Двигатели (УКР и асинхронные двигатели) одинаковой мощности имеют разные механические характеристики, независимо от номинальной частоты асинхронного двигателя:
Коллекторный электродвигатель постоянного тока
Двигатель постоянного тока с коммутатором — это вращающаяся электрическая машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию, при этом по крайней мере одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коммутатором.
Статор — это неподвижная часть двигателя.
Катушка (система возбуждения) — это часть двигателя постоянного тока с коммутатором или синхронной машины, которая генерирует магнитный поток для создания крутящего момента. Катушка содержит либо постоянные магниты, либо обмотку возбуждения и может быть частью ротора или статора. В двигателе, показанном на рисунке 1, обмотка возбуждения состоит из двух постоянных магнитов и является частью статора.
Якорь — это часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины, в которой индуцируется электродвижущая сила и протекает ток нагрузки 2. Якорь может быть как ротором, так и статором. В двигателе, показанном на рисунке 1, ротор является якорем.
Щетки — это часть цепи, которая проводит электрический ток от источника питания к якорю. Щетки изготавливаются из графита или других материалов. Двигатель постоянного тока содержит одну или несколько пар щеток. Одна из двух щеток подключается к положительной клемме, а другая — к отрицательной клемме источника питания.
Коллектор — это часть двигателя, которая соприкасается со щетками. Щетки и коллектор служат для распределения электрического тока по катушкам обмотки якоря 1.
Типы коллекторных электродвигателей
Статор двигателя с коммутатором может быть выполнен как с постоянными магнитами, так и с обмотками возбуждения.
Коллекторный двигатель с постоянными магнитами
Коллекторный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами (PMM) является самым распространенным из PMM. Катушка этого двигателя содержит постоянные магниты, которые генерируют магнитное поле статора. Коллекторные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (КДПМП) обычно используются для приложений, не требующих высокой мощности. Производство коллекторного двигателя постоянного тока обходится дешевле, чем производство коллекторного двигателя с обмоткой возбуждения. Однако крутящий момент двигателя ПМ ограничен постоянным магнитным полем статора. PDPT с постоянными магнитами очень быстро реагирует на изменение напряжения. Постоянное поле статора позволяет легко управлять скоростью вращения двигателя. Недостатком двигателя постоянного тока с постоянными магнитами является то, что магниты со временем теряют свои магнитные свойства, что приводит к уменьшению поля статора и снижению КПД двигателя.
-
Преимущества:
- лучшее соотношение цена/производительность
- высокий крутящий момент на низких скоростях
- быстрая реакция на изменение напряжения
-
Недостатки:
- Постоянные магниты теряют свои магнитные свойства со временем, а также под воздействием высоких температур.
Коллекторный двигатель с обмотками возбуждения
-
Коллекторные двигатели с обмотками возбуждения подразделяются на двигатели с учетом подключения обмотки статора:
Двигатели независимого и параллельного возбуждения
В двигателях с внешним возбуждением обмотка возбуждения электрически не связана с обмоткой ротора (см. рисунок выше). Напряженность поля UОВ отличается от напряжения якоря U. Если напряжения одинаковы, то обмотка возбуждения должна быть подключена параллельно обмотке якоря. Применение независимого или параллельного возбуждения к электрическому механизму определяется схемой электрического механизма. Характеристики (особенности) этих двигателей одинаковы 3.
В двигателях параллельного возбуждения токи обмотки возбуждения (индукции) и якоря не зависят друг от друга, а общий ток двигателя является суммой токов возбуждения и якоря. В нормальном режиме работы при увеличении напряжения питания общий ток двигателя увеличивается, что приводит к увеличению полей статора и ротора. При увеличении общего тока двигателя скорость увеличивается, а крутящий момент уменьшается. Когда двигатель нагружен, ток якоря увеличивается, что приводит к увеличению поля якоря. Когда ток якоря увеличивается, ток индуктора (обмотки возбуждения) уменьшается, что приводит к уменьшению поля индуктора, что снижает скорость двигателя и увеличивает крутящий момент.
