Čo je to motor komutátora DC a ako to funguje

Zberné motory sú bežné v každodennom živote aj vo výrobe. Používajú sa na pohon rôznych mechanizmov, elektrického náradia v automobiloch. Časť popularity je spôsobená jednoduchým nastavením rýchlosti rotora, ale existujú určité obmedzenia, pokiaľ ide o ich použitie a samozrejme nevýhody. Pozrime sa, čo je jednosmerný kolektorový motor (KDTT), aké sú odrody tohto typu elektromotora a kde sa používajú.

Definícia a zariadenie

V adresároch a encyklopédiách vedie táto definícia:

„Motor kolektora sa nazýva elektromotor, v ktorom snímač polohy hriadeľa a spínač vinutia sú to isté zariadenie - kolektor. „Takéto motory môžu pracovať iba na jednosmerný prúd alebo na jednosmerný a striedavý prúd.“

Zberačový motor, rovnako ako akýkoľvek iný, pozostáva z rotor a stator, V tomto prípade je rotor kotvou. Pripomeňme, že kotva je časť elektrického stroja, ktorý spotrebúva hlavný prúd a v ktorej je indukovaná elektromotorická sila.

Prečo je to potrebné a ako je usporiadaný zberateľ? Kolektor je umiestnený na hriadeli (rotore) a je súborom pozdĺžne umiestnených dosiek, izolovaných od hriadeľa a od seba navzájom. Nazývajú sa lamely. Ohyby úsekov vinutia kotvy sú spojené s lamelami (v skupine obrázkov nižšie môžete vidieť kotviace navíjacie zariadenie KDPT), alebo ku každému z nich sú pripojené konce predchádzajúceho a začiatku nasledujúceho úseku vinutia.

Prúd je dodávaný do vinutia cez kefy. Kefy tvoria klzný kontakt a počas otáčania hriadeľa sú v kontakte s jednou alebo druhou lamelou. Preto sú vinutia kotvy zapnuté, na to je potrebný kolektor.

Zostava kefy sa skladá z držiaka s držiakmi kefiek a priamo do nich sa inštalujú grafitové alebo metalografitové kefy. Aby sa zabezpečil dobrý kontakt, kefy sa pritláčajú na kolektor pomocou pružín.

Na statore sú namontované permanentné magnety alebo elektromagnety (vinutie poľa), ktoré vytvárajú statorové magnetické pole. V literatúre o elektrických strojoch sa výrazy „magnetický systém“ alebo „induktor“ používajú častejšie namiesto slova „stator“. Obrázok nižšie zobrazuje návrh DPT v rôznych projekciách. Teraz sa pozrime, ako funguje DC komutátorový motor!

Princíp činnosti

Keď prúd tečie cez vinutie kotvy, objaví sa magnetické pole, ktorého smer je možné určiť pomocou golfové pravidlá, Konštantné magnetické pole statora interaguje s poľom armatúry a začína sa točiť kvôli tomu, že póly rovnakého mena sa odpudzujú a priťahujú nepodobných. Čo je dokonale znázornené na obrázku nižšie.

Keď sa kefy prepnú na iné lamely, prúd začne prúdiť opačným smerom (ak vezmeme do úvahy vyššie uvedený príklad), magnetické póly sa menia a miesta sa opakujú.

V moderných kolektorových strojoch sa dvojpólová konštrukcia nepoužíva kvôli nerovnomernému otáčaniu, v momente zmeny smeru prúdu budú sily pôsobiace na kotvu minimálne. A ak zapnete motor, ktorého hriadeľ sa zastavil v tejto „prechodnej“ polohe - nemusí sa vôbec začať otáčať. Preto má kolektor moderného jednosmerného motora podstatne viac pólov a úsekov vinutí uložených v drážkach obloženého jadra, čím sa dosahuje optimálna plynulosť pohybu a krútiaci moment na hriadeli.

Princíp činnosti zberača v jednoduchom jazyku pre figuríny je uvedený v nasledujúcom videu, dôrazne vám odporúčame prečítať si ho.

Schémy pripojenia typu KDPT a vinutia

Podľa spôsobu excitácie sú jednosmerné kolektorové motory dvoch typov:

1. S permanentnými magnetmi (motory s nízkym výkonom s výkonom desiatok a stoviek wattov).
2. S elektromagnetmi (výkonné stroje, napríklad na zdvíhacie mechanizmy a obrábacie stroje).

Rozlišujte tieto typy KDTT metódou pripojenia vinutí:

• Postupné vzrušenie (v starej ruskej literatúre a od starých elektrikárov môžete počuť názov „Serial“, z anglického Serial). Tu je vinutie poľa spojené v sérii s vinutím kotvy. Výhodou takejto schémy je vysoký štartovací moment a jej nevýhodou je pokles rýchlosti so zvyšujúcim sa zaťažením hriadeľa (mäkká mechanická charakteristika) a skutočnosť, že motor kráča (nekontrolované zvýšenie rýchlosti s následným poškodením axiálnych ložísk a kotvy), ak je naprázdno alebo so zaťažením hriadeľa menším ako 20 - 30% menovitej hodnoty.
• Paralelný (tiež nazývaný „skrat“). Preto je vinutie poľa spojené paralelne s vinutím kotvy. Pri nízkych rýchlostiach na hriadeli je krútiaci moment vysoký a stabilný pri relatívne širokom rozsahu otáčok a so zvyšovaním otáčok klesá. Výhodou sú stabilné otáčky v širokom rozsahu zaťaženia hriadeľa (obmedzené jeho výkonom) a nevýhodou je to, že keď sa obvod preruší v budiacom obvode, môže sa zhoršiť.
• Závislý. Polné vinutia a kotvy sú poháňané rôznymi zdrojmi. Toto riešenie umožňuje presnejšiu kontrolu rýchlosti hriadeľa. Funkcie práce sú podobné DPT s paralelným budením.
• Zmiešané. Časť vinutia poľa je spojená paralelne a časť v sérii s armatúrou. Kombinujte výhody sériových a paralelných typov.

