Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Колекторните двигатели са често срещани в ежедневието и в производството. Използват се за управление на различни механизми, електроинструменти, в автомобили. Част от популярността се дължи на простото регулиране на скоростта на ротора, но има някои ограничения за тяхната употреба и разбира се недостатъците. Нека да разгледаме какъв DC колекторен мотор (KDPT), какви са типовете на този тип електродвигатели и къде се използват.

Определение и устройство

В справочници и енциклопедии се дава такава дефиниция:

„Колекторът е електрически мотор, в който сензорът за положението на вала и превключвателят за навиване са едно и също устройство - колектора. Такива двигатели могат да работят или само на постоянен ток, или на директни, и на променливи.

Колекторният двигател, както всеки друг, се състои от ротор и статор. В този случай роторът е котва. Припомнете си, че котвата е частта от електрическата машина, която консумира основния ток и в която се предизвиква електрозадвижващата сила.

Какво е необходимо и как е колекционерът? Колекторът е разположен на вала (ротора) и е комплект от надлъжно разположени плочи, изолирани от вала и един от друг. Те се наричат ламели. Клоновете на котвените намотки са свързани с ламелите (вижте устройството за KDPT котвената намотка в групата картини по-долу), но към всяка от тях са свързани краят на предишния и началото на следващата секция.

Токът към намотките се подава през четките. Четките образуват плъзгащ контакт и по време на въртене на вала в контакт с една или друга ламела. По този начин котвените намотки се превключват и за това е необходим колектор.

Сглобката на четката се състои от скоба с четки, а графитните или металните графитни четки са монтирани директно в тях. За да се осигури добър контакт, четките се притискат към колектора чрез пружини.

На статора са монтирани постоянни магнити или електромагнити (възбуждаща намотка), които създават магнитно поле на статора. В литературата за електрическите автомобили вместо думата „статор“ често се използват термините „магнитна система“ или „индуктор“. Фигурата по-долу показва дизайна на DPT в различни проекции. Сега да видим как работи DC моторът!

Принцип на действие

При преминаване на ток през намотката на котвата възниква магнитно поле, чиято посока може да се определи, като се използва правилото за свиване. Статичното магнитно поле на статора взаимодейства с полето на арматурата и започва да се върти поради факта, че полюсите със същото име се отблъскват, привличайки се към неподходящите. Което идеално илюстрира фигурата по-долу.

Когато четките се преместят в други ламели, токът започва да тече в обратна посока (ако вземем предвид горния пример), магнитните полюси променят местата и процесът се повтаря.

В съвременните колекторни машини биполярната структура не се използва поради неравномерно въртене, по време на превключване на посоката на тока силите, действащи върху арматурата, ще бъдат минимални. И ако включите двигателя, валът на който е спрял в тази „преходна“ позиция - може да не започне да се върти изобщо. Следователно, върху колектора на модерен DC двигател има много повече полюси и секции за навиване, поставени в процепите на ламинираното ядро, като по този начин се постига оптимална гладкост на движението и въртящ момент на вала.

Принципът на работа на колекторния двигател на прост език за чайници се разкрива в следващия видеоклип, силно препоръчваме да го прочетете.

Видове ТАС и диаграми на свързване на намотки

Съгласно метода на възбуждане, DC колекторните двигатели се отличават в два вида:

  1. С постоянни магнити (двигатели с ниска мощност от десетки и стотици вата).
  2. С електромагнити (мощни машини, например, за повдигащи механизми и машинни инструменти).

Съществуват такива типове QDCT по метода на свързване на намотките:

  • Последователна възбуда (в старата руска литература и от старите електротехници можете да чуете името "Сериен", от английски. Сериен). Тук намотката за възбуждане е свързана последователно с намотката на котвата. Предимство на такава схема е високият начален въртящ момент, а неговият недостатък е спад на скоростта на въртене с увеличаване на натоварването на вала (мека механична характеристика), както и факта, че двигателят излиза извън контрол (неконтролиран ръст на оборотите с последващо повреждане на опорни лагери и котва), ако работи на празен ход или с натоварване на вала в по-малко от 20-30% от номинала.
  • Паралелно (наричано още "шунт"). Съответно, възбуждащата намотка е свързана паралелно с намотката на котвата. При ниски обороти валът има висок въртящ момент и е стабилен в относително широк диапазон на оборотите и намалява с увеличаването на оборотите. Предимството е стабилни обороти в широк диапазон на натоварване на вала (ограничени от неговата мощност), и недостатък - ако се счупи в веригата на възбуждане, може да премине.
  • Nazavisimo. Намотките за възбуждане и анкерите се захранват от различни източници. Това решение ви позволява да регулирате по-точно скоростта на вала. Характеристики работят подобно на DPT с паралелно възбуждане.
  • Смесени. Част от намотката за възбуждане е свързана паралелно и е част от серията с котвата. Комбинирайте предимствата на последователните и паралелните типове.

