מנועי אספנים נפוצים למדי בחיי היומיום ובעבודה. הם משמשים להנעת מנגנונים שונים, כלי עבודה חשמליים, במכוניות. חלק מהפופולריות נובע מההתאמה הפשוטה של מהירות הרוטור, אבל יש כמה מגבלות של השימוש בהם וכמובן, חסרונות. בואו להבין מהו מנוע אספן DC (DCM), אילו סוגים של סוג זה של מנועים חשמליים הם והיכן הם משמשים.
תוֹכֶן:
- הגדרה ומכשיר
- עקרון הפעולה
- סוגי KDPT ודיאגרמות חיבור מתפתלות
- דיאגרמת חיבור והיפוך
- היקף היישום
- יתרונות וחסרונות
הגדרה ומכשיר
ספרי עיון ואנציקלופדיות נותנים את ההגדרה הבאה:
"מנוע אספן הוא מנוע חשמלי שבו חיישן מיקום הציר ומתג המתפתל הם אותו התקן - הקולטן. מנועים כאלה יכולים לפעול רק על זרם ישר, או על זרם ישר וגם על זרם חילופין".
המנוע החשמלי האספן, כמו כל מנוע אחר, מורכב ממנו רוטור וסטטור. במקרה זה, הרוטור הוא העוגן. נזכיר שהאבזור הוא החלק במכונה החשמלית שצורך את הזרם הראשי, ובו מושרה הכוח האלקטרו-מוטורי.
למה מיועד האספן וכיצד הוא מסודר? האספן ממוקם על הפיר (רוטור), והוא קבוצה של לוחות מרווחים לאורך, מבודדים מהפיר ואחד מהשני. הם נקראים סלטים. הברזים של חלקי פיתול האבזור מחוברים ללמלות (ניתן לראות את התקן פיתול האבזור של KDPT ב- קבוצת דמויות למטה), או ליתר דיוק, כל אחת מהן קשורה לסוף הסעיף הקודם ולתחילת הסעיף הבא פיתולים.
הזרם מסופק לפיתולים דרך המברשות. המברשות יוצרות מגע הזזה ובמהלך סיבוב הפיר באות במגע עם למלה כזו או אחרת. לפיכך, פיתולי האבזור מוחלפים, לשם כך יש צורך באספן.
מכלול המברשות מורכב מתושבת עם מחזיקי מברשות, ומברשות גרפיט או מתכת-גרפיט מותקנות ישירות בהן. כדי להבטיח מגע טוב, המברשות נלחצות כנגד הקולט על ידי קפיצים.
על הסטטור מותקנים מגנטים קבועים או אלקטרומגנטים (פיתול שדה) היוצרים שדה מגנטי של הסטטור. בספרות על מכונות חשמליות, במקום המילה "סטטור", משתמשים לעתים קרובות במונחים "מערכת מגנטית" או "משרן". האיור שלהלן מציג את העיצוב של ה-DCT בתחזיות שונות. עכשיו בואו נבין איך פועל מנוע DC מוברש!
עקרון הפעולה
כאשר זרם זורם דרך פיתול האבזור, נוצר שדה מגנטי, שניתן לקבוע את כיוונו באמצעות חוקי גימלט. השדה המגנטי הקבוע של הסטטור מקיים אינטראקציה עם השדה של האבזור, והוא מתחיל להסתובב בגלל העובדה שהקטבים בעלי אותו השם נדחים, נמשכים לאלה המנוגדים. מה שמודגם בצורה מושלמת באיור למטה.
כאשר המברשות עוברות ללמלות אחרות, הזרם מתחיל לזרום בכיוון ההפוך (אם ניקח בחשבון את הדוגמה שלעיל), הקטבים המגנטיים משנים מקומות והתהליך חוזר על עצמו.
