थेट वर्तमान विद्युत सर्किट आणि त्यांची वैशिष्ट्ये

गुणधर्म डीसी मोटर्स मुख्यतः उत्तेजना कॉइल चालू करण्याच्या मार्गाने निर्धारित केले जाते. यावर अवलंबून, इलेक्ट्रिक मोटर्स वेगळे केले जातात:

1. स्वतंत्रपणे उत्तेजित: उत्तेजित कॉइल बाह्य डीसी स्रोत (एक्सायटर किंवा रेक्टिफायर) द्वारे समर्थित आहे,

2. समांतर उत्तेजना: फील्ड विंडिंग आर्मेचर विंडिंगसह समांतर जोडलेले आहे,

3. मालिका उत्तेजित होणे: उत्तेजित वळण आर्मेचर विंडिंगसह मालिकेत जोडलेले असते,

4. मिश्र उत्तेजिततेसह: दोन फील्ड विंडिंग आहेत, एक आर्मेचर विंडिंगच्या समांतर जोडलेले आहे आणि दुसरे त्याच्याशी मालिका आहे.

या सर्व इलेक्ट्रिक मोटर्समध्ये समान यंत्र आहे आणि ते केवळ उत्तेजना कॉइलच्या बांधकामात भिन्न आहेत. या इलेक्ट्रिक मोटर्सचे उत्तेजित विंडिंग्स मध्ये प्रमाणेच केले जातात संबंधित जनरेटर.

स्वतंत्रपणे उत्तेजित डीसी इलेक्ट्रिक मोटर

या इलेक्ट्रिक मोटरमध्ये (चित्र.1, अ) आर्मेचर विंडिंग मुख्य डायरेक्ट करंट सोर्स (डायरेक्ट करंट नेटवर्क, जनरेटर किंवा रेक्टिफायर) व्होल्टेज U सह कनेक्ट केलेले आहे आणि एक्सिटेशन विंडिंग व्होल्टेज UB सह सहायक स्त्रोताशी जोडलेले आहे. एक्सिटेशन कॉइलच्या सर्किटमध्ये रेग्युलेटिंग रिओस्टॅट आरपी समाविष्ट केले आहे आणि आर्मेचर कॉइलच्या सर्किटमध्ये प्रारंभिक रिओस्टॅट आरएन समाविष्ट केले आहे.

रेग्युलेटिंग रिओस्टॅटचा उपयोग मोटरच्या आर्मेचर गतीचे नियमन करण्यासाठी केला जातो आणि सुरुवातीच्या रिओस्टॅटचा वापर आर्मेचर विंडिंगमध्ये चालू असताना करंट मर्यादित करण्यासाठी केला जातो. इलेक्ट्रिक मोटरचे वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्य म्हणजे त्याचा उत्तेजित प्रवाह Iv आर्मेचर विंडिंग (लोड करंट) मधील वर्तमान Ii वर अवलंबून नाही. म्हणून, आर्मेचर प्रतिक्रियेच्या डिमॅग्नेटाइझिंग प्रभावाकडे दुर्लक्ष करून, आम्ही अंदाजे असे गृहीत धरू शकतो की मोटर फ्लक्स एफ लोडपासून स्वतंत्र आहे. विद्युत चुंबकीय क्षण M चे अवलंबन आणि विद्युत् I वरील वेग n रेखीय असेल (चित्र 2, a). म्हणून, इंजिनची यांत्रिक वैशिष्ट्ये देखील रेखीय असतील — अवलंबन n (M) (Fig. 2, b).

