Что такое двигатель коллекторный: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Содержание

Коллекторный двигатель переменного тока: схема подключения

24.03.2019
0
bogdann.tech
Электродвигатели Электрооборудование

Коллекторные двигатели переменного тока достаточно широко применяются как силовые агрегаты бытовой техники, ручного электроинструмента, электрооборудования автомобилей, систем автоматики. Схема подключения двигателя, а также его устройство напоминают схему и устройство электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Область применения таких моторов обусловлена их компактностью, малым весом, легкостью управления, сравнительно невысокой стоимостью. Наиболее востребованы в этом производственном сегменте электродвигатели малой мощности с высокой частотой вращения.

Особенности конструкции и принцип действия

По сути, коллекторный двигатель представляет собой достаточно специфичное устройство, обладающее всеми достоинствами машины постоянного тока и, в силу этого, обладающее схожими характеристиками. Отличие этих двигателей состоит в том, что корпус статора мотора переменного тока для снижения потерь на вихревые токи выполняется из отдельных листов электротехнической стали. Обмотки возбуждения машины подключаются последовательно для оптимизации работы в бытовой сети 220в.

Могут быть как одно-, так и трехфазными, благодаря способности работать от постоянного и переменного тока называются ещё универсальными. Кроме статора и ротора конструкция включает щеточно-коллекторный механизм и тахогенератор. Вращение ротора в коллекторном электродвигателе возникает в результате взаимодействия тока якоря и магнитного потока обмотки возбуждения. Через щетки ток подается на коллектор, собранный из пластин трапецеидального сечения и является одним из узлов ротора, последовательно соединенного с обмотками статора.

В целом принцип работы коллекторного мотора можно наглядно продемонстрировать с помощью известного со школы опыта с вращением рамки, помещенной между полюсами магнитного поля. Если через рамку протекает ток, она начинает вращаться под действием динамических сил. Направление движения рамки не меняется при изменении направления движения тока в ней.

Последовательное подсоединение обмоток возбуждения дает большой максимальный момент, но появляются большие обороты холостого хода, способные привести к преждевременному выходу механизма из строя.

Упрощенная схема подключения

Типовая схема подключения может предусматривать до десяти выведенных контактов на контактной планке. Ток от фазы L протекает до одной из щеток, затем передается на коллектор и обмотку якоря, после чего проходит вторую щетку и перемычку на обмотки статора и выходит на нейтраль N. Такой способ подключения не предусматривает реверс двигателя вследствие того, что последовательное подсоединение обмоток ведет к одновременной замене полюсов магнитных полей и в результате момент всегда имеет одно направление.

Направление вращения в этом случае можно изменить, только поменяв местами выхода обмоток на контактной планке. Включение двигателя «напрямую» выполняется только с подсоединенными выводами статора и ротора (через щеточно-коллекторный механизм). Вывод половины обмотки используется для включения второй скорости. Следует помнить, что при таком подключении мотор работает на полную мощность с момента включения, поэтому эксплуатировать его можно не более 15 секунд.

Управление работой двигателя

На практике используются двигатели с различными способами регулирования работы. Управление коллекторным мотором может осуществляться с помощью электронной схемы, в которой роль регулирующего элемента выполняет симистор, «пропускающий» заданное напряжение на мотор. Симистор работает, как быстросрабатывающий ключ, на затвор которого приходят управляющие импульсы и открывают его в заданный момент.

В схемах с использованием симистора реализован принцип действия, основанный на двухполупериодном фазовом регулировании, при котором величина подаваемого на мотор напряжения привязана к импульсам, поступающим на управляющий электрод. Частота вращения якоря при этом прямо пропорциональна приложенному к обмоткам напряжению. Принцип работы схемы управления коллекторным двигателем упрощенно описывается следующими пунктами:

электронная схема подает сигнал на затвор симистора,
затвор открывается, по обмоткам статора течет ток, придавая вращение якорю М двигателя,
тахогенератор преобразует в электрические сигналы мгновенные величины частоты вращения, в результате формируется обратная связь с импульсами управления,
в результате ротор вращается равномерно при любых нагрузках,
реверс электродвигателя осуществляется с помощью реле R1 и R

Помимо симисторной существует фазоимпульсная тиристорная схема управления.

Преимущества и недостатки

К неоспоримым достоинствам таких машин следует отнести:

компактные габариты,
увеличенный пусковой момент, «универсальность» работа на переменном и постоянном напряжении,
быстрота и независимость от частоты сети,
мягкая регулировка оборотов в большом диапазоне с помощью варьирования напряжения питания.

Недостатком этих двигателей принято считать использование щеточно-коллекторного перехода, который обуславливает:

снижение долговечности механизма,
искрение между и коллектором и щетками,
повышенный уровень шумов,
большое количество элементов коллектора.

Типичные неисправности

Наибольшего внимания к себе требует щеточно-коллекторный механизм, в котором наблюдается искрение даже при работе нового двигателя. Сработанные щетки следует заменить для предотвращения более серьезных неисправностей: перегрева ламелей коллектора, их деформации и отслаивания. Кроме того, может произойти межвитковое замыкание обмоток якоря или статора, в результате которого происходит значительное падение магнитного поля или сильное искрение коллекторно-щеточного перехода.

Избежать преждевременного выхода из строя универсального коллекторного двигателя может грамотная эксплуатация устройства и профессионализм изготовителя в процессе сборки изделия.

bogdann.tech

Администратор сайта Electricvdele.Ru

Next Схемы и технические характеристики крановых электродвигателей

Previous Схемы и рекомендации по подключению электродвигателя через конденсатор на 220В

Коллекторные двигатели — презентация на Slide-Share.ru 🎓

Первый слайд презентации: Коллекторные двигатели

Изображение слайда

Слайд 2

Коллекторные электродвигатели. Они названы по одному из узлов ротора — коллектору (цилиндр, набранный из изолированных пластинок меди, к которому припаяны концы проводов обмотки). С коллектором соприкасаются щетки статора. Коллектор подводит ток к обмотке ротора, последовательно или паралельно соединенной с обмоткой статора.

