Co je DC komutátorový motor a jak to funguje

Sběrné motory jsou běžné v každodenním životě i ve výrobě. Používají se k řízení různých mechanismů, elektrického nářadí v automobilech. Část popularity je způsobena jednoduchým nastavením rychlosti rotoru, ale existují určitá omezení pro jejich použití a samozřejmě i nevýhody. Podívejme se, jaký stejnosměrný motor kolektoru (KDTT), jaké jsou odrůdy tohoto typu elektromotoru a kde jsou použity.

Definice a zařízení

V adresářích a encyklopediích vede taková definice:

„Motor kolektoru se nazývá elektromotor, ve kterém snímač polohy hřídele a spínač vinutí jsou stejné zařízení - kolektor. "Takové motory mohou pracovat pouze na stejnosměrný proud nebo na stejnosměrný a střídavý proud."

Sběratelský motor, jako každý jiný, sestává z rotor a stator. V tomto případě je rotor kotvou. Připomeňme, že kotva je součástí elektrického stroje, který spotřebovává hlavní proud a ve kterém je indukována elektromotorická síla.

Proč je to nutné a jak je sběrač uspořádán? Kolektor je umístěn na hřídeli (rotoru) a je to sada podélně umístěných desek, které jsou izolovány od hřídele a od sebe navzájem. Říkají se jim lamely. Ohyby sekcí vinutí kotvy jsou spojeny s lamely (můžete vidět kotevní navíjecí zařízení KDPT ve skupině obrázků níže), nebo spíše konec předchozí a začátek další sekce vinutí jsou spojeny s každým z nich.

Proud je dodáván do vinutí skrz kartáče. Kartáče tvoří kluzný kontakt a během otáčení hřídele jsou v kontaktu s jednou nebo druhou lamelou. Vinutí armatury se tak přepínají, k tomu je potřebný kolektor.

Sestava kartáčů se skládá z držáku s držáky kartáčů a přímo do nich se instalují grafitové nebo metalografitové kartáče. Aby byl zajištěn dobrý kontakt, jsou kartáče tlačeny proti kolektoru pomocí pružin.

Na statoru jsou instalovány permanentní magnety nebo elektromagnety (vinutí pole), které vytvářejí magnetické pole statoru. V literatuře o elektrických strojích se termíny „magnetický systém“ nebo „induktor“ používají častěji místo slova „stator“. Následující obrázek ukazuje návrh DPT v různých projekcích. Nyní se podívejme, jak funguje DC komutátorový motor!

Provozní princip

Když proud protéká vinutím kotvy, objeví se magnetické pole, jehož směr lze určit pomocí gimlet pravidla. Konstantní magnetické pole statoru interaguje s polem armatury a začíná se točit vzhledem k tomu, že se podobné póly odpuzují a přitahují se naopak. Což je dokonale ilustrováno na obrázku níže.

Když se kartáče přepnou na jiné lamely, proud začne protékat opačným směrem (pokud vezmeme v úvahu výše uvedený příklad), magnetické póly se změní místa a proces se opakuje.

U moderních kolektorových strojů se dvoupólová konstrukce nepoužívá kvůli nerovnoměrné rotaci, v okamžiku přepínání směru proudu budou síly působící na kotvu minimální. A pokud zapnete motor, jehož hřídel se zastavila v této „přechodné“ poloze - nemusí se vůbec otáčet. Proto má kolektor moderního stejnosměrného motoru podstatně více pólů a úseků vinutí uložených v drážkách obloženého jádra, čímž se dosáhne optimální plynulosti pohybu a točivého momentu na hřídeli.

Princip fungování sběratelského motoru v jednoduchém jazyce pro figuríny je uveden v dalším videu, důrazně doporučujeme přečíst si jej.

Schémata připojení typu KDPT a vinutí

Podle metody buzení jsou stejnosměrné kolektorové motory dvou typů:

1. S permanentními magnety (nízkoenergetické motory s výkonem desítek a stovek wattů).
2. S elektromagnety (výkonné stroje, například na zdvihací mechanismy a obráběcí stroje).

Rozlišujte tyto typy KDTT metodou spojování vinutí:

• Sekvenční buzení (ve staré ruské literatuře a od starých elektrikářů můžete slyšet jméno „Serial“, z anglického Serial). Zde je vinutí pole spojeno v sérii s vinutím kotvy. Výhodou takového schématu je vysoký rozběhový točivý moment a jeho nevýhodou je pokles otáček se zvyšujícím se zatížením na hřídeli (měkká mechanická charakteristika) a skutečnost, že motor škrtí (nekontrolované zvýšení rychlosti s následným poškozením axiálních ložisek a kotvy), pokud je naprázdno nebo s zatížením hřídele menším než 20-30% jmenovité hodnoty.
• Paralelní (nazývané také „zkrat“). Proto je vinutí pole spojeno paralelně s vinutím kotvy. Při nízkých otáčkách na hřídeli je točivý moment vysoký a stabilní v relativně širokém rozsahu otáček a se zvyšováním otáček se snižuje. Výhodou jsou stabilní otáčky v širokém rozsahu zatížení na hřídeli (omezeno jeho výkonem) a nevýhodou je, že když se obvod přeruší v budícím obvodu, může se zhoršit.
• Závislý. Polní vinutí a kotvy jsou poháněny různými zdroji. Toto řešení umožňuje přesnější řízení otáček hřídele. Funkce práce jsou podobné DPT s paralelním buzením.
• Smíšený. Část vinutí pole je zapojena paralelně a část v sérii s armaturou. Kombinujte výhody sériových a paralelních typů.

