Che cos'è un motore commutatore CC e come funziona
I motori da collezione sono abbastanza comuni nella vita di tutti i giorni e nella produzione. Sono usati per guidare vari meccanismi, utensili elettrici, in auto. Parte della popolarità è dovuta alla semplice regolazione della velocità del rotore, ma ci sono alcune limitazioni al loro utilizzo e, ovviamente, agli svantaggi. Diamo un'occhiata a quale motore a collettore a corrente continua (KDTT), quali sono le varietà di questo tipo di motore elettrico e dove vengono utilizzati.
Definizione e dispositivo
Nelle directory e nelle enciclopedie portano una tale definizione:
“Un motore del collettore è chiamato un motore elettrico, in cui il sensore di posizione dell'albero e l'interruttore degli avvolgimenti sono lo stesso dispositivo: il collettore. "Tali motori possono funzionare solo su corrente continua o su corrente continua e alternata."
Un motore da collezione, come qualsiasi altro, è costituito da rotore e statore. In questo caso, il rotore è un'ancora. Ricordiamo che l'ancoraggio è la parte della macchina elettrica che consuma la corrente principale e in cui viene indotta la forza elettromotrice.
Perché è necessario e come è organizzato il collezionista? Il collettore si trova sull'albero (rotore) ed è un insieme di piastre posizionate longitudinalmente isolate dall'albero e l'una dall'altra. Si chiamano lamelle. Le curve delle sezioni degli avvolgimenti dell'armatura sono collegate alle lamelle (puoi vedere il dispositivo di avvolgimento dell'ancoraggio KDPT nel gruppo di figure in basso), o piuttosto, la fine della sezione di avvolgimento precedente e l'inizio della successiva sono collegate a ciascuna di esse.
La corrente viene fornita agli avvolgimenti attraverso le spazzole. Le spazzole formano un contatto scorrevole e durante la rotazione dell'albero sono in contatto con l'una o l'altra lamella. Pertanto, gli avvolgimenti dell'armatura vengono scambiati, per questo è necessario il collettore.
Il gruppo spazzole è costituito da una staffa con portaspazzole e vi sono installate direttamente spazzole di grafite o metallografite. Per garantire un buon contatto, le spazzole vengono premute contro il collettore da molle.
Magneti permanenti o elettromagneti (avvolgimento di campo), che creano un campo magnetico di statore, sono installati sullo statore. Nella letteratura sulle macchine elettriche, i termini "sistema magnetico" o "induttore" sono più spesso usati al posto della parola "statore". La figura seguente mostra il design del DPT in diverse proiezioni. Ora vediamo come funziona il motore del commutatore DC!
Principio di funzionamento
Quando la corrente scorre attraverso l'avvolgimento dell'indotto, appare un campo magnetico, la cui direzione può essere determinata usando regole del gimlet. Il campo magnetico costante dello statore interagisce con il campo dell'armatura e inizia a ruotare a causa del fatto che i poli simili si respingono, attratti dal contrario. Che è perfettamente illustrato dalla figura seguente.
Quando le spazzole passano ad altre lamelle, la corrente inizia a fluire nella direzione opposta (se consideriamo l'esempio sopra), i poli magnetici cambiano posizione e il processo si ripete.
Nelle moderne macchine per collettori, il design a due poli non viene utilizzato a causa della rotazione irregolare, al momento della commutazione della direzione della corrente, le forze che agiscono sull'armatura saranno minime. E se accendi il motore, il cui albero si è fermato in questa posizione "di transizione", potrebbe non iniziare affatto a ruotare. Pertanto, il collettore di un moderno motore a corrente continua ha significativamente più poli e sezioni di avvolgimenti posizionati nelle scanalature del nucleo rivestito, ottenendo così una scorrevolezza ottimale del movimento e della coppia sull'albero.
Il principio del funzionamento del motore di raccolta in un linguaggio semplice per i manichini è divulgato nel prossimo video, si consiglia vivamente di leggerlo.
Tipi di KDPT e schemi di collegamento degli avvolgimenti
Secondo il metodo di eccitazione, i motori del collettore DC sono di due tipi:
- Con magneti permanenti (motori a bassa potenza con potenza di decine e centinaia di watt).
- Con elettromagneti (macchine potenti, ad esempio, su meccanismi di sollevamento e macchine utensili).
Distinguere questi tipi di KDTT con il metodo di collegamento degli avvolgimenti:
- Eccitazione sequenziale (nella vecchia letteratura russa e da vecchi elettricisti puoi sentire il nome "Seriale", dal Seriale inglese). Qui, l'avvolgimento di campo è collegato in serie con l'avvolgimento di armatura. Una coppia di spunto elevata è il vantaggio di un tale schema e il suo svantaggio è un calo della velocità di rotazione con aumento del carico sull'albero (caratteristica meccanica dolce) e il fatto che il motore stia spandendo (aumento incontrollato della velocità con conseguente danno ai cuscinetti reggispinta e all'armatura) se al minimo o con un carico sull'albero inferiore al 20-30% del valore nominale.
- Parallelo (chiamato anche "shunt"). Di conseguenza, l'avvolgimento di campo è collegato in parallelo all'avvolgimento dell'indotto. A basse velocità sull'albero, la coppia è elevata e stabile in una gamma relativamente ampia di giri e con un aumento dei giri diminuisce. Il vantaggio sono rivoluzioni stabili su una vasta gamma di carico sull'albero (limitato dalla sua potenza) e lo svantaggio è che quando il circuito si interrompe nel circuito di eccitazione, può andare storto.