आर्मेचर सर्किटमध्ये रेझिस्टन्स Rn सह रियोस्टॅट नसताना, वेग आणि यांत्रिक वैशिष्ट्ये कठोर असतील, म्हणजे, क्षैतिज अक्षाकडे झुकण्याच्या लहान कोनासह, कारण मशीनच्या विंडिंगमध्ये व्होल्टेज ड्रॉप IяΣRя समाविष्ट आहे. रेटेड लोडवर आर्मेचर सर्किट युनोमच्या केवळ 3-5% आहे. या वैशिष्ट्यांना (चित्र 2, a आणि b मधील सरळ रेषा 1) नैसर्गिक म्हणतात. जेव्हा आर्मेचर सर्किटमध्ये प्रतिरोधक Rn सह रियोस्टॅट समाविष्ट केले जाते, तेव्हा या वैशिष्ट्यांचा झुकाव कोन वाढतो, परिणामी रियोस्टॅट वैशिष्ट्यांचे 2, 3 आणि 4 एक कुटुंब प्राप्त केले जाऊ शकते, जे विविध मूल्यांशी संबंधित आहे. Rn1 , Rn2 आणि Rn3 .

तांदूळ. १.स्वतंत्र (अ) आणि समांतर (ब) उत्तेजनासह डीसी मोटर्सचे योजनाबद्ध आकृती

तांदूळ. 2. स्वतंत्र आणि समांतर उत्तेजनासह थेट प्रवाह इलेक्ट्रिक मोटर्सची वैशिष्ट्ये: a — वेग आणि टॉर्क, b — यांत्रिक, c — कार्यरत Rn प्रतिरोध जितका जास्त असेल तितका रिओस्टॅटच्या वैशिष्ट्याचा झुकाव कोन जास्त असेल, म्हणजेच ते मऊ आहे.

रेग्युलेटिंग रिओस्टॅट Rpv तुम्हाला मोटर उत्तेजित करंट Iv आणि त्याचे चुंबकीय प्रवाह F बदलण्याची परवानगी देते. या प्रकरणात, रोटेशन वारंवारता n देखील बदलेल.

उत्तेजित कॉइलच्या सर्किटमध्ये कोणतेही स्विच आणि फ्यूज स्थापित केलेले नाहीत, कारण जेव्हा या सर्किटमध्ये व्यत्यय येतो तेव्हा इलेक्ट्रिक मोटरचा चुंबकीय प्रवाह झपाट्याने कमी होतो (केवळ अवशिष्ट चुंबकत्वाचा प्रवाह त्यात राहतो) आणि आपत्कालीन मोड उद्भवतो. जर इलेक्ट्रिक मोटर मोटर निष्क्रिय गतीने चालत आहे किंवा शाफ्टवर हलका भार आहे, नंतर वेग झपाट्याने वाढतो (मोटर फिरते). या प्रकरणात, आर्मेचर वळण Iya मध्ये वर्तमान लक्षणीय वाढते आणि एक व्यापक आग येऊ शकते. हे टाळण्यासाठी, संरक्षणाने विद्युत मोटरला उर्जा स्त्रोतापासून डिस्कनेक्ट करणे आवश्यक आहे.

जेव्हा उत्तेजना कॉइलच्या सर्किटमध्ये व्यत्यय येतो तेव्हा रोटेशनच्या गतीमध्ये तीक्ष्ण वाढ स्पष्ट केली जाते की या प्रकरणात चुंबकीय प्रवाह Ф (अवशिष्ट चुंबकत्वापासून फॉस्ट फ्लक्सच्या मूल्यापर्यंत) आणि ई. इ. v. E आणि वर्तमान Iya वाढते. आणि लागू व्होल्टेज U अपरिवर्तित राहिल्यामुळे, घूर्णन वारंवारता n ची e पर्यंत वाढ होईल. इ. c. E अंदाजे U च्या समान मूल्यापर्यंत पोहोचणार नाही (जे आर्मेचर सर्किटच्या समतोल स्थितीसाठी आवश्यक आहे, जेथे E = U — IяΣRя.

