DC brušeni motor: dizajn i princip rada

Kolektorski motori prilično su česti u svakodnevnom životu i na poslu. Koriste se za pogon raznih mehanizama, električnih alata, u automobilima. Dio popularnosti zahvaljuje jednostavnoj prilagodbi brzine rotora, ali postoje neka ograničenja njihove uporabe i, naravno, nedostaci. Otkrijmo što je istosmjerni kolektorski motor (DCM), koje su vrste ove vrste elektromotora i gdje se koriste.

Definicija i uređaj

Priručnici i enciklopedije daju sljedeću definiciju:

“Kolektorski motor je elektromotor u kojem su senzor položaja osovine i prekidač namota isti uređaj - kolektor. Takvi motori mogu raditi ili samo na istosmjernu struju ili na istosmjernu i izmjeničnu struju."

Elektromotor kolektora, kao i svaki drugi, sastoji se od rotor i stator. U ovom slučaju, rotor je sidro. Podsjetimo da je armatura dio električnog stroja koji troši glavnu struju i u kojem se inducira elektromotorna sila.

Čemu služi kolektor i kako je uređen? Kolektor se nalazi na osovini (rotoru), a predstavlja skup uzdužno razmaknutih ploča, izoliranih od osovine i jedna od druge. Zovu se letvice. Slavine sekcija za namotavanje armature spojene su na lamele (uređaj za namotavanje armature KDPT-a možete vidjeti na skupina slika u nastavku), odnosno svaka od njih povezana je s krajem prethodnog i početkom sljedećeg odjeljka namota.

Struja se dovodi do namota kroz četke. Četke tvore klizni kontakt i tijekom rotacije osovine dolaze u dodir s jednom ili drugom lamelom. Dakle, namoti armature se prebacuju, za to je potreban kolektor.

Sklop četkica sastoji se od nosača s držačima četkica, a grafitne ili metal-grafitne četke se ugrađuju izravno u njih. Da bi se osigurao dobar kontakt, četke su oprugama pritisnute na kolektor.

Na stator se ugrađuju trajni magneti ili elektromagneti (namota polja) koji stvaraju magnetsko polje statora. U literaturi o električnim strojevima umjesto riječi "stator" često se koriste izrazi "magnetski sustav" ili "induktor". Slika ispod prikazuje dizajn DCT-a u različitim projekcijama. Sada ćemo shvatiti kako radi brušeni DC motor!

Princip rada

Kada struja teče kroz namotaj armature, nastaje magnetsko polje čiji se smjer može odrediti pomoću pravila gimleta. Konstantno magnetsko polje statora u interakciji je s poljem armature, a ono se počinje okretati zbog činjenice da se istoimeni polovi odbijaju, privlačeći se prema suprotnim. Što je savršeno ilustrirano na donjoj slici.

Kada se četke pomaknu na druge lamele, struja počinje teći u suprotnom smjeru (ako uzmemo u obzir gornji primjer), magnetski polovi mijenjaju mjesta i proces se ponavlja.

U modernim kolektorskim strojevima, dvopolni dizajn se ne koristi zbog neravnomjerne rotacije, u trenutku promjene smjera struje sile koje djeluju na armaturu bit će minimalne. A ako upalite motor, čija se osovina zaustavila u ovom "prijelaznom" položaju, možda se uopće neće početi okretati. Stoga je na kolektoru modernog istosmjernog motora znatno više polova i sekcija. namoti položeni u žljebove laminirane jezgre, čime se postiže optimalna glatkoća kretanja i okretni moment na osovini.

Princip rada kolektorskog motora na jednostavnom jeziku za lutke otkriven je u sljedećem videu, toplo vam preporučujemo da se upoznate.

KDPT vrste i dijagrami povezivanja namota

Prema metodi uzbude, kolektorski istosmjerni motori razlikuju se dva tipa:

1. S trajnim magnetima (motori male snage s kapacitetom od nekoliko desetaka i stotina vata).
2. S elektromagnetima (snažni strojevi, na primjer, na mehanizmima za podizanje i alatnim strojevima).

Postoje takve vrste KDPT prema načinu spajanja namota:

• Sekvencijalna pobuda (u staroj ruskoj literaturi i od starih električara možete čuti naziv "Serijski", od engleskog. Serijski). Ovdje je namot polja spojen serijski s namotom armature. Visok startni moment prednost je takve sheme, a nedostatak je pad brzine s povećanjem opterećenja na osovini (meka mehanička karakteristika), te činjenica da motor se vrti (nekontrolirano povećanje brzine s naknadnim oštećenjem potpornih ležajeva i sidara) ako su u praznom hodu ili s opterećenjem na osovini manje od 20-30% nominalni.
• Paralelno (također nazvano "shunt"). Sukladno tome, namot polja je spojen paralelno s namotom armature. Pri niskim okretajima na osovini okretni moment je visok i stabilan je u relativno širokom rasponu okretaja, a s povećanjem broja okretaja opada. Prednost su stabilni okretaji u širokom rasponu opterećenja na osovini (ograničeno njegovom snagom), a nedostatak je što ako je uzbudni krug prekinut, može pokvariti.
• Ovisan. Namoti polja i armature napajaju se iz različitih izvora. Ovo rješenje omogućuje vam točniju kontrolu brzine osovine. Značajke rada slične su DCT-u s paralelnom pobudom.
• Miješano. Dio namota polja spojen je paralelno, a dio serijski s armaturom. Kombinirajte prednosti serijskog i paralelnog tipa.

