорь, изменился. Вместо прежнего массивного он стал шихтованным из тонких электрически изолированных друг от друга стальных листов. Это позволило уменьшить величину вихревых токов (токов Фуко) в якоре, что увеличило КПД двигателя.

Принцип действия двигателя постоянного тока

Кратко его можно сформулировать так: при подключении обмотки якоря возбужденного двигателя к источнику питания в ней возникает большой ток, называемый пусковым и превышающий в несколько раз его номинальное значение. Причем под полюсами возбуждения противоположной полярности направление токов в проводниках обмотки якоря так же противоположно, как показано на рисунке ниже. Согласно правилу "левой руки", на эти проводники действуют силы Ампера, направленные против часовой стрелки и увлекающие якорь во вращение. При этом в проводниках обмотки якоря наводится электродвижущая сила (противо-ЭДС), направленная встречно напряжению источника питания. По мере разгона якоря растет и противо-ЭДС в его обмотке. Соответственно, ток якоря уменьшается от пускового до величины, соответствующей рабочей точке на характеристике двигателя.

Чтобы повысить скорость вращения якоря, нужно либо увеличить ток в его обмотке, либо снизить противо-ЭДС в ней. Последнего можно добиться, уменьшив величину магнитного поля возбуждения путем снижения тока в обмотке возбуждения. Данный способ управления скоростью ДПТ получил широкое распространение.

Принцип действия двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

С присоединением выводов обмотки возбуждения (ОВ) к отдельному источнику электропитания (независимая ОВ) обычно выполняются мощные ДПТ, чтобы было более удобно регулировать величину тока возбуждения (с целью изменения скорости вращения). По своим свойствам ДПТ с независимой ОВ практически аналогичны ДПТ с ОВ, параллельно подключаемой к обмотке якоря.

Параллельное возбуждение ДПТ

Принцип действия двигателя постоянного тока параллельного возбуждения определяется его механической характеристикой, т.е. зависимостью скорости вращения от нагрузочного момента на его валу. Для такого двигателя изменение скорости при переходе от холостого вращения к номинальному моменту нагрузки составляет от 2 до 10%. Такие механические характеристики называются жесткими.

Таким образом, принцип действия двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением обуславливает его применение в приводах с постоянной скоростью вращения при большом диапазоне изменения нагрузки. Однако он широко используется и в регулируемом электроприводе с переменной скоростью вращения. При этом для регулирования его скорости может применяться изменение как тока якоря, так и тока возбуждения.

Последовательное возбуждение ДПТ

Принцип действия двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, как и параллельного, определяется его механической характеристикой, которая в этом случае является мягкой, т.к. частота вращения двигателя значительно варьируется при изменениях нагрузки. Где же выгоднее всего применять такой двигатель постоянного тока? Принцип действия жд тягового двигателя, скорость которого должна уменьшаться при преодолении составом подъемов и возвращаться к номинальной при движении по равнине, полностью соответствует характеристикам ДПТ с ОВ, последовательно соединенной с обмоткой якоря. Поэтому значительная часть электровозов во всем мире оснащена такими устройствами.

Принцип действия двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением реализуют также тяговые двигатели пульсирующего тока, которые представляют собой, по сути, те же ДПТ с последовательной ОВ, но специально сконструированные для работы с выпрямленным уже на борту электровоза током, имеющим значительные пульсации.

