DC kefés motor: kialakítás és működési elv

A kollektormotorok meglehetősen gyakoriak a mindennapi életben és a munkában. Különféle mechanizmusok, elektromos szerszámok, autók vezetésére szolgálnak. A népszerűség részben a forgórész fordulatszámának egyszerű beállításának köszönhető, de használatuknak vannak korlátai és természetesen hátrányai is. Nézzük meg, mi az egyenáramú kollektormotor (DCM), milyen típusúak az ilyen típusú villanymotorok, és hol használják őket.

Definíció és eszköz

A kézikönyvek és enciklopédiák a következő meghatározást adják:

„A kollektormotor egy olyan villanymotor, amelyben a tengelyhelyzet-érzékelő és a tekercskapcsoló ugyanaz az eszköz - a kollektor. Az ilyen motorok vagy csak egyenárammal, vagy egyenárammal és váltakozó árammal egyaránt működhetnek."

A kollektoros villanymotor, mint bármely más, a következőkből áll forgórész és állórész. Ebben az esetben a forgórész a horgony. Emlékezzünk vissza, hogy az armatúra az elektromos gép azon része, amely a főáramot fogyasztja, és amelyben az elektromotoros erő indukálódik.

Mire való a gyűjtő és hogyan van elrendezve? A kollektor a tengelyen (rotoron) található, és hosszirányban elhelyezett lemezekből áll, amelyek el vannak választva a tengelytől és egymástól. Ezeket léceknek hívják. Az armatúra tekercselő szakaszok csapjai a lamellákhoz csatlakoznak (a KDPT armatúra tekercselő berendezése látható a ábrák csoportja lent), vagy inkább mindegyik az előző rész végéhez és a következő rész elejéhez kapcsolódik tekercsek.

Az áramot a keféken keresztül juttatják a tekercsekhez. A kefék csúszó érintkezést képeznek, és a tengely forgása során érintkezésbe kerülnek egyik vagy másik lamellával. Így az armatúra tekercsek kapcsolódnak, ehhez kollektorra van szükség.

A kefe szerelvény egy kefetartókkal ellátott konzolból áll, a grafit vagy fém-grafit kefék közvetlenül ezekbe vannak beépítve. A jó érintkezés érdekében a keféket rugók nyomják a kollektorhoz.

Az állórészre állandó mágnesek vagy elektromágnesek (mezőtekercs) vannak felszerelve, amelyek az állórész mágneses terét hozzák létre. Az elektromos gépekkel foglalkozó szakirodalomban az "állórész" szó helyett gyakran a "mágneses rendszer" vagy "induktor" kifejezéseket használják. Az alábbi ábra a DCT kialakítását mutatja különböző vetületekben. Most nézzük meg, hogyan működik egy szálcsiszolt egyenáramú motor!

Működési elve

Amikor áram folyik át az armatúra tekercsen, mágneses mező keletkezik, amelynek iránya meghatározható gimlet szabályok. Az állórész állandó mágneses tere kölcsönhatásba lép az armatúra mezőjével, és forogni kezd, mivel az azonos nevű pólusokat taszítják, és vonzódnak az ellentétesekhez. Amit az alábbi ábra tökéletesen illusztrál.

Amikor a kefék más lamellákra lépnek, az áram az ellenkező irányba kezd folyni (ha figyelembe vesszük a fenti példát), a mágneses pólusok helyet cserélnek, és a folyamat megismétlődik.

A modern kollektoros gépekben az egyenetlen forgás miatt nem alkalmaznak kétpólusú kialakítást, az áram irányváltásának pillanatában az armatúrára ható erők minimálisak. És ha beindítja a motort, aminek a tengelye ebben az "átmeneti" helyzetben megállt, előfordulhat, hogy egyáltalán nem kezd el forogni. Ezért egy modern egyenáramú motor kollektorán lényegesen több pólus és szakasz található. a laminált mag hornyaiba fektetett tekercsek, ezáltal optimális mozgási simaság és nyomaték a tengelyen.