- Dipendente. Gli avvolgimenti e gli ancoraggi di campo sono alimentati da fonti diverse. Questa soluzione consente di controllare più accuratamente la velocità dell'albero. Le caratteristiche del lavoro sono simili a DPT con eccitazione parallela.
- Misto. Parte dell'avvolgimento di campo è collegata in parallelo e parte in serie con l'armatura. Combina i vantaggi dei tipi seriali e paralleli.
Il simbolo grafico sul diagramma che vedi sotto.
Nella letteratura russa straniera e moderna, oltre che sui diagrammi, si può trovare un'altra rappresentazione di UGO per KDT, come mostrato nella figura precedente sotto forma di un cerchio con due quadrati, in cui il cerchio rappresenta l'ancora e due quadrati rappresentano i pennelli.
Schema di collegamento e retro
Lo schema di collegamento degli avvolgimenti dello statore e del rotore viene determinato durante la produzione e, a seconda di dove viene utilizzato un determinato motore, è necessario scegliere la soluzione appropriata. In alcune modalità operative (modalità di frenatura, ad esempio), i circuiti di commutazione dell'avvolgimento possono cambiare o introdurre elementi aggiuntivi.
Includono motori a collettore CC a bassa potenza che utilizzano: chiavi a semiconduttore (transistor), interruttori a levetta o pulsanti, microcircuiti di driver specializzati o utilizzo di relè a bassa potenza. Grandi macchine potenti sono collegate alla rete DC tramite bipolare contattori.
Di seguito viene visualizzato un circuito inverso per il collegamento di un motore CC a una rete 220V. In pratica, il circuito sarà simile nella produzione, ma non vi sarà alcun ponte a diodi, poiché tutte le linee per il collegamento di tali motori sono poste da sottostazioni di trazione, dove viene rettificata la corrente alternata.
Il contrario viene eseguito modificando la polarità sull'avvolgimento di campo o sull'armatura. È impossibile cambiare la polarità sia lì che lì, poiché la direzione di rotazione dell'albero non cambierà, come nel caso dei motori a collettore universale quando si opera a corrente alternata.
Per avviare senza problemi il motore, un dispositivo di regolazione, ad esempio un reostato, viene introdotto nel circuito di alimentazione dell'avvolgimento di armatura o dell'avvolgimento di armatura e dell'avvolgimento di eccitazione (a seconda dello schema di connessione), anche la velocità dell'albero viene controllata allo stesso modo, ma invece di un reostato, spesso usano un set di resistori costanti collegati utilizzando una serie di contattori.
Nelle applicazioni moderne, la velocità di rotazione viene modificata utilizzando la modulazione di larghezza di impulso (PWM) e una chiave a semiconduttore, che è esattamente ciò che viene fatto in un elettroutensile a batteria (un cacciavite, ad esempio). L'efficienza di questo metodo è molto più elevata.
Ambito di applicazione
I motori a spazzole DC sono utilizzati ovunque sia nella vita di tutti i giorni che in dispositivi e meccanismi industriali, consideriamo brevemente il loro campo di applicazione:
- Nelle auto, i DCT a collettore da 12 V e 24 V sono utilizzati per azionare le spazzole dei tergicristalli (tergicristalli), nei sollevatori di finestre, per avviare il motore (un motorino di avviamento è un motore a collettore CC di serie o ad eccitazione mista) e altri azionamenti.
- Nei meccanismi di sollevamento (gru, elevatori, ecc.) Vengono utilizzati i KDTT, che operano da una rete CC con una tensione di 220 V o qualsiasi altra tensione disponibile.
- Nei giocattoli per bambini e nei modelli radiocomandati a bassa potenza, vengono utilizzati KDPT con un rotore a tre poli e magneti permanenti su uno statore.
- In un elettroutensile manuale a batteria: una varietà di trapani, smerigliatrici, cacciaviti elettrici, ecc.
Si noti che in un moderno elettroutensile costoso sono installati motori brushless, ma motori brushless.
Vantaggi e svantaggi
Analizzeremo i pro e i contro di un motore collettore DC. vantaggi:
- Il rapporto tra dimensioni e potenza (indicatori di peso e dimensioni).
- Semplicità di regolazione delle curve e implementazione del soft start.
- Coppia di spunto.
Gli svantaggi di KDPT sono i seguenti:
- Spazzole consumate. I motori ad alto carico che vengono regolarmente utilizzati richiedono ispezioni regolari, sostituzione delle spazzole e manutenzione del gruppo collettore.
- Il collettore si consuma a causa dell'attrito del pennello.
- Lo scintillio della spazzola è possibile, il che limita l'uso in luoghi pericolosi (quindi utilizzare l'esecuzione antideflagrante KDTT).
- A causa della costante commutazione degli avvolgimenti, questo tipo di motore a corrente continua introduce rumore e distorsione nel circuito di alimentazione o nella rete, il che porta a malfunzionamenti e problemi nel funzionamento di altri elementi del circuito (particolarmente rilevanti per i circuiti elettronici).
- Con i magneti a magneti permanenti, le forze magnetiche si indeboliscono (smagnetizzano) nel tempo e l'efficienza del motore diminuisce.
Quindi abbiamo esaminato cos'è un motore a spazzole DC, come è progettato e quale è il suo principio di funzionamento. Se hai domande, chiedile nei commenti sotto l'articolo!
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