Колекторният електродвигател. Универсален колектор мотор

Колекторният двигател е синхронна електрическа машина, в която токовия превключвател в сензора за намотката и ротора е направен под формата на едно и също устройство - комплект четко-колектор. Това устройство може да бъде от различни типове.

вид

Колекторният електродвигател постоянен ток обикновено включва в състава си елементи като:

- триполюсен ротор на плъзгащи лагери;

- биполярен статор на постоянни магнити;

- медни плочи като четки на колекторния комплект.

Този комплект е типичен за повечето решения с ниска мощност, които обикновено се използват в детски играчки, където не е необходима голяма мощност. Структурата на по-мощните двигатели включва още няколко структурни елемента:

- четири графитни четки под формата на колектор;

- ротор с няколко стълба на търкалящите лагери;

- статор, изработен от постоянни магнити с четири полюса.

Най-често устройството на електрическия мотор от този тип се използва в съвременните автомобили за осъществяване на задвижването на вентилатора на системата за охлаждане и вентилация, помпи на шайби, портиерчета и други елементи. Съществуват и по-сложни агрегати.

Електрическата мощност на няколкостотин вата предполага използването на четириполюсен статор, направен от електромагнити. Свързването на намотките може да се използва по няколко начина:

- В съответствие с ротора. В този случай се получава голям максимален въртящ момент, но поради големите обороти на празен ход, рискът от повреда на двигателя е висок.

- Паралелно с ротора. В този случай оборотите остават стабилни при условия на различно натоварване, но максималният въртящ момент е много по-малък.

- Смесено възбуждане, когато част от намотката е свързана последователно и част е успоредна. В този случай, предимствата на предишните варианти се комбинират. Този тип се използва за автомобилни стартери.

- Независимо възбуждане, което използва отделен източник на енергия. В този случай се получават характеристиките, съответстващи на паралелната връзка. Тази опция се използва доста рядко.

Колекторният електродвигател има някои предимства: те просто се произвеждат, ремонтират, експлоатират и техният експлоатационен живот е достатъчно голям. Като недостатък, обикновено се очертава следното: ефективната конструкция на такива устройства обикновено е висока скорост и нисък въртящ момент, така че повечето задвижвания изискват монтирането на зъбни колела. Това твърдение е оправдано, тъй като електрическата машина, ориентирана към ниска скорост, се характеризира с ниска ефективност, както и свързаните с нея проблеми при охлаждането. Последните са такива, че за тях е трудно да намерят елегантно решение.

Универсален колектор мотор

Този вариант е вид колекторна машина с постоянен ток, способна да работи на постоянен и променлив ток. Устройството е широко разпространено в някои видове домакински уреди и ръчни инструменти, поради малкия си размер, ниското тегло, ниската цена и лесното регулиране на оборотите. Често се среща като тягова машина на железниците на САЩ и Европа. Можете да разгледате устройството на електрическия мотор.

Дизайн функции

За по-добро разбиране на този проблем трябва да разгледаме по-подробно какво формира основата на представеното устройство. Типът електрически моторни колектори универсален е устройство с постоянен ток, имащо в серия свързани възбуждащи намотки, оптимизирани за работа на променлив ток от битова електроснабдителна мрежа. Двигателят се върти в една посока, независимо от полярността. Това се дължи на факта, че серийна връзка намотката на статора и ротора води до едновременна промяна на техните магнитни полюси и поради това резултантният момент е насочен към едната страна.

От какво се състои?

колектор мотор с променлив ток включва използването на статорна конструкция на мек магнитен материал, който се характеризира с малка хистерезис. За да намалите загубите вихрови токове, този елемент е изработен от изолационни плочи. Като подмножество от акумулаторни акумулаторни машини е обичайно да се изолират пулсиращи токови агрегати, които се получават чрез поправяне на тока на еднофазна схема без използване на изглаждане на пулсацията.

Колекторният електродвигател променлив ток най-често се характеризира с тази функция: в режим на ниска скорост индуктивна съпротива Стационарната намотка не позволява токът да се консумира извън определени граници, докато максималният въртящ момент на двигателя също е ограничен до 3-5 от номиналната стойност. Сближаването на механичните характеристики се постига чрез използване на напречното сечение на статора - за свързване на променливия ток се използват отделни клеми.

Един доста сложен проблем включва комутация на мощна AC колекторна машина. В момента, в който сечението преминава през неутрала, магнитното поле, което е в съгласие с ротора, обръща посоката му и това предизвиква генерирането в реактивната EMF секция. Това се случва, когато работите по AC. В колекторните машини на променлив ток също има реактивен ЕМП. Трансформаторът EMF също е отбелязан тук, тъй като роторът е в статорното магнитно поле, пулсиращ във времето. Гладкото начало на колекторния мотор е невъзможно, защото в този момент амплитудата на машината ще бъде максимална и приближавайки скоростта на синхронизация, тя ще намалее пропорционално. С напредването на овърклок се отбелязва ново увеличение. За да се реши проблемът с превключването в този случай, се предлагат няколко последователни стъпки:

- В дизайна трябва да бъде предпочитана единична секция, която ще намали потока на сцепление.