Изображение слайда

Слайд 3: Виды коллекторных двигателей

Коллекторный электродвигатель постоянного тока:
на постоянных магнитах (игрушки, привод систем кондиционирования автомобилей и т.д.)
На электромагнитах мощность от 100 Вт с последовательным, параллельным или смешанным возбуждением (транспорт, подъмно-транспортные механизмы)
КД универсальный (переменного тока)
(электроинструмент, пылесосы и др.)

Изображение слайда

Слайд 4

Изображение слайда

Слайд 5

Машина постоянного тока состоит следующих основных частей :
неподвижной части – статора ;
вращающейся части – якоря ;
двух подшипниковых щитов, на которые опирается вал якоря и щеточного аппарата.
КПД машин постоянного тока выше, чем универсальных но и пусковые токи выше.

Изображение слайда

Слайд 6: Конструкция якоря

Изображение слайда

Слайд 7

при непосредственном включении ДПТ в сеть в обмотке якоря возникает большой пусковой ток I п= U/R а, который в 10 ÷ 20 раз превышает номинальный ток
Непосредственно включать в сеть можно только двигатели мощностью до 1 кВт, так как эти двигатели имеют сравнительно большое сопротивление цепи якоря и пусковой ток превышает номинальный в 3 ÷ 5 раз, что неопасно.

Изображение слайда

Слайд 8: Универсальный двигатель

Может работать как на постоянном, так и на переменном токе. Обычно однофазный.
Коллекторный двигатель переменного тока должен оснащаться предохранителем, который не позволит ему сгореть. Может работать и с нестабильными источниками энергии.

Изображение слайда

Слайд 9

Магнитную систему, включая станину и полюсы, делают шихтованной из листовой электротехнической стали. Это необходимо для уменьшения магнитных потерь, которые в двигателе переменного тока имеют повышенную величину, так как магнитный поток возбуждения является переменным (изменяется с частотой сети).

Изображение слайда

Слайд 10

вращающий момент коллекторного двигателя переменного тока имеет две составляющие:
постоянную (не зависящую от t )
M cons t =0,5 C m I max Φ max cosδ
— переменную (изменяющуюся с удвоенной частотой сети)
M var = — 0, 5C m I max Φ max sin (2ωt-δ)

Изображение слайда

Слайд 11

зависимость электромагнитного момента коллекторного двигателя переменного тока в функции времени.
фазовый сдвиг является причиной появления в течение каждого периода некоторого отрицательного значения электромагнитного момента.

Изображение слайда

Слайд 12

в течение периода величина момента не остается постоянной, а достигает максимума, когда произведение тока на поток максимально, и падает до нуля при нулевом значении одного из сомножителей. Однако пульсации момента не нарушают работу двигателя, так как частота пульсаций велика, а вращающиеся части обладают значительной инерцией.

Изображение слайда

Слайд 13

Большим недостатком коллекторных двигателей переменного тока является неудовлетворительная коммутация, сопровождающаяся искрением на щетках. Объясняется это тем, что в коммутируемых секциях обмотки якоря кроме реактивной составляющей э.д.с. е р и э.д.с. вращения е вр возникает еще и трансформаторная э.д.с. е тр . наводимая переменным магнитным потоком возбуждения.

Изображение слайда

Слайд 14

Изображение слайда

Слайд 15

Ток двигателя при питании от сети переменного тока выше, чем при питании от сети постоянного тока при той же механической мощности на валу. Это связано с тем, что при приблизительно равной активной составляющей тока, которая соответствует нагрузке, двигатель потребляет также реактивный ток. Существенно ниже на переменном токе КПД, особенно в области нагрузок, близких к номинальной. Это объясняется увеличенными потерями в меди за счёт реактивного тока, а также в стали статора, которых вообще нет на постоянном токе

Изображение слайда

Слайд 16: Применение коллекторных двигателей — переменного тока

коллекторные двигатели с питанием от переменного тока \электросети\ применяются в различной бытовой технике:
стиральные машины;
электроперфораторы;
электродрели;
наждаки электрические;
электрические триммеры;
домашние пылесосы;
электрические фены

Изображение слайда

Слайд 17

Существуют двигатели для работы на низком напряжении от источников тока. Коллекторные двигатели развивают большие скорости вращения без нагрузки, поэтому их пуск в бытовых машинах чаще всего осуществляется под нагрузкой, для чего приводимые в движение части машины насаживают непосредственно на вал двигателя, например вентилятор у пылесоса.

Изображение слайда

Слайд 18: недостатки

повышенный уровень шума,
создание помех радиоприему,
искрение и выход из строя угольных щеток,
сложность ухода.
Такие двигатели являются менее надежными, сложными в производстве и дорогостоящими.

Изображение слайда

Слайд 19: преимущества

хорошие пусковые данные,
возможность получения больших скоростей вращения (до 25000 об/мин)
плавная регулировка скорости в широких пределах,
универсальность.

