Kas yra nuolatinės srovės šepetėlio variklis ir kaip jis veikia

Kolektoriniai varikliai yra gana paplitę kasdieniame gyvenime ir gamyboje. Jie naudojami vairuojant įvairius mechanizmus, elektrinius įrankius, automobiliuose. Dalis populiarumo atsiranda dėl paprasto rotoriaus greičio reguliavimo, tačiau yra keletas jų naudojimo apribojimų ir, žinoma, trūkumų. Pažvelkime, koks yra nuolatinės srovės kolektorinis variklis (KDTT), kokios yra šio tipo elektrinio variklio rūšys ir kur jie naudojami.

Apibrėžtis ir įtaisas

Katalogai ir enciklopedijos veda tokį apibrėžimą:

„Kolektoriaus variklis vadinamas elektriniu varikliu, kurio veleno padėties jutiklis ir apvijų jungiklis yra tas pats įtaisas - kolektorius. "Tokie varikliai gali veikti tik nuolatinėje, arba nuolatinėje ir kintamojoje srovėse."

Kolektorinį variklį, kaip ir bet kurį kitą, sudaro rotorius ir statorius. Šiuo atveju rotorius yra inkaras. Prisiminkite, kad inkaras yra ta elektrinės mašinos dalis, kuri sunaudoja pagrindinę srovę ir kurioje indukuojama elektromobilio jėga.

Kodėl to reikia ir kaip sutvarkytas kolektorius? Kolektorius yra ant veleno (rotoriaus) ir yra išilgai esančių plokščių, izoliuotų nuo veleno ir vienas nuo kito, rinkinys. Jie vadinami lamelėmis. Armatūros apvijų sekcijų posūkiai yra sujungti su lamelėmis (KDPT inkaro apvijos įtaisą galite pamatyti žemiau pateiktoje paveikslėlių grupėje), arba veikiau ankstesnio apvijos sekcijos pabaiga ir pradžia yra sujungtos su kiekviena iš jų.

Srovė tiekiama apvijoms per šepečius. Šepečiai sudaro slystantį kontaktą ir veleno sukimosi metu liečiasi su viena ar kita lamele. Taigi armatūros apvijos yra perjungiamos, tam reikalingas kolektorius.

Šepečių rinkinį sudaro laikiklis su šepetėlių laikikliais, o grafito arba metalografito šepetėliai įmontuojami tiesiai į juos. Norint užtikrinti gerą kontaktą, šepečiai spyruoklėmis prispaudžiami prie kolektoriaus.

Ant statoriaus yra sumontuoti nuolatiniai magnetai arba elektromagnetai (lauko apvija), kurie sukuria statoriaus magnetinį lauką. Elektrinių mašinų literatūroje vietoj žodžio „statorius“ dažniau naudojami terminai „magnetinė sistema“ arba „induktorius“. Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodytas DPT dizainas skirtingomis projekcijomis. Dabar pažiūrėkime, kaip veikia nuolatinės srovės komutatoriaus variklis!

Veikimo principas

Kai srovė teka per armatūros apviją, atsiranda magnetinis laukas, kurio kryptį galima nustatyti naudojant gimnastikos taisyklės. Nuolatinis statoriaus magnetinis laukas sąveikauja su armatūros lauku, ir jis pradeda suktis dėl to, kad to paties pavadinimo poliai atstumia, traukia priešingus. Kas puikiai iliustruoja žemiau pateiktą paveikslą.

Kai šepetėliai pereina į kitas lameles, srovė pradeda tekėti priešinga kryptimi (jei atsižvelgsime į aukščiau pateiktą pavyzdį), magnetiniai poliai keičia vietas ir procesas kartojasi.

Šiuolaikinėse kolektorių mašinose dviejų polių konstrukcija nėra naudojama dėl netolygaus sukimosi, srovės krypties perjungimo momentu armatūrai veikiančios jėgos bus minimalios. O jei įjungsite variklį, kurio velenas sustojo šioje „pereinamojoje“ padėtyje - jis gali visai nepradėti suktis. Todėl modernaus nuolatinės srovės variklio kolektoriuje yra žymiai daugiau polių ir apvijų sekcijų, išdėstytų pamušalo šerdies grioveliuose, taip pasiekiant optimalų veleno judėjimo ir sukimo momento lygumą.

