DC-harjatud mootor: disain ja tööpõhimõte

Kollektormootorid on igapäevaelus ja tööl üsna levinud. Neid kasutatakse erinevate mehhanismide, elektriliste tööriistade, autode juhtimiseks. Osa populaarsusest tuleneb rootori kiiruse lihtsast reguleerimisest, kuid nende kasutamisel on mõned piirangud ja loomulikult ka puudused. Mõelgem välja, mis on alalisvoolu kollektormootor (DCM), mis tüüpi seda tüüpi elektrimootorid on ja kus neid kasutatakse.

Määratlus ja seade

Teatmeteosed ja entsüklopeediad annavad järgmise määratluse:

“Kollektormootor on elektrimootor, milles võlli asendiandur ja mähise lüliti on sama seade – kollektor. Sellised mootorid võivad töötada kas ainult alalisvoolul või nii alalis- kui ka vahelduvvoolul.

Kollektori elektrimootor, nagu iga teine, koosneb rootor ja staator. Sel juhul on rootor ankur. Tuletage meelde, et armatuur on elektrimasina osa, mis tarbib põhivoolu ja milles indutseeritakse elektromotoorjõud.

Mille jaoks on koguja ja kuidas see on paigutatud? Kollektor asub võllil (rootoril) ja on pikisuunalise vahega plaatide komplekt, mis on võllist ja üksteisest eraldatud. Neid nimetatakse liistudeks. Armatuuri mähisektsioonide kraanid on ühendatud lamellidega (näete KDPT armatuuri mähisseadet jooniste rühm allpool), õigemini on igaüks neist seotud eelmise ja järgmise lõigu algusega mähised.

Vool antakse mähistele läbi harjade. Harjad moodustavad libiseva kontakti ja puutuvad võlli pöörlemise ajal kokku ühe või teise lamelliga. Seega on armatuuri mähised ümber lülitatud, selleks on vaja kollektorit.

Harjakomplekt koosneb harjahoidjatega kronsteinist, millesse paigaldatakse otse grafiit- või metallgrafiitharjad. Hea kontakti tagamiseks surutakse harjad vedrude abil vastu kollektorit.

Staatorile on paigaldatud püsimagnetid ehk elektromagnetid (väljamähis), mis loovad staatori magnetvälja. Elektrimasinaid käsitlevas kirjanduses kasutatakse sõna "staator" asemel sageli mõisteid "magnetsüsteem" või "induktor". Alloleval joonisel on näidatud DCT konstruktsioon erinevates projektsioonides. Nüüd mõtleme välja, kuidas harjatud alalisvoolumootor töötab!

Tööpõhimõte

Kui vool liigub läbi armatuuri mähise, tekib magnetväli, mille suunda saab määrata kasutades gimleti reeglid. Staatori konstantne magnetväli interakteerub armatuuri väljaga ja see hakkab pöörlema ​​tänu sellele, et samanimelised poolused tõrjutakse, tõmbudes vastupidiste poole. Mis on suurepäraselt illustreeritud alloleval joonisel.

Kui harjad liiguvad teistele lamellidele, hakkab vool voolama vastupidises suunas (kui võtta arvesse ülaltoodud näidet), magnetpoolused vahetavad kohti ja protsess kordub.

Kaasaegsetes kollektormasinates kahepooluselist konstruktsiooni ebaühtlase pöörlemise tõttu ei kasutata, voolu suuna muutmise hetkel on armatuurile mõjuvad jõud minimaalsed. Ja kui käivitada mootor, mille võll on selles "üleminekuasendis" seisma jäänud, ei pruugi see üldse pöörlema ​​hakata. Seetõttu on tänapäevase alalisvoolumootori kollektoril poste ja sektsioone oluliselt rohkem. mähised asetatakse lamineeritud südamiku soontesse, saavutades nii liikumise ja pöördemomendi optimaalse sujuvuse võlli peal.

Mannekeenide lihtsas keeles kollektorimootori tööpõhimõte on avalikustatud järgmises videos, soovitame tungivalt sellega tutvuda.

KDPT tüübid ja mähiste ühendusskeemid

Ergastusmeetodi järgi eristatakse kollektori alalisvoolumootoreid kahte tüüpi:

1. Püsimagnetitega (madala võimsusega mootorid võimsusega kümneid ja sadu vatti).
2. Elektromagnetitega (võimsad masinad, näiteks tõstemehhanismidel ja tööpinkidel).

Vastavalt mähiste ühendamise meetodile on selliseid KDPT tüüpe:

• Järjestikune ergutus (vanas vene kirjanduses ja vanadelt elektrikutelt võib inglise keelest kuulda nimetust "Serial". seeria). Siin on väljamähis ühendatud järjestikku armatuurimähisega. Sellise skeemi eeliseks on suur käivitusmoment ja selle puuduseks on kiiruse langus koos võlli koormuse suurenemisega (pehme mehaaniline omadus) ja asjaolu, et mootor kontrolli alt väljumine (kiiruse kontrollimatu tõus koos hilisema tugilaagrite ja armatuuri kahjustamisega), kui need töötavad tühikäigul või kui võlli koormus on vähem kui 20-30% nominaalne.
• Paralleelne (nimetatakse ka "šundiks"). Vastavalt sellele on väljamähis ühendatud paralleelselt armatuurimähisega. Madalatel pööretel võllil on pöördemoment kõrge ja stabiilne suhteliselt laial pöörete vahemikus ning pöörete tõustes see väheneb. Eeliseks on stabiilsed pöörded laias võlli koormuse vahemikus (piiratud selle võimsusega) ja miinuseks on see, et ergutusahel võib katki minna.
• Sõltlane. Väljamähised ja armatuurid saavad toite erinevatest allikatest. See lahendus võimaldab täpsemalt juhtida võlli kiirust. Töö omadused on sarnased paralleelse ergastusega DCT-ga.
• Segatud. Osa väljamähist on ühendatud paralleelselt ja osa järjestikku armatuuriga. Ühendage jada- ja paralleeltüüpide eelised.

