Motorul electric colector. Motorul colectorului universal

Motorul colectorului este o mașină electrică sincronă în care comutatorul de curent din senzorul de poziție a bobinei și a rotorului este realizat sub forma aceluiași dispozitiv - ansamblul perie-colector. Acest dispozitiv poate fi de diferite tipuri.

specie

Motorul electric colector curent continuu de obicei include în componența sa elemente precum:

- rotor tripolar pe rulmenți alunecători;

- un stator bipolar pe magneți permanenți;

- plăci de cupru ca perii ale ansamblului colector.

Acest set este tipic pentru cele mai scăzute soluții, de obicei folosite în jucării pentru copii, unde nu este necesară o mare putere. Structura motoarelor mai puternice include câteva elemente structurale:

- patru perii din grafit sub forma unei unități colectoare;

- rotor cu mai mulți stâlpi pe rulmenți;

- stator din magneți permanenți cu patru poli.

Cel mai adesea dispozitivul motorului electric de acest tip este utilizat în mașinile moderne pentru realizarea unei mișcări a ventilatorului sistemului de răcire și ventilație, a pompelor de șaibă, a portbagajelor și a altor elemente. Există și agregate mai complexe.

Puterea electrică a motoarelor de câteva sute de wați presupune utilizarea unui stator cu patru poli realizat din electromagneți. Pentru a conecta înfășurările sale pot fi utilizate într-unul din următoarele moduri:

- În concordanță cu rotorul. În acest caz, se obține un cuplu maxim mare, datorită vitezei mari de ralanti, riscul de deteriorare a motorului fiind ridicat.

- În paralel cu rotorul. În acest caz, revoluțiile rămân stabile în condiții de sarcină variabilă, dar cuplul maxim este mult mai mic.

- Mișcarea excitată, atunci când o parte a înfășurării este conectată în serie și o parte în paralel. În acest caz, meritele opțiunilor anterioare sunt combinate. Acest tip este utilizat pentru demaroarele auto.

- Excitație independentă, care utilizează o sursă de energie separată. În acest caz, se obțin caracteristicile corespunzătoare conexiunii paralele. Această opțiune este folosită destul de rar.

Motorul electric colector are anumite avantaje: sunt simplu fabricate, reparate, acționate și durata lor de viață este suficient de mare. Ca un dezavantaj, de obicei, se remarcă următoarele: proiectările eficiente ale unor astfel de dispozitive sunt, de obicei, de mare viteză și de cuplu redus, astfel încât majoritatea unităților necesită instalarea de unelte. Această afirmație este justificată, deoarece o mașină electrică orientată la o viteză redusă este caracterizată de o eficiență scăzută, precum și de probleme de răcire asociate. Acestea din urmă sunt de așa natură încât este dificil pentru ele să găsească o soluție elegantă.

Motorul colectorului universal

Această variantă este un fel de mașină de colectare a unui curent constant, capabilă să funcționeze pe un curent constant și alternativ. Dispozitivul a devenit foarte răspândit în unele tipuri de aparate de uz casnic și unelte de mână datorită dimensiunilor mici, greutății reduse, costului scăzut și reglajului ușor al revoluțiilor. Acesta este adesea găsit ca mașină de tracțiune pe căile ferate din SUA și Europa. Puteți lua în considerare dispozitivul motorului electric.

Caracteristici de design

Pentru o mai bună înțelegere a acestei probleme, trebuie să examinăm în detaliu ce a constituit baza dispozitivului prezentat. Tipul colectorului de motor electric universal este un dispozitiv de curent continuu, având în serie înfășurări de excitație, optimizat pentru lucrul cu curent alternativ al rețelei de alimentare cu energie electrică casnice. Motorul se rotește într-o direcție indiferent de polaritate. Acest lucru se datorează faptului că conexiune serială înfășurarea statorului și a rotorului conduce la o schimbare simultană a polilor lor magnetici și, prin urmare, momentul rezultat este direcționat către o parte.

Din ce se compune?

colector curent alternativ motor implică utilizarea construcției statorului a unui material magnetic moale, care se caracterizează printr-o histereză mică. Pentru a reduce pierderile ediții curenți, acest element este realizat din plăci izolatoare. Ca un subset al mașinilor de colectare AC, se obișnuiește să se izoleze agregatele de pulsare de curent, care sunt obținute prin rectificarea curentului unui circuit monofazic fără a se utiliza o netezire a pulsației.