Характеристики коллекторного электродвигателя постоянного тока
Рабочие характеристики двигателей постоянного тока определяются их эксплуатационными, электромеханическими, механическими и настроечными характеристиками.
Это как будто читать мои мысли! Похоже, вы много знаете об этом, как будто написали книгу об этом или что-то в этом роде. Я думаю, что вы могли бы использовать несколько фотографий, чтобы подчеркнуть сообщение немного больше, но вместо этого это отличный блог. Фантастическое чтение. Я обязательно вернусь.
Содержание
Коллекторный электродвигатель постоянного тока
К меньшим двигателям этого типа (единицы мощности) относятся.
- стойка ротора в подшипниках скольжения,
- коммутатор, состоящий из двух щеток — медных пластин,
- биполярный статор из постоянных магнитов.
В основном они используются в детских игрушках (рабочее напряжение 3-9 вольт).
Самые мощные двигатели (несколько десятков ватт) обычно имеют
- Мультипликаторный ротор на роликовых подшипниках
- Коллекторный блок с четырьмя графитовыми щетками,
- четырехполюсный статор с постоянными магнитами.
Такова конструкция большинства электродвигателей в современных автомобилях (рабочее напряжение 12 вольт): Привод вентиляторов системы охлаждения и вентиляции, стеклоочистителей, насосов автомойки.
Двигатели с номинальной мощностью в сотни ватт содержат четырехполюсный статор из электромагнитов, в отличие от предыдущих двигателей. Обмотки статора могут быть соединены различными способами:
- последовательно с ротором (так называемое последовательное возбуждение ),
- Преимущество: высокий максимальный крутящий момент,
- Недостаток: высокая скорость холостого хода, что может привести к повреждению двигателя.
- Преимущество: более высокая стабильность скорости при колебаниях нагрузки,
- Недостаток: меньший максимальный крутящий момент при пиковых значениях
- в некоторой степени перекрывает преимущества предыдущих типов. Примером этого являются стартерные двигатели.
- Функция аналогична параллельной направляющей, но обычно может быть отрегулирована. Он используется редко.
Общими преимуществами коллекторных двигателей постоянного тока являются простота конструкции, эксплуатации и ремонта, а также относительно долгий срок службы.
К недостаткам можно отнести то, что эффективные конструкции (высокий КПД и низкая масса) таких двигателей имеют низкий крутящий момент и высокую скорость (сотни и тысячи оборотов в минуту), поэтому для большинства механизмов (кроме вентиляторов и насосов) требуются редукторы. Это утверждение не совсем верно, но это правда. Электродвигатель, предназначенный для работы на низких скоростях, обычно имеет более низкий КПД и связанные с этим проблемы с охлаждением. Проблема скорее в том, что для этого нет элегантных решений.
Универсальный коллекторный электродвигатель
Универсальный коллекторный двигатель (UCM) — это тип коллекторного двигателя постоянного тока, который может работать как с постоянным, так и с переменным током. Благодаря небольшим размерам, малому весу, простоте регулирования скорости и относительно низкой цене, он часто используется в ручных электроинструментах и некоторых бытовых приборах. Он широко использовался на железных дорогах Европы и США в качестве тягового двигателя.
