DC børstet motor: design og funktionsprincip

Samlermotorer er ret almindelige i hverdagen og på arbejdet. De bruges til at drive forskellige mekanismer, elværktøj, i biler. En del af populariteten skyldes den enkle justering af rotorhastigheden, men der er nogle begrænsninger af deres brug og selvfølgelig ulemper. Lad os finde ud af, hvad en DC-kollektormotor (DCM) er, hvilke typer af denne type elektriske motorer er, og hvor de bruges.

Definition og enhed

Opslagsbøger og encyklopædier giver følgende definition:

"En kollektormotor er en elektrisk motor, hvor akselpositionssensoren og viklingskontakten er den samme enhed - solfangeren. Sådanne motorer kan enten kun fungere på jævnstrøm eller på både jævnstrøm og vekselstrøm."

Samleren elektrisk motor, som enhver anden, består af rotor og stator. I dette tilfælde er rotoren ankeret. Husk på, at ankeret er den del af den elektriske maskine, der forbruger hovedstrømmen, og hvor den elektromotoriske kraft induceres.

Hvad er samleren til, og hvordan er den indrettet? Samleren er placeret på akslen (rotoren), og er et sæt af langsgående indbyrdes adskilte plader, isoleret fra akslen og fra hinanden. De kaldes lameller. Hanerne på ankerviklingssektionerne er forbundet med lamellerne (du kan se ankerviklingsanordningen på KDPT på gruppe af figurer nedenfor), eller rettere hver af dem er forbundet med slutningen af ​​det forrige og begyndelsen af ​​det næste afsnit viklinger.

Strømmen tilføres viklingerne gennem børsterne. Børsterne danner en glidende kontakt og kommer under akslens rotation i kontakt med den ene eller den anden lamel. Således skiftes ankerviklingerne, til dette er der brug for en opsamler.

Børstesamlingen består af et beslag med børsteholdere, og grafit- eller metal-grafitbørster er installeret direkte i dem. For at sikre god kontakt presses børsterne mod opsamleren af ​​fjedre.

Permanente magneter eller elektromagneter (feltvikling) er installeret på statoren, som skaber et magnetfelt i statoren. I litteraturen om elektriske maskiner bruges ofte udtrykkene "magnetisk system" eller "induktor" i stedet for ordet "stator". Nedenstående figur viser designet af DCT i forskellige projektioner. Lad os nu finde ud af, hvordan en børstet DC-motor fungerer!

Driftsprincip

Når der løber strøm gennem ankerviklingen, opstår der et magnetfelt, hvis retning kan bestemmes vha. gimlet regler. Statorens konstante magnetfelt interagerer med armaturets felt, og det begynder at rotere på grund af det faktum, at polerne af samme navn frastødes og tiltrækkes af de modsatte. Hvilket er perfekt illustreret i figuren nedenfor.

Når børsterne flytter til andre lameller, begynder strømmen at flyde i den modsatte retning (hvis vi betragter ovenstående eksempel), de magnetiske poler skifter plads, og processen gentages.

I moderne samlermaskiner bruges et to-polet design ikke på grund af ujævn rotation; i det øjeblik, hvor strømmens retning skiftes, vil kræfterne, der virker på ankeret, være minimale. Og hvis du tænder for motoren, hvis aksel er stoppet i denne "overgangsstilling", begynder den måske slet ikke at rotere. Derfor er der væsentligt flere poler og sektioner på solfangeren af ​​en moderne jævnstrømsmotor. viklinger lagt i rillerne på den laminerede kerne, hvilket opnår optimal glathed af bevægelse og drejningsmoment på skaftet.

Princippet for driften af ​​solfangermotoren i et simpelt sprog for dummies er afsløret i følgende video, vi anbefaler stærkt, at du gør dig bekendt.

KDPT-typer og viklingsforbindelsesdiagrammer

I henhold til excitationsmetoden skelnes solfanger DC-motorer af to typer:

1. Med permanente magneter (laveffektsmotorer med en kapacitet på 10 og 100 watt).
2. Med elektromagneter (kraftfulde maskiner, f.eks. på hejsemekanismer og værktøjsmaskiner).

Der er sådanne typer KDPT i henhold til metoden til at forbinde viklingerne:

• Sekventiel excitation (i den gamle russiske litteratur og fra gamle elektrikere kan du høre navnet "Serial", fra engelsk. Seriel). Her er feltviklingen forbundet i serie med ankerviklingen. Et højt startmoment er fordelen ved en sådan ordning, og dens ulempe er et fald i hastigheden med en stigning i belastningen på akslen (blød mekanisk karakteristik) og det faktum, at motoren er trampende (ukontrolleret stigning i hastigheden med efterfølgende beskadigelse af støttelejer og ankre), hvis de kører i tomgang eller med en belastning på akslen på mindre end 20-30 % af nominel.
• Parallel (også kaldet "shunt"). Følgelig er feltviklingen forbundet parallelt med ankerviklingen. Ved lave omdrejninger på akslen er drejningsmomentet højt og stabilt over et relativt bredt omdrejningstal, og med stigende omdrejninger falder det. Fordelen er stabile omdrejninger i en lang række belastninger på akslen (begrænset af dens effekt), og ulempen er, at hvis magnetiseringskredsløbet brydes, kan det gå galt.
• Afhængig. Feltviklingerne og armaturerne får strøm fra forskellige kilder. Denne løsning giver dig mulighed for mere præcist at kontrollere akselhastigheden. Funktioner af arbejde ligner DCT med parallel excitation.
• Blandet. En del af feltviklingen er forbundet parallelt og en del i serie med ankeret. Kombiner fordelene ved serielle og parallelle typer.