Изображение слайда

Слайд 20: Влияние на сеть

Пульсации ЭДС и токов создают высшие гармоники и интергармоники
Ухудшение процесса коммутации на переменном токе и в связи с этим значительное повышение уровня радиопомех.
Проблемы электромагнитной совместимости

Изображение слайда

Последний слайд презентации: Коллекторные двигатели: Вопросы

Вар.1 Насосы –привод, Технические х-ки
Вар.2 Компрессоры –привод, Технические х-ки
Вар.3 Однофазные АД: принцип действия, режимы работы
Вар.4 Плавный пуск, Частотно регулируемый привод: принципы действия, виды
Вар.5 Электроинструмент и пылесосы: режимы работы, мощности, приводы
Вар.6 Системы кондиционирования: устр-во, принцип действия, приводы, влияние на сеть

Изображение слайда

Коллекторные электродвигатели

Фильтр

<a href=»/elektrodvigateli/kollektornye-c-247/?sort=3a&sort_filfer_id=123″>от дешевых к дорогим</a>от дорогих к дешевымсо скидкойпопулярныеновыепо рейтингу

Производители

Все
ACME Racing
Art-Tech
Attop
Axial
Blade
BSD Racing
Cheerson
Colco
CTW
Dumas
Dynamite
Eachine
Fei Lun
Feiyu Tech
Graupner
Helicute
Himoto
Hobby
HPI Racing
Hubsan
JJRC
JXD
Kyosho
LC Racing
Maverick
Merlin
MJX
Nanda Racing
Nine Eagles
Parrot
ProBoat
RaceTek
RCTurn
Subotech
Syma
Tamiya
Traxxas
Turnigy
UDIRC
VolantexRC
WL Toys
Wowitoys

Сортировка

от дешевых к дорогим

от дорогих к дешевым

со скидкой

Что движет техникой? | Технолюкс

25 февраля 2021

В процессе своей работы менеджеры салонов «Технолюкс» постоянно что-то рассказывают, показывают и объясняют. Каждый наш клиент, выходя из магазина, обладает большим багажом знаний по сравнению с тем, когда он в него заходил. Задача наших консультантов — не банально нагрузить покупателя новой информацией, подобно преподавателю в институте, а структурировать ту информацию, которая у него уже есть, и очистить ее от лишней, ненужной, а, порой, и просто ошибочной чепухи, которой напичкали его некоторые «недоблогеры» на YouTube или нерадивые продавцы в известных гипермаркетах. И одной из частых проблем, с которыми приходится сталкиваться, является неверная терминология в вопросах двигателей. Практика показывает, что у подавляющего большинства покупателей в голове натуральная каша из различных умных слов, которые так любят маркетологи, но при этом зачастую эти слова даже не находятся в одном смысловом поле.

Сегодня мы решили немного раскрыть эту тему. Сразу предупреждаем, что если вы, уважаемый читатель, — электротехник или в университете сдали экзамен по электромеханике на «отлично», то много из этой статьи вам покажется неточным или ненаучным. Но наша цель — не подготовить читателя к зачету, а постараться простыми словами рассказать про различные виды двигателей, чтобы он имел представление о том, что в них бывает разного, и как это разное может быть ему полезно.

В первую очередь определим, что же такое электродвигатель? Это устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в механическую. По виду создаваемого механического движения электродвигатели бывают вращающиеся, линейные и др. Под электродвигателем чаще всего подразумевается вращающий электродвигатель, так как он получил наибольшее применение. И в этой заметке под термином «двигатель» мы будем понимать именно его.

Теперь опишем две основные части любого двигателя. Это ротор и статор. Частей, конечно же, больше, но основными и неизменными являются лишь эти две. Та часть, которая вращается, называется ротором (от лат. rota — «колесо», roto — «вращаюсь»). А та часть, которая не вращается, то есть стоит на месте, называется статором (от лат. sto — стою). У большей части электродвигателей ротор располагается внутри статора. Двигатели, у которых ротор находится снаружи называются электродвигателями обращенного типа.

Статоры электродвигателей переменного тока (сначала поговорим о них) имеют схожий принцип устройства. В специальные пазы (осевые прорези) уложены токонесущие проводники из меди или алюминия, называемые обмоткой. Функцией статора является создание вращающегося магнитного поля. Вращающееся магнитное поле необходимо для того, чтобы увлекать за своим вращением ротор. При этом ротор может быть либо постоянным магнитом, либо электромагнитом с собственной обмоткой возбуждения, либо набором проводников, не подключенных к внешней электроцепи (также из-за схожести называемой «беличьей клеткой»).

Если ротор является магнитом, либо имеет обмотку, которая превращает его в электромагнит, то он создает постоянное магнитное поле. Поскольку другое магнитное поле, создаваемое статором, вращается, магнитное поле ротора следует за ним: северный полюс поля ротора притягивается к южному полюсу поля статора. Скорость вращения ротора будет равна скорости вращения магнитного поля статора. Равна — значит, синхронна. Поэтому такие двигатели называются синхронными. Если же скорость вращения ротора отличается от скорости вращения магнитного поля статора, то она, можно сказать, с ним не синхронна, или же асинхронна. Такие двигатели, как нетрудно догадаться, называют асинхронными.

В каком случае скорость ротора не будет равна скорости вращения поля статора? В том случае, когда ротор не имеет собственного магнитного поля. Такой ротор состоит из набора токопроводящих пластин, не соединенных ни между собой, ни с внешней цепью. Вращающееся магнитное поле статора создает ЭДС (электродвижущую силу), которая при пересечении проводников ротора наводит в них электрический ток. «Наведение» по латыни звучит как «inductio», поэтому такие асинхронные двигатели еще называют индукционными. В результате этого наведения возникает крутящий момент и ротор начинает вращаться. Его скорость вращения всегда будет ниже скорости вращения магнитного поля статора, иначе силовые линии этого поля не будут пересекать проводники ротора и не будут создавать там ток, что не позволит ему вращаться.