Особенности конструкции
Строго говоря, двигатель общего назначения — это коллекторный двигатель постоянного тока с последовательно соединенными обмотками возбуждения (статор), оптимизированный для работы с переменным током от бытовой сети. Независимо от полярности приложенного напряжения, двигатель вращается в одном направлении, поскольку последовательное соединение обмоток статора и ротора одновременно меняет полюса магнитного поля, и результирующий вращающий момент остается в одном направлении. Существует небольшой сдвиг фаз, который вызывает вращающий момент в противоположном направлении, но он невелик; балансировка обмоток не только улучшает условия переключения, но и уменьшает этот момент. (М.П. Костенко, Электрические машины). Для удовлетворения потребностей железных дорог были построены специальные низкочастотные подстанции переменного тока — 16 Гц в Европе, 25 Гц в США. В 1950-х годах франко-германскому консорциуму производителей электрических машин удалось создать однофазную тяговую машину с промышленной частотой (50 Гц). По данным М.П. Костенко «Электрические машины», электрическая машина с однофазными пантографами на 50 Гц была испытана в СССР и получила очень негативные отзывы специалистов. (Выдержка из источника: «Асимметрия их магнитной системы составляет доли миллиметра, для нас — доли сотых. Щетки наших машин — это крашеные кирпичи, их — высокотехнологичные процессы (это лекция И.Б.Битюцкого, Липецкий политехнический университет, специальность — электрические машины) Источник? ).
Это как будто читать мои мысли! Похоже, вы много знаете об этом, как будто написали книгу об этом или что-то в этом роде. Я думаю, что вы могли бы использовать несколько фотографий, чтобы подчеркнуть сообщение немного больше, но вместо этого это отличный блог. Фантастическое чтение. Я обязательно вернусь.
Коллекторный двигатель постоянного тока
В отечественной классификации двигатели, рассматриваемые ниже, обычно называют двигателями постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. В целом, двигатели постоянного тока могут быть различных типов (например, с возбуждением от обмотки), но небольшие двигатели, которые массово используются в серводвигателях, включают в себя Двигатели с постоянными магнитами.
Как работает коллекторный двигатель?
Коммутаторный двигатель постоянного тока имеет обмотка на роторе и постоянный магнит в статоре. Обмотка ротора состоит из нескольких секций, соединенных с пластинами коллектора. Щетки, движущиеся в коллекторе, обеспечивают передачу тока между статором и ротором и меняют секции обмотки при вращении ротора. При подаче постоянного напряжения на клеммы двигателя электрический ток проходит через щетки и коллектор к секциям обмотки, соединенным с коллекторными пластинами, на которых расположены щетки. Ток, протекающий через обмотку ротора, взаимодействует с магнитным полем постоянных магнитов и создает вращающий момент, который заставляет ротор вращаться. При вращении ротора секции коллектора меняются таким образом, что ток течет через другие части обмотки. Ток, протекающий через постоянно вращающиеся секции катушки ротора, непрерывно создает крутящий момент. Когда на обмотку подается постоянное напряжение, двигатель с коммутатором вращается с постоянной скоростью.
Имеющиеся в настоящее время бескоммутаторные двигатели имеют различные конструкции. Коммутаторные двигатели постоянного тока могут изготавливаться с различными технологиями намотки. Существуют двигатели с классической обмоткой, намотанной на стальной сердечник, и двигатели с полой цилиндрической обмоткой без стального сердечника. Что касается параметров, существует четкая разница между различными типами обмоток. Во-первых, классическая обмотка имеет гораздо большую индуктивность, чем полая цилиндрическая обмотка, и, следовательно, большую постоянную времени. По этой причине полая цилиндрическая обмотка позволяет более динамично изменять ток (крутящий момент), но при управлении от контроллера двигателя с низкочастотной ШИМ для сглаживания пульсаций тока требуются фильтрующие катушки с большей индуктивностью (и, соответственно, большим размером). Во-вторых, классическая обмотка имеет высокий момент инерции. Размещение обмотки на роторе увеличивает момент инерции ротора, что отрицательно сказывается на динамике двигателя, особенно при работе с малой инерцией нагрузки. Кроме того, классическая обмотка обычно имеет значительно больший момент магнитного удержания, а также более низкий КПД, чем полая цилиндрическая обмотка.