4u-pro.ru

array(7) { ["code"]=> int(500) ["type"]=> string(11) "PHP warning" ["message"]=> string(39) "Invalid argument supplied for foreach()" ["file"]=> string(66) "/var/www/vidoz.com.ua/public_html/protected/components/Youtube.php" ["line"]=> int(201) ["trace"]=> string(1129) "#0 /var/www/vidoz.com.ua/public_html/protected/controllers/SiteController.php(130): Youtube->getRelatedVideos() #1 unknown(0): SiteController->actionVideo() #2 /var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/actions/CAction.php(107): ReflectionMethod->invokeArgs() #3 /var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/actions/CInlineAction.php(48): CInlineAction->runWithParamsInternal() #4 /var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/CController.php(309): CInlineAction->runWithParams() #5 /var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/CController.php(287): SiteController->runAction() #6 /var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/CController.php(266): SiteController->runActionWithFilters() #7 /var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/CWebApplication.php(283): SiteController->run() #8 /var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/CWebApplication.php(142): CWebApplication->runController() #9 /var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/base/CApplication.php(162): CWebApplication->processRequest() #10 /var/www/vidoz.com.ua/public_html/index.php(15): CWebApplication->run() " ["traces"]=> array(11) { [0]=> array(6) { ["file"]=> string(74) "/var/www/vidoz.com.ua/public_html/protected/controllers/SiteController.php" ["line"]=> int(130) ["function"]=> string(16) "getRelatedVideos" ["class"]=> string(7) "Youtube" ["type"]=> string(2) "->" ["args"]=> array(1) { [0]=> &string(11) "OfoqhRXRaZa" } } [1]=> array(6) { ["function"]=> string(11) "actionVideo" ["class"]=> string(14) "SiteController" ["type"]=> string(2) "->" ["args"]=> array(1) { [0]=> &string(16) "-s13ucicnkn.html" } ["file"]=> string(7) "unknown" ["line"]=> int(0) } [2]=> array(6) { ["file"]=> string(71) "/var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/actions/CAction.php" ["line"]=> int(107) ["function"]=> string(10) "invokeArgs" ["class"]=> string(16) "ReflectionMethod" ["type"]=> string(2) "->" ["args"]=> array(2) { [0]=> object(SiteController)#25 (21) { ["layout"]=> string(7) "column1" ["apikey":"SiteController":private]=> string(98) "AI39si6XaVYTdyYCWO6-OazTiWF6xWitMCwQAORaMuAAtnWphEr6iCC9byA3JQGCqVodCcGR08vjTyhKQOyHAR0Ev2D5Wrmesw" ["pageDescription"]=> NULL ["pageKeyworld"]=> NULL ["pageKey"]=> NULL ["pageImage"]=> NULL ["categories"]=> array(11) { ["film"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(4) "Film" ["vimeo"]=> string(5) "films" } ["music"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Music" ["vimeo"]=> string(5) "music" } ["comedy"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Comedy" ["vimeo"]=> string(6) "comedy" } ["education"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(9) "Education" ["vimeo"]=> string(9) "education" } ["howto"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Howto" ["vimeo"]=> string(5) "howto" } ["tech"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(4) "Tech" ["vimeo"]=> string(10) "technology" } ["sports"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Sports" ["vimeo"]=> string(6) "sports" } ["travel"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Travel" ["vimeo"]=> string(6) "travel" } ["autos"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Autos" ["vimeo"]=> string(4) "cars" } ["animals"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(7) "Animals" ["vimeo"]=> string(4) "pets" } ["games"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Games" ["vimeo"]=> string(12) "experimental" } } ["menu"]=> array(0) { } ["breadcrumbs"]=> array(0) { } ["defaultAction"]=> string(5) "index" ["_id":"CController":private]=> string(4) "site" ["_action":"CController":private]=> object(CInlineAction)#26 (4) { ["_id":"CAction":private]=> string(5) "video" ["_controller":"CAction":private]=> *RECURSION* ["_e":"CComponent":private]=> NULL ["_m":"CComponent":private]=> NULL } ["_pageTitle":"CController":private]=> NULL ["_cachingStack":"CController":private]=> NULL ["_clips":"CController":private]=> NULL ["_dynamicOutput":"CController":private]=> NULL ["_pageStates":"CController":private]=> NULL ["_module":"CController":private]=> NULL ["_widgetStack":"CBaseController":private]=> array(0) { } ["_e":"CComponent":private]=> NULL ["_m":"CComponent":private]=> NULL } [1]=> &array(1) { [0]=> string(16) "-s13ucicnkn.html" } } } [3]=> array(6) { ["file"]=> string(77) "/var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/actions/CInlineAction.php" ["line"]=> int(48) ["function"]=> string(21) "runWithParamsInternal" ["class"]=> string(7) "CAction" ["type"]=> string(2) "->" ["args"]=> array(3) { [0]=> object(SiteController)#25 (21) { ["layout"]=> string(7) "column1" ["apikey":"SiteController":private]=> string(98) "AI39si6XaVYTdyYCWO6-OazTiWF6xWitMCwQAORaMuAAtnWphEr6iCC9byA3JQGCqVodCcGR08vjTyhKQOyHAR0Ev2D5Wrmesw" ["pageDescription"]=> NULL ["pageKeyworld"]=> NULL ["pageKey"]=> NULL ["pageImage"]=> NULL ["categories"]=> array(11) { ["film"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(4) "Film" ["vimeo"]=> string(5) "films" } ["music"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Music" ["vimeo"]=> string(5) "music" } ["comedy"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Comedy" ["vimeo"]=> string(6) "comedy" } ["education"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(9) "Education" ["vimeo"]=> string(9) "education" } ["howto"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Howto" ["vimeo"]=> string(5) "howto" } ["tech"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(4) "Tech" ["vimeo"]=> string(10) "technology" } ["sports"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Sports" ["vimeo"]=> string(6) "sports" } ["travel"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Travel" ["vimeo"]=> string(6) "travel" } ["autos"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Autos" ["vimeo"]=> string(4) "cars" } ["animals"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(7) "Animals" ["vimeo"]=> string(4) "pets" } ["games"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Games" ["vimeo"]=> string(12) "experimental" } } ["menu"]=> array(0) { } ["breadcrumbs"]=> array(0) { } ["defaultAction"]=> string(5) "index" ["_id":"CController":private]=> string(4) "site" ["_action":"CController":private]=> object(CInlineAction)#26 (4) { ["_id":"CAction":private]=> string(5) "video" ["_controller":"CAction":private]=> *RECURSION* ["_e":"CComponent":private]=> NULL ["_m":"CComponent":private]=> NULL } ["_pageTitle":"CController":private]=> NULL ["_cachingStack":"CController":private]=> NULL ["_clips":"CController":private]=> NULL ["_dynamicOutput":"CController":private]=> NULL ["_pageStates":"CController":private]=> NULL ["_module":"CController":private]=> NULL ["_widgetStack":"CBaseController":private]=> array(0) { } ["_e":"CComponent":private]=> NULL ["_m":"CComponent":private]=> NULL } [1]=> object(ReflectionMethod)#27 (2) { ["name"]=> string(11) "actionVideo" ["class"]=> string(14) "SiteController" } [2]=> &array(1) { ["id"]=> string(16) "-s13ucicnkn.html" } } } [4]=> array(6) { ["file"]=> string(67) "/var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/CController.php" ["line"]=> int(309) ["function"]=> string(13) "runWithParams" ["class"]=> string(13) "CInlineAction" ["type"]=> string(2) "->" ["args"]=> array(1) { [0]=> &array(1) { ["id"]=> string(16) "-s13ucicnkn.html" } } } [5]=> array(6) { ["file"]=> string(67) "/var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/CController.php" ["line"]=> int(287) ["function"]=> string(9) "runAction" ["class"]=> string(11) "CController" ["type"]=> string(2) "->" ["args"]=> array(1) { [0]=> object(CInlineAction)#26 (4) { ["_id":"CAction":private]=> string(5) "video" ["_controller":"CAction":private]=> object(SiteController)#25 (21) { ["layout"]=> string(7) "column1" ["apikey":"SiteController":private]=> string(98) "AI39si6XaVYTdyYCWO6-OazTiWF6xWitMCwQAORaMuAAtnWphEr6iCC9byA3JQGCqVodCcGR08vjTyhKQOyHAR0Ev2D5Wrmesw" ["pageDescription"]=> NULL ["pageKeyworld"]=> NULL ["pageKey"]=> NULL ["pageImage"]=> NULL ["categories"]=> array(11) { ["film"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(4) "Film" ["vimeo"]=> string(5) "films" } ["music"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Music" ["vimeo"]=> string(5) "music" } ["comedy"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Comedy" ["vimeo"]=> string(6) "comedy" } ["education"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(9) "Education" ["vimeo"]=> string(9) "education" } ["howto"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Howto" ["vimeo"]=> string(5) "howto" } ["tech"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(4) "Tech" ["vimeo"]=> string(10) "technology" } ["sports"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Sports" ["vimeo"]=> string(6) "sports" } ["travel"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Travel" ["vimeo"]=> string(6) "travel" } ["autos"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Autos" ["vimeo"]=> string(4) "cars" } ["animals"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(7) "Animals" ["vimeo"]=> string(4) "pets" } ["games"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Games" ["vimeo"]=> string(12) "experimental" } } ["menu"]=> array(0) { } ["breadcrumbs"]=> array(0) { } ["defaultAction"]=> string(5) "index" ["_id":"CController":private]=> string(4) "site" ["_action":"CController":private]=> *RECURSION* ["_pageTitle":"CController":private]=> NULL ["_cachingStack":"CController":private]=> NULL ["_clips":"CController":private]=> NULL ["_dynamicOutput":"CController":private]=> NULL ["_pageStates":"CController":private]=> NULL ["_module":"CController":private]=> NULL ["_widgetStack":"CBaseController":private]=> array(0) { } ["_e":"CComponent":private]=> NULL ["_m":"CComponent":private]=> NULL } ["_e":"CComponent":private]=> NULL ["_m":"CComponent":private]=> NULL } } } [6]=> array(6) { ["file"]=> string(67) "/var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/CController.php" ["line"]=> int(266) ["function"]=> string(20) "runActionWithFilters" ["class"]=> string(11) "CController" ["type"]=> string(2) "->" ["args"]=> array(2) { [0]=> object(CInlineAction)#26 (4) { ["_id":"CAction":private]=> string(5) "video" ["_controller":"CAction":private]=> object(SiteController)#25 (21) { ["layout"]=> string(7) "column1" ["apikey":"SiteController":private]=> string(98) "AI39si6XaVYTdyYCWO6-OazTiWF6xWitMCwQAORaMuAAtnWphEr6iCC9byA3JQGCqVodCcGR08vjTyhKQOyHAR0Ev2D5Wrmesw" ["pageDescription"]=> NULL ["pageKeyworld"]=> NULL ["pageKey"]=> NULL ["pageImage"]=> NULL ["categories"]=> array(11) { ["film"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(4) "Film" ["vimeo"]=> string(5) "films" } ["music"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Music" ["vimeo"]=> string(5) "music" } ["comedy"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Comedy" ["vimeo"]=> string(6) "comedy" } ["education"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(9) "Education" ["vimeo"]=> string(9) "education" } ["howto"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Howto" ["vimeo"]=> string(5) "howto" } ["tech"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(4) "Tech" ["vimeo"]=> string(10) "technology" } ["sports"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Sports" ["vimeo"]=> string(6) "sports" } ["travel"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(6) "Travel" ["vimeo"]=> string(6) "travel" } ["autos"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Autos" ["vimeo"]=> string(4) "cars" } ["animals"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(7) "Animals" ["vimeo"]=> string(4) "pets" } ["games"]=> array(2) { ["youtube"]=> string(5) "Games" ["vimeo"]=> string(12) "experimental" } } ["menu"]=> array(0) { } ["breadcrumbs"]=> array(0) { } ["defaultAction"]=> string(5) "index" ["_id":"CController":private]=> string(4) "site" ["_action":"CController":private]=> *RECURSION* ["_pageTitle":"CController":private]=> NULL ["_cachingStack":"CController":private]=> NULL ["_clips":"CController":private]=> NULL ["_dynamicOutput":"CController":private]=> NULL ["_pageStates":"CController":private]=> NULL ["_module":"CController":private]=> NULL ["_widgetStack":"CBaseController":private]=> array(0) { } ["_e":"CComponent":private]=> NULL ["_m":"CComponent":private]=> NULL } ["_e":"CComponent":private]=> NULL ["_m":"CComponent":private]=> NULL } [1]=> &array(0) { } } } [7]=> array(6) { ["file"]=> string(71) "/var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/CWebApplication.php" ["line"]=> int(283) ["function"]=> string(3) "run" ["class"]=> string(11) "CController" ["type"]=> string(2) "->" ["args"]=> array(1) { [0]=> &string(5) "video" } } [8]=> array(6) { ["file"]=> string(71) "/var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/web/CWebApplication.php" ["line"]=> int(142) ["function"]=> string(13) "runController" ["class"]=> string(15) "CWebApplication" ["type"]=> string(2) "->" ["args"]=> array(1) { [0]=> &string(10) "site/video" } } [9]=> array(6) { ["file"]=> string(69) "/var/www/vidoz.com.ua/public_html/yii/framework/base/CApplication.php" ["line"]=> int(162) ["function"]=> string(14) "processRequest" ["class"]=> string(15) "CWebApplication" ["type"]=> string(2) "->" ["args"]=> array(0) { } } [10]=> array(6) { ["file"]=> string(43) "/var/www/vidoz.com.ua/public_html/index.php" ["line"]=> int(15) ["function"]=> string(3) "run" ["class"]=> string(12) "CApplication" ["type"]=> string(2) "->" ["args"]=> array(0) { } } } }

