Двигатели постоянного тока: устройство и общие сведения

Электропривод это электромеханическая система, включающая в себя электродвигатель, редуктор (иногда они соединены через муфту), шток, совершающий поступательные движения, и непосредственно корпус (с креплениями для монтажа), который заключает в себе эти все части.

Электроприводы потребляют до 70% генерируемой энергии и вопрос энергосбережения сейчас стоит особенно остро. Частично эту задачу решает регулируемый привод.

В регулируемом приводе обычно используется двигатель постоянного тока, в более сложных устройствах - серво- или шаговые двигатели.
Упрощенное описание устройства двигателя постоянного тока: есть прямоугольная рамка, которая может вращаться округ своей оси, она помещается между полюсами однородного магнитного поля. Линии магнитного поля направления влево от северного полюса к южному, концы рамки закреплены в половинках разрезанного на две части кольца - коллектора, эти половинки могут проводить ток. Если через рамку пропустить ток на на обе ее стороны начнут действовать электродвижущие силы и рамка начнет вращаться, проходя крайние точки (верхнюю и нижнюю, где магнитное поле не действует) по инерции. Возникает кинетическая энергия, которая может быть превращена в работу, например, перемещение, подъем, вращение и т. п. В двигателе рамка - называется ротор (или якорь), а вращается он внутри железного корпуса с медной обмоткой внутри - статора.

Статор - всегда неподвижная часть, а ротор при подаче напряжения начинает вращаться.

Чем выше напряжение,  тем больше частота вращения, также частота вращения зависит от нагрузки.

На роторах мощных двигателей может быть установлен вентилятор для охлаждения.

Корпус статора состоит из железа, обмотки сделаны из меди. Зазор между ротором и статором оставляют минимальный, потому что железо проводит электричество в сотни раз лучше чем воздух. Его электропроводимость объясняется тем, что атомы всех металлов имеют неустойчивые внешние электроны, которые легко покидают свои орбиты, они то и выступают как носители заряда.

Мощность двигателя постоянного тока - зависит от силы магнита.

В общем случае его можно назвать машина постоянного тока, так как он может работать в режиме двигателя и генератора - устройство их одинаково.

Отдельная разновидность мотора постоянного тока - шаговый двигатель, его преимущество в том, что он позволяет определить положение ротора.   Частота вращения меняется, изменением частоты поступающих импульсов.

Сила тока, проходящего через такой двигатель не зависит от скорости вращения. Простой шаговый двигатель устроен так: ротор разделен на 2 части между которыми расположен постоянный магнит: верхняя половина - север, нижняя - юг, также ротор имеет зубцы, расположенные в осевом направлении.

Он вращается, последовательно включая обмотки, причем может двигаться в обе стороны.

У статора обычно 4 - 8 основных полюсов, также имеются зубцы, несколько обмоток (их число влияет на его точность). Чем больше обмоток, тем больше фаз, и тем более плавная работа мотора.Но главным образом точность зависит от числа полюсов.

Например, двигатель с 200 шагами будет иметь 50 положительных и 50 отрицательных полюсов и четыре пары обмоток. Современные сверхточные двигатели могут перемещаться до долей градуса.

Статья предоставлена компанией НПП "Сервомеханизмы" http://www.servomh.ru