Kolektoriaus variklio veikimo principas paprastomis kalbomis manekenėms yra atskleistas kitame vaizdo įraše, labai rekomenduojame jį perskaityti.

KDPT tipai ir apvijų sujungimo schemos

Pagal sužadinimo metodą nuolatinės srovės kolektoriniai varikliai yra dviejų tipų:

1. Su nuolatiniais magnetais (mažos galios varikliais, kurių galia siekia dešimtis ir šimtus vatų).
2. Su elektromagnetais (galingos mašinos, pavyzdžiui, ant kėlimo mechanizmų ir staklių).

Atskirkite šiuos KDTT tipus apvijų sujungimo būdu:

• Eilinis sužadinimas (senojoje rusų literatūroje ir iš senų elektrikų galite išgirsti pavadinimą „Serial“, iš angliško Serial). Čia lauko apvija nuosekliai sujungta su armatūros apvija. Didelis paleidimo sukimo momentas yra tokios schemos pranašumas, o jo trūkumas yra sukimosi greičio sumažėjimas didėjant veleno apkrovai (minkšta mechaninė charakteristika) ir faktas, kad variklis sukasi (nekontroliuojamas greičio padidėjimas su vėlesniais traukos guolių ir armatūros pažeidimais), kai tuščiąja eiga ar kurių veleno apkrova mažesnė kaip 20–30% vardinės.
• Lygiagretus (dar vadinamas „šuntu“). Atitinkamai lauko apvija yra sujungta lygiagrečiai su armatūros apvija. Esant nedideliam veleno greičiui, sukimo momentas yra didelis ir stabilus gana plačiame apsisukimų diapazone, o didėjant apsisukimams jis mažėja. Privalumas yra stabilūs apsisukimai per platų apkrovos diapazoną velenui (apribotą jo galia), o trūkumas yra tas, kad, nutrūkus grandinei sužadinimo grandinėje, ji gali suklysti.
• Priklausomas. Lauko apvijos ir inkarai yra varomi iš skirtingų šaltinių. Šis sprendimas leidžia tiksliau kontroliuoti veleno greitį. Darbo savybės yra panašios į DPT su lygiagrečiu sužadinimu.
• Mišrus. Dalis lauko apvijų yra sujungta lygiagrečiai, o dalis nuosekliai su armatūra. Suderinkite serijinių ir lygiagrečių tipų pranašumus.

Grafinis simbolis žemiau pateiktoje schemoje.

Užsienio ir šiuolaikinėje rusų literatūroje, taip pat schemose, galima rasti kitą UGO atvaizdą KDT, kaip buvo parodyta ankstesniame paveiksle apskritimo su dviem kvadratais pavidalu, kur apskritimas žymi inkarą, o du kvadratai - šepečius.

Prijungimo schema ir atvirkštinė dalis

Statoriaus ir rotoriaus apvijų sujungimo schema nustatoma gamybos metu, ir, atsižvelgiant į tai, kur naudojamas konkretus variklis, turite pasirinkti tinkamą sprendimą. Tam tikruose darbo režimuose (pavyzdžiui, stabdymo režime) apvijų perjungimo grandinės gali pakeisti arba įvesti papildomų elementų.

Jie apima mažos galios nuolatinės srovės kolektorių variklius, naudojančius: puslaidininkinius klavišus (tranzistorius), jungiklius ar mygtukus, specializuotas vairuotojo mikroschemas arba naudojant mažos galios reles. Didelės galingos mašinos yra prijungtos prie nuolatinės srovės tinklo per bipolį kontaktoriai.

Žemiau matote atvirkštinę grandinę, skirtą nuolatinės srovės varikliui prijungti prie 220 V tinklo. Praktiškai grandinė bus panaši gamyboje, tačiau joje nebus diodų tilto, nes visos linijos, skirtos tokiems varikliams prijungti, nutiestos iš traukos pastotių, kur kintamoji srovė yra ištaisyta.