Таким образом мы пришли к первому разделению типов двигателей по скорости вращения их ротора: синхронные и асинхронные. У каждого из этих типов, конечно же, есть преимущества. Синхронные модели имеют большую надежность и более высокий КПД, просты в обслуживании, и частота их вращения не зависит от прилагаемой нагрузки (до определенного предела). К минусам синхронных моторов можно отнести сложность запуска двигателя — низкий пусковой момент не позволяет быстро выйти на рабочие обороты и зачастую требует наличия дополнительного устройства, «раскручивающего» двигатель. А особенностью синхронных электродвигателей является постоянная частота вращения — ее весьма трудно менять. Поэтому в тех приборах, где частоту нужно регулировать (в случае с бытовой техникой это, например, стиральные машины и вытяжки) используются асинхронные двигатели. Они также имеют свои плюсы: низкое потребление энергии, простота конструкции, эксплуатация в бытовых приборах с использованием однофазного подключения. Главный же их минус заключается в больших тепловых потерях и сложности регулировки.

Для того, чтобы в статоре двигателя магнитное поле вращалось, двигатель должен быть подключен к переменному току. По счастью в нашей сети ток именно такой. Но работа синхронного электродвигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора, поэтому ротору необходим источник постоянного тока, который подводится к нему через специальные контактные кольца на валу посредством специальных щеток, сделанных, как правило, из графита. Но ведь в сети переменный ток, так как же быть?

Для решения этого вопроса конструкция двигателя должна предполагать наличие генератора постоянного тока. Устройство, преобразующее переменный ток в постоянный, называется выпрямителем. Собственно, такой выпрямитель есть в каждом известном нам устройстве, потому что все они работают от постоянного тока. Да-да! Преимуществом переменного тока является то, что его возможно передавать на большие расстояния с гораздо меньшими потерями «по пути», в отличие от постоянного. Однако, что касается КДП, то постоянный ток значительно лучше. Поэтому подавляющее большинство электроприборов имеют в своей конструкции выпрямители.

Вернемся к асинхронному двигателю. Его основной особенностью является возможность плавной регулировки скорости вращения ротора. Скорость вращения ротора напрямую связана со скоростью вращения магнитного поля статора. Изменить скорость этого поля возможно посредством увеличения частоты тока и его напряжения. Устройство, которое способно выдавать выходное переменное напряжение заданной частоты называется тиристорным преобразователем частоты. Однако нам оно больше известно под словом «инвертор», что, согласитесь, звучит гораздо красивее, нежели буквосочетание «ТПЧ». Поэтому от производителей и продавцов нередко можно услышать словосочетание «инверторный двигатель», что, по сути, является красивым названием для любого асинхронного двигателя переменного тока с регулируемой частотой вращения ротора.

На рисунке изображена условная схема работы тиристора. В выпрямителе (В) входное переменное напряжение выпрямляется и поступает в фильтр (Ф), где оно сглаживается, фильтруется, после чего опять преобразуется инвертором (И) в переменное, которое может регулироваться по таким параметрам, как амплитуда и частота. Именно то, что тиристорные преобразователи частоты имеют высокий КПД (до 98%), способны успешно справляться с большими напряжениями и токами, а также выдерживать при этом импульсные воздействия и довольно продолжительную нагрузку, является их основным достоинством.

Кроме всего выше перечисленного на просторах сети или в магазинах можно услышать словосочетание «коллекторный двигатель» или «щеточный двигатель». Чаще всего такие фразы звучат в негативно-презрительной тональности. Что же это за двигатель, и чем он хуже двигателя бесколлекторного?

Коллекторный электродвигатель — это двигатель, у которого хотя бы одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коллектором. Коллектор — часть двигателя, контактирующая со щетками. С помощью щеток и коллектора электрический ток распределяется по катушкам обмотки якоря. Якорь — часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины, в которой индуктируется электродвижущая сила и протекает ток нагрузки. В качестве якоря может выступать как ротор так и статор. В свою очередь щетки — это часть электрической цепи, по которой от источника питания электрический ток передается к якорю. Щетки изготавливаются из графита или других материалов. Двигатель постоянного тока содержит одну пару щеток или более. Одна из двух щеток соединяется с положительным, а другая — с отрицательным выводом источника питания. Собственно, наличие коллекторного узла и отличает двигатель постоянного тока от двигателя переменного тока. И этот же момент является причиной меньшей надежности коллекторных двигателей — щетки могут быстро износиться. Помимо этого, они издают дополнительный шум, а КПД щеточного двигателя всегда ниже, чем КДП двигателя асинхронного. И, хотя производство коллекторного двигателя дешевле, он обладает лучшим откликом на изменение напряжения (а, значит, вполне подходит для плавной регулировки скорости вращения) и на низких оборотах имеет высокий вращающий момент, асинхронные двигатели постепенно вытесняют коллекторные с рынка бытовых приборов ввиду большей надежности, меньших затрат энергии (за счет более высокого КПД: 80-90% против 55-65% у коллекторных двигателей) и меньшего шума.

Коллекторные двигатели всегда являются двигателями постоянного тока. Но не все двигатели постоянного тока являются коллекторными. Существуют так называемые моторы BLDC, что в расшифровке значит Brushless DC electric motor — бесщеточный двигатель постоянного тока. Еще их называют вентильными двигателями. Щетки в таком моторе отсутствуют. Двигатель состоит из постоянного магнита-ротора, вращающегося в магнитном поле катушек статора, по которым проходит ток, коммутируемый ключами (вентилями), управляемыми микроконтроллером. Микроконтроллер переключает катушки таким образом, чтобы взаимодействие их поля с полем ротора создавало крутящий момент при любом его положении. Такие двигатели более дорогостоящие, но позволяют крайне точно контролировать не только скорость вращения, но и текущее положение ротора.

Резюмируя все вышесказанное, отметим, что двигатели могут различаться по источнику питания (переменного и постоянного тока), скорости вращения ротора (синхронные и асинхронные), наличию коллекторного узла (коллекторные и бесколлекторные), наличию щеток (не каждый бесколлекторный двигатель бесщеточный, но каждый бесщеточный двигатель — бесколлекторный). Разумеется, классификаций существует гораздо больше, но цель статьи была в том, чтобы описать основные термины, употребляемые в сфере бытовой техники.