במכונות אספנים מודרניות, עיצוב דו-קוטבי אינו משמש עקב סיבוב לא אחיד; ברגע של החלפת כיוון הזרם, הכוחות הפועלים על האבזור יהיו מינימליים. ואם תפעילו את המנוע, שהציר שלו נעצר במצב ה"מעברי" הזה, ייתכן שהוא לא יתחיל להסתובב כלל. לכן, יש הרבה יותר מוטות וקטעים על האספן של מנוע DC מודרני. פיתולים מונחים בחריצים של הליבה המרובדת, ובכך משיגים חלקות אופטימלית של תנועה ומומנט על הפיר.
עקרון הפעולה של מנוע האספן בשפה פשוטה עבור בובות נחשף בסרטון הבא, אנו ממליצים בחום להכיר את עצמך.
סוגי KDPT ודיאגרמות חיבור מתפתלות
על פי שיטת העירור, מנועי DC של אספנים נבדלים משני סוגים:
- עם מגנטים קבועים (מנועים בהספק נמוך בהספק של עשרות ומאות וואט).
- עם אלקטרומגנטים (מכונות חזקות, למשל, על מנגנוני הרמה ומכונות).
ישנם סוגים כאלה של KDPT על פי שיטת חיבור הפיתולים:
- עירור רציף (בספרות הרוסית הישנה ומחשמלאים ותיקים ניתן לשמוע את השם "סדרתי", מהאנגלית. סידורי). כאן, פיתול השדה מחובר בסדרה עם פיתול האבזור. מומנט התחלה גבוה הוא היתרון של תוכנית כזו, והחסרון שלה הוא ירידה במהירות עם עלייה בעומס על הפיר (מאפיין מכני רך), והעובדה שהמנוע יוצאים מכלל שליטה (עלייה בלתי מבוקרת במהירות עם נזק לאחר מכן למיסבי התמיכה והאבזור) אם הם במצב סרק או עם עומס על הציר בפחות מ-20-30% נָקוּב.
- מקביל (נקרא גם "shunt"). בהתאם לכך, פיתול השדה מחובר במקביל לליפוף האבזור. בסיבובים נמוכים על הציר, המומנט גבוה ויציב בטווח רחב יחסית של סל"ד, ועם עלייה בסל"ד הוא יורד. היתרון הוא מהפכות יציבות בטווח רחב של עומס על הציר (מוגבל בכוחו), והחיסרון הוא שאם מעגל העירור נשבר, הוא עלול להשתולל.
- מָכוּר. פיתולי השדה והאבזור מופעלים ממקורות שונים. פתרון זה מאפשר לך לשלוט בצורה מדויקת יותר על מהירות הציר. תכונות העבודה דומות ל-DCT עם עירור מקביל.
- מעורב. חלק מתפתל השדה מחובר במקביל, וחלק בסדרה עם האבזור. שלב את היתרונות של סוגים סדרתיים ומקבילים.
אתה יכול לראות את הייעוד הגרפי המקובל בתרשים למטה.
בספרות מקומית זרה ומודרנית, כמו גם בתרשימים, אתה יכול למצוא ייצוג נוסף של ה-UGO עבור KDPT, כפי שמוצג באיור הקודם בצורת עיגול עם שני ריבועים, כאשר המעגל מציין עוגן, ושני ריבועים - מברשות.
דיאגרמת חיבור והיפוך
תרשים החיבור של פיתולי הסטטור והרוטור נקבע במהלך הייצור, ובהתאם למקום שבו נעשה שימוש במנוע מסוים, יש לבחור פתרון מתאים. במצבי פעולה מסוימים (מצב בלימה, למשל), ניתן לשנות את מעגלי מיתוג מתפתל או להכניס אלמנטים נוספים.
כולל מנועים מוברש DC בעלי הספק נמוך באמצעות: מתגי מוליכים למחצה (טרנזיסטורים), מתגים או כפתורים, מיקרו-מעגלים מיוחדים של נהגים או שימוש בהספק נמוך ממסר. מכונות עוצמתיות גדולות מחוברות לרשת DC באמצעות דו-קוטבי מגעים.
למטה רואים מעגל הפיך לחיבור מנוע DC לרשת 220V. בפועל, בייצור, המעגל יהיה דומה, אבל לא יהיה בו גשר דיודה, שכן הכל קווים לחיבור מנועים כאלה מונחים מתחנות מתיחה, שבהן זרם חילופין מתיישר.