Коллекторные двигатели также могут отличаться материалом, из которого изготовлены щетки. В настоящее время для производства маломощных двигателей с коммутатором используются две основные технологии: Графитовые кисти и металлические кисти. Графитовые щетки изготавливаются из медно-графитового сплава и представляют собой стержни сложной формы, которые прижимаются к коллектору пружинами. В данном случае коллектор изготовлен из меди. Эти щетки хорошо подходят для высоких токов и тяжелых режимов работы (толчки, реверс), но вызывают больше помех и приводят к более высоким токам холостого хода и несколько большим потерям. Металлические щетки изготавливаются из драгоценных металлов. В качестве материала щетки используется медь, причем медь напыляется на контактную поверхность коллектора. Щетки имеют форму плоской пластины, которая отскакивает от коллектора. В качестве коллекторного материала используются сплавы драгоценных металлов. Эти щетки не подходят для высоких токов и резких скачков напряжения, но они хорошо работают при постоянной нагрузке и отличаются низким уровнем шума.
Отличия от других типов двигателей
Одним из основных отличий коммутаторного двигателя от современных двигателей без коммутатора и с постоянными магнитами является наличие щеточно-коллекторного узла. Эта часть двигателя подвержена повышенному износу, так как является электрическим соединением между движущимися частями. Щеточно-коллекторный узел является одним из факторов, ограничивающих срок службы и скорость коммутируемого двигателя. С другой стороны, коллекторные двигатели отличаются простотой эксплуатации.
Хотя их срок службы и удельная мощность ниже, чем у двигателей без коммутаторов, двигатели с коммутаторами по-прежнему включены в каталоги производителей и используются в различных проектах.
В тех случаях, когда двигатель должен управляться без обратной связи, использование двигателя с коммутатором дает очевидные преимущества: вам не нужен специальный контроллер, только источник питания. Если двигатель подключен к управляющей электронике через более длинный или более короткий кабель, существует значительная разница в количестве кабелей, необходимых для подключения двигателя: 2 для двигателя с коммутатором против 8 для двигателя без коммутатора (включая датчики Холла). Для проектов, в которых пользователь сам разрабатывает управляющую электронику, может потребоваться несколько упростить программно-аппаратную структуру коллекторного двигателя.
Их конструкция не претерпела значительных изменений за последние сто лет. Сегодня мы расскажем вам все, что знаем об этих устройствах, которые делают современную жизнь такой легкой.
Как работает коллекторный двигатель постоянного тока
Если вы работаете над проектом, который включает в себя движущуюся часть, вам, вероятно, понадобится двигатель, который делает это движение возможным. В этой серии статей мы рассмотрим наиболее популярные типы двигателей, используемых разработчиками. Прежде всего, это двигатель с коммутатором постоянного тока.
О том, какие проекты лучше всего подходят для коллекторных двигателей постоянного тока, вы можете узнать из этого обзора:
Самый простой (и наиболее распространенный) тип двигателя — коллекторный двигатель постоянного тока. Вы можете найти этот двигатель повсюду. Вероятно, в вашем телефоне также есть функция вибрации. Коллекторные двигатели постоянного тока используются почти в каждой движущейся игрушке. Аккумуляторные дрели работают от коллекторных двигателей постоянного тока.
Коллекторные двигатели постоянного тока используются повсеместно: в игрушках, во всем, что имеет вибрационный двигатель, в обычных инструментах, таких как аккумуляторные дрели.
Как они работают?
Коллекторные двигатели постоянного тока — это простые устройства, состоящие из нескольких частей.
Коллекторные двигатели постоянного тока состоят всего из нескольких основных частей.
Вокруг корпуса двигателя расположены магниты статора. Это постоянные магниты, которые с одной стороны положительные, а с другой — отрицательные. В центре двигателя, соединенного с валом двигателя, находятся по крайней мере три проволочные обмотки, соединенные с металлическими пластинами, называемыми якорями.
На противоположной от вала двигателя стороне обмоток находится коллектор (отсюда русское название этого типа двигателя) — пара металлических пластин, прикрепленных к обмоткам. Наконец, щетки (в английском языке этот тип двигателя называется «brushed») также находятся на стороне двигателя, противоположной его валу.