Да, кстати, существует еще двигатель с прямым приводом. Многие продавцы часто путаются, называя его инверторным, или же считая инверторным двигателем только двигатель с прямым приводом. Так вот, объясняем. Тип привода никак не вытекает из типа двигателя. Привод — это то, каким способом двигатель передает вращение ротора другим частям прибора. Если вращение передается через натянутый ремень, то привод будет ременным (у подавляющего большинства производителей). А если вращающийся элемент непосредственно насажен на ось ротора, то привод называется прямым. Целью этой статьи не является расследование того, какой из приводов лучше, поэтому за сим и остановимся.

И, как всегда, мы будем рады видеть вас в наших салонах, где менеджеры смогут рассказать про нюансы в бытовой технике еще более подробно!

Коммутация — Силовая электроника

Я хотел добавить примечание о том, как все это сочетается, когда мы имеем дело с силовой электроникой. Обратите внимание, что область силовой электроники, как правило, больше интересует, например, эффективное регулирование напряжения (это влияет, например, на то, как долго работает батарея вашего телефона), но в мире машин мы обычно заинтересованы в том, чтобы вращать двигатели.

Итак, мы делаем коммутацию. Вкратце, вот как мы манипулируем токами в катушках индуктивности , чтобы построить магнитных полей в двигателях , чтобы «тянуть» мотор-ротор. Правильная «коммутация» двигателя означает правильное выравнивание этого магнитного поля для получения максимального крутящего момента.

Постоянный ток (щеточный) Коммутация

Преимущество коллекторного двигателя в том, что нам не нужно его коммутировать: за нас это делают щетки: они устроены так, что мощность переключается в переменном направлении через двигатель как он вращается.

Коммутация BLDC

Несмотря на то, что схемы более сложные, коммутация бесколлекторных двигателей в некотором смысле проще, чем, например, шаговые двигатели.

Лучший способ, который я нашел, чтобы думать об этом, состоит в том, чтобы рассмотреть, что ротор (который вращается) имеет статическое магнитное поле, созданное, например, редкоземельными магнитами. У этого есть направление, вектор, о котором мы можем думать. Чтобы «потянуть» ротор, мы хотим создать магнитное поле с нашим статором (магнитный якорь / часть, которая является статической), которое на 90 градусов не совпадает по фазе с ротором. Магнитные поля хотят выровняться (это их минимальное энергетическое состояние), и поэтому мы притягиваем ротор, на каждом шаге (в идеале) измеряя положение ротора, вычисляя желаемые токи, которые создадут магнитное поле 90 градусов от него и т. д. Вроде как вести лошадь морковкой.

Синусоидальная коммутация / управление, ориентированное на поле

При синусоидальной коммутации мы управляем всеми тремя фазами одновременно, мы можем считать, что каждая из них имеет своего рода компонентный вектор, который вносит свой вклад в общее «направление» поля.

Выход этих систем AKA «space vector pwm» — ШИМ-сигналы, которые помещают «вектор» магнитного поля в пространство. Однако наш «вектор напряжения» не равен нашему «вектору тока» (или фактическому вектору поля) — и, таким образом, Field Oriented Control добавляет в смесь дополнительный шаг управления током с обратной связью.

Видео TI на ту же тему

Здесь используются некоторые пространственные преобразования, которые на первый взгляд могут сбить с толку. Они предназначены для эффективного снижения требуемой пропускной способности наших текущих контроллеров… Это целое приключение, я просто даю указатели, поэтому прошу прощения за краткость. Заходите в кроличью нору на свой страх и риск.

Шестиступенчатая коммутация

Более распространенным подходом является «шестиступенчатая» коммутация, ниже:

Преимущество этого заключается в простоте: мы подключаем один полумост к земле, а другой к напряжению. Это пропускает ток через две катушки одновременно (так что это также немного менее плотная мощность). Мы можем легко сделать это аппаратно с помощью переключателей Холла, на чем я не буду подробно останавливаться: в основном датчики Холла измеряют положение ротора, измеряя положение магнитного поля ротора.

Обнаружение обратной ЭДС (BEMF)

В шестиступенчатом контроле (выше) у нас есть «бессенсорное» средство измерения положения ротора (но только когда он уже качается) путем измерения «противной силы электродвигателя». По сути, катушка, которая отличается от , становится датчиком положения ротора: магнитное поле ротора подает на нее напряжение. Его напряжение (которое мы можем измерить с помощью микроконтроллера) колеблется от низкого до высокого (или наоборот), и когда оно достигает в центре напряжения нашего привода и заземления, мы знаем, что ротор сделал, если на полпути через один шаг . Затем мы устанавливаем таймер, который истекает, когда ротор завершает шаг, и продолжаем коммутацию.

Бессенсорная синусоидальная коммутация

Хорошо! Учтите, что мы можем ощущать обратную ЭДС только тогда, когда катушка активно не переключается. Как же тогда это возможно, когда мы вводим полную синусоиду в каждую катушку, как указано выше?

Напомним, что каждая из этих синусоид на самом деле состоит из множества меньших циклов переключения: наш рабочий цикл в каждой катушке редко составляет 100%. Таким образом, мы, , можем определять «свободное» напряжение катушки во время отключения ШИМ.

Звучит сложно? Правильный. Это требует очень низкоуровневых манипуляций с периферийными устройствами микроконтроллера (например, выборка только АЦП, считывающих напряжение, когда напряжение, управляющее ШИМ, низкое) и действительно хорошей входной фильтрации / оценки состояния.

На эту тему есть ti doc и примечание к приложению микрочипа.

Шаговая коммутация

Шаговая коммутация немного проще.

Однако это усложняется внутренней геометрической сложностью шагового двигателя. Наиболее распространенным типом, который мы находим, является «гибридный шаговый двигатель», который частично представляет собой двигатель с переменным сопротивлением, частично двигатель с постоянными магнитами.