Grafický symbol vidíte na obrázku níže.

V zahraniční a moderní ruské literatuře, stejně jako na diagramech, lze najít další znázornění UGO pro KDT, jak bylo ukázáno na předchozím obrázku ve formě kruhu se dvěma čtverci, kde kruh představuje kotvu a dva čtverce představují kartáče.

Schéma připojení a zpět

Schéma zapojení vinutí statoru a rotoru je určeno během výroby a v závislosti na tom, kde je použit konkrétní motor, musíte zvolit vhodné řešení. V určitých provozních režimech (například v režimu brzdění) se spínací obvody vinutí mohou měnit nebo zavádět další prvky.

Zahrnují nízkoenergetické stejnosměrné kolektorové motory využívající: polovodičové klíče (tranzistory), přepínače nebo tlačítka, speciální mikroobvody řidiče nebo nízkoenergetická relé. Velké výkonné stroje jsou připojeny k DC síti pomocí bipolární stykače.

Níže vidíte zpětný obvod pro připojení stejnosměrného motoru k síti 220V. V praxi bude obvod podobný ve výrobě, ale nebude v něm žádný diodový můstek, protože všechna vedení pro připojení takových motorů jsou položena z trakčních rozvoden, kde je usměrněn střídavý proud.

Zpětný chod se provádí změnou polarity na vinutí pole nebo na armatuře. Je nemožné změnit polaritu tam a tam, protože směr otáčení hřídele se nezmění, jako je tomu u univerzálních kolektorových motorů při práci na střídavý proud.

K hladkému nastartování motoru se do napájecího obvodu vinutí kotvy nebo vinutí kotvy a budicího vinutí (v závislosti na obvodu jejich připojení) zavede seřizovací zařízení, například reostat, ale otáčky hřídele se také regulují stejným způsobem, ale místo reostatu často používají sadu připojených konstantních odporů. pomocí sady stykačů.

V moderních aplikacích se rychlost otáčení mění pomocí pulzně šířkové modulace (PWM) a polovodičového klíče, což je přesně to, co se děje v akumulátorovém elektrickém nástroji (například šroubováku). Účinnost této metody je mnohem vyšší.

Oblast působnosti

Stejnosměrné kartáčové motory se používají všude v každodenním životě i v průmyslových zařízeních a mechanismech, podívejme se stručně na jejich rozsah:

• V automobilech se 12 a 24 V kolektorové DCB používají k pohonu lišt stěračů (stěrače čelního skla), ve zvedačích oken, ke spouštění motoru (startér je sériový nebo smíšený excitační motor DC kolektoru) a dalších pohonů.
• Ve zdvihacích mechanismech (jeřáby, výtahy atd.) Se používají KDPT, které pracují na stejnosměrné síti s napětím 220 V nebo jiným dostupným napětím.
• U dětských hraček a nízkoenergetických rádiem ovládaných modelů se používá KDPT s třípólovým rotorem a permanentními magnety na statoru.
• V ručním akumulátorovém elektrickém nářadí - různé vrtačky, brusky, elektrické šroubováky atd.

U moderního nákladného elektrického nářadí jsou instalovány bezkomutátorové motory, ale bezkomutátorové motory.

Výhody a nevýhody

Budeme analyzovat klady a zápory stejnosměrného kolektorového motoru. Výhody:

1. Poměr velikosti k výkonu (indikátory hmotnosti a velikosti).
2. Jednoduchost nastavení zatáček a implementace měkkého startu.
3. Startovací moment.

Nevýhody KDPT jsou následující:

1. Opotřebované kartáče. Pravidelně používané vysoce zatížené motory vyžadují pravidelnou kontrolu, výměnu kartáčů a údržbu sestavy rozdělovače.
2. Kolektor se opotřebuje kvůli tření kartáče.
3. Je možné zapálení štětcem, což omezuje použití na nebezpečných místech (pak použijte provedení KDTT v nevýbušném provedení).
4. Vzhledem k neustálému spínání vinutí tento typ stejnosměrného motoru zavádí rušení a zkreslení do napájecího obvodu nebo do sítě, což vede k poruchám a problémům s provozováním dalších prvků obvodu (zvláště důležitých pro elektronické obvody).
5. S permanentními magnety magnetů magnetické síly v průběhu času oslabují (demagnetizují) a snižuje se účinnost motoru.

Zkoumali jsme tedy, co je to DC kartáčový motor, jak je navržen a jaký je jeho pracovní princip. Pokud máte nějaké dotazy, zeptejte se jich v komentářích pod článkem!

Související materiály:

• Co je anoda a katoda
• Jak magnetický startér funguje
• Jak snížit napětí
• Co je to indukční motor