Щетки вступают в физический контакт с коллектором. При подаче постоянного напряжения на щетки это напряжение передается на коллектор, который, в свою очередь, питает обмотки. Это входное напряжение создает магнитное поле вокруг якоря.
Левая часть якоря перемещается от левого магнита статора к правому магниту. И правая часть якоря отталкивается влево правым магнитом.
Когда полярность магнитного поля вокруг якоря меняется на противоположную, вал вращается непрерывно.
Достоинства коллекторных двигателей постоянного тока
Недорогие
Двигатели с коммутатором постоянного тока производятся большими сериями и широко доступны, что делает их дешевле других типов электродвигателей.
Простота управления
Чтобы заставить двигатель вращаться, к нему просто прикладывается постоянное напряжение. Более высокое напряжение (или более высокий рабочий цикл или более низкий рабочий цикл, сигнал ШИМ) заставляет двигатель работать быстрее. Если изменить полярность напряжения, направление вращения изменится на противоположное. Коллекторным двигателям постоянного тока даже не нужен микроконтроллер, их можно запустить, просто подключив к батарее.
Высокий начальный крутящий момент
Коллекторные двигатели постоянного тока создают высокий крутящий момент при низкой скорости вращения. Это важно, поскольку такой высокий начальный момент позволяет двигателю быстро наращивать обороты, даже когда двигатель находится под нагрузкой.
Оценить работу коллекторных двигателей постоянного тока.
Хотя их срок службы и удельная мощность ниже, чем у двигателей без коммутаторов, двигатели с коммутаторами по-прежнему включены в каталоги производителей и используются в различных проектах.
Сам электрик
Сам себе электрик — советы по электромонтажу. Инструкции по ремонту и установке бытовой техники.
Двигатели коллекторные постоянного тока – строение и принцип действия приборов
Сегодня невозможно представить, что бы мы делали без электродвигателей. Они используются буквально везде — в зубных щетках, принтерах, детских игрушках, машинах в банкоматах и многом другом. Коллекторные двигатели постоянного тока очень надежны.
Их конструкция не претерпела значительных изменений за последние сто лет. Сегодня мы расскажем вам все, что знаем об этих устройствах, которые делают современную жизнь такой легкой.
Основные понятия
Давайте вкратце рассмотрим двигатель, чтобы остальная часть материала была легче усвоена.
Как устроен двигатель постоянного тока
На рисунке выше вы можете видеть основные компоненты коллекторного двигателя постоянного тока. Конструкция более чем классическая, а разница между двигателями заключается в мощности и регулировке.
Поэтому давайте пройдемся по ним по порядку:
- Якорь или ротор — это подвижная часть устройства, которая выполняет механическую работу. Это прочный металлический вал, который крепится к корпусу устройства через роликовый подшипник, чтобы компонент мог вращаться.
- На фотографии выше мы действуем справа налево, разбирая компоненты, установленные на валу.
- На верхней части подшипника находится пылезащитный экран. Это предотвращает засорение механизма грязью и обеспечивает его прочную и аккуратную фиксацию в металлическом корпусе двигателя.
- Затем следуют короткие параллельные пластины, которые изолированы друг от друга. Эта часть якоря является коллектором в двигателях постоянного тока. Его цель — непрерывное изменение частей обмотки якоря, которые находятся под напряжением во время вращения ротора, для достижения максимальной эффективности.
- Если вы не знакомы с законом электромагнитной индукции, вас, вероятно, смущает то, что мы только что сказали. Подождите немного, мы дадим вам объяснение в следующей главе.
- Он продолжает. Сваренная медная проволока выходит из коллектора в разных направлениях. Это провода обмотки якоря, которые включаются через коллектор.
- Затем идет более толстая и важная часть якоря, которая состоит из магнитопровода, цилиндра из стальных пластин, и собственно обмотки, т.е. медных проводов, расположенных определенным образом в пазах магнитопровода.
Интересно знать! Обмотка якоря защищена от трения о пыль проволочным экраном. Шлифовальная пыль внутри двигателя постоянно образуется в результате трения металлических частей подшипника друг о друга.