Motorul electric colector curent alternativ cel mai adesea caracterizată de această caracteristică: în modul de viteză redusă rezistență inductivă Înfășurarea statorului nu permite consumarea curentului peste anumite limite, în timp ce cuplul maxim al motorului este de asemenea limitat la 3-5 din valoarea nominală. Aproximarea caracteristicilor mecanice se realizează prin utilizarea secțiunii de înfășurare a statorului - pentru conectarea curentului alternativ sunt utilizate terminale separate.

O problemă destul de complicată implică comutarea unei mașini puternice de colectare ac. În momentul în care secțiunea neutră trece, un câmp magnetic, care este în angrenare cu rotor, schimbarea direcției sale, iar acest lucru devine o cauză generatoare de secțiune reactivă forță electromotoare. Acest lucru se întâmplă atunci când lucrați la AC. În mașinile de colectare a curentului alternativ există și un EMF reactiv. Transformatorul EMF este de asemenea menționat aici, deoarece rotorul se află în câmpul magnetic al statorului, pulsând în timp. Un start bun al motorului colectorului este imposibil, deoarece în acest moment amplitudinea mașinii va fi maximă și, pe măsură ce se apropie de viteza de sincronizare, va scădea proporțional. Pe măsură ce procesul de overclockare progresează, se va observa o nouă creștere. Pentru a rezolva problema de comutare în acest caz, se propun mai mulți pași secvențiali:

- În proiectare ar trebui să fie preferată secțiune unică, care va reduce fluxul de aderență.

- Rezistența activă a secțiunii trebuie să fie mărită, pentru care cele mai promițătoare elemente sunt rezistențele din plăcile colectorului, unde există răcire bună.

- Colectorul trebuie să fie măcinat activ cu perii de duritate maximă cu cea mai mare rezistență.

- EMF-ul reactiv poate fi compensat prin utilizarea de poli suplimentari cu înfășurări în serie, iar înfășurările paralele sunt aplicabile pentru a compensa transformatorul EMF. Deoarece valoarea ultimului parametru este o funcție de viteza unghiulară a rotorului și curentul de magnetizare, aceste înfășurări necesită reglementări slave, care nu este încă există.

- Frecvența circuitelor de alimentare trebuie să fie cât mai scăzută. Cele mai populare opțiuni sunt 16 și 25 Hz.

- Inversarea RCA se face prin comutarea polarității înfășurărilor statorului sau rotorului.

Avantaje și dezavantaje

Pentru comparație, se utilizează următoarele condiții: dispozitivele sunt conectate la o rețea electrică de uz casnic cu o tensiune de 220 volți și o frecvență de 50 Hz, puterea motoarelor fiind aceeași. Diferența în caracteristicile mecanice ale dispozitivelor poate constitui un dezavantaj sau un avantaj, în funcție de cerințele impuse asupra unității.

Deci, motorul electric colector de curent alternativ: avantaje în comparație cu unitatea de curent continuu:

- Conexiunea la rețea se face direct, fără a fi nevoie de componente suplimentare. În cazul unei unități DC, este necesară rectificarea.

- Curentul de pornire este mult mai mic, ceea ce este foarte important pentru dispozitivele utilizate în viața de zi cu zi.

- Cu un circuit de control, dispozitivul său este mult mai simplu - un reostat și un tiristor. Dacă componenta electronică iese din linie, atunci motorul colectorului, al cărui preț depinde de capacitate și este de la 1400 ruble și mai mult, va rămâne operațional, dar va porni imediat la capacitate maximă.

Există câteva dezavantaje:

- Datorită pierderilor pentru inversarea și inversarea statorului, eficiența globală este redusă considerabil.

- Cuplul maxim este de asemenea redus.

Motoarele colectoare monofazate au anumite avantaje în comparație cu cele asincrone:

- compactitatea;

- lipsa unei obligații față de frecvența și viteza rețelei;

- cuplul semnificativ de pornire;

- reducerea proporțională și creșterea turațiilor în modul automat, precum și o creștere a cuplului cu creșterea încărcării, în timp ce tensiunea de alimentare rămâne neschimbată;

- comanda de viteză poate fi netedă pe o gamă destul de largă prin schimbarea tensiunii de alimentare.