vidoz.pp.ua

История изобретения и развития электродвигателя

й мощности, большое магнитное рассеяние и низкий к. п. д. Кроме того, вращающий момент на валу таких электродвигателей отличался непостоянством и в связи с попеременными притяжениями и отталкиваниями стержневых якорей действие таких электродвигателей было в большей или меньшей степени толчкообразным. При столь резких и частых изменениях вращающего момента на валу двигателя применение последнего в системе электропривода представлялось малоперспективным.

-е годы XIX в. принято считать третьим этапом в истории развития электродвигателей. Этот период характеризовался разработкой двигателей с кольцевым неявнополюсным якорем и вращающим моментом с высокой постоянностью.

Одними из пионеров этого направления был профессор физики Болонского и Пизанского университетов Антонио Пачинотти. Его двигатель состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле электромагнитов. Подвод тока осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов включалась последовательно с обмоткой якоря (т.е. электромашина имела последовательное возбуждение). Габариты двигателя были невелики, он имел практически постоянный вращающий момент. В двигателе Пачинотти явно полюсный якорь был заменен неявнополюсным. В 1863 г. Пачинотти опубликовал сведения о конструкции своего электродвигателя (рис. 6), но на эту публикацию не было обращено достаточно внимания, и изобретение было на время забыто. Но несмотря на большой интерес с принципиальной точки зрения, оно не получило распространения, так как по-прежнему не было еще экономичного генератора электрической энергии.

 

Рисунок 6 - Модель электродвигателя Пачинотти

 

Идея кольцевого якоря была возрождена примерно через 10 лёт. З.Т. Граммом, который построил машину с кольцевым. Барабанный якорь, в котором рабочим является проводник, составляющий виток, был изобретен лишь в 1872 г. В. Сименсом. Еще через 10 лет в железе якоря появились пазы для обмотки (1882 г.). Барабанный якорь машины постоянного тока стал таким, каким мы его можем видеть в настоящее время.

Итак, данный этап развития электродвигателей характеризуется открытием и промышленным использованием принципа самовозбуждения, в связи с чем был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической машины. Питание электродвигателей стало производиться от более дешевого источника электрической энергии - электромагнитного генератора постоянного тока.

В 1886 г. электродвигатель постоянного тока приобрел основные черты современной конструкции. В дальнейшем он все более и более совершенствовался.

В 1888 году изобретатель из Югославии Тесла и итальянский физик Феррарис открыли такое явление, как вращающее электромагнитное поле. Их изобретение вызвало огромный интерес во всём мире, и было ознаменовано началом новой эпохи. В этом же году Тесла первым создал электродвигатель совершенно нового образца, и этим открыл в технике новую эру. Уже в июне 1888 года фирма Вестингауз Электрик Компании купила у него за миллион долларов все патенты на двухфазную систему и предложила организовать на своих заводах выпуск асинхронных двигателей. Эти двигатели поступили в продажу в следующем году. Они были гораздо лучше и надежнее всех существовавших до этого моделей, но не получили широкого распространения, так как оказались весьма неудачно сконструированы. Обмотка статора в них выполнялась в виде катушек, насаженных на выступающие полюса. Неудачной была и конструкция ротора в виде барабана с двумя взаимно перпендикулярными, замкнутыми на себя катушками. Все это заметно снижало качество двигателя как в момент пуска, так и в рабочем режиме.

Вскоре индукционный двигатель Теслы был значительно переработан и усовершенствован русским электротехником Доливо-Добровольским.

Первым важным новшеством, которое внес Доливо-Добровольский в асинхронный двигатель, было создание ротора с обмоткой в виде беличьей клетки. Во всех ранних моделях асинхронных двигателей роторы были очень неудачными, и поэтому КПД этих моторов был ниже, чем у других типов электрических двигателей. Так, Феррарис, о котором упоминалось выше, создал асинхронный двухфазный двигатель с КПД порядка 50% и считал это пределом. Очень большое значение играл здесь материал, из которого изготавливался ротор, поскольку тот должен был удовлетворять сразу двум условиям: иметь малое электрическое сопротивление (чтобы индуцируемые токи могли свободно протекать через его поверхность) и иметь хорошую магнитную проницаемость (чтобы энергия магнитного поля не растрачивалась понапрасну). С точки зрения уменьшения электрического сопротивления лучшим конструктивным решением мог бы стать ротор в виде медного цилиндра. Но медь плохой проводник для магнитного потока статора и, КПД такого двигателя был очень низким. Если медный цилиндр заменяли стальным, то магнитный поток резко возрастал, но поскольку электрическая проводимость стали меньше, чем меди, КПД опять был невысоким. Доливо-Добровольский нашел выход из этого противоречия: он выполнил ротор в виде стального цилиндра (что уменьшало его магнитное сопротивление). На лобовых частях ротора эти стержни электрически соединялись друг с другом (замыкались сами на себя). Решение Доливо-Добровольского оказалось наилучшим. После того как он получил в 1889 году патент на свой ротор, его устройство принципиально не менялось вплоть до настоящего времени.