ההיפוך מתבצע על ידי שינוי הקוטביות בפיתול השדה או באבזור. אי אפשר לשנות את הקוטביות גם שם וגם שם, שכן כיוון הסיבוב של הציר לא ישתנה, כפי שקורה עם מנועי אספן אוניברסליים כאשר פועלים על זרם חילופין.
כדי להפעיל את המנוע בצורה חלקה, מכשיר כוונון מוכנס למעגל אספקת החשמל של פיתול האבזור או פיתול האבזור ופיתול העירור (בהתאם למעגל החיבור שלהם), לדוגמה, ריאוסטט, גם מהירות הציר מווסתת באותו אופן, אך במקום ריאוסטט, נעשה יותר שימוש בקבוצה של נגדים קבועים, המחוברים באמצעות סט מגעים.
ביישומים מודרניים, המהירות משתנה באמצעות אפנון רוחב דופק (PWM) ו מפתח מוליכים למחצה, זה בדיוק איך זה נעשה בכלי חשמלי אלחוטי (מברג, לדוגמה). היעילות של שיטה זו היא הרבה יותר גבוהה.
היקף היישום
מנועי אספן DC משמשים בכל מקום הן בחיי היומיום והן במכשירים ומנגנונים תעשייתיים, בואו נשקול בקצרה את תחום היישום שלהם:
- במכוניות, DCT אספנים של 12V ו-24V משמשים להנעת להבי המגבים (מגבים), במרימי החלונות, כדי להתחיל מנוע (סטרטר הוא מנוע DC מוברש מסדרה או עירור מעורב) וכוננים של אחרים יַעַד.
- במנגנוני הרמה (מנופים, מעליות וכו') משתמשים ב-KDPT, הפועלים על רשת זרם ישר במתח של 220V או כל מתח זמין אחר.
- בצעצועים לילדים ובדגמים בעלי הספק נמוך, נעשה שימוש ב-KDPTs עם רוטור תלת קוטבי ומגנטים קבועים על הסטטור.
- בכלי חשמל אלחוטי כף יד - מגוון מקדחים, מטחנות, מברגים חשמליים וכו'.
שימו לב כי לא אספן, אלא מנועים חשמליים ללא מברשות מותקנים בכלי חשמל מודרניים יקרים.
יתרונות וחסרונות
בואו ננתח את היתרונות והחסרונות של מנוע DC מוברש. יתרונות:
- היחס בין מידות להספק (משקל ומידות).
- קל להתאים את המהירות וליישם התחלה רכה.
- מומנט התחלה.
החסרונות של KDPT הם כדלקמן:
- בלאי של מברשות. מנועים בעלי עומס גבוה המופעלים באופן קבוע דורשים בדיקה שוטפת, החלפת מברשות ותחזוקה של מכלול הסעפת.
- האספן מתבלה בגלל החיכוך של המברשות.
- תיתכן קשת של מברשות, מה שמגביל את השימוש במקומות מסוכנים (ואז נעשה שימוש ב-KDPT חסין פיצוץ).
- בשל המיתוג המתמיד של הפיתולים, סוג זה של מנוע DC מציג רעש ועיוות לתוך מעגלי האספקה. או רשת החשמל, מה שמוביל לתקלות ובעיות בפעולת אלמנטים אחרים במעגל (חשוב במיוחד עבור אלקטרוני תוכניות).
- במנועי DC עם מגנטים קבועים, הכוחות המגנטיים נחלשים עם הזמן (דה-מגנטים) ויעילות המנוע יורדת.
אז בדקנו מהו מנוע DC קולט, איך הוא עובד ומהו עקרון הפעולה שלו. אם יש לך שאלות, שאל אותן בתגובות מתחת למאמר!
חומרים קשורים:
- מה זה אנודה וקתודה
- כיצד פועל מתנע מגנטי
- כיצד להוריד את המתח ברשת
- מהו מנוע אינדוקציה
(0)אני לא אוהב
(0)