Dezavantaje în comparație cu un motor asincron

- când se schimbă sarcina, revoluțiile vor fi instabile;

- unitatea de colectare a pensulelor face ca dispozitivul să nu fie prea fiabil (necesitatea de a utiliza periile dure maxime reduce semnificativ resursele);

- comutarea curentului alternativ provoacă scântei puternice asupra colectorului, astfel se formează interferențe radio;

- nivel ridicat de zgomot la locul de muncă;

- Colectorul este caracterizat de un număr mare de piese, ceea ce face ca motorul să fie destul de masiv.

Motorul electric modern colector este caracterizat de o resursă comparabilă cu posibilitățile transmisiilor mecanice și a corpurilor de lucru.

Alte comparații

Atunci când se compară colectorul și motoarele asincrone de aceeași putere, indiferent de frecvența nominală a acestuia din urmă, se obține o caracteristică diferită. Acest lucru va fi descris mai detaliat mai jos. Motorul colector universal realizează o caracteristică "moale". În acest caz, momentul este direct proporțional cu sarcina pe arbore, în timp ce revoluțiile sunt invers proporționale cu acesta. Cuplul nominal este de obicei mai mic de 3-5 ori mai mare decât cel maxim. Limitarea vitezei de mers în gol este caracterizată exclusiv de pierderile din motor și cu includerea unei unități puternice fără încărcătură, se poate prăbuși.

O caracteristică a motorului de inducție este un „fan“, adică unitatea menține viteza de aproximare a momentului maxim nominal în creștere brusc, cu o ușoară scădere a vitezei. Dacă vorbim despre o schimbare semnificativă a acestui indicator, atunci cuplul motorului nu numai că nu crește, ci scade la zero, ceea ce duce la oprirea completă. Starea de ralanti depășește ușor cele nominale, dar rămâne constantă. Caracteristica unui motor asincron monofazat este un set suplimentar de probleme asociate pornirii, deoarece nu dezvoltă cuplul de pornire în condiții normale. Câmpul magnetic al unui stator monofazat, pulsând în timp, se împarte în două câmpuri cu faze opuse, astfel încât devine imposibilă începerea fără nici un fel de trucuri:

- capacitate, creând o fază artificială;

- șanț dublu;

- rezistența activă, care formează o fază artificială.

Teoretic câmp rotativ în fază opusă reduce eficiența maximă singură fază mașină de inducție la 50-60%, din cauza pierderilor din sistemul magnetic și înfășurări suprasaturate acționat asupra curenților de câmp contra. Se pare că pe același arbore sunt două mașini electrice, cu operare în modul de motor, iar celălalt - modul de opoziție. Se pare că motoarele electrice colector cu o singură fază nu cunoaște concurenții în rețelele lor respective. Deoarece merită o popularitate atât de mare.

Caracteristicile mecanice ale motorului electric le furnizează un anumit domeniu de utilizare. Întoarcerile mici, limitate de frecvența rețelei de curent alternativ, fac agregate asincrone cu o capacitate similară mai mare în greutate și mărime în comparație cu cele colectoare universale. Cu toate acestea, atunci când invertorul este conectat la un circuit de putere cu o frecvență înaltă, este posibil să se obțină dimensiuni și greutate comensurabile. Rigiditatea caracteristicilor mecanice ale motorului electric rămâne, la care se adaugă pierderi pentru conversia curentă, precum și o creștere a frecvenței, iar pierderile magnetice și inductive sunt sporite.

Analoguri fără un nod de colector

Motor Commutator are un AC analogic, care este cel mai apropiat de acesta, în caracteristici mecanice, - valva, în care asamblarea perie-colector înlocuit invertorul echipat cu un senzor de poziție a rotorului. Într-un analog electronic al acestui aparat utilizează următorul sistem: un redresor, motor sincron cu un senzor de poziție unghiulară a rotorului, combinat cu un invertor. Cu toate acestea, prezența în magneți permanenți rotor conduce la o reducere a cuplului maxim păstrând dimensiunea.

Principiul de funcționare

Dispozitivul motorului colector demonstrează modul în care dispozitivul convertește energia electrică într-unul mecanic și în direcția opusă. Aceasta indică capacitatea sa de utilizare ca generator. Merită să examinăm mai detaliat motorul colector electric, circuitul căruia va demonstra capacitățile sale.

