Kolektorový elektromotor. Univerzální kolektorový motor

Motor kolektoru je synchronní elektrický stroj, ve kterém je proudový spínač ve vinutí a snímač polohy rotoru vyroben ve formě stejného zařízení - sestavy sběrače kartáčů. Toto zařízení může mít různé typy.

Odrůdy

Kolektorový elektromotor přímý proud obvykle zahrnuje ve svém složení takové prvky jako:

- třípólový rotor na kluzných ložiscích;

- bipolární stator na permanentních magnetech;

- měděné desky jako štětce sestavy kolektoru.

Tato sada je typická pro většinu řešení s nízkým výkonem, které se obvykle používají v dětských hračkách, kde není zapotřebí velké množství energie. Struktura výkonnějších motorů zahrnuje několik dalších konstrukčních prvků:

- čtyři grafitové kartáče ve formě kolektorové jednotky;

- rotor s několika póly na valivých ložiscích;

- stator vyrobený z permanentních magnetů se čtyřmi póly.

Ve většině případů je motor zařízení typu používané v moderních autech pohonu ventilátoru systémů a zavádění chladící podložka ventilace čerpadel a další prvky uklízeči. Existují také složitější agregáty.

Výkon elektromotoru několika stovek wattů předpokládá použití čtyřpólového statoru vyrobeného z elektromagnetů. Připojení jeho vinutí může být použito jedním z několika způsobů:

- V souladu s rotorem. V takovém případě se dosáhne velkého maximálního točivého momentu, protože velké otáčky volnoběhu způsobují vysoké riziko poškození motoru.

- Souběžně s rotorem. V tomto případě zůstávají otáčky stabilní v podmínkách měnícího se zatížení, ale maximální točivý moment je mnohem menší.

- Smíšené buzení, když je část vinutí spojena v sérii a část paralelně. V tomto případě jsou kombinovány výhody předchozích možností. Tento typ se používá pro startéry.

- Nezávislé buzení, které používá samostatný zdroj energie. V tomto případě se získají vlastnosti odpovídající paralelnímu spojení. Tato možnost se používá zřídka.

Elektromotor kolektoru má určité výhody: jsou jednoduše vyrobeny, opraveny, provozovány a jejich životnost je dostatečně velká. Jako nevýhoda obvykle vystupují následující: efektivní konstrukce těchto zařízení jsou obvykle vysokorychlostní a nízký točivý moment, takže většina pohonů vyžaduje montáž převodovek. Toto tvrzení je odůvodněné, protože elektrický stroj orientovaný na nízkou rychlost je charakterizován nízkou účinností a souvisejícími problémy s chlazením. Ty jsou takové, že pro ně je obtížné najít elegantní řešení.

Univerzální kolektorový motor

Tato varianta je druh kolektorového stroje s konstantním proudem, schopným pracovat na konstantním a střídavém proudu. Zařízení se v některých typech domácích spotřebičů a ručních nástrojů rozšířilo díky malým rozměrům, nízké hmotnosti, nízké ceně a snadné regulaci otáček. To se často vyskytuje jako trakční stroj na železnicích USA a Evropy. Můžete si uvědomit zařízení elektromotoru.

Návrhové prvky

Abychom lépe porozuměli tomuto problému, musíme brát v úvahu podrobněji, co tvoří základ předloženého zařízení. Typ kolektoru elektrického motoru univerzální je zařízení stejnosměrného proudu, které má sériově propojené budicí vinutí optimalizované pro práci na střídavém proudu elektrické sítě pro domácnost. Motor se otáčí jedním směrem bez ohledu na polaritu. To je způsobeno tím, že sériové připojení navíjení statoru a rotoru vede k současné změně magnetických pólů a výsledný moment je směrován na jednu stranu.

Z čeho je vyrobeno?

Sběratel motor střídavého proudu zahrnuje použití statorové konstrukce měkkého magnetického materiálu, který je charakterizován malou hysterezí. Snížit ztráty vířivé proudy, tento prvek je vyroben z izolačních desek. Jako podmnožina střídavých střídavých strojů je obvyklé izolovat agregáty pulzujícího proudu, které jsou získány rektifikací proudu jednofázového obvodu bez použití pulzačního vyhlazování.