Grafický symbol na obrázku vidíte nižšie.

V zahraničnej a modernej ruskej literatúre, ako aj na schémach, je možné nájsť ďalšie znázornenie UGO pre KDT, ako bolo ukázané na predchádzajúcom obrázku v tvare kruhu s dvoma štvorcami, kde kruh predstavuje kotvu a dva štvorce predstavujú kefy.

Schéma zapojenia a spätný chod

Schéma zapojenia vinutí statora a rotora sa určuje počas výroby a podľa toho, kde sa konkrétny motor používa, musíte zvoliť vhodné riešenie. V určitých prevádzkových režimoch (napríklad v brzdovom režime) sa môžu spínacie obvody vinutia zmeniť alebo zaviesť ďalšie prvky.

Zahŕňajú nízkonapäťové DC kolektorové motory využívajúce: polovodičové kľúče (tranzistory), prepínače alebo tlačidlá, špecializované mikroobvody vodiča alebo nízkoenergetické relé. Veľké výkonné stroje sú pripojené k sieti DC prostredníctvom bipolárnej siete stýkače.

Nižšie vidíte spätný obvod na pripojenie jednosmerného motora k 220V sieti. V praxi bude obvod podobný vo výrobe, ale nebude v ňom žiadny diódový mostík, pretože všetky vedenia na pripojenie takýchto motorov sú vedené z trakčných staníc, kde je usmerňovaný striedavý prúd.

Spätný chod sa vykonáva zmenou polarity na vinutí poľa alebo na armatúre. Je nemožné zmeniť tam a tam polaritu, pretože smer otáčania hriadeľa sa nezmení, ako je tomu v prípade motorov univerzálnych kolektorov pri prevádzke na striedavý prúd.

Na plynulé naštartovanie motora sa do napájacieho obvodu vinutia kotvy alebo vinutia kotvy a budiaceho vinutia (v závislosti od obvodu ich pripojenia) zavedie nastavovacie zariadenie, napríklad reostat, ale otáčky hriadeľa sa tiež regulujú rovnakým spôsobom, ale namiesto reostatu často používajú sadu pripojených konštantných odporov. pomocou sady stykačov.

V moderných aplikáciách sa rýchlosť otáčania mení pomocou pulzno-šírkovej modulácie (PWM) a polovodičového kľúča, čo je presne to, čo sa robí v akumulátorovom elektrickom náradí (napríklad skrutkovač). Účinnosť tejto metódy je omnoho vyššia.

Pôsobnosť

DC kefové motory sa používajú všade v každodennom živote, ako aj v priemyselných zariadeniach a mechanizmoch.

• V automobiloch sa 12 V a 24 V kolektory DCT používajú na pohon stieracích lišt (stieračov), v okenných zdvihákoch, na naštartovanie motora (štartér je DC kolektorový motor série alebo zmiešané budenie) a ďalšie pohony.
• V zdvíhacích mechanizmoch (žeriavy, výťahy atď.) Sa používajú KDTT, ktoré pracujú z jednosmernej siete s napätím 220 V alebo akýmkoľvek iným dostupným napätím.
• V detských hračkách a nízko výkonových rádiom riadených modeloch sa používa KDPT s trojpólovým rotorom a permanentnými magnetmi na statore.
• V ručnom akumulátorovom náradí - rôzne vŕtačky, brúsky, elektrické skrutkovače atď.

Všimnite si, že v modernom nákladnom elektrickom náradí sú inštalované bezkomutátorové motory, ale bezkomutátorové motory.

Výhody a nevýhody

Budeme analyzovať výhody a nevýhody DC kolektorového motora. výhody:

1. Pomer veľkosti k výkonu (indikátory hmotnosti a veľkosti).
2. Jednoduchosť nastavovania zákrut a vykonanie mäkkého štartu.
3. Štartovací moment.

Nevýhody KDPT sú nasledujúce:

1. Opotrebované kefy. Vysoko zaťažené motory, ktoré sa pravidelne používajú, si vyžadujú pravidelnú kontrolu, výmenu kefy a údržbu zostavy rozdeľovača.
2. Kolektor sa opotrebuje v dôsledku trenia kefy.
3. Je možné iskrenie štetcom, čo obmedzuje použitie na nebezpečných miestach (potom použite prevedenie odolné voči výbuchu KDTT).
4. V dôsledku neustáleho spínania vinutí tento typ jednosmerného motora spôsobuje hluk a skreslenie v napájacom obvode alebo do siete, čo vedie k poruchám a problémom pri prevádzke ďalších prvkov obvodu (zvlášť dôležitých pre elektronické obvody).
5. Pri použití magnetov s permanentnými magnetmi magnetické sily časom oslabujú (demagnetizujú) a znižuje sa účinnosť motora.

Preskúmali sme teda, čo je jednosmerný motor kefy, ako je navrhnutý a aký je jeho princíp činnosti. Ak máte nejaké otázky, opýtajte sa ich na komentáre v článku!

Súvisiace materiály:

• Čo je anóda a katóda
• Ako magnetický štartér funguje
• Ako znížiť napätie
• Čo je to indukčný motor