Motor DC periat: design și principiu de funcționare

Motoarele colectoare sunt destul de comune în viața de zi cu zi și la locul de muncă. Sunt folosite pentru a conduce diverse mecanisme, scule electrice, în mașini. O parte din popularitate se datorează simplei ajustări a vitezei rotorului, dar există unele limitări ale utilizării lor și, desigur, dezavantaje. Să ne dăm seama ce este un motor de colector de curent continuu (DCM), ce tipuri de acest tip de motoare electrice sunt și unde sunt utilizate.

Definiție și dispozitiv

Cărțile de referință și enciclopediile dau următoarea definiție:

„Un motor de colector este un motor electric în care senzorul de poziție a arborelui și comutatorul de înfășurare sunt același dispozitiv - colectorul. Astfel de motoare pot funcționa fie numai pe curent continuu, fie pe curent continuu și alternativ. ”

Motorul electric al colectorului, ca oricare altul, este format din

rotorul și statorul. În acest caz, rotorul este ancora. Amintiți-vă că armătura este partea mașinii electrice care consumă curentul principal și în care este indusă forța electromotoare.

Pentru ce este colectorul și cum este aranjat? Colectorul este situat pe arbore (rotor), și este un set de plăci distanțate longitudinal, izolate de arbore și unele de altele. Se numesc sipci. Robinetele secțiunilor de înfășurare a armăturii sunt conectate la lamele (puteți vedea dispozitivul de înfășurare a armăturii KDPT pe grup de figuri de mai jos), sau mai degrabă fiecare dintre ele este conectată la sfârșitul secțiunii precedente și la începutul secțiunii următoare înfăşurări.

Curentul este furnizat înfășurărilor prin perii. Periile formează un contact de alunecare și, în timpul rotației arborelui, vin în contact cu una sau alta lamelă. Astfel, înfășurările armăturii sunt comutate, pentru aceasta este nevoie de un colector.

Ansamblul periei constă dintr-un suport cu suporturi pentru perii, iar în ele sunt instalate direct perii de grafit sau metal-grafit. Pentru a asigura un contact bun, periile sunt presate pe colector prin arcuri.

Pe stator sunt instalați magneți permanenți sau electromagneți (înfășurare de câmp), care creează un câmp magnetic al statorului. În literatura despre mașinile electrice, în locul cuvântului „stator”, sunt adesea folosiți termenii „sistem magnetic” sau „inductor”. Figura de mai jos arată proiectarea DCT în diferite proiecții. Acum să ne dăm seama cum funcționează un motor DC cu perii!

Principiul de funcționare

Când curentul trece prin înfășurarea armăturii, apare un câmp magnetic, a cărui direcție poate fi determinată folosind regulile gimletului. Câmpul magnetic constant al statorului interacționează cu câmpul armăturii, iar acesta începe să se rotească datorită faptului că polii cu același nume sunt respinși, fiind atrași de cei opuși. Ceea ce este perfect ilustrat în figura de mai jos.

Când periile se deplasează pe alte lamele, curentul începe să curgă în direcția opusă (dacă luăm în considerare exemplul de mai sus), polii magnetici își schimbă locurile și procesul se repetă.

La mașinile moderne de colectare, un design cu doi poli nu este utilizat din cauza rotației neuniforme; în momentul comutării direcției curentului, forțele care acționează asupra armăturii vor fi minime. Și dacă porniți motorul, al cărui arbore s-a oprit în această poziție „de tranziție”, este posibil să nu înceapă să se rotească deloc. Prin urmare, există mult mai mulți poli și secțiuni pe colectorul unui motor de curent continuu modern. înfășurări așezate în canelurile miezului laminat, obținând astfel o netezime optimă a mișcării și a cuplului pe ax.

Principiul de funcționare a motorului colector într-un limbaj simplu pentru manechin este dezvăluit în următorul videoclip, vă recomandăm insistent să vă familiarizați.

Tipuri KDPT și diagrame de conectare a înfășurării

În funcție de metoda de excitare, motoarele de colector DC se disting în două tipuri:

1. Cu magneți permanenți (motoare de putere redusă cu o capacitate de zeci și sute de wați).
2. Cu electromagneți (mașini puternice, de exemplu, pe mecanisme de ridicare și mașini-unelte).

Există astfel de tipuri de KDPT în funcție de metoda de conectare a înfășurărilor:

• Excitație secvențială (în literatura veche rusă și de la vechii electricieni puteți auzi numele „Serial”, din engleză. Serial). Aici, înfășurarea câmpului este conectată în serie cu înfășurarea armăturii. Un cuplu de pornire ridicat este avantajul unei astfel de scheme, iar dezavantajul său este o scădere a vitezei cu o creștere a sarcinii pe arbore (caracteristică mecanică moale) și faptul că motorul scăderea sub control (creștere necontrolată a vitezei cu deteriorarea ulterioară a lagărelor de susținere și a armăturii) dacă aceștia sunt la ralanti sau cu o sarcină pe arbore în mai puțin de 20-30% din nominal.
• Paralel (numit și „shunt”). În consecință, înfășurarea de câmp este conectată în paralel cu înfășurarea armăturii. La turații mici pe arbore, cuplul este ridicat și stabil pe o gamă relativ largă de turații, iar odată cu creșterea turațiilor scade. Avantajul este revoluțiile stabile într-o gamă largă de sarcină pe arbore (limitată de puterea acestuia), iar dezavantajul este că, dacă circuitul de excitație este întrerupt, acesta se poate încurca.
• Dependent. Înfășurările de câmp și armăturile sunt alimentate din surse diferite. Această soluție vă permite să controlați mai precis viteza arborelui. Caracteristicile muncii sunt similare cu DCT cu excitație paralelă.
• Amestecat. O parte din înfășurarea câmpului este conectată în paralel și o parte în serie cu armătura. Combinați avantajele tipurilor în serie și paralele.