Du kan se den konventionelle grafiske betegnelse i diagrammet nedenfor.

I udenlandsk og moderne indenlandsk litteratur, såvel som på diagrammerne, kan du finde en anden repræsentation af UGO for KDPT, som vist i den foregående figur i form af en cirkel med to firkanter, hvor cirklen angiver et anker, og to firkanter - børster.

Tilslutningsdiagram og omvendt

Tilslutningsdiagrammet for stator- og rotorviklingerne bestemmes under fremstillingen, og afhængigt af hvor en bestemt motor anvendes, skal der vælges en passende løsning. I visse driftsformer (f.eks. bremsetilstand) kan viklingskoblingskredsløbene ændres eller yderligere elementer indføres.

Inkluderer laveffekt DC børstede motorer, der bruger: halvlederkontakter (transistorer), vippekontakter eller knapper, specialiserede drivermikrokredsløb eller brug af laveffekt relæ. Store kraftfulde maskiner er forbundet til DC-nettet gennem to-polet kontaktorer.

Nedenfor ser du et reversibelt kredsløb til tilslutning af en jævnstrømsmotor til et 220V netværk. I praksis vil kredsløbet i produktionen være ens, men der vil ikke være nogen diodebro i det, da alting linjer til tilslutning af sådanne motorer lægges fra traktionsstationer, hvor vekselstrøm retter sig op.

Det omvendte udføres ved at ændre polariteten på feltviklingen eller på ankeret. Det er umuligt at ændre polariteten både der og der, da akslens rotationsretning ikke ændres, som det er tilfældet med universalkollektormotorer, når de kører på vekselstrøm.

For jævnt at starte motoren indføres en justeringsanordning i strømforsyningskredsløbet til ankerviklingen eller ankerviklingen og excitationsviklingen (afhængigt af kredsløbet af deres forbindelse), for eksempel en rheostat, reguleres akselhastigheden også på samme måde, men i stedet for en rheostat bruges oftere et sæt konstante modstande, forbundet med et sæt kontaktorer.

I moderne applikationer ændres hastigheden ved hjælp af pulsbreddemodulation (PWM) og halvledernøgle, det er præcis sådan det gøres i et trådløst elværktøj (skruetrækker, for eksempel). Effektiviteten af ​​denne metode er meget højere.

Anvendelsesområde

DC-kollektormotorer bruges overalt både i hverdagen og i industrielle enheder og mekanismer, lad os kort overveje deres anvendelsesområde:

• I biler bruges 12V og 24V kollektor DCT'er til at drive viskerbladene (viskerne), i vinduesløfterne, for at starte motor (starteren er en børstet jævnstrømsmotor i serie eller blandet excitation) og drev af andre bestemmelsessted.
• I løftemekanismer (kraner, elevatorer osv.) bruges KDPT, som fungerer på et jævnstrømsnetværk med en spænding på 220V eller enhver anden tilgængelig spænding.
• I børnelegetøj og laveffekt radiostyrede modeller bruges KDPT'er med en tre-polet rotor og permanente magneter på statoren.
• I et håndholdt trådløst elværktøj - en række forskellige boremaskiner, slibemaskiner, elektriske skruetrækkere mv.

Bemærk, at der ikke er installeret solfanger, men børsteløse elektriske motorer i moderne dyre elværktøjer.

Fordele og ulemper

Lad os analysere fordele og ulemper ved en DC-børstet motor. Fordele:

1. Forholdet mellem dimensioner og effekt (vægt og dimensioner).
2. Nem at justere hastigheden og implementere en blød start.
3. Startmoment.

Ulemperne ved KDPT er som følger:

1. Slid på børster. Højt belastede motorer, der er i drift regelmæssigt, kræver regelmæssig inspektion, udskiftning af børster og vedligeholdelse af manifoldsamlingen.
2. Opsamleren slides på grund af børsternes friktion.
3. Der er mulighed for buedannelse af børster, hvilket begrænser brugen på farlige steder (så anvendes eksplosionssikker KDPT).
4. På grund af den konstante omskiftning af viklingerne introducerer denne type DC-motor støj og forvrængning i forsyningskredsløbene. eller elnettet, hvilket fører til funktionsfejl og problemer i driften af ​​andre elementer i kredsløbet (især vigtigt for elektronisk ordninger).
5. I DC-motorer med permanente magneter svækkes de magnetiske kræfter over tid (afmagnetiseres), og motorens effektivitet falder.

Så vi undersøgte, hvad en solfanger DC-motor er, hvordan den fungerer, og hvad dens funktionsprincip er. Hvis du har spørgsmål, så stil dem i kommentarerne under artiklen!

Relaterede materialer:

• Hvad er anode og katode
• Hvordan virker en magnetisk starter
• Sådan sænkes spændingen i netværket
• Hvad er en induktionsmotor