A kollektormotor működési elvét egyszerű nyelven a próbababák számára a következő videó ismerteti, erősen javasoljuk, hogy ismerkedjen meg.

KDPT típusok és tekercskötési rajzok

A gerjesztési módszer szerint a kollektoros egyenáramú motorokat két típusra osztják:

1. Állandó mágnesekkel (kis teljesítményű motorok tíz és száz watt teljesítményű).
2. Elektromágnesekkel (erős gépek, például emelőszerkezeteken és szerszámgépeken).

A tekercsek csatlakoztatásának módja szerint vannak ilyen típusú KDPT:

• Szekvenciális gerjesztés (a régi orosz irodalomban és a régi villanyszerelőktől hallható a "Serial" név az angolból. Sorozatszám). Itt a mező tekercselés sorba van kötve az armatúra tekercseléssel. A nagy indítónyomaték az ilyen rendszer előnye, hátránya pedig a fordulatszám csökkenése a tengely terhelésének növekedésével (lágy mechanikai jellemző), valamint az a tény, hogy a motor forog (kontrollálatlan fordulatszám-növekedés a támasztócsapágyak és horgonyok későbbi károsodásával), ha alapjáraton járnak, vagy ha a tengely terhelése kevesebb, mint 20-30%-ban névleges.
• Párhuzamos (más néven "sönt"). Ennek megfelelően a terepi tekercs az armatúra tekercselésével párhuzamosan van csatlakoztatva. Alacsony fordulatszámon a tengelyen a forgatónyomaték viszonylag széles fordulatszám-tartományban nagy és stabil, a fordulatszám növekedésével pedig csökken. Előnye a stabil fordulatszám a tengely széles terhelési tartományában (amelynek teljesítménye korlátozza), hátránya pedig az, hogy ha a gerjesztő áramkör megszakad, az elromolhat.
• Függő. A terepi tekercsek és armatúrák különböző forrásokból táplálkoznak. Ez a megoldás lehetővé teszi a tengely fordulatszámának pontosabb szabályozását. A munka jellemzői hasonlóak a párhuzamos gerjesztésű DCT-hez.
• Vegyes. A terepi tekercs egy része párhuzamosan, egy része pedig sorba van kötve az armatúrával. Kombinálja a soros és párhuzamos típusok előnyeit.

A hagyományos grafikai jelölést az alábbi ábrán láthatja.

A külföldi és a modern hazai szakirodalomban, valamint a diagramokon az UGO egy másik ábrázolása is megtalálható KDPT, amint az az előző ábrán látható, két négyzetes kör formájában, ahol a kör egy horgonyt jelöl, és két négyzet - ecsetek.

Csatlakozási rajz és hátoldal

Az állórész és a forgórész tekercseinek bekötési rajza a gyártás során kerül meghatározásra, és az adott motor felhasználási helyétől függően megfelelő megoldást kell választani. Bizonyos üzemmódokban (például fékezési üzemmódban) a tekercskapcsoló áramkörök megváltoztathatók, vagy további elemeket lehet bevezetni.

Kis teljesítményű, kefés egyenáramú motorokat tartalmaz: félvezető kapcsolók (tranzisztorok), billenőkapcsolók vagy gombok, speciális meghajtó mikroáramkörök vagy alacsony fogyasztású relé. A nagy teljesítményű gépek kétpóluson keresztül csatlakoznak az egyenáramú hálózathoz kontaktorok.

Az alábbiakban egy megfordítható áramkör látható az egyenáramú motor 220 V-os hálózathoz történő csatlakoztatásához. Gyakorlatilag a gyártásban hasonló lesz az áramkör, de nem lesz benne diódahíd, hiszen minden Az ilyen motorok csatlakoztatására szolgáló vezetékeket vontatási alállomásokról fektetik le, ahol váltóáram van kiegyenesedik.