जेव्हा शाफ्ट लोड रेट केलेल्या जवळ असेल, तेव्हा उत्तेजना सर्किटमध्ये ब्रेक झाल्यास इलेक्ट्रिक मोटर थांबेल, कारण चुंबकीय प्रवाहात लक्षणीय घट होऊन मोटर विकसित होऊ शकणारा विद्युत चुंबकीय क्षण कमी होतो आणि टॉर्कपेक्षा कमी होतो. शाफ्टच्या भाराचा. या प्रकरणात, वर्तमान Iya देखील तीव्रतेने वाढते आणि मशीनला उर्जा स्त्रोतापासून डिस्कनेक्ट करणे आवश्यक आहे.

हे नोंद घ्यावे की जेव्हा मोटर नेटवर्कमधून विद्युत ऊर्जा वापरत नाही आणि त्याचा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक क्षण शून्य असतो तेव्हा रोटेशन गती n0 आदर्श निष्क्रिय गतीशी संबंधित असते. वास्तविक परिस्थितीत, निष्क्रिय मोडमध्ये, इंजिन नेटवर्कमधून निष्क्रिय करंट I0 वापरते, जे अंतर्गत उर्जा नुकसान भरून काढण्यासाठी आवश्यक असते आणि मशीनमधील घर्षण शक्तींवर मात करण्यासाठी आवश्यक विशिष्ट टॉर्क M0 विकसित करते. म्हणून, प्रत्यक्षात निष्क्रिय गती n0 पेक्षा कमी आहे.

मोटर शाफ्टपासून पॉवर P2 (Fig. 2, c) वर रोटेशनल स्पीड n आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक क्षण M चे अवलंबन, विचारात घेतलेल्या संबंधांमधून खालीलप्रमाणे, रेषीय आहे. आर्मेचर विंडिंग करंट Iya आणि P2 वरील पॉवर P1 चे अवलंबित्व देखील व्यावहारिकदृष्ट्या रेखीय आहेत. P2 = 0 वर करंट I आणि पॉवर P1 हे निष्क्रिय चालू I0 आणि निष्क्रिय असताना वापरलेली पॉवर P0 दर्शवतात. कार्यक्षमता वक्र सर्व इलेक्ट्रिक मशीनचे वैशिष्ट्य आहे.

इलेक्ट्रिक मोटर थेट वर्तमान समांतर उत्तेजना

या इलेक्ट्रिक मोटरमध्ये (चित्र 1, ब पहा) उत्तेजना विंडिंग्स आणि आर्मेचर एकाच विद्युत उर्जेच्या स्त्रोतापासून U व्होल्टेजसह दिले जातात. एक रेग्युलेटिंग रियोस्टॅट आरपीव्ही एक्सिटेशन विंडिंगच्या सर्किटमध्ये समाविष्ट आहे आणि एक प्रारंभिक रिओस्टॅट आरपीव्ही आहे. अँकरवरील विंडिंग सर्किटमध्ये समाविष्ट आहे.

विचाराधीन इलेक्ट्रिक मोटरमध्ये, आर्मेचर आणि एक्सिटेशन विंडिंग सर्किट्सचा मूलत: वेगळा पुरवठा आहे, परिणामी उत्तेजित करंट Iv आर्मेचर विंडिंग करंट Iv वर अवलंबून नाही. म्हणून, समांतर उत्तेजना मोटरमध्ये स्वतंत्र उत्तेजना मोटर सारखीच वैशिष्ट्ये असतील. तथापि, समांतर उत्तेजित मोटर केवळ स्थिर व्होल्टेज डीसी स्त्रोताद्वारे समर्थित असतानाच सामान्यपणे कार्य करेल.

जेव्हा इलेक्ट्रिक मोटर वेगळ्या व्होल्टेजसह (जनरेटर किंवा नियंत्रित रेक्टिफायर) स्त्रोताद्वारे चालविली जाते, तेव्हा पुरवठा व्होल्टेज U मध्ये घट झाल्यामुळे उत्तेजित प्रवाह Ic आणि चुंबकीय प्रवाह Ф मध्ये संबंधित घट होते, ज्यामुळे आर्मेचरमध्ये वाढ होते. वळण चालू Iya. हे पुरवठा व्होल्टेज U बदलून आर्मेचर गती समायोजित करण्याची शक्यता मर्यादित करते. म्हणून, जनरेटर किंवा नियंत्रित रेक्टिफायरद्वारे चालविल्या जाणार्‍या इलेक्ट्रिक मोटर्समध्ये स्वतंत्र उत्तेजना असणे आवश्यक आहे.