Вслед за тем Доливо-Добровольский стал дума

www.studsell.com

История изобретения и развития электродвигателя

Информация - Физика

Другие материалы по предмету Физика

?й мощности, большое магнитное рассеяние и низкий к. п. д. Кроме того, вращающий момент на валу таких электродвигателей отличался непостоянством и в связи с попеременными притяжениями и отталкиваниями стержневых якорей действие таких электродвигателей было в большей или меньшей степени толчкообразным. При столь резких и частых изменениях вращающего момента на валу двигателя применение последнего в системе электропривода представлялось малоперспективным.

-е годы XIX в. принято считать третьим этапом в истории развития электродвигателей. Этот период характеризовался разработкой двигателей с кольцевым неявнополюсным якорем и вращающим моментом с высокой постоянностью.

Одними из пионеров этого направления был профессор физики Болонского и Пизанского университетов Антонио Пачинотти. Его двигатель состоял из якоря кольцеобразной формы, вращающегося в магнитном поле электромагнитов. Подвод тока осуществлялся роликами. Обмотка электромагнитов включалась последовательно с обмоткой якоря (т.е. электромашина имела последовательное возбуждение). Габариты двигателя были невелики, он имел практически постоянный вращающий момент. В двигателе Пачинотти явно полюсный якорь был заменен неявнополюсным. В 1863 г. Пачинотти опубликовал сведения о конструкции своего электродвигателя (рис. 6), но на эту публикацию не было обращено достаточно внимания, и изобретение было на время забыто. Но несмотря на большой интерес с принципиальной точки зрения, оно не получило распространения, так как по-прежнему не было еще экономичного генератора электрической энергии.

Рисунок 6 - Модель электродвигателя Пачинотти

Идея кольцевого якоря была возрождена примерно через 10 лёт. З.Т. Граммом, который построил машину с кольцевым. Барабанный якорь, в котором рабочим является проводник, составляющий виток, был изобретен лишь в 1872 г. В. Сименсом. Еще через 10 лет в железе якоря появились пазы для обмотки (1882 г.). Барабанный якорь машины постоянного тока стал таким, каким мы его можем видеть в настоящее время.

Итак, данный этап развития электродвигателей характеризуется открытием и промышленным использованием принципа самовозбуждения, в связи с чем был окончательно осознан и сформулирован принцип обратимости электрической машины. Питание электродвигателей стало производиться от более дешевого источника электрической энергии - электромагнитного генератора постоянного тока.

В 1886 г. электродвигатель постоянного тока приобрел основные черты современной конструкции. В дальнейшем он все более и более совершенствовался.

В 1888 году изобретатель из Югославии Тесла и итальянский физик Феррарис открыли такое явление, как вращающее электромагнитное поле. Их изобретение вызвало огромный интерес во всём мире, и было ознаменовано началом новой эпохи. В этом же году Тесла первым создал электродвигатель совершенно нового образца, и этим открыл в технике новую эру. Уже в июне 1888 года фирма Вестингауз Электрик Компании купила у него за миллион долларов все патенты на двухфазную систему и предложила организовать на своих заводах выпуск асинхронных двигателей. Эти двигатели поступили в продажу в следующем году. Они были гораздо лучше и надежнее всех существовавших до этого моделей, но не получили широкого распространения, так как оказались весьма неудачно сконструированы. Обмотка статора в них выполнялась в виде катушек, насаженных на выступающие полюса. Неудачной была и конструкция ротора в виде барабана с двумя взаимно перпендикулярными, замкнутыми на себя катушками. Все это заметно снижало качество двигателя как в момент пуска, так и в рабочем режиме.

Вскоре индукционный двигатель Теслы был значительно переработан и усовершенствован русским электротехником Доливо-Добровольским.

Первым важным новшеством, которое внес Доливо-Добровольский в асинхронный двигатель, было создание ротора с обмоткой в виде беличьей клетки. Во всех ранних моделях асинхронных двигателей роторы были очень неудачными, и поэтому КПД этих моторов был ниже, чем у других типов электрических двигателей. Так, Феррарис, о котором упоминалось выше, создал асинхронный двухфазный двигатель с КПД порядка 50% и считал это пределом. Очень большое значение играл здесь материал, из которого изготавливался ротор, поскольку тот должен был удовлетворять сразу двум условиям: иметь малое электрическое сопротивление (чтобы индуцируемые токи могли свободно протекать через его поверхность) и иметь хорошую магнитную проницаемость (чтобы энергия магнитного поля не растрачивалась понапрасну). С точки зрения уменьшения электрического сопротивления лучшим конструктивным решением мог бы стать ротор в виде медного цилиндра. Но медь плохой проводник для магнитного потока статора и, КПД такого двигателя был очень низким. Если медный цилиндр заменяли стальным, то магнитный поток резко возрастал, но поскольку электрическая проводимость стали меньше, чем меди, КПД опять был невысоким. Доливо-Добровольский нашел выход из этого противоречия: он выполнил ротор в виде стального цилиндра (что уменьшало его магнитное сопротивление). На лобовых частях ротора эти стержни электрически соединялись друг с другом (замыкались сами на себя). Решение Доливо-Добровольского оказалось наилучшим. После того как он получил в 1889 году патент на свой ротор, его устройство принципиально не менялось вплоть до настоящего времени.

