Отталкивающий двигатель

Репульсный двигатель Брауна-Бовери-Дери мощностью 700 лошадиных сил с 10 полюсами для использования с однофазным током 12 кВ, 16 2/3 Гц. Два таких двигателя использовались во французском электровозе Midi E3301.

Репульсорный двигатель — это тип электродвигателя , работающего на переменном токе (AC). Раньше он использовался в качестве тягового двигателя для электропоездов (например, SR класса CP и SR класса SL электропоездов ), но был заменен другими типами двигателей. Репульсные двигатели относятся к однофазным двигателям.

В репульсных двигателях обмотки статора подключены непосредственно к источнику питания переменного тока , а ротор подключен к коллектору и щеточному узлу, аналогично двигателю постоянного тока (DC).

Строительство

Двигатель имеет статор и ротор , но между ними нет электрической связи, и ток ротора генерируется индукцией . Обмотка ротора соединена с коллектором , который контактирует с короткозамкнутой парой щеток , которые могут перемещаться с возможностью изменения своего углового положения относительно воображаемой линии, проведенной через ось статора. Двигатель можно запускать, останавливать и реверсировать, а скорость менять, просто изменяя угловое положение щеток.

Напряжение

Большинство коллекторных двигателей ограничено напряжением около 1500 В , поскольку более высокие напряжения приводят к риску возникновения дуги в коллекторе. Репульсные двигатели можно использовать при более высоких напряжениях, поскольку цепь ротора электрически не подключена к источнику питания.

Принцип

Праздный	Короткое замыкание	Позиция для работа по часовой стрелке	Позиция для работа против часовой стрелки

Репульсионные двигатели основаны на принципе отталкивания двух магнитных полей . Рассмотрим двухполюсный явнополюсный двигатель с вертикальной магнитной осью. Якорь соединен с коллектором и щетками. Щетки замыкаются накоротко с помощью перемычки низкого сопротивления.Когда переменный ток подается на обмотку возбуждения (статора), он индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в якоре. Направление переменного тока таково, что он образует северный полюс вверху и южный полюс внизу. Направление индукционной ЭДС задается законом Ленца , согласно которому направление индукционной ЭДС противодействует вызывающей ее причине. Индуцированная ЭДС индуцирует ток в проводниках якоря, и направление индуцированного тока зависит от положения щеток.

Стоп-позиции

Ось кисти параллельна полю

Если ось щетки расположена вдоль направления магнитного поля, якорь ведет себя как электромагнит, и N-полюс образуется непосредственно под N-полюсом статора, а S-полюс образуется непосредственно над S-полюсом статора. статор. Чистый крутящий момент в этом состоянии равен нулю. Оба N-полюса отталкивают друг друга, и оба S-полюса отталкивают друг друга. Две силы отталкивания находятся в прямой оппозиции друг другу, и, следовательно, крутящий момент не будет развиваться. В этом репульсионном двигателе это очень быстрый процесс.

Ось кисти под прямым углом к ​​полю

Если щетки сдвинуты на 90 градусов, так что магнитная ось перпендикулярна оси щеток, происходит короткое замыкание катушек. За исключением катушек, подвергающихся короткому замыканию, напряжение, индуцированное в других катушках между щеточными выводами, нейтрализуется, и общее напряжение равно нулю. Поскольку ЭДС индукции отсутствует, в цепи нет тока, и развиваемый чистый крутящий момент снова равен нулю.

Запуск позиций

Если ось щетки смещается под углом к ​​магнитной оси, на выводах щетки индуцируется чистое напряжение, которое создает ток в якоре. Ток в цепи якоря будет создавать собственное магнитное поле с северным и южным полюсами, но в этом состоянии северный полюс не находится непосредственно под северным полюсом магнитной оси, а южный полюс не находится прямо над южным полюсом магнитной оси. магнитная ось. Полюса якоря слегка смещены относительно статора. В этом состоянии N-полюс поля статора отталкивает N-полюс поля ротора, а S-полюс поля статора отталкивает S-полюс поля ротора, поэтому ротор начинает вращаться.

Направление вращения

Направление вращения определяется положением щеток относительно магнитного поля статора. Если щетки смещены по часовой стрелке от главной магнитной оси, двигатель будет вращаться по часовой стрелке. Если щетки сдвинуты против часовой стрелки от главной магнитной оси, двигатель будет вращаться против часовой стрелки.

Контроль крутящего момента и скорости

Пусковой момент репульсорного двигателя определяется углом смещения щеток от главной магнитной оси. Максимальный крутящий момент достигается при сдвиге щетки на 45 градусов. Сдвиг щеток также можно использовать для управления скоростью репульсорного двигателя.

Типы репульсорного двигателя

Типы репульсорных двигателей перечислены ниже. Вполне вероятно, что различные типы были разработаны для того, чтобы характеристики крутящего момента /скорости двигателя максимально соответствовали условиям эксплуатации, которые он должен был обеспечивать.

Элиху Томсон

Двигатель Элиху Томсона является оригинальным двигателем отталкивания, описанным выше в разделе «Конструкция».

к

Двухполюсный двигатель Дери

Четырехполюсный двигатель Дери

Двигатель Дери аналогичен двигателю Элиху Томсона, но имеет две пары короткозамкнутых щеток — одну фиксированную и одну подвижную. Это позволяет очень точно контролировать скорость.

Латур-Винтер-Айхберг

Это «компенсированный» двигатель отталкивания, разработанный независимо Латуром и Винтером-Айхбергом . Щеток опять же две пары, но закреплены они под прямым углом друг к другу. Одна пара закорочена, а на другую подается переменный ток переменного напряжения от ответвлений вторичной обмотки небольшого трансформатора . Первичная обмотка трансформатора включена последовательно с обмоткой статора двигателя. Этот двигатель имеет те же характеристики крутящего момента/скорости, что и обычный двигатель с последовательной обмоткой.

Аткинсон

Двигатель Аткинсона имеет две катушки статора, расположенные под прямым углом друг к другу. Регулирование скорости (путем переключения щеток) возможно от 75% ниже синхронной скорости до 10% выше синхронной. Пусковой момент примерно в 2,5 раза превышает крутящий момент полной нагрузки при удвоенном токе полной нагрузки.

Индукционный запуск с отталкиванием

Они использовались там, где требовался высокий пусковой момент. Они запускались как двигатели отталкивания, но как только они работали на значительной части полной скорости, щетки поднимались механически, и все коллекторные стержни замыкались накоротко, создавая эквивалент асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором .

Приложения

Применение репульсионных двигателей включало:

• Высокоскоростные лифты
• Электровозы
• Вентиляторы и насосы
• Печатные машины
• Текстильные машины
• Машины для намотки пленки (плавная ручная регулировка скорости и направления может быть достигнута без сложных схем)

См. также

• двигатель переменного тока
• Электродвигатель
• Универсальный двигатель