Шаговый двигатель, ориентированный на поле

Я сомневаюсь, что у меня есть на это время, но достаточно сказать, что шаговый двигатель можно рассматривать как BLDC и управлять полностью синусоидальным (и замкнутым контуром) управлением, ориентированным на поле. Это то, что я разработал для своего драйвера шагового двигателя: контроллер определяет положение ротора и (с учетом калибровочной таблицы) может быстро вычислить выходы, которые генерируют магнитное поле, равное 9Смещение на 0 градусов относительно статического поля ротора.

Я написал большой старый журнал о том, как я разобрался с этим, включая фрагменты кода и т. д.

Это приводит к отличной производительности двигателя: чтобы идентифицировать их и понять их общие режимы отказа, а также как их тестировать.

Содержание

1 Краткое описание
- 1.1 Безопасность
2 типа двигателя
- 2.1 Двигатели постоянного тока и универсальные (AC/DC) двигатели
- 2.2 Асинхронные двигатели
- 2.3 Синхронные двигатели
- 2.4 Реактивные двигатели
- Бесколлекторный двигатель 2,5
- Шаговые двигатели 2.6
3 Диагностика и ремонт

Резюме

Многие устройства и приборы содержат электродвигатели. Эта страница поможет вам понять, как они работают, что может пойти не так и, возможно, как их исправить.

Безопасность

Двигатели в бытовых приборах могут быть довольно мощными и вместе с соответствующими шестернями и механизмами могут привести к травмам. Как и в случае со всеми сетевыми электроприборами, перед началом работы необходимо отключить их от сети.

Прибор должен быть проверен PAT как до, так и после любой попытки разборки или ремонта.

Типы двигателей

Существует много типов электродвигателей, но почти все они делятся на три основных типа. Все они состоят из двух основных компонентов:

Ротор — вращающаяся насадка и
Статор — бита, которая не вращается.

Все они основаны на электромагнетизме . Когда электрический ток течет по катушке провода, он создает магнитное поле. Катушка обычно наматывается на железный сердечник, который затем намагничивается, что значительно увеличивает магнетизм.

Двигатели постоянного тока и универсальные (AC/DC) двигатели

Универсальный двигатель в разобранном виде.

Универсальный двигатель с ротором и коллектором.

Универсальный двигатель со статором со щетками на дальнем конце.

Статор представляет собой постоянный магнит или электромагнит.

В простейших игрушечных двигателях ротор представляет собой еще одну катушку или целый ряд катушек во всех практических двигателях, намотанных на ламинированный железный сердечник.

Пара угольных щеток подают ток на ротор через коммутатор , который постоянно переключает ток в роторе на те катушки, которые в любой момент времени находятся под прямым углом к катушке статора. Это создает постоянную вращающую силу.

В электродвигателях с электронной коммутацией или бесщеточных двигателях ротор часто представляет собой постоянный магнит. Электронные схемы определяют положение ротора и постоянно переключают ток в серии катушек статора, чтобы вращать ротор. Это устраняет необходимость в каком-либо электрическом соединении с ротором и, таким образом, повышает надежность.

Двигатели постоянного тока и универсальные двигатели работают так же хорошо, как и динамо-машины, и генерируют напряжение, противоположное приложенному напряжению. Это известно как «обратная ЭДС (электродвижущая сила)». При небольшой нагрузке эти двигатели разгоняются до тех пор, пока не будут генерировать почти столько же напряжения, сколько приложено. Следовательно, легко изменить скорость, просто изменяя приложенное напряжение.

Коллектор и щетки (кроме двигателей с электрической коммутацией) подвержены износу и могут вызывать искрение. Поэтому такие двигатели не используются там, где требуется высочайшая надежность или существует опасность возгорания или взрыва горючих газов.

Эффект динамо минимален при первом запуске двигателя и до того, как он достигнет полной скорости. Это позволяет двигателю потреблять большой ток и генерировать очень большой пусковой момент (т. е. вращающее усилие). Это особенно полезно в электромобилях и поездах, где для первоначального приведения их в движение необходима мощная сила.

Двигатель без сердечника — ротор и корпус с постоянным магнитом, видимым внутри корпуса.

В двигателе без сердечника обмотки ротора сформированы в виде полого цилиндра, связанного смолой — железный сердечник отсутствует. Он вращается вокруг статического постоянного магнита, расположенного внутри него. Магнитное поле проходит от одного полюса магнита через обмотки ротора, а затем возвращается через стальной корпус двигателя, снова через противоположную сторону ротора и, следовательно, обратно к другому полюсу магнита.

Двигатель без сердечника — Коллектор и щетки.

Ток подается на ротор через щетки и коллектор так же, как и в любом другом двигателе постоянного тока или универсальном двигателе. Отсутствие железного сердечника повышает эффективность, снижает вес и снижает инерцию, обеспечивая очень быстрое ускорение и торможение.

Моторы без сердечника часто используются в небольших квадрокоптерах и других игрушках, а также в медицинском оборудовании, робототехнике и везде, где требуется небольшой высокоэффективный и отзывчивый двигатель.

В большинстве ручных электроинструментов используются универсальные двигатели. Компьютерные вентиляторы, двигатели жестких дисков и более крупные квадрокоптеры и модели с дистанционным управлением обычно используют двигатели с электронной коммутацией.

Существует отличная статья с приложенным видео, описывающим и демонстрирующим, как работает двигатель постоянного тока.

Асинхронные двигатели

Они проще по конструкции, но их не так легко понять.

Если вы перемещаете магнит по куску металла, движущееся магнитное поле генерирует циркулирующий электрический ток в металле. Этот ток, в свою очередь, создает магнитное поле, которое взаимодействует с приложенным полем таким образом, что создает сопротивление, противодействующее движению.