Atvirkštinė dalis atliekama keičiant lauko apvijos arba armatūros poliškumą. Neįmanoma pakeisti poliškumo tiek ten, tiek ten, nes veleno sukimosi kryptis nepasikeis, kaip tai daroma universaliųjų kolektorių varikliams dirbant kintama srove.

Norint sklandžiai užvesti variklį, į armatūros apvijos arba armatūros apvijos ir sužadinimo apvijos maitinimo grandinę įvedamas reguliavimo įtaisas, pavyzdžiui, reostatas, tačiau veleno sukimosi greitis taip pat kontroliuojamas, tačiau vietoj reostato jie dažnai naudoja sujungtų nuolatinių rezistorių rinkinį. naudojant kontaktorių rinkinį.

Šiuolaikinėse programose sukimosi greitis keičiamas naudojant impulsų pločio moduliaciją (PWM) ir puslaidininkio raktą, o tai yra tiksliai tai, kas daroma belaidžiame elektriniame įrankyje (pavyzdžiui, atsuktuve). Šio metodo efektyvumas yra daug didesnis.

Taikymo sritis

DC šepetėlių varikliai yra naudojami visur tiek kasdieniame gyvenime, tiek pramoniniuose prietaisuose ir mechanizmuose, trumpai panagrinėkime jų taikymo sritį:

• Automobiliuose 12V ir 24V kolektoriai DCB naudojami valytuvų mentėms (priekinio stiklo valytuvams), langų pakėlikliuose varikliui užvesti (starteris yra serijos arba mišraus sužadinimo nuolatinės srovės kolektoriaus variklis) ir kitoms pavaroms varyti.
• Kėlimo mechanizmuose (kranuose, liftuose ir kt.) Naudojami KDPT, kurie veikia iš nuolatinės srovės tinklo, kurio įtampa yra 220 V, arba bet kokia kita prieinama įtampa.
• Vaikų žaisluose ir mažos galios radijo bangomis valdomuose modeliuose naudojamas KDTT su trijų polių rotoriu ir nuolatiniai magnetai ant statoriaus.
• Rankiniame belaidyje elektriniame įrankyje - įvairūs grąžtai, šlifuokliai, elektriniai atsuktuvai ir kt.

Atminkite, kad šiuolaikiniame brangiame elektriniame įrankyje montuojami varikliai be šepetėlių, bet varikliai be šepetėlių.

Privalumai ir trūkumai

Mes analizuosime nuolatinės srovės kolektoriaus variklio privalumus ir trūkumus. Privalumai:

1. Dydžio ir galios santykis (svorio ir dydžio rodikliai).
2. Posūkių reguliavimo ir minkšto starto paprastumas.
3. Pradinis sukimo momentas.

KDPT trūkumai yra šie:

1. Dėvėti šepetėliai. Didelės apkrovos varikliams, kurie naudojami reguliariai, reikia reguliariai tikrinti, keisti šepetį ir prižiūrėti kolektoriaus mazgą.
2. Kolektorius susidėvi dėl trinties šepečiu.
3. Galimas kibirkštis šepetėliu, o tai riboja naudojimą pavojingose ​​vietose (tada naudokite KDTT sprogimui atsparų įvykdymą).
4. Dėl nuolatinio apvijų perjungimo, tokio tipo nuolatinės srovės variklis į trikdžius ir iškraipymus į tiekimo grandinę ar maitinimo tinklą įveda, o tai sukelia kitų grandinės elementų veikimo sutrikimus ir problemas (ypač aktualus elektroninėms grandinėms).
5. Esant nuolatiniams magnetams, laikui bėgant magnetinės jėgos susilpnėja (demagnetizuojasi), o variklio efektyvumas mažėja.

Taigi mes ištyrėme, kas yra nuolatinės srovės šepetėlio variklis, kaip jis suprojektuotas ir koks jo veikimo principas. Jei turite klausimų, užduokite juos komentaruose pagal straipsnį!

Susijusios medžiagos:

• Kas yra anodas ir katodas
• Kaip veikia magnetinis starteris
• Kaip nuleisti įtampą
• Kas yra indukcinis variklis