Вслед за тем Доливо-Добровольский стал дума



biblo-ok.ru

принцип действия. Двигатель постоянного тока: устройство

Технологии 21 июня 2015

Первой из всех изобретенных в 19 веке вращающихся электромашин является двигатель постоянного тока. Принцип действия его известен с середины прошлого столетия, и до настоящего времени двигатели постоянного тока (ДПТ) продолжают верно служить человеку, приводя в движение множество полезных машин и механизмов.

Первые ДПТ

Начиная с 30-х годов 19 века в своем развитии они прошли несколько этапов. Дело в том, что до появления в конце позапрошлого века машинных генераторов переменного тока единственным источником электроэнергии был гальванический элемент. Поэтому все первые электродвигатели могли работать только на постоянном токе.

Каким же был первый двигатель постоянного тока? Принцип действия и устройство двигателей, строившихся в первой половине 19 века, являлся следующим. Явнополюсный индуктор представлял собой набор неподвижных постоянных магнитов или стержневых электромагнитов, не имевших общего замкнутого магнитопровода. Явнополюсный якорь образовывали несколько отдельных стержневых электромагнитов на общей оси, приводимых во вращение силами отталкивания и притяжения к полюсам индуктора. Типичными их представителями являлись двигатели У. Риччи (1833) и Б. Якоби (1834), оснащенные механическими коммутаторами тока в электромагнитах якорях с подвижными контактами в цепи обмотки якоря.

Как работал двигатель Якоби

Каков же был у этой машины принцип действия? Двигатель постоянного тока Якоби и его аналоги обладали пульсирующим электромагнитным моментом. В течение времени сближения разноименных полюсов якоря и индуктора под действием магнитной силы притяжения момент двигателя быстро достигал максимума. Затем, при расположении полюсов якоря напротив полюсов индуктора, механический коммутатор прерывал ток в электромагнитах якоря. Момент падал до нуля. За счет инерции якоря и приводимого в движение механизма полюсы якоря выходили из-под полюсов индуктора, в этот момент в них от коммутатора подавался ток противоположного направления, их полярность также менялась на противоположную, а сила притяжения к ближайшему полюсу индуктора сменялась на силу отталкивания. Таким образом, двигатель Якоби вращался последовательными толчками.

Появляется кольцевой якорь

В стержневых электромагнитах якоря двигателя Якоби ток периодически выключался, создаваемое ими магнитное поле исчезало, а его энергия преобразовывалась в тепловые потери в обмотках. Таким образом, электромеханическое преобразование электроэнергии источника тока якоря (гальванического элемента) в механическую происходило в нем с перерывами. Нужен был двигатель с непрерывной замкнутой обмоткой, ток в которой протекал бы постоянно в течение всего времени его работы.

И такой fuhtufn был создан в 1860 году А. Пачинотти. Чем же отличался от предшественников его двигатель постоянного тока? Принцип действия и устройство двигателя Пачинотти следующие. В качестве якоря он использовал стальное кольцо со спицами, закрепленное на вертикальном валу. При этом якорь не имел явно выраженных полюсов. Он стал неявнополюсным.

Между спицами кольца были намотаны катушки обмотки якоря, концы которых соединялись последовательно на самом якоре, а от точек соединения каждых двух катушек были сделаны отпайки, присоединенные к пластинам коллектора, расположенным вдоль окружности внизу вала двигателя, число которых равнялось числу катушек. Вся обмотка якоря была замкнута сама на себя, а последовательные точки соединения ее катушек присоединялись к соседним пластинам коллектора, по которым скользила пара токоподводящих роликов.

Кольцевой якорь был помещен между полюсами двух неподвижных электромагнитов индуктора-статора, так что силовые линии создаваемого ими магнитного поля возбуждения входили в наружную цилиндрическую поверхность якоря двигателя под северным полюсом возбуждения, проходили по кольцевому якорю, не перемещаясь во внутреннее его отверстие, и выходили наружу под южным полюсом.

Как работал двигатель Пачинотти

Какой же у него был принцип действия? Двигатель постоянного тока Пачинотти работал точно так же, как и современные ДПТ.

В магнитном поле полюса индуктора с данной полярностью всегда находилось определенное число проводников обмотки якоря с током неизменного направления, причем направление тока якоря под разными полюсами индуктора было противоположным. Это достигалось размещением токоподводящих роликов, играющих роль щеток, в пространстве между полюсами индуктора. Поэтому мгновенный ток якоря втекал в обмотку через ролик, пластину коллектора и присоединенную к ней отпайку, которая также находилась в пространстве между полюсами, далее протекал в противоположных направлениях по двум полуобмоткам-ветвям, и наконец вытекал через отпайку, пластину коллектора и ролик в другом межполюсном промежутке. При этом сами катушки якоря под полюсами индуктора менялись, но направление тока в них оставалось неизменным.

По закону Ампера, на каждый проводник катушки якоря с током, находящийся в магнитном поле полюса индуктора, действовала сила, направление которой определяется по известному правилу «левой руки». Относительно оси двигателя эта сила создавала вращающий момент, а сумма моментов от всех таких сил дает суммарный момент ДПТ, который уже при нескольких пластинах коллектора является почти постоянным.

ДПТ с кольцевым якорем и граммовской обмоткой

Как это часто случалось в истории науки и техники, изобретение А. Пачинотти не нашло применения. Оно было на 10 лет забыто, пока в 1870 году его независимо не повторил франко-немецкий изобретатель З. Грамм в аналогичной конструкции генератора постоянного тока. В этих машинах ось вращения уже была горизонтальной, использовались угольные щетки, скользящие по пластинам коллектора почти современной конструкции. К 70-м годам 19 века принцип обратимости электромашин стал уже хорошо известен, а машина Грамма использовалась как генератор и двигатель постоянного тока. Принцип действия его уже описан выше.