Небольшой асинхронный двигатель с расщепленными полюсами в разобранном виде.

Статор состоит из двух или более катушек, расположенных так, чтобы создавать вращающееся магнитное поле. Ротор содержит несколько толстых медных петель для максимального сопротивления, создаваемого вращающимся магнитным полем. Ротор ускоряется до тех пор, пока не станет вращаться почти так же быстро, как вращающееся магнитное поле.

Асинхронные двигатели работают только от сети переменного тока (которая меняет направление 100 раз в секунду), так как именно так статор может создавать вращающееся магнитное поле.

Поскольку частота переменного тока фиксирована, вы не можете легко изменить скорость асинхронного двигателя. Однако, имея 4 или 6 (или более) катушек статора вместо 2, и изменив способ подачи на них питания переменного тока, можно сделать так, чтобы вращающееся магнитное поле вращалось наполовину, на треть (или на какую-то другую долю) скорость.

В большинстве асинхронных двигателей статор создает больше колебаний вверх и вниз, чем истинное вращающееся магнитное поле, но с небольшим поворотом в одну сторону при движении вверх и в другую сторону при движении вниз. Это означает, что пусковой момент низкий. Следовательно, они обычно используются там, где это не имеет значения, например. в вентиляторе, который встречает небольшое сопротивление воздуха, пока не достигнет полной скорости.

Асинхронный двигатель с пусковой обмоткой.

Существует несколько способов получения твист. В двигателе с экранированными полюсами толстая медная петля намотана вокруг части каждого полюса (как видно на первой фотографии). Это приводит к небольшой задержке намагничивания этой части полюса из-за нарастания тока в петле, что обеспечивает требуемый поворот. Медный контур тратит энергию впустую, поэтому этот метод используется только в небольших двигателях, которые очень часто используются в настольных вентиляторах.

Большие двигатели имеют вторую обмотку статора, смещенную от основной, которая питается противофазным током. Конденсатор (большой цилиндрический компонент, который нельзя не заметить) или иногда резистор обеспечивают фазовый сдвиг. На рисунке показан пример двигателя роторной газонокосилки, на котором хорошо видна вторая обмотка, смещенная на 90 градусов.

(Интересной особенностью показанного двигателя является то, что он имел тормозной механизм для остановки вращения лопасти после отключения питания. На шпинделе виден металлический диск с пружиной под ним, которая прижимала его к трем видимым тормозным колодкам. вокруг подшипника. Когда подается мощность, магнитное поле тянет этот диск вниз и от тормозных колодок. Коррозия диска вызвала чрезмерно сильное торможение. Затем лыски на шпинделе изнашивали соответствующие лыски на пластиковом крыльчатка, к которой была прикреплена лопасть. Крутящий момент лопасти вызвал ослабление стопорного болта.)

Вторая обмотка статора может тратить энергию после запуска двигателя и, следовательно, может быть отключена центробежным выключателем. В качестве альтернативы может быть термистор, который быстро нагревается при протекании тока, и при этом его сопротивление увеличивается, что снижает ток во второй обмотке статора.

Большие промышленные асинхронные двигатели мощностью в несколько лошадиных сил часто питаются от трехфазной сети. С 3 обмотками (или кратными 3), питаемым от 3 фаз, они естественным образом создают вращающееся магнитное поле и, таким образом, запускаются автоматически.

Существует отличная статья с видео, описывающим и объясняющим, как работают асинхронные двигатели.

Синхронные двигатели

Они аналогичны асинхронным двигателям тем, что статор создает вращающееся магнитное поле. Разница в том, что ротор представляет собой постоянный магнит и, следовательно, вынужден вращаться с той же скоростью, что и магнитное поле, а не отставать по скорости, как в асинхронном двигателе.

Представьте себе две консервные банки, одна в другой. Если вы заполните пространство между ними патокой и повернете внешнюю банку, она потянет за собой внутреннюю, даже если вы будете сопротивляться ее движению. Разница в скорости будет зависеть от сопротивления, которое вы оказываете. Это как асинхронный двигатель. Если вместо патоки прикрепить пружинами внутреннюю банку к внешней, то внутренняя будет вынуждена вращаться с той же скоростью, но растянет пружины и будет отставать в положении, но не в скорости, так как вы увеличиваете сопротивление. Это как синхронный двигатель.

Небольшие синхронные двигатели используются в электромеханических таймерах и сетевых электрических часах, где их вращение привязано к частоте сети переменного тока. На крупных промышленных предприятиях также иногда используются гораздо более крупные и мощные синхронные двигатели, в которых ротор фактически представляет собой электромагнит, питаемый постоянным током. Автомобильный генератор переменного тока и генераторы на электростанции представляют собой синхронные двигатели, используемые в качестве генераторов.

Поскольку синхронный двигатель не работает должным образом до тех пор, пока ротор не разгонится до нужной скорости, необходимо применить некоторые хитрые средства, чтобы запустить его. В небольших двигателях с часами и таймерами это обычно достигается за счет формы стали статора. Поскольку магнитное поле от катушки статора меняется на противоположное с каждым циклом подачи переменного тока, изменение направления магнетизма постепенно распространяется через железо особой формы таким образом, что оно изгибается. Некоторые старые сетевые электрические часы содержат механизм, который вы должны активировать, чтобы дать ротору начальный толчок, чтобы запустить его.

Реактивные двигатели

Некоторые синхронные двигатели на самом деле являются реактивными двигателями. Разница в том, что если ротор синхронного двигателя представляет собой постоянный магнит, то в реактивном двигателе он просто состоит из куска железа определенной формы. Он тащится точно так же, как постоянно пытается выровняться с вращающимся магнитным полем.