- Ротор венчает пластиковая крыльчатка, которая отвечает за охлаждение двигателя во время работы.
- Второй, но не менее важной функциональной частью двигателя является статор. Эта часть исправлена. Статор — это, по сути, электромагнит, задачей которого является создание направленного магнитного поля.
- Он состоит из сердечника, который также состоит из пластин и обмотки.
Интересно знать! Помимо того, что ток в обмотку статора подается через фиксированные соединения на клеммах, а сама деталь массивная, ее структура точно такая же, как и у ротора, что определяет характеристики электродвигателей.
Принцип работы двигателя постоянного тока
Уникальным свойством коммутаторных двигателей является обратимость этих устройств. Что это значит?
- Просто. Эти устройства могут работать и как двигатель, и как генератор постоянного тока, если статор и ротор двигателя правильно соединены.
- Когда двигатель постоянного тока подключается к источнику питания, ток начинает протекать в обмотках ротора и статора устройства. Оба непосредственно генерируют электромагнитные поля — якоря и возбуждения. Взаимодействие этих полей создает электромагнитный момент (М) на роторе.
- Этот момент является вращательным и не обладает тормозным эффектом генератора тока.
- Якорь перемещается под действием крутящего момента M. При этом электроэнергия потребляется из сети.
- Когда ротор движется, в якоре индуцируется ЭЭД, как описано в предыдущей главе.
Коллекторные двигатели постоянного тока — правило правой руки помогает определить направление магнитного поля обмотки ротора.
- Направление ЭЭД можно легко определить с помощью правила левой руки, которое подробно описано на рисунке выше.
- Интересно, что эта ЭДС действует в направлении, противоположном направлению тока, протекающего в роторе, поэтому сила называется анти-ЭДС, т.е. она тормозит якорь.
- Не вдаваясь в формулы и расчеты, можно просто сказать, что при увеличении электромагнитного момента, т.е. при увеличении нагрузки на валу двигателя, происходит увеличение мощности на обмотке ротора (вход двигателя).
- Мы знаем, что напряжение, подаваемое на двигатель, остается постоянным, что означает, что ток ротора увеличивается из-за увеличения нагрузки.
- Другими словами, скорость вращения якоря прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна току возбуждения. Увеличение тока увеличивает крутящий момент ротора на тот же момент нагрузки.
- Проще говоря, прикрепите что-нибудь к валу двигателя. Это замедляет вращение и увеличивает силу тока. Если вы увеличите ток без нагрузки на вал, он будет вращаться сильнее, вот так просто.
Интересно знать! Если нагрузка на вал настолько сильна, что во время работы он вращается в противоположном направлении, двигатель переключается в режим генератора.
Разновидности двигателей постоянного тока
Все двигатели постоянного тока можно классифицировать в зависимости от их мощности и назначения:
- Мощность меньших из них составляет несколько ватт.
- Обычно они устанавливаются в мелких бытовых приборах и детских игрушках. Их рабочее напряжение составляет от 3 до 9 вольт, которое могут обеспечить обычные батареи.
- Основные функциональные части этих двигателей следующие: трехполюсный ротор, коллектор с соответствующим количеством пластин, двухполюсный статор, функцию которого берут на себя постоянные магниты.
- Электродвигатели постоянного тока средней мощности с коллектором, которые генерируют ток мощностью несколько десятков ватт.
- Их конструкция несколько отличается: многополюсный ротор и коллектор, щеточный комплект из двух или четырех щеток, четырехполюсный статор на постоянных магнитах.
Однако рекомендуется подобрать значение R1 таким образом, чтобы регулятор был правильно настроен. С выхода микросхемы управляющий импульс поступает на усилитель push-pull на транзисторах КТ815 и КТ816, а затем на транзисторы.
Двигатели коллекторные постоянного тока – строение и принцип действия приборов
Сегодня невозможно представить, что бы мы делали без электродвигателей. Они используются буквально везде — в зубных щетках, принтерах, детских игрушках, машинах в банкоматах и многом другом. Коллекторные двигатели постоянного тока очень надежны.