Несмотря на то, что изобретение кольцевого якоря было важным шагом в развитии ДПТ, его обмотка (названная граммовской) имела существенный недостаток. В магнитном поле полюсов индуктора находились только те ее проводники (называемые активными), которые лежали под этими полюсами на наружной цилиндрической поверхности якоря. Именно к ним были приложены магнитные силы Ампера, создающие вращающий момент относительно оси двигателя. Те же неактивные проводники, что проходили через отверстие кольцевого якоря, не участвовали в создании момента. Они только бесполезно рассеивали электроэнергию в виде тепловых потерь.

От кольцевого якоря к барабанному

Устранить этот недостаток кольцевого якоря удалось в 1873 году известному немецкому электротехнику Ф. Гефнер-Альтенеку. Как же функционировал его двигатель постоянного тока? Принцип действия, устройство его индуктора-статора такие же, как у двигателя с кольцевой обмоткой. А вот конструкция якоря и его обмотка изменились.

Гефнер-Альтенек обратил внимание, что направление тока якоря, вытекающего из неподвижных щеток, в проводниках граммовской обмотки под соседними полюсами возбуждения всегда противоположно, т.е. их можно включить в состав витков расположенной на наружной цилиндрической поверхности катушки с шириной (шагом), равным полюсному делению (части окружности якоря, приходящейся на один полюс возбуждения).

В этом случае становится ненужным отверстие в кольцевом якоря, и он превращается в сплошной цилиндр (барабан). Такая обмотка и сам якорь получили наименование барабанных. Расход меди в ней при одинаковом числе активных проводников гораздо меньше, чем в граммовской обмотке.

Якорь становится зубчатым

В машинах Грамма и Гефнер-Альтенека поверхность якоря была гладкой, а проводники его обмотки располагались в зазоре между ним и полюсами индуктора. При этом расстояние между вогнутой цилиндрической поверхностью полюса возбуждения и выпуклой поверхностью якоря достигало нескольких миллиметров. Поэтому для создания нужной величины магнитного поля требовалось применять катушки возбуждения с большой магнитодвижущей силой (с большим числом витков). Это существенно увеличивало габариты и вес двигателей. Кроме того, на гладкой поверхности якоря его катушки было трудно крепить. Но как же быть? Ведь для действия на проводник с током силы Ампера он должен находиться в точках пространства с большой величиной магнитного поля (с большой магнитной индукцией).

Оказалось, что это не является необходимым. Американский изобретатель пулемета Х. Максим показал, что если выполнить барабанный якорь зубчатым, а в образовавшиеся между зубцами пазы поместить катушки барабанной обмотки, то зазор между ним и полюсами возбуждения можно уменьшить до долей миллиметра. Это позволило существенно уменьшить размеры катушек возбуждения, но вращающий момент ДПТ нисколько не уменьшился.

Как же функционирует такой двигатель постоянного тока? Принцип действия основан на том обстоятельстве, что при зубчатом якоре магнитная сила приложена не к проводникам в его пазах (магнитное поле в них практически отсутствует), а к самим зубцам. При этом наличие тока в проводнике в пазу имеет решающее значение для возникновения этой силы.

Как избавились от вихревых токов

Еще одно важнейшее усовершенствование внес знаменитый изобретатель Т. Эдиссон. Что же добавил он в двигатель постоянного тока? Принцип действия остался неизменным, а вот материал, из которого сделан его якорь, изменился. Вместо прежнего массивного он стал шихтованным из тонких электрически изолированных друг от друга стальных листов. Это позволило уменьшить величину вихревых токов (токов Фуко) в якоре, что увеличило КПД двигателя.

Принцип действия двигателя постоянного тока

Кратко его можно сформулировать так: при подключении обмотки якоря возбужденного двигателя к источнику питания в ней возникает большой ток, называемый пусковым и превышающий в несколько раз его номинальное значение. Причем под полюсами возбуждения противоположной полярности направление токов в проводниках обмотки якоря так же противоположно, как показано на рисунке ниже. Согласно правилу "левой руки", на эти проводники действуют силы Ампера, направленные против часовой стрелки и увлекающие якорь во вращение. При этом в проводниках обмотки якоря наводится электродвижущая сила (противо-ЭДС), направленная встречно напряжению источника питания. По мере разгона якоря растет и противо-ЭДС в его обмотке. Соответственно, ток якоря уменьшается от пускового до величины, соответствующей рабочей точке на характеристике двигателя.

Чтобы повысить скорость вращения якоря, нужно либо увеличить ток в его обмотке, либо снизить противо-ЭДС в ней. Последнего можно добиться, уменьшив величину магнитного поля возбуждения путем снижения тока в обмотке возбуждения. Данный способ управления скоростью ДПТ получил широкое распространение.

Принцип действия двигателя постоянного тока с независимым возбуждением

С присоединением выводов обмотки возбуждения (ОВ) к отдельному источнику электропитания (независимая ОВ) обычно выполняются мощные ДПТ, чтобы было более удобно регулировать величину тока возбуждения (с целью изменения скорости вращения). По своим свойствам ДПТ с независимой ОВ практически аналогичны ДПТ с ОВ, параллельно подключаемой к обмотке якоря.

