Elektrische Maschinen sind Geräte zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie (und umgekehrt). Der Betrieb einer Gleichstrommaschine basiert auf dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion.
Diese Einheiten werden typischerweise in der Industrie für Traktionsanwendungen wie Kräne und Winden eingesetzt. Ein wesentlicher Nachteil des Motors ist die Bildung von Kohlenstoffablagerungen von den Bürsten auf dem Kollektor. Um übermäßige Funkenbildung zu vermeiden, ist eine regelmäßige Inspektion und vorbeugende Wartung erforderlich. Das Design von Gleichstrommaschinen unterscheidet sich von Asynchron- und Synchronmotoren.
Zwischen den Polen, die einen konstanten magnetischen Fluss erzeugen, befindet sich ein Anker in Form eines Stahlzylinders. In seine Rillen werden Spulen aus einem Kupferleiter gelegt, und die Enden des Leiters sind mit Halbringen verbunden, die von anderen Teilen der Maschine isoliert sind - dies ist der Kollektor, entlang dem die Bürsten gleiten. Sie verbinden sich mit dem äußeren Stromkreis.
Da in den Spulen eine elektromotorische Kraft entsteht, beginnt sich der Anker der Gleichstrommaschine zu drehen, wenn das Feld ihn kreuztUmdrehungen.
Da die magnetische Induktion ungleichmäßig über den Stahlzylinder verteilt ist, hängt die Geschwindigkeit der erzeugten EMK von der Stromdichte in den Lücken zwischen den Windungen ab. Unter den Polen ist die magnetische Induktion also maximal und in der Mitte des Ankers (auf der Längsachse) gleich Null.
Wenn sich der Anker einer Gleichstrommaschine dreht, ändern die Leiter jede halbe Umdrehung ihre Polarität, da sie unter den Einfluss entgegengesetzter Pole fallen, daher ändert sich die Richtung der elektromotorischen Kraft in die entgegengesetzte Richtung, und wenn die EMF Änderungen in Zeit und Richtung, dann sollte es einer Variablen zugeordnet werden. Damit eine konstante Komponente in den externen Stromkreis gelangt, ist im Gerät der Gleichstrommaschine ein Kollektor enth alten. Es ist eine Art Sch alter. Feste Bürsten, die an einen externen Stromkreis angeschlossen sind, gleiten auf fest verankerten Halbringen.
Rotierend, der Anker hat nur Kontakt mit der Bürste, die unter einer bestimmten Polarität steht. Zu dem Zeitpunkt, an dem sich die Richtung der elektromotorischen Kraft ändert, sch alten die Ringe um, dh für den externen Stromkreis ändert sich die Richtung der EMK nicht. Somit ist der Kollektor eine Art Gleichrichter, der keine Änderung des erzeugten Stroms zulässt.
Um das Pulsieren der elektromotorischen Kraft zu eliminieren, befinden sich Spulen auf dem Anker, die an Paaren von Kollektorplatten befestigt sind. Die Windungen sind um einen kleinen Winkel gegeneinander verschoben, dadurch können Sie Verzerrungen in den Oberwellen kompensieren und der Strom fließt ohne Welligkeit in den Stromkreis ein.
Wenn Gleichstrommaschinen im Motorbetrieb arbeiten, liegt dagegen Spannung an den Bürsten an. Beim Durchgang durch den Kollektor tritt also in den Windungen ein Strom auf, der ein eigenes Magnetfeld erzeugt. In Wechselwirkung mit dem Polfeld beginnt sich der Anker zu drehen, aber zu einem Zeitpunkt, an dem sich die Drehrichtung ändern sollte, wenn die Leiter den entgegengesetzten Pol passieren, wechselt der Kollektor immer noch die Polarität. Somit ändert sich die Richtung des Stroms und dementsprechend sein Magnetfeld. Der Kollektor ist in diesem Fall ein Inverter, ein DC/AC-Wandler.