Kolektorový elektromotor střídavý proud nejčastěji se vyznačuje touto funkcí: v režimu s nízkou rychlostí induktivní odpor Statorové vinutí neumožňuje spotřebovat proud nad určité limity, zatímco maximální točivý moment motoru je také omezen na 3 až 5 jmenovitých hodnot. Přibližování mechanických charakteristik je dosaženo použitím dělení vinutí statoru - pro připojení střídavého proudu se používají samostatné svorky.

Poměrně komplikovaným problémem je komutace silného střídavého sběračového stroje. V okamžiku, kdy průřez prochází neutrální částí, magnetické pole, které je v soudržnosti s rotorem, obrací směr a to způsobuje generování v reaktivním úseku EMF. K tomu dochází při práci na AC. V kolektorových strojích střídavého proudu je také reaktivní EMF. Také zde je zaznamenán EMF transformátoru, protože rotor je v magnetickém poli statoru pulzující v čase. Bezproblémový start kolektorového motoru je nemožný, protože v tomto okamžiku bude amplituda stroje maximální a při přiblížení rychlosti synchronizace se úměrně sníží. Jak postupuje přetaktování, zaznamenáme nový nárůst. Abychom v tomto případě vyřešili problém s přepínáním, navrhujeme několik postupných kroků:

- V konstrukci by měla být upřednostňovaná jednootáčková část, která sníží průchod adheze.

- Je třeba zvýšit aktivní odpor úseku, přičemž nejslibnějšími prvky jsou odpory v kolektorových deskách, kde je dobré chlazení.

- Sběrač by měl být aktivně mletý kartáčem o maximální tvrdosti s největší odolností.

- Reaktivní EMF lze kompenzovat použitím dalších pólů se sériovými vinutími a paralelní vinutí jsou použitelná pro kompenzaci transformátoru EMF. Protože hodnota posledního parametru je funkcí úhlové rychlosti rotoru a magnetizačního proudu, takové vinutí vyžadují regulaci otrok, který není dosud neexistuje.

- Frekvence napájecích obvodů by měla být co nejmenší. Nejoblíbenější možnosti jsou 16 a 25 Hz.

- Zrušení RCA se provádí přepnutím polarity statoru nebo vinutí rotoru.

Výhody a nevýhody

Pro srovnání, následující podmínky: Zařízení k domácí elektrické síti s napětím 220 voltů a frekvenci 50 Hz, výkon motoru je v tomto případě stejný. Rozdíl v mechanických vlastnostech zařízení může být nevýhoda nebo výhoda, v závislosti na požadavcích na měnič.

Takže kolektorový elektromotor střídavého proudu: výhody ve srovnání s jednotkou stejnosměrného proudu:

- Připojení k síti probíhá přímo bez nutnosti dalších součástí. V případě DC jednotky je nutná oprava.

- Počáteční proud je mnohem menší, což je velmi důležité pro zařízení používaná v každodenním životě.

- S řídicím obvodem je jeho zařízení mnohem jednodušší - reostat a tyristor. Pokud elektronická součást vyjde z řady, zůstane motor kolektoru, jehož cena závisí na kapacitě a je od 1400 rublů a více, i nadále funkční, ale okamžitě se zapne při plné kapacitě.

Existují některé nevýhody:

- Díky ztrátám pro reverzaci statoru a indukčnosti je celková účinnost výrazně snížena.

- Maximální točivý moment je také snížen.

Elektromotory s jednofázovým sběračem mají určité výhody ve srovnání s asynchronními:

- kompaktnost;

- nedostatek vazby na síťovou frekvenci a rychlost;

- významný počáteční točivý moment;

- poměrné snížení a zvýšení otáček v automatickém režimu, stejně jako zvýšení kroutícího momentu se stoupajícím zatížením, zatímco napájecí napětí zůstává nezměněno;

- řízení rychlosti může být hladké po poměrně širokém rozsahu změnou napájecího napětí.