Параллельное возбуждение ДПТ

Принцип действия двигателя постоянного тока параллельного возбуждения определяется его механической характеристикой, т.е. зависимостью скорости вращения от нагрузочного момента на его валу. Для такого двигателя изменение скорости при переходе от холостого вращения к номинальному моменту нагрузки составляет от 2 до 10%. Такие механические характеристики называются жесткими.

Таким образом, принцип действия двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением обуславливает его применение в приводах с постоянной скоростью вращения при большом диапазоне изменения нагрузки. Однако он широко используется и в регулируемом электроприводе с переменной скоростью вращения. При этом для регулирования его скорости может применяться изменение как тока якоря, так и тока возбуждения.

Последовательное возбуждение ДПТ

Принцип действия двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, как и параллельного, определяется его механической характеристикой, которая в этом случае является мягкой, т.к. частота вращения двигателя значительно варьируется при изменениях нагрузки. Где же выгоднее всего применять такой двигатель постоянного тока? Принцип действия жд тягового двигателя, скорость которого должна уменьшаться при преодолении составом подъемов и возвращаться к номинальной при движении по равнине, полностью соответствует характеристикам ДПТ с ОВ, последовательно соединенной с обмоткой якоря. Поэтому значительная часть электровозов во всем мире оснащена такими устройствами.

Принцип действия двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением реализуют также тяговые двигатели пульсирующего тока, которые представляют собой, по сути, те же ДПТ с последовательной ОВ, но специально сконструированные для работы с выпрямленным уже на борту электровоза током, имеющим значительные пульсации.

Источник: fb.ru

Похожие материалы

Технологии Принцип действия трансформатора и его устройство

Принцип действия трансформатора основан на знаменитом законе взаимной индукции. Если включить в сеть переменного тока первичную обмотку этой электрической машины, то по этой обмотке начнет течь переменный ток. Этот ток будет создавать в сердечнике переменный магнитный поток. Данный магнитный поток начнет пронизывать витки вторичной обмотки трансформатора....

Домашний уют Схема, особенности, принцип действия и устройство генератора постоянного тока

Эпоха электрификации началась не так давно и за пару столетий полностью изменила наш образ жизни. Посмотрите вокруг, везде, где только падает глаз, обязательно увидите какой-нибудь электрический прибор. Люди настолько привыкли к разным машинам, которые выполняют за них практически всю работу, что возникает иллюзия, будто бы так было всегда. Но заглянем за...

Технологии Машины постоянного тока: принцип действия

Электрические машины – это устройства для преобразования электрической энергии в энергию механическую (и наоборот). Работа машины постоянного тока основана на законе электромагнитной индукции.Как правило, эти агрегаты используются в промышленности для тяговых механизмов, таких как подъёмные краны и лебёдки. Существенным недостатком двигателя ...

Бизнес Устройство и принцип действия асинхронного двигателя. Асинхронный тип двигателя: принцип работы, описание и функции

Как и большинство электромоторов, асинхронный двигатель переменного тока (АД) имеет фиксированную внешнюю часть, которая именуется статором, и ротор, вращающийся внутри. Между ними есть тщательно рассчитанный воздушный зазор.Как это работает?Устройство и принцип действия асинхронных двигателей, как и всех других, основаны на том, что для п...

Автомобили Система охлаждения двигателя: устройство, принцип действия, неисправности

Система охлаждения двигателя – один из наиболее важных его элементов. Без нее высокие температуры, возникающие при сгорании топливной смеси, просто не дадут ему работать. Какие узлы входят в состав системы охлаждения, и какие неисправности для нее характерны? Устройство и принцип действия Для начала разберемся с устрой...

Домашний уют Электродвигатель постоянного тока: устройство, работа, применение

Работа рассматриваемого в этой статье агрегата целиком зависит от явления электромагнитной индукции. Это основной принцип работы электродвигателя постоянного тока. Общеизвестно, что на проводник с проходящим по нему током помещённый в зону магнитного поля, оказывает действие сила, которую можно определить в соответствии с Правилом левой руки: F=B*I*L, где...

Образование Тепловые двигатели: принцип действия, устройство, схема

Рассмотрим тепловые двигатели, принцип действия этих механизмов. В земной коре и мировом океане запасы внутренней энергии можно считать неограниченными. Для того чтобы решать практические задачи, ее явно недостаточно. Устройство и принцип действия теплового двигателя необходимо знать для того, чтобы приводить в движение токарные станки, транспортные средс...

Образование Квантовый двигатель: принцип действия и устройство. Квантовый двигатель Леонова

Тематика покорения космоса в наше время уже не такая популярная, как во времена СССР. На это влияет огромное количество факторов, но основным можно назвать именно отсутствие эволюции в техническом сегменте. Однако русский ученый Владимир Семенович Леонов работает над созданием квантового двигателя. БиографияХочется начать ...

Технологии Датчик тока: принцип действия и сфера применения

Многие устройства, работающие в электрических цепях, требуют проведений точных измерений в режиме реального времени. От точности этих замеров зависит многое: качество процессов регулирования в схемах управления, надежная работа защиты, калькуляция при подсчете потребляемой мощности в электроустановках и т.д. Обычно для таких измерений используют специальн...

Технологии Трансформатор тока: принцип действия и сфера применения

При работе в сильноточных цепях переменного напряжения возникает необходимость применять компактные устройства, с помощью которых можно бесконтактным способом контролировать необходимые параметры. Для этих целей широко используется трансформатор тока, который, кроме измерительных, выполняет дополнительно ряд полезных функций. Такие устройства выпускаются ...

monateka.com


Смотрите также