इलेक्ट्रिक मोटर थेट वर्तमान मालिका उत्तेजना

आरंभिक प्रवाह मर्यादित करण्यासाठी, आरंभिक रिओस्टॅट आरपी (चित्र 3, अ) आर्मेचर विंडिंगच्या सर्किटमध्ये समाविष्ट केले आहे (चित्र 3, अ) आणि रियोस्टॅट समायोजित करून उत्तेजनाच्या वळणाच्या समांतर रोटेशनचा वेग नियंत्रित करण्यासाठी Rpv समाविष्ट केले जाऊ शकते.

तांदूळ. 3. डीसी मोटरचे सीरिज एक्सिटेशन (a) आणि त्याच्या चुंबकीय प्रवाह Ф चे आर्मचर विंडिंगमधील विद्युत् I वर अवलंबित्व असलेले योजनाबद्ध आकृती (b)

तांदूळ. 4. अनुक्रमिक उत्तेजनासह डीसी मोटरची वैशिष्ट्ये: a — उच्च गती आणि टॉर्क, b — यांत्रिक, c — कामगार.

या इलेक्ट्रिक मोटरचे वैशिष्ट्य म्हणजे त्याचा उत्तेजित प्रवाह Iv हा आर्मेचर विंडिंग Iya च्या विद्युत् प्रवाहाच्या समान किंवा प्रमाणात (जेव्हा रिओस्टॅट Rpv चालू असतो) असतो, म्हणून चुंबकीय प्रवाह F मोटर लोडवर अवलंबून असतो (चित्र 3, ब) .

जेव्हा आर्मेचर विंडिंग करंट Iya रेट केलेल्या वर्तमान इनोमच्या (0.8-0.9) पेक्षा कमी असतो, तेव्हा मशीनची चुंबकीय प्रणाली संतृप्त होत नाही आणि असे गृहित धरले जाऊ शकते की चुंबकीय प्रवाह Ф वर्तमान Iia च्या थेट प्रमाणात बदलतो. त्यामुळे, इलेक्ट्रिक मोटरचे स्पीड वैशिष्ट्य मऊ असेल — जसजसा करंट I वाढेल, तसतसे घूर्णन गती n झपाट्याने कमी होईल (चित्र 4, अ). IjaΣRja व्होल्टेज ड्रॉपमध्ये वाढ झाल्यामुळे n रोटेशन गती कमी होते. अंतर्गत प्रतिकार Rα मध्ये. आर्मेचर विंडिंग सर्किट्स, तसेच चुंबकीय प्रवाह एफ मध्ये वाढ झाल्यामुळे.

विद्युत चुंबकीय क्षण M वर्तमान Ija मध्ये वाढीसह झपाट्याने वाढेल, कारण या प्रकरणात चुंबकीय प्रवाह Ф देखील वाढतो, म्हणजेच, क्षण M वर्तमान Ija च्या प्रमाणात असेल. म्हणून, जेव्हा वर्तमान Iya (0.8 N-0.9) इनोम पेक्षा कमी असते, तेव्हा स्पीड वैशिष्ट्याला हायपरबोलाचा आकार असतो आणि क्षण वैशिष्ट्याचा आकार पॅराबोलाचा असतो.

Ia> Ia प्रवाहांवर, Ia वर M आणि n चे अवलंबित्व रेषीय आहेत, कारण या मोडमध्ये चुंबकीय सर्किट संतृप्त होईल आणि वर्तमान Ia बदलल्यावर चुंबकीय प्रवाह Ф बदलणार नाही.