- Активното съпротивление на секцията трябва да бъде увеличено, като най-обещаващите елементи са резисторите в колекторите, където има добро охлаждане.

- Колекторът трябва да бъде активно смлян с четки с максимална твърдост с най-голяма устойчивост.

- Реактивният ЕМП може да бъде компенсиран чрез използване на допълнителни полюси със серийни намотки, а паралелните намотки са приложими за компенсиране на трансформатора ЕМП. Тъй като стойността на последния параметър е функция на ъгловата скорост на ротора и на магнетизиращия ток, подобни намотки изискват използването на подчинени системи за управление, които все още не съществуват.

- Честотата на захранващите вериги трябва да бъде възможно най-ниска. Най-популярните опции са 16 и 25 Hz.

- Обръщането на RCA се извършва чрез превключване на полярността на намотките на статора или ротора.

Предимства и недостатъци

За сравнение, се използват следните условия: устройствата са свързани към електрическата мрежа на домакинствата с напрежение 220 волта и честота 50 Hz, мощността на двигателите е една и съща. Разликата в механичните характеристики на устройствата може да бъде недостатък или предимство в зависимост от това кои изисквания се налагат на устройството.

Така че колекторен електродвигател с променлив ток: предимства в сравнение с блока за постоянен ток:

- Връзката с мрежата се осъществява директно, без да са необходими допълнителни компоненти. В случай на DC блок, се изисква коригиране.

- Началният ток е много по-малък, което е много важно за устройствата, използвани в ежедневието.

- С контролна схема устройството е много по-лесно - реостат и тиристор. Ако електронният компонент излезе от линията, колекторът, чиято цена зависи от капацитета и е от 1400 рубли и повече, ще остане в действие, но веднага ще се включи при пълен капацитет.

Има някои недостатъци:

- Поради загубите за обръщане на статора и индуктивност, общата ефективност е значително намалена.

- Максималният въртящ момент също се намалява.

Електродвигателите еднофазни колектори имат някои предимства в сравнение с асинхронни:

- компактност;

- липсата на обвързване с честотата и скоростта на мрежата;

- значителен въртящ момент;

- пропорционално намаляване и увеличаване на оборотите в автоматичния режим, както и увеличаване на въртящия момент при увеличаване на натоварването, докато захранващото напрежение остава непроменено;

- контролът на скоростта може да бъде гладък в доста широк диапазон чрез промяна на захранващото напрежение.

Недостатъци в сравнение с асинхронен двигател

- когато натоварването се промени, оборотите ще бъдат нестабилни;

- устройството за четко-колектор прави устройството не твърде надеждно (необходимостта от използване на максималните твърди четки значително намалява ресурса);

- превключването на променлив ток предизвиква силно искрине на колектора, като по този начин се образува радиосмущения;

- високо ниво на шум при работа;

- Колекторът се характеризира с голям брой части, което прави двигателя доста масивен.

Съвременният колекторен електродвигател се характеризира с ресурс, сравним с възможностите на механичните трансмисии и работните тела.

Други сравнения

Когато се сравняват колекторите и асинхронните двигатели със същата мощност, независимо от номиналната им честота, се получава различна характеристика. Това ще бъде описано по-подробно по-долу. Универсалният колекторен мотор реализира "мека" характеристика. В този случай, моментът е директно пропорционален на натоварването на вала, докато оборотите са обратно пропорционални на него. Номиналният въртящ момент обикновено е по-малък от 3-5 пъти максималния. Ограничението на оборотите на празен ход се характеризира изключително със загуби в двигателя и с включването на мощен блок без товар може да се срути.

Характеристиката на асинхронния двигател е "вентилатор", т.е. устройството поддържа скорост на въртене близка до номиналната, увеличавайки момента възможно най-рязко с леко понижаване на скоростта. Ако говорим за значителна промяна в този индикатор, то тогава въртящият момент на двигателя не само не се увеличава, но намалява до нула, което води до пълна спирка. Спирачките на празен ход леко надхвърлят номиналните, но остават постоянни. Характеристиката на еднофазен асинхронен двигател е допълнителен набор от проблеми, свързани с пускането в експлоатация, тъй като при нормални условия той не развива стартовия въртящ момент. Магнитното поле на еднофазен статор, пулсиращо във времето, се разделя на две полета с противоположни фази, така че стартирането без никакви възможни трикове става невъзможно:

- капацитет, създавайки изкуствена фаза;

- разделен жлеб;

- активно съпротивление, което представлява изкуствена фаза.

Теоретично поле въртящ се в обратна фаза намалява максимална ефективност еднофазен машината с Въртящо поле до 50-60% поради загуби в магнитна система и свръхнаситени намотки действат върху брояч поле токове. Оказва се, че на една шахта има две електрически коли, докато един работи в режим на шофиране, а вторият - в режим на опозиция. Оказва се, че монофазни колекторни двигатели не познават конкурентите в съответните мрежи. Защото те заслужават толкова висока популярност.