Nevýhody v porovnání s asynchronním motorem

- při změně zatížení budou otáčky nestabilní;

- zařízení sběrače kartáčů způsobuje, že zařízení není příliš spolehlivé (nutnost použití maximálních tvrdých kartáčů výrazně snižuje zdroj);

- spínání střídavého proudu způsobuje silné jiskření kolektoru, čímž vzniká rádiové rušení;

- vysoká hladina hluku při práci;

- Kolektor je charakterizován velkým počtem částí, díky čemuž je motor masivní.

Moderní kolektorový elektromotor je charakterizován zdrojem srovnatelným s možnostmi mechanických převodů a pracovních těles.

Další srovnání

Při porovnávání kolektoru a asynchronních motorů se stejným výkonem, bez ohledu na jmenovitý kmitočet druhého motoru, je dosaženo jiné charakteristiky. To bude popsáno podrobněji níže. Univerzální motor kolektoru dosahuje "měkké" charakteristiky. V tomto případě je okamžik přímo úměrný zatížení hřídele, zatímco otáčky jsou nepřímo úměrné. Jmenovitý točivý moment je obvykle menší než 3-5násobek maxima. Omezení volnoběžných otáček je charakterizováno výhradně ztrátami v motoru a se zařazením výkonné jednotky bez zátěže se může zhroutit.

Vlastnost asynchronního motoru je "ventilátor", to znamená, že jednotka udržuje rychlost otáčení v blízkosti jmenovité rychlosti, čímž se co nejrychleji zvyšuje s mírným poklesem rychlosti. Když mluvíme o významné změně tohoto ukazatele, pak se točivý moment motoru nejen nezvyšuje, ale klesá na nulu, což vede k úplnému zastavení. Volnoběžka se mírně překračuje jmenovité, ale zůstává konstantní. Charakteristickým znakem jednofázového asynchronního motoru je další sada problémů spojených se spuštěním motoru, protože nevyvíjí počáteční točivý moment za normálních podmínek. Magnetické pole jednofázového statoru pulzujícího v čase se rozdělí na dvě pole s protilehlými fázemi, takže se stává nemožné začít bez jakýchkoli možných triků:

- kapacita, vytváření umělé fáze;

- dělená drážka;

- aktivní odpor, který tvoří umělou fázi.

Teoreticky pole otáčející se v opačné fázi snižuje maximální účinnost jednofázový indukční stroj na 50-60% v důsledku ztrát v magnetickém systému a přesycené vinutí působí čítač pole proudů. Ukazuje se, že na jedné šachtě jsou dva elektrické vozy, zatímco jeden pracuje v jízdním režimu a druhý v režimu opozice. Ukázalo se, že jednofázové kolektorové motory neznají konkurenty v odpovídajících sítích. Pak si zaslouží takovou vysokou popularitu.

Mechanické vlastnosti elektromotoru jí poskytují určitý rozsah použití. Malé otáčky omezené frekvencí střídavého proudu vytvářejí asynchronní agregáty s podobnou kapacitou větší než hmotnost a velikost v porovnání s univerzálními kolektory. Pokud je však střídač připojen k silovému obvodu s vysokou frekvencí, je možné dosáhnout kompenzačních rozměrů a hmotnosti. Zůstává tuhost mechanických vlastností elektrického motoru, ke kterému jsou přidány ztráty pro proudovou konverzi, stejně jako zvýšení frekvence a magnetické a indukční ztráty.

Analogy bez uzlu kolektoru

Komutátor motoru obsahuje analogové AC, který je nejblíže k ní v mechanické vlastnosti, - ventil, vyznačující se tím, montážní kartáč-komutátor nahrazen měnič vybaven snímačem polohy rotoru. Jako elektronický analog tohoto přístroje se používá následující systém: usměrňovač, synchrónní motor s rotorovým snímačem úhlové polohy v kombinaci s měničem. Nicméně přítomnost permanentních magnetů v rotoru vede k omezení maximálního točivého momentu při zachování rozměrů.

Princip činnosti

Zařízení kolektorového motoru ukazuje, jak zařízení převádí elektrickou energii na mechanickou energii a v opačném směru. To naznačuje jeho schopnost používat jako generátor. Stojí za to podrobněji zvážit kolektorový elektromotor, jehož obvod bude demonstrovat jeho schopnosti.