Konvencionalnu grafičku oznaku možete vidjeti na donjem dijagramu.

U stranoj i suvremenoj domaćoj literaturi, kao i na dijagramima, možete pronaći još jedan prikaz UGO za KDPT, kao što je prikazano na prethodnoj slici u obliku kruga s dva kvadrata, gdje krug označava sidro, a dva kvadrata - četke.

Dijagram povezivanja i obrnuto

Dijagram spajanja namota statora i rotora utvrđuje se tijekom izrade, a ovisno o tome gdje se pojedini motor koristi, mora se odabrati odgovarajuće rješenje. U određenim načinima rada (način kočenja, na primjer), mogu se mijenjati sklopni krugovi namota ili uvesti dodatni elementi.

Uključuje DC brušene motore male snage koji koriste: poluvodičke sklopke (tranzistori), prekidači ili gumbi, specijalizirani upravljački mikro krugovi ili korištenje male snage relej. Veliki moćni strojevi spojeni su na DC mrežu preko dvopola kontaktori.

Ispod vidite reverzibilni krug za spajanje istosmjernog motora na 220V mrežu. U praksi, u proizvodnji, krug će biti sličan, ali u njemu neće biti diodnog mosta, budući da sve vodovi za spajanje takvih motora polažu se od vučnih trafostanica, gdje izmjenična struja uspravi se.

Obrnuto se provodi promjenom polariteta na namotu polja ili na armaturi. Nemoguće je promijeniti polaritet i tamo i tamo, jer se smjer rotacije osovine neće promijeniti, kao što je slučaj s univerzalnim kolektorskim motorima kada rade na izmjeničnu struju.

Za nesmetano pokretanje motora, uređaj za podešavanje se uvodi u krug napajanja armaturnog namota ili namota armature i namota uzbude (ovisno o krugu njihove veze), na primjer, reostat, brzina osovine se također regulira na isti način, ali umjesto reostata češće se koristi skup stalnih otpornika spojenih pomoću seta kontaktori.

U modernim aplikacijama brzina se mijenja korištenjem modulacije širine impulsa (PWM) i poluvodički ključ, upravo tako se radi u akumulatorskom električnom alatu (odvijač, na primjer). Učinkovitost ove metode je mnogo veća.

Opseg primjene

DC kolektorski motori se koriste posvuda kako u svakodnevnom životu tako iu industrijskim uređajima i mehanizmima, razmotrimo ukratko njihovo područje primjene:

• U automobilima, 12V i 24V kolektorski DCT se koriste za pokretanje metlica brisača (brisača), u podizačima prozora, za pokretanje motor (starter je brušeni istosmjerni motor serijske ili mješovite pobude) i pogoni ostalih odredište.
• U mehanizmima za podizanje (dizalice, dizala i sl.) koriste se KDPT koji rade na istosmjernoj mreži napona 220V ili bilo kojeg drugog raspoloživog napona.
• U dječjim igračkama i radio-upravljanim modelima male snage koriste se KDPT s tropolnim rotorom i trajnim magnetima na statoru.
• U ručnom akumulatorskom električnom alatu - razne bušilice, brusilice, električni odvijači itd.

Imajte na umu da se u moderne skupe električne alate ugrađuju ne kolektori, već elektromotori bez četkica.

Prednosti i nedostatci

Analizirajmo prednosti i nedostatke DC brušenog motora. prednosti:

1. Omjer dimenzija i snage (težina i dimenzije).
2. Jednostavno podešavanje brzine i primjena mekog pokretanja.
3. Početni moment.

Nedostaci KDPT-a su sljedeći:

1. Istrošenost četkica. Visoko opterećeni motori koji redovito rade zahtijevaju redovite preglede, zamjenu četkica i održavanje sklopa razdjelnika.
2. Kolektor se haba zbog trenja četkica.
3. Moguć je luk četkica, što ograničava uporabu na opasnim mjestima (tada se koristi KDPT otporan na eksploziju).
4. Zbog stalnog preklapanja namota ovaj tip istosmjernog motora unosi šum i izobličenje u krugove napajanja. ili električnu mrežu, što dovodi do kvarova i problema u radu drugih elemenata kruga (osobito važno za elektroničke sheme).
5. U istosmjernim motorima s trajnim magnetima, magnetske sile s vremenom slabe (demagnetiziraju) i smanjuje se učinkovitost motora.

Tako smo ispitali što je kolektorski istosmjerni motor, kako radi i koji je njegov princip rada. Ako imate pitanja, postavite ih u komentarima ispod članka!

Povezani materijali:

• Što je anoda i katoda
• Kako radi magnetni starter
• Kako smanjiti napon u mreži
• Što je indukcijski motor