Механичните характеристики на електрическия мотор го осигуряват с определен обхват на използване. Малките завои, ограничени от честотата на мрежата от променлив ток, правят асинхронни агрегати с подобен капацитет по-големи по отношение на теглото и размера в сравнение с универсалните колектори. Въпреки това, когато инверторът е свързан към електрическа верига с висока честота, възможно е да се постигнат съизмерими размери и тегло. Остава твърдостта на механичните характеристики на електрическия мотор, към които се добавят загуби при токово преобразуване, както и увеличаване на честотата, а магнитните и индуктивните загуби се увеличават.

Аналози без колекторна възлова точка

Колекторен двигател има аналогов AC, която е най-близо до него в механични характеристики, - вентила, където четка колектор монтаж заменя инвертора снабден със сензор за ротор позиция. Като електронен аналог на това устройство се използва следната система: токоизправител, синхронен двигател с ъглов сензор за положение на ротора, комбиниран с инвертор. Въпреки това, наличието на постоянни магнити в ротора води до намаляване на максималния въртящ момент при запазване на размерите.

Принцип на действие

Устройството на колекторния двигател показва как устройството преобразува електрическата енергия в механична и в обратна посока. Това показва способността му да се използва като генератор. Струва си да се разгледа по-подробно колекторния електродвигател, веригата от които ще демонстрира своите възможности.

Законите на физиката ясно показват, че когато токът преминава през проводник в магнитно поле, на него се упражнява определена сила. В този случай функционира правилото на дясната ръка, което пряко засяга силата на електрическия мотор. Колекторният електродвигател работи на този основен принцип.

Физиката ни учи, че основата за създаването на правилните неща са малки правила. Това служи като основа за създаване на рамка, въртяща се в магнитно поле, което дава възможност за създаване на електрически мотор с колектор. Диаграмата показва, че двойка проводници е поставена в магнитното поле, чийто ток е насочен в противоположни посоки, а оттук и силите. Тяхната сума и дава необходимия въртящ момент. Устройството на електрическия мотор е много по-сложно, тъй като то съдържа цял комплекс от необходими елементи, по-специално колектор, осигуряващ същата текуща посока над полюсите. , Като разликата на напредък е бил елиминиран чрез организиране на няколко намотки на котвата, и постоянните магнити са заменени с намотка, която ни позволи да се избегне необходимостта от DC. Това позволи да се даде един въртящ момент на въртящия момент.

Ремонт на електродвигатели от собствените си ръце

Както всяко друго устройство, това устройство може да не успее по някаква причина. Ако електрическия двигател, снимка, която можете да видите в нашия преглед не може да наберете желания номер на завои, или, когато е започнал да не се върти вала който искате да проверите, не горят, ако предпазители, няма прекъсвания в електрическата верига на котвата, ако самото устройство е претоварена. Много често претоварването води до консумация на анормален ток. За да избегнете тази неизправност, е необходимо внимателно да проверите механичната трансмисия и спирачката, след което елиминирайте причините за претоварване.

Устройството на електродвигателя е такова, че при стартиране той консумира определен ток. Ако е по-голяма от номиналната стойност, се изисква да се провери консистенцията на свързване на паралелните и серийни намотки по отношение един към друг, както и по отношение на реостата. При ремонт на електродвигатели от себе си най-често се правят специфични грешки. По-специално, шунтиращата намотка може да бъде свързана последователно с електрическия резистор на реостата или свързана към един полюс на електрическата мрежа.

Съвместимост Checker свързване на операционната ликвидация възбуждане се осъществява чрез свързване на единия край на шунта навиване на въже, а вторият - електрически проводник, простираща се от реостат на дъга. Обикновено напречното сечение на този електрически проводник е малко по-малко от другите, така че може да бъде открито без мегаометър. След като ключът за захранването е включен и плъзгачът на реостата е преместен в средно положение, захранването се прилага към свободните краища. С помощта на контролна лампа се прави серийна проверка на всички проводящи краища. Когато докоснете някоя от тях, лампата трябва да светне, но другата не. Така се изпитва целият електродвигател. Цената на работата ще зависи от вида на повреда на единицата.

Ако устройството работи със скорост, която е по-малка от номиналната скорост, основните причини за това обикновено са: ниско мрежово напрежение, претоварване на устройството, голям вълнуващ ток. Ако се отбележи невалиден знак, трябва да се провери електрическата верига на възбуждане, да се отстранят всички открити дефекти, след което да се установи нормалната стойност на възбуждащия ток. В някои случаи може да е необходимо да върнете двигателите назад.

Когато причината за невъзможността на уреда е неправилното свързване на паралелната и последователната намотка на възбуждане, се изисква да се възстанови правилната последователност на свързване. Ако не е възможно да разрешите такъв проблем по прост начин, може да се наложи да върнете двигателите назад. Също така е необходимо да проверите стойността на напрежението в електрическата мрежа, тъй като оборотите на устройството могат да се увеличат с увеличаване на номиналната му стойност.