Tavalist graafilist tähistust näete alloleval diagrammil.

Välismaisest ja kaasaegsest kodumaisest kirjandusest, aga ka skeemidelt leiate veel ühe UGO esituse KDPT, nagu on näidatud eelmisel joonisel kahe ruuduga ringi kujul, kus ring tähistab ankrut ja kaks ruutu - pintslid.

Ühendusskeem ja tagurpidi

Staatori ja rootori mähiste ühendusskeem määratakse kindlaks valmistamise käigus ning vastavalt sellele, kus konkreetset mootorit kasutatakse, tuleb valida sobiv lahendus. Teatud töörežiimides (näiteks pidurdusrežiim) saab mähiste lülitusahelaid muuta või lisada täiendavaid elemente.

Sisaldab väikese võimsusega alalisvoolu harjatud mootoreid, mis kasutavad: pooljuhtlüliteid (transistorid), lülituslülitid või nupud, spetsiaalsed draiveri mikroskeemid või väikese võimsusega relee. Suured võimsad masinad on ühendatud alalisvooluvõrku läbi kahepooluselise kontaktorid.

Allpool näete pööratavat vooluahelat alalisvoolumootori ühendamiseks 220 V võrku. Praktikas on tootmises vooluahel sarnane, kuid selles pole dioodsilda, kuna kõik liinid selliste mootorite ühendamiseks rajatakse veoalajaamadest, kus vahelduvvool sirgub.

Pööramine toimub polaarsuse muutmisega väljamähisel või armatuuril. Polaarsust on võimatu muuta nii seal kui ka seal, kuna võlli pöörlemissuund ei muutu, nagu see on vahelduvvoolul töötavate universaalsete kollektorimootorite puhul.

Mootori sujuvaks käivitamiseks sisestatakse armatuurimähise või armatuurimähise ja ergutusmähise toiteahelasse (olenevalt nende ühenduse vooluringist) reguleerimisseade, näiteks reostaat, samamoodi reguleeritakse ka võlli kiirust, kuid reostaadi asemel kasutatakse sagedamini konstantsete takistite komplekti, mis ühendatakse komplekti abil kontaktorid.

Kaasaegsetes rakendustes muudetakse kiirust impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) ja pooljuhtvõti, täpselt nii tehakse seda juhtmeta elektritööriistaga (kruvikeeraja, näiteks). Selle meetodi efektiivsus on palju suurem.

Kohaldamisala

Alalisvoolu kollektormootoreid kasutatakse kõikjal nii igapäevaelus kui ka tööstusseadmetes ja mehhanismides, mõelgem lühidalt nende kasutusalale:

• Autodes kasutatakse 12V ja 24V kollektor-DCT-sid klaasipuhasti harjade (puhastite) käitamiseks, aknatõstukites käivitamiseks. mootor (starter on harjatud alalisvoolumootor jada- või segaergutus) ja muude ajamite ajam sihtkoht.
• Tõstemehhanismides (kraanad, elevaatorid jne) kasutatakse KDPT-d, mis töötavad alalisvooluvõrgus pingega 220V või mis tahes muu saadaval oleva pingega.
• Laste mänguasjades ja väikese võimsusega raadio teel juhitavates mudelites kasutatakse kolmepooluselise rootori ja staatori püsimagnetitega KDPT-sid.
• Aku käeshoitavas elektritööriistas - erinevad trellid, veskid, elektrilised kruvikeerajad jne.

Pange tähele, et tänapäevastesse kallitesse elektritööriistadesse ei paigaldata mitte kollektori, vaid harjadeta elektrimootoreid.

Eelised ja miinused

Analüüsime alalisvooluharjaga mootori plusse ja miinuseid. Eelised:

1. Mõõtmete ja võimsuse suhe (kaal ja mõõtmed).
2. Lihtne reguleerida kiirust ja rakendada pehmet käivitust.
3. Käivitusmoment.

KDPT puudused on järgmised:

1. Pintslite kulumine. Korrapäraselt kasutatavad suure koormusega mootorid nõuavad regulaarset kontrolli, harjade vahetamist ja kollektorisõlme hooldust.
2. Kollektor kulub harjade hõõrdumise tõttu.
3. Võimalik on harjade kaar, mis piirab kasutamist ohtlikes kohtades (siis kasutatakse plahvatuskindlat KDPT-d).
4. Mähiste pideva ümberlülitamise tõttu tekitavad seda tüüpi alalisvoolumootorid toiteahelates müra ja moonutusi. või elektrivõrk, mis põhjustab tõrkeid ja probleeme ahela teiste elementide töös (eriti oluline elektroonikaseadmete jaoks skeemid).
5. Püsimagnetiga alalisvoolumootorites magnetjõud aja jooksul nõrgenevad (demagnetiseeritakse) ja mootori kasutegur väheneb.

Niisiis uurisime, mis on kollektori alalisvoolumootor, kuidas see töötab ja mis on selle tööpõhimõte. Kui teil on küsimusi, küsige neid artikli all olevates kommentaarides!

Seotud materjalid:

• Mis on anood ja katood
• Kuidas magnetkäiviti töötab
• Kuidas alandada võrgu pinget
• Mis on asünkroonmootor