Их конструкция практически не изменилась за последние сто лет. Сегодня мы расскажем вам все, что знаем об этих устройствах, которые делают современную жизнь такой легкой.
Основные понятия
Давайте вкратце рассмотрим двигатель, чтобы остальная часть материала была легче усвоена.
Как устроен двигатель постоянного тока
На рисунке выше вы можете видеть основные компоненты коллекторного двигателя постоянного тока. Конструкция более чем классическая, а разница между двигателями заключается в мощности и регулировке.
Поэтому давайте пройдемся по ним по порядку:
- Якорь или ротор — это подвижная часть устройства, которая выполняет механическую работу. Это прочный металлический вал, который крепится к корпусу устройства через роликовый подшипник, чтобы компонент мог вращаться.
- На фотографии выше мы действуем справа налево, разбирая компоненты, установленные на валу.
- На верхней части подшипника находится пылезащитный экран. Это предотвращает засорение механизма грязью и обеспечивает его прочную и аккуратную фиксацию в металлическом корпусе двигателя.
- Затем следуют короткие параллельные пластины, которые изолированы друг от друга. Эта часть якоря является коллектором в двигателях постоянного тока. Его цель — непрерывное изменение частей обмотки якоря, которые находятся под напряжением во время вращения ротора, для достижения максимальной эффективности.
- Если вы не знакомы с законом электромагнитной индукции, вас, вероятно, смущает то, что мы только что сказали. Подождите немного, мы дадим вам объяснение в следующей главе.
- Он продолжает. Сваренная медная проволока выходит из коллектора в разных направлениях. Это провода обмотки якоря, которые включаются через коллектор.
- Затем идет более толстая и важная часть якоря, которая состоит из магнитопровода, цилиндра из стальных пластин, и собственно обмотки, т.е. медных проводов, расположенных определенным образом в пазах магнитопровода.
Интересно знать! Обмотка якоря защищена от трения о пыль проволочным экраном. Шлифовальная пыль внутри двигателя постоянно образуется в результате трения металлических частей подшипника друг о друга.
- Ротор венчает пластиковая крыльчатка, которая отвечает за охлаждение двигателя во время работы.
- Второй, но не менее важной функциональной частью двигателя является статор. Эта часть исправлена. Статор — это, по сути, электромагнит, задачей которого является создание направленного магнитного поля.
- Он состоит из сердечника, который также состоит из пластин и обмотки.
Интересно знать! Помимо того, что ток в обмотку статора подается через фиксированные соединения на клеммах, а сама деталь массивная, ее структура точно такая же, как и у ротора, что определяет характеристики электродвигателей.
Принцип работы двигателя постоянного тока
Уникальным свойством коммутаторных двигателей является обратимость этих устройств. Что это значит?
- Просто. Эти устройства могут работать и как двигатель, и как генератор постоянного тока, если статор и ротор двигателя правильно соединены.
- Когда двигатель постоянного тока подключается к источнику питания, ток начинает протекать в обмотках ротора и статора устройства. Оба непосредственно генерируют электромагнитные поля — якоря и возбуждения. Взаимодействие этих полей создает электромагнитный момент (М) на роторе.
- Этот момент является вращательным и не обладает тормозным эффектом генератора тока.
- Якорь перемещается под действием крутящего момента M. При этом электроэнергия потребляется из сети.
- Когда ротор движется, в якоре индуцируется ЭЭД, как описано в предыдущей главе.
Коллекторные двигатели постоянного тока — правило правой руки помогает определить направление магнитного поля обмотки ротора.
- Направление ЭЭД можно легко определить с помощью правила левой руки, которое подробно описано на рисунке выше.
- Интересно, что эта ЭДС действует в направлении, противоположном направлению тока, протекающего в роторе, поэтому сила называется анти-ЭДС, т.е. она тормозит якорь.