Символът на диаграмата, който виждате по-долу.

В чуждестранната и съвременната руска литература, както и в диаграмите, можете да намерите друго представяне на UGO за KDPT, както е показано в предишната фигура под формата на кръг с два квадрата, където кръгът означава котва, а два квадрата са четки.

Окабеляване и заден ход

Схемата на свързване на намотките на статора и ротора се определя по време на производството и в зависимост от това къде се използва даден двигател, трябва да се избере подходящото решение. При някои режими на работа (например режим на спиране), веригата за стартиране на намотката може да промени или въведе допълнителни елементи.

Включете нискомощни колекторни DC двигатели, използвайки: полупроводникови ключове (транзистори), превключватели или бутони, специализирани IC драйвери или релета за ниска мощност. Големите мощни машини се свързват към постоянната мрежа чрез биполярни контактори.

По-долу можете да видите обратната схема на свързване на DC мотора към 220V мрежата. На практика производствената схема ще бъде подобна, но няма да има диоден мост в нея, тъй като всички линии за свързване на такива двигатели се полагат от тяговите подстанции, където се премахва променливият ток.

Обратното се извършва чрез промяна на полярността на намотката за възбуждане или на котвата. Промяна на полярността и там, и там е невъзможно, защото посоката на въртене на вала няма да се промени, както се случва с универсални колекторни двигатели, когато работят на променлив ток.

За гладкото пускане на двигателя се въвежда регулиращо устройство, като реостат, в силовата верига на намотката на котвата или намотката на котвата и намотката на възбуждане (в зависимост от веригата на тяхното свързване), но честотата на въртене на вала също се регулира по същия начин, но вместо реостат се свързва комплект фиксирани резистори използвайки набор от контактори.

В съвременните приложения честотата на завиване се променя с помощта на широчинно-импулсна модулация (PWM) и полупроводникови ключове, точно това се прави в електрическия инструмент, захранван с батерии (например отвертка). Ефективността на този метод е много по-висока.

Обхват на приложение

DC колекторните двигатели се използват навсякъде както в ежедневието, така и в индустриалните устройства и механизми, нека разгледаме накратко тяхната област на приложение:

  • В автомобилите, 12V и 24V колекторни части се използват за задвижване на чистачките (чистачките), в прозоречните накрайници, за стартиране на двигателя (стартерът е колекторен DC двигател с последователно или смесено възбуждане) и други предназначения.
  • В повдигателните механизми (кранове, асансьори и др.) Се използват КДПТ, които работят от постоянен ток с напрежение 220 V или друго налично напрежение.
  • В детските играчки и нискомощните радиоуправляеми модели се използват KDPT с триполюсен ротор и постоянни магнити на статора.
  • В ръчните батерии електроинструменти - разнообразие от бормашини, шлифовъчни машини, електрически отвертки и др.

Имайте предвид, че в съвременните скъпи електроинструменти не се инсталират колекторни и безчеткови двигатели.

Силни и слаби страни

Нека разгледаме плюсовете и минусите на колекторния DC мотор. предимства:

  1. Съотношението между размера и мощността (маса и размери).
  2. Простота на регулиране на завоите и осъществяване на плавен пуск.
  3. Начален момент.

Недостатъци на KDPT са следните:

  1. Износени четки. Двигателите с високо натоварване, които се използват редовно, изискват редовна проверка, смяна на четката и поддръжка на колекторния монтаж.
  2. Колекторът се износва поради триенето на четките.
  3. Възможно е искрене на четки, което ограничава използването на опасни места (тогава те използват взривобезопасен КДПТ).
  4. Поради постоянното превключване на намотките този тип DC двигатели въвежда шум и изкривяване в захранващите вериги или електрическата мрежа, което води до откази и проблеми при работата на други елементи на схемата (особено важни за електронните схеми).
  5. При постоянните магнитни магнитни сили магнитните сили отслабват с времето (размагнитва се) и ефективността на двигателя намалява.

Затова разгледахме какво представлява DC колекторният двигател, как работи и какъв е неговият принцип на работа. Ако имате някакви въпроси, попитайте ги в коментарите под статията!

Материали по темата:

  • Какво е анод и катод
  • Как действа магнитен стартер
  • Как да се намали мрежовото напрежение
  • Какво е асинхронен двигател

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Знание