A fordított helyzet a terepi tekercs vagy az armatúra polaritásának megváltoztatásával történik. Lehetetlen a polaritás megváltoztatása ott és ott is, mivel a tengely forgásiránya nem változik, mint az univerzális kollektoros motorok esetében, amikor váltakozó árammal működnek.

A motor zökkenőmentes indításához egy beállító eszközt vezetnek be az armatúra tekercs vagy az armatúra tekercs és a gerjesztő tekercs tápáramkörébe (csatlakozásuk áramkörétől függően), például egy reosztát, a tengely fordulatszámát is ugyanúgy szabályozzák, de a reosztát helyett gyakrabban használnak állandó ellenállásokat, amelyeket egy készlet segítségével csatlakoztatnak kontaktorok.

A modern alkalmazásokban a sebességet impulzusszélesség-modulációval (PWM) és félvezető kulcs, ez pontosan így történik egy vezeték nélküli elektromos kéziszerszámban (csavarhúzó, például). Ennek a módszernek a hatékonysága sokkal magasabb.

Hatály

Az egyenáramú kollektoros motorokat mindenhol használják mind a mindennapi életben, mind az ipari berendezésekben és mechanizmusokban, röviden tekintsük át alkalmazási területüket:

• Az autókban 12V-os és 24V-os kollektoros DCT-ket használnak az ablaktörlő lapátok (törlők) meghajtására, az ablakemelőkben az indításhoz. motor (az indító szálcsiszolt egyenáramú, soros vagy vegyes gerjesztésű motor) és egyéb hajtások rendeltetési hely.
• Az emelőszerkezetekben (daruk, felvonók stb.) KDPT-t használnak, amelyek egyenáramú hálózaton működnek, 220 V feszültséggel vagy bármely más elérhető feszültséggel.
• A gyermekjátékokban és az alacsony fogyasztású rádióvezérlésű modellekben hárompólusú rotorral és az állórészen állandó mágnessel ellátott KDPT-ket használnak.
• Kézi akkus elektromos kéziszerszámban - különféle fúrók, köszörűk, elektromos csavarhúzók stb.

Vegye figyelembe, hogy a modern, drága elektromos szerszámokba nem kollektoros, hanem kefe nélküli villanymotorokat szerelnek be.

Előnyök és hátrányok

Elemezzük az egyenáramú kefés motor előnyeit és hátrányait. Előnyök:

1. A méretek és a teljesítmény aránya (súly és méretek).
2. Könnyen beállítható a sebesség és a lágy indítás.
3. Indító nyomaték.

A KDPT hátrányai a következők:

1. Az ecsetek kopása. A rendszeresen üzemeltetett, nagy terhelésű motorok rendszeres ellenőrzést, kefék cseréjét és az elosztószerelvény karbantartását igénylik.
2. A kollektor elhasználódik a kefék súrlódása miatt.
3. Lehetséges a kefék íves kialakítása, ami korlátozza a veszélyes helyeken való alkalmazást (akkor robbanásbiztos KDPT-t használnak).
4. A tekercsek állandó kapcsolása miatt az ilyen típusú egyenáramú motorok zajt és torzítást okoznak a tápáramkörökben. vagy az elektromos hálózatra, ami hibás működéshez és problémákhoz vezet az áramkör más elemeinek működésében (különösen fontos az elektronikus sémák).
5. Az állandó mágneses egyenáramú motorokban a mágneses erők idővel gyengülnek (lemágneseződnek), és csökken a motor hatásfoka.

Tehát megvizsgáltuk, mi az a kollektoros egyenáramú motor, hogyan működik és mi a működési elve. Ha kérdése van, tegye fel a cikk alatti megjegyzésekben!

Kapcsolódó anyagok:

• Mi az anód és katód
• Hogyan működik a mágneses indító
• Hogyan lehet csökkenteni a feszültséget a hálózatban
• Mi az indukciós motor