यांत्रिक वैशिष्ठ्य, म्हणजे, M वरील n चे अवलंबित्व (Fig. 4, b), Iya वर n आणि M च्या अवलंबनाच्या आधारावर तयार केले जाऊ शकते. नैसर्गिक वैशिष्ट्य 1 व्यतिरिक्त, आर्मेचर विंडिंग सर्किटमध्ये प्रतिरोधक Rp सह रियोस्टॅट समाविष्ट करून 2, 3 आणि 4 वैशिष्ट्यांचे कुटुंब प्राप्त करणे शक्य आहे.ही वैशिष्ट्ये Rn1, Rn2 आणि Rn3 च्या भिन्न मूल्यांशी संबंधित आहेत, तर Rn जितके जास्त तितके वैशिष्ट्य कमी.

मानले जाणारे इंजिनचे यांत्रिक वैशिष्ट्य मऊ आणि हायपरबोलिक आहे. कमी भारांवर, चुंबकीय प्रवाह Ф लक्षणीयरीत्या कमी होतो, रोटेशनची गती n झपाट्याने वाढते आणि जास्तीत जास्त परवानगी असलेल्या मूल्यापेक्षा जास्त असू शकते (मोटर जंगली चालते). म्हणून, अशा इंजिनांचा वापर निष्क्रिय मोडमध्ये आणि कमी भाराखाली (विविध मशीन्स, कन्व्हेयर्स इ.) चालविणाऱ्या यंत्रणा चालवण्यासाठी केला जाऊ शकत नाही.

सामान्यतः, उच्च आणि मध्यम पॉवर मोटर्ससाठी किमान परवानगीयोग्य भार (0.2… 0.25) इनोम असतो. मोटार लोड न करता चालण्यापासून रोखण्यासाठी, ते ड्राइव्ह यंत्रणा (दात किंवा आंधळे कपलिंग) शी घट्टपणे जोडलेले आहे; बेल्ट ड्राइव्ह किंवा घर्षण क्लचचा वापर अस्वीकार्य आहे.

ही कमतरता असूनही, अनुक्रमिक उत्तेजनासह मोटर्स मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जातात, विशेषत: जेव्हा लोड टॉर्क आणि गंभीर सुरुवातीच्या परिस्थितीत मोठा फरक असतो: सर्व ट्रॅक्शन ड्राइव्हमध्ये (इलेक्ट्रिक लोकोमोटिव्ह, डिझेल लोकोमोटिव्ह, इलेक्ट्रिक ट्रेन, इलेक्ट्रिक कार, इलेक्ट्रिक फोर्कलिफ्ट इ. ), तसेच लिफ्टिंग मेकॅनिझमच्या ड्राइव्हमध्ये (क्रेन्स, लिफ्ट इ.).

हे या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले आहे की मऊ वैशिष्ट्यांसह, लोड टॉर्कमध्ये वाढ झाल्यामुळे स्वतंत्रपणे आणि समांतर-उत्तेजित मोटर्सच्या तुलनेत वर्तमान आणि उर्जा वापरामध्ये कमी वाढ होते, ज्यामुळे मालिका-उत्तेजित मोटर्स ओव्हरलोडवर अधिक चांगले सहन करू शकतात.या व्यतिरिक्त, या मोटर्समध्ये समांतर आणि स्वतंत्रपणे उत्तेजित मोटर्सपेक्षा जास्त प्रारंभिक टॉर्क असतो, कारण प्रारंभ करताना आर्मेचर वळण प्रवाह वाढतो, त्यानुसार चुंबकीय प्रवाह देखील वाढतो.