Zákony fyziky jasně naznačují, že když proud protéká vodičem v magnetickém poli, na ni působí určitá síla. V tomto případě funguje pravidlo pravé ruky, které přímo ovlivňuje výkon elektromotoru. Elektromotor kolektoru pracuje na tomto základním principu.

Fyzika nás učí, že základem pro vytvoření správných věcí jsou malé pravidla. Toto sloužilo jako podklad pro vytvoření rámce rotujícího v magnetickém poli, které umožnilo vytvořit kolektorový elektromotor. Diagram ukazuje, že dvojice vodičů je umístěno v magnetickém poli, jehož proud je směrován v opačných směrech, a tudíž také síly. Jejich součet a dává potřebný točivý moment. Zařízení elektromotoru je mnohem komplikovanější, protože obsahuje celý soubor potřebných prvků, zejména kolektor, který poskytuje stejný proudový směr přes tyče. Nerovnoměrnost pokroku bylo eliminováno tím, že uspořádá několik cívek na kotvu, a permanentní magnety byly nahrazeny s cívkou, která nám umožnila, aby nebylo nutné pro DC. Toto umožnilo poskytnout jediný moment točivého momentu.

Oprava elektromotorů vlastními rukama

Stejně jako jakékoli jiné zařízení může tento přístroj z jakéhokoli důvodu selhat. Pokud elektromotoru, fotografii, který můžete vidět v naší recenzi nelze volit požadovaný počet závitů, nebo pokud je spuštěna se neotáčí hřídele, který chcete zkontrolovat, ne hořet, jestliže pojistky, existuje v elektrickém obvodu kotvy bez přestávky, pokud přístroj samotný je přetížen. Velmi často přetížení vede ke spotřebě abnormálního proudu. Aby byla odstraněna tato porucha, je nutné pečlivě zkontrolovat mechanickou převodovku a brzdu a následně odstranit příčiny přetížení.

Zařízení elektrického motoru je takové, že při spouštění spotřebuje určitý proud. Je-li větší než jmenovitá hodnota, je nutné zkontrolovat konzistenci připojení paralelních a sériových vinutí vůči sobě navzájem a také s ohledem na reostat. Při opravách elektromotorů se nejčastěji vyskytují určité chyby. Zvláště může být zkratové vinutí zapojeno sériově s elektrickým odporem reostatu nebo připojeno k jednomu pólu elektrické sítě.

Kontrola konzistence spojující provozní vinutí excitace se provádí připojením jednoho konce bočníku vinutí lana, a druhá - elektrický vodič, vedoucí od oblouku reostatu. Typicky je průřez tohoto elektrického vodiče o něco menší než ostatní, takže lze detekovat bez megaohmmetru. Po zapnutí hlavního vypínače a přesunu posuvníku reostatu do střední polohy se přivede napájení na volné konce. Kontrolní svítilnou se provádí sériová kontrola všech vodivých konců. Když se dotknete jednoho z nich, lampa by měla svítit, ale druhá ne. Celý elektromotor je tedy testován. Cena práce bude záviset na typu selhání jednotky.

Pokud zařízení pracuje při nižší rychlosti, než je jmenovitá rychlost, hlavní příčiny jsou obvykle: nízké síťové napětí, přetížení zařízení, velký vzrušující proud. Pokud je zaznamenán neplatný znak, je nutné zkontrolovat elektrický obvod excitace, odstranit všechny zjištěné závady, po které je možné stanovit normální hodnotu excitačního proudu. V některých případech může být nutné motory převíjet zpět.

Pokud je důvodem nefunkčnosti jednotky nesprávné spojení paralelního a sekvenčního budícího vinutí, je nutné obnovit správný pořadí spojení. Není-li možné tento problém vyřešit jednoduchým způsobem, může být nutné motory převíjet zpět. Je také nutné zkontrolovat hodnotu napětí v elektrické síti, protože otáčky zařízení se mohou zvyšovat při zvýšení jmenovité hodnoty.