- Не вдаваясь в формулы и расчеты, можно просто сказать, что при увеличении электромагнитного момента, т.е. при увеличении нагрузки на валу двигателя, происходит увеличение мощности на обмотке ротора (вход двигателя).
- Мы знаем, что напряжение, подаваемое на двигатель, остается постоянным, что означает, что ток ротора увеличивается из-за увеличения нагрузки.
- Другими словами, скорость вращения якоря прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна току возбуждения. Увеличение тока увеличивает крутящий момент ротора на тот же момент нагрузки.
- Проще говоря, прикрепите что-нибудь к валу двигателя. Это замедляет вращение и увеличивает силу тока. Если вы увеличите ток без нагрузки на вал, он будет вращаться сильнее, вот так просто.
Интересно знать! Если нагрузка на вал настолько сильна, что во время работы он вращается в противоположном направлении, двигатель переключается в режим генератора.
Разновидности двигателей постоянного тока
Все двигатели постоянного тока можно классифицировать в зависимости от их мощности и назначения:
- Мощность меньших из них составляет несколько ватт.
- Обычно они устанавливаются в мелких бытовых приборах и детских игрушках. Их рабочее напряжение составляет от 3 до 9 вольт, которое могут обеспечить обычные батареи.
- Основные функциональные части этих двигателей следующие: трехполюсный ротор, коллектор с соответствующим количеством пластин, двухполюсный статор, функцию которого берут на себя постоянные магниты.
- Электродвигатели постоянного тока средней мощности с коллектором, которые генерируют ток мощностью несколько десятков ватт.
- Их конструкция несколько отличается: многополюсный ротор и коллектор, щеточный комплект из двух или четырех щеток, четырехполюсный статор на постоянных магнитах.
Двигатели с номинальной мощностью в сотни ватт содержат четырехполюсный статор из электромагнитов, в отличие от предыдущих двигателей. Обмотки статора могут быть соединены различными способами:
С обмотками возбуждения
Магнитные системы ротора и статора ламинированы для компенсации магнитных потерь (единая система без непрерывных разрезов).
Обмотка возбуждения состоит из нескольких секций. Это необходимо для того, чтобы обеспечить сходство режимов работы постоянного и переменного тока.
Работа двигателей с универсальным коммутатором основана на том, что при одновременном (или почти одновременном) изменении полярности подачи напряжения на обмотки статора и ротора направление результирующего момента остается неизменным. При последовательном возбуждении полярность меняется на противоположную с очень малой задержкой. Поэтому направление вращения ротора остается неизменным.
- Несмотря на широкое применение коммутаторных двигателей общего назначения, они имеют серьезные недостатки:
- Более низкий КПД при работе на переменном токе (по сравнению с работой на постоянном токе при том же напряжении).
- Сильная дуга в коллекторном узле во время работы на переменном токе.
- Сильный скачок тока в сети переменного тока.
Повышенный уровень шума во время работы.
Во многих моделях производственного оборудования.
Комментарии (132) “Обороты электродвигателя”
Однако все эти недостатки компенсируются тем, что они могут вращаться со скоростью 9000-10000 об/мин при частоте сетевого напряжения 50 Гц. По сравнению с современными и асинхронными двигателями эта скорость очень высока, максимальная скорость составляет 3000 об/мин. Это привело к тому, что данный тип двигателя стал использоваться и в бытовой технике. Однако они постепенно заменяются современными бесщеточными двигателями. С развитием полупроводников их производство и контроль становятся все дешевле и проще.
Это как будто читать мои мысли! Похоже, вы много знаете об этом, как будто написали книгу об этом или что-то в этом роде. Я думаю, что вы могли бы использовать несколько фотографий, чтобы подчеркнуть сообщение немного больше, но вместо этого это отличный блог. Фантастическое чтение. Я обязательно вернусь.
Thanks for finally writing about >
Thanks for finally talking about >
Универсальные коллекторные двигатели
Достоинства и недостатки