उदाहरणार्थ, जर आपण असे गृहीत धरले की शॉर्ट टर्म इनरश करंट मशीनच्या रेट केलेल्या ऑपरेटिंग करंटच्या 2 पट असू शकतो आणि त्याच्या वळणातील संपृक्तता, आर्मेचर प्रतिक्रिया आणि व्होल्टेज ड्रॉपच्या परिणामांकडे दुर्लक्ष केले, तर मालिका-उत्तेजित मोटरमध्ये, प्रारंभिक टॉर्क नाममात्र पेक्षा 4 पट जास्त असेल (वर्तमान आणि चुंबकीय प्रवाहात ते 2 पटीने वाढते), आणि स्वतंत्र आणि समांतर उत्तेजनासह मोटर्समध्ये - फक्त 2 पट जास्त.

खरं तर, चुंबकीय सर्किटच्या संपृक्ततेमुळे, चुंबकीय प्रवाह विद्युत् प्रवाहाच्या प्रमाणात वाढत नाही, परंतु तरीही, मालिका-उत्तेजित मोटरचा प्रारंभिक टॉर्क, इतर गोष्टी समान असल्याने, सुरुवातीच्या टॉर्कपेक्षा खूप जास्त असेल. स्वतंत्र किंवा समांतर उत्तेजनासह समान मोटरचे.

मोटर शाफ्टच्या पॉवर P2 वर n आणि M चे अवलंबन (Fig. 4, c), वर चर्चा केलेल्या स्थितींवरून खालीलप्रमाणे, नॉन-रेखीय आहेत, P2 वरील P1, Ith आणि η चे अवलंबित्व समान स्वरूपाचे आहे. समांतर उत्तेजना असलेल्या मोटर्ससाठी.

मिश्रित उत्तेजना थेट चालू विद्युत मोटर

या इलेक्ट्रिक मोटरमध्ये (Fig. 5, a) चुंबकीय प्रवाह Ф दोन उत्तेजित कॉइल - समांतर (किंवा स्वतंत्र) आणि मालिका यांच्या संयुक्त क्रियेमुळे तयार होतो, ज्याद्वारे उत्तेजित प्रवाह Iв1 आणि Iв2 = Iя.

म्हणून

जेथे Fposl — मालिका कॉइलचा चुंबकीय प्रवाह, वर्तमान Ia, Fpar — समांतर कॉइलचा चुंबकीय प्रवाह, जो लोडवर अवलंबून नाही (ते उत्तेजित प्रवाह Ic1 द्वारे निर्धारित केले जाते).

मिश्रित उत्तेजनासह इलेक्ट्रिक मोटरचे यांत्रिक वैशिष्ट्य (चित्र 5, ब) समांतर (सरळ रेषा 1) आणि मालिका (वक्र 2) उत्तेजना असलेल्या मोटर्सच्या वैशिष्ट्यांमध्ये असते. रेट केलेल्या मोडवर समांतर आणि मालिका विंडिंग्सच्या चुंबकीय शक्तींच्या गुणोत्तरानुसार, मिश्र-उत्तेजनाच्या मोटरची वैशिष्ट्ये वैशिष्ट्यपूर्ण 1 (सीरिज वळणाच्या कमी पीपीएमवर वक्र 3) किंवा वैशिष्ट्यपूर्ण 2 (वक्र 4 वाजता) पर्यंत अंदाजे असू शकतात. कमी ppm. v. समांतर वळण).

तांदूळ. 5. मिश्रित उत्तेजनासह इलेक्ट्रिक मोटरचे योजनाबद्ध आकृती (a) आणि त्याची यांत्रिक वैशिष्ट्ये (b)

मिश्र उत्तेजिततेसह डीसी मोटरचा फायदा असा आहे की ते, मऊ यांत्रिक वैशिष्ट्यांसह, जेव्हा Fposl = 0 असते तेव्हा निष्क्रिय स्थितीत कार्य करू शकते. या मोडमध्ये, त्याच्या आर्मेचरच्या रोटेशनची वारंवारता चुंबकीय प्रवाह Fpar द्वारे निर्धारित केली जाते आणि मर्यादित असते. मूल्य (इंजिन चालू नाही).