Puteți vedea denumirea grafică convențională în diagrama de mai jos.

În literatura străină și internă modernă, precum și pe diagrame, puteți găsi o altă reprezentare a UGO pt KDPT, așa cum se arată în figura anterioară, sub forma unui cerc cu două pătrate, unde cercul denotă o ancoră și două pătrate - perii.

Schema de conectare și invers

Schema de conectare a înfășurărilor statorului și rotorului este determinată în timpul producției și, în funcție de locul în care este utilizat un anumit motor, trebuie aleasă o soluție adecvată. În anumite moduri de funcționare (modul de frânare, de exemplu), circuitele de comutare a înfășurării pot fi modificate sau pot fi introduse elemente suplimentare.

Include motoare DC cu perii de putere redusă care utilizează: întrerupătoare cu semiconductor (tranzistoare), comutatoare sau butoane basculante, microcircuite specializate ale driverului sau folosind putere redusă releu. Mașinile mari și puternice sunt conectate la rețeaua de curent continuu prin doi poli contactoare.

Mai jos vedeți un circuit reversibil pentru conectarea unui motor DC la o rețea de 220V. În practică, în producție, circuitul va fi similar, dar nu va exista o punte de diode în el, deoarece totul liniile pentru conectarea unor astfel de motoare sunt așezate de la substațiile de tracțiune, unde curent alternativ se îndreaptă.

Inversarea se realizează prin schimbarea polarității pe înfășurarea câmpului sau pe armătură. Este imposibil să se schimbe polaritatea atât acolo, cât și acolo, deoarece direcția de rotație a arborelui nu se va schimba, așa cum este cazul motoarelor colectoare universale când funcționează pe curent alternativ.

Pentru a porni fără probleme motorul, un dispozitiv de reglare este introdus în circuitul de alimentare a înfășurării armăturii sau a înfășurării armăturii și a înfășurării de excitație (în funcție de circuitul conexiunii lor), de exemplu, un reostat, viteza arborelui este, de asemenea, reglată în același mod, dar în locul unui reostat, se folosește mai des un set de rezistențe constante, conectate folosind un set contactoare.

În aplicațiile moderne, viteza este modificată folosind modularea lățimii impulsului (PWM) și cheie semiconductoare, exact așa se face într-o unealtă electrică fără fir (șurubelniță, de exemplu). Eficiența acestei metode este mult mai mare.

Scopul aplicatiei

Motoarele colectoare de curent continuu sunt folosite peste tot atât în ​​viața de zi cu zi, cât și în dispozitivele și mecanismele industriale, să luăm în considerare pe scurt domeniul lor de aplicare:

• În mașini, DCT-urile colectoare de 12V și 24V sunt folosite pentru a conduce lamelele ștergătoarelor (ștergătoarelor), în elevatoarele de geam, pentru a porni motor (demarorul este un motor DC cu perii de excitație în serie sau mixtă) și acționări ale altora destinaţie.
• În mecanismele de ridicare (macarale, ascensoare etc.) se folosesc KDPT, care funcționează pe o rețea de curent continuu cu o tensiune de 220V sau orice altă tensiune disponibilă.
• În jucăriile pentru copii și modelele radiocontrolate de putere redusă se folosesc KDPT-uri cu rotor cu trei poli și magneți permanenți pe stator.
• Într-o unealtă electrică fără fir de mână - o varietate de burghie, polizoare, șurubelnițe electrice etc.

Rețineți că nu colectorul, ci motoarele electrice fără perii sunt instalate în sculele electrice moderne și scumpe.

Avantaje și dezavantaje

Să analizăm avantajele și dezavantajele unui motor DC cu perii. Avantaje:

1. Raportul dintre dimensiuni și putere (greutate și dimensiuni).
2. Ușor de reglat viteza și de a implementa o pornire ușoară.
3. Cuplul de pornire.

Dezavantajele KDPT sunt următoarele:

1. Uzura periilor. Motoarele cu încărcare mare care funcționează regulat necesită inspecție regulată, înlocuire a periilor și întreținere a ansamblului colectorului.
2. Colectorul se uzează din cauza frecării periilor.
3. Este posibilă arcul periilor, ceea ce limitează utilizarea în locuri periculoase (apoi se folosește KDPT antiexploziv).
4. Datorită comutării constante a înfășurărilor, acest tip de motor de curent continuu introduce zgomot și distorsiuni în circuitele de alimentare. sau rețeaua electrică, ceea ce duce la defecțiuni și probleme în funcționarea altor elemente ale circuitului (important în special pentru electronice scheme).
5. La motoarele de curent continuu cu magneți permanenți, forțele magnetice slăbesc în timp (demagnetizate) și eficiența motorului scade.

Așa că am examinat ce este un motor DC colector, cum funcționează și care este principiul său de funcționare. Dacă aveți întrebări, adresați-le în comentariile de sub articol!

Materiale conexe:

• Ce este anodul și catodul
• Cum funcționează un starter magnetic
• Cum se reduce tensiunea în rețea
• Ce este un motor cu inducție