Legile fizicii arată clar că atunci când un curent curge printr-un conductor într-un câmp magnetic, o anumită forță este exercitată asupra acestuia. În acest caz, funcționează regula dreptei, care afectează în mod direct puterea motorului electric. Motorul electric colector funcționează pe baza acestui principiu de bază.

Fizica ne învață că baza pentru a crea lucrurile potrivite sunt reguli mici. Aceasta a servit drept bază pentru crearea unui cadru care se rotește într-un câmp magnetic, ceea ce a făcut posibilă crearea unui motor electric colector. Diagrama arată că o pereche de conductori este plasată în câmpul magnetic, curentul căruia este îndreptat în direcții opuse și, prin urmare, și forțele. Suma lor și cuplul necesar. Dispozitivul motorului electric este mult mai complicat, deoarece conține un întreg complex de elemente necesare, în special un colector care furnizează aceeași direcție curentă pe poli. Neuniformitatea accidentului a fost eliminată prin plasarea mai multor bobine la ancora, în timp ce magneții permanenți au fost înlocuiți cu bobine, ceea ce a făcut posibilă evitarea necesității curentului direct. Acest lucru a permis să se dea un cuplu unic cuplului.

Repararea motoarelor electrice de către propriile mâini

Ca orice alt dispozitiv, această unitate poate eșua din orice motiv. În cazul în care motorul electric, o fotografie pe care o puteți vedea în examinarea noastră nu se poate apela numărul dorit de spire, sau atunci când este pornit, nu se învârte arborele pe care doriți să verificați, nu arde, dacă siguranțele, nu există întreruperi în circuitul electric al armăturii, în cazul în care dispozitivul în sine este supraîncărcat. suprasarcină conduce foarte des la valorile actuale de consum anormale. Pentru a rezolva această problemă trebuie să examineze cu atenție transmisia mecanică și frâna, iar apoi îndepărtați cauzele de congestie.

Dispozitivul motorului electric este astfel încât la pornire consumă un anumit curent. Dacă este mai mare decât valoarea nominală, este necesar să se verifice coerența legăturii dintre înfășurările paralele și cele în serie una față de cealaltă și, de asemenea, în ceea ce privește reostatul. La repararea motoarelor electrice de către sine, cele mai multe ori se fac greșeli specifice. În particular, înfășurarea șuntului poate fi conectată în serie cu rezistorul electric al reostatului sau conectată la un pol al rețelei electrice.

Verificarea consistenței cablajului de câmp este realizată prin conectarea unuia dintre capătul bobinei șuntului la capătul de ancorare, iar cel de-al doilea la conductorul electric provenind din arcul reostatului. În mod tipic, secțiunea transversală a acestui conductor electric este puțin mai mică decât celelalte, astfel încât acesta poate fi detectat fără un megaohmmetru. După pornirea comutatorului de alimentare și deplasarea cursorului reostatului în poziția din mijloc, se aplică energia la capetele libere. Prin intermediul unei lămpi de control se efectuează o verificare în serie a tuturor capetelor conducătoare. Când atingeți unul dintre ele, lampa trebuie să lumineze, dar cealaltă nu. Deci întregul motor electric este testat. Prețul lucrării va depinde de tipul de defect al unității.

Dacă dispozitivul funcționează la o viteză mai mică decât viteza nominală, principalele motive pentru aceasta sunt de obicei: tensiune scăzută a rețelei, suprasarcină de dispozitiv, curent de excitație mare. Dacă se observă un caracter nevalid, este necesar să se verifice circuitul electric de excitație, să se elimine toate defectele detectate, după care este posibilă stabilirea valorii normale a curentului de excitație. În unele cazuri, poate fi necesar să derulați motoarele înapoi.

Când motivul inoperabilității unității este cuplarea greșită a înfășurării paralele și secvențiale de excitație, este necesară restaurarea ordinii de conectare corecte. Dacă nu este posibilă rezolvarea unei astfel de probleme într-un mod simplu, ar putea fi necesar să derulați motoarele înapoi. De asemenea, este necesar să se verifice valoarea tensiunii în rețeaua electrică, deoarece turațiile dispozitivului pot crește odată cu creșterea valorii sale nominale.