Бесщеточные двигатели

Бесщеточный двигатель на самом деле представляет собой синхронный двигатель, приводимый в движение электронной схемой для привода катушек статора и создания вращающегося магнитного поля. Электронная схема может довольно легко управлять скоростью двигателя, изменяя частоту питания, подаваемого на обмотки статора. Квадрокоптеры (кроме маленьких игрушечных с двигателями без сердечника) обычно используют бесколлекторные двигатели.

Шаговые двигатели

Часто требуется двигатель, который вместо непрерывного вращения может получить команду повернуться на заданную величину и остановиться. Примером может служить двигатель, который приводит в движение ролики подачи бумаги в принтере. Они должны продвигать бумагу на ширину печатающей головки и останавливаться после печати каждой строки пикселей. Точно так же аналоговые кварцевые часы обычно каждую секунду передвигают секундную стрелку на секунду. В обоих случаях используются шаговые двигатели.

Существуют различные конфигурации, но самая простая и понятная состоит из статора, состоящего из двух катушек, расположенных под прямым углом, и ротора с постоянными магнитами внутри них. Первоначально одна катушка находится под напряжением, и постоянный магнит выравнивается с ее магнитным полем. Если другая катушка также находится под напряжением, магнит повернется на 45 градусов в положение между ними и завершит поворот на 90 градусов, когда первая катушка выключится. Повторное включение первой катушки в противоположном направлении приведет к тому, что ротор продолжит движение еще на 45 градусов и так далее. Таким образом, вал, прикрепленный к постоянному магниту, можно поворачивать на 45 градусов за раз по мере необходимости. При обратной последовательности его можно повернуть в обратном направлении, если это требуется.

Поиск неисправностей и ремонт

Все типы двигателей могут заклинить, если подшипники засорятся грязью или пылью, что легко может произойти в электроинструментах. Бритвы, электрические зубные щетки и кухонные приборы могут заклинить из-за попадания воды и т. д. Очистка может быть всем, что требуется, но в случае воды предотвратить повторение того же может быть непросто. Узнайте, доступны ли запасные уплотнения. Заклинивший подшипник часто можно освободить с помощью WD40, а забитую пылью шариковую дорожку можно очистить с помощью уайт-спирита, но в любом случае важно смазать подходящим маслом или консистентной смазкой после очистки и высыхания, так как ни WD40, ни уайт-спирит не действуют. хорошие смазки.

Небольшие двигатели, предназначенные для работы от аккумуляторов, часто не предназначены для разборки, хотя это можно сделать, согнув фиксирующие их выступы. Более крупные, например те, которые предназначены для работы от сети, часто можно разобрать, удалив два длинных болта, проходящих по их длине. В случае двигателей постоянного тока и универсальных двигателей при повторной сборке вам потребуется снять щетки или удерживать их в стороне, чтобы установить ротор на место с коллектором между ними.

При заклинивании двигатель потребляет большой ток. Он предназначен для мгновенного запуска при запуске, но если его не включить, он может перегреться и повредить изоляцию, а в худшем случае сжечь обмотки. Запах гари является явным признаком неисправности, а поврежденная изоляция может привести к непостоянной скорости. Если есть какие-либо признаки ухудшения изоляции, двигатель следует утилизировать. (Специализированные фирмы перематывают большие промышленные двигатели, но вряд ли это будет экономически выгодно для бытового двигателя, и это непростая задача, которую можно выполнить самостоятельно. )

При отсутствии видимых признаков износа стоит проверить обмотки мультиметром на диапазоне сопротивлений. Низкое значение является нормальным, так как приложенное напряжение ограничено не сопротивлением обмоток, а динамо-эффектом, который всегда противостоит ему.

Распространенной неисправностью двигателей постоянного тока и универсальных двигателей является износ угольных щеток, контактирующих с коллектором, или загрязнение коллектора. Чрезмерное искрообразование является верным признаком того, что требуется срочное техническое обслуживание. Щетки обычно прижимаются к коллектору с помощью пружины, но они могут потерять хороший контакт, если они полностью изнашиваются или если им препятствует скольжение вниз внутри их корпусов по мере их износа. Замену можно получить, но вам нужно будет позаботиться о выборе правильного размера. Замены могут быть доступны для вашей конкретной марки и модели прибора, в противном случае тщательно измерьте старые щетки и их корпус, и вы сможете найти подходящие замены в Интернете. Если щетка изнашивается до самой пружины, искрение может привести к необратимому повреждению коллектора.

Некоторые профессиональные и высококачественные самодельные электроинструменты имеют щетки со встроенным подпружиненным пластиковым штифтом. Когда уголь изнашивается до предела, штифт освобождается, отталкивая изношенную щетку от коллектора, чтобы предотвратить дальнейший износ и необратимое повреждение. Известно, что профессионалы выбрасывают дорогие электроинструменты, которые внезапно перестали работать по этой причине — легкое решение, если вы можете распознать проблему.

Асинхронные двигатели с экранированными полюсами обычно очень надежны, но пусковые конденсаторы, термисторы и центробежные механизмы могут выйти из строя. Если есть конденсатор, он может показать явные признаки неисправности, в противном случае проверьте его, если можете. Если ничего другого, вы можете использовать мультиметр в диапазоне сопротивлений, чтобы проверить, не закорочено ли оно.

В электродвигателе содержится много меди и железа — утилизируйте его ответственно!

Как работают коллекторные двигатели постоянного тока? Объяснение необходимости регулярного технического обслуживания

Двигатели постоянного тока — это электродвигатели, работающие от постоянного тока. Особенности включают в себя возможность работать на высоких скоростях и высокий пусковой крутящий момент. Условно их можно разделить на две группы. На этой странице представлено простое введение в коллекторный двигатель постоянного тока и принцип их работы.

Двигатели постоянного тока можно разделить на два типа

Электродвигатели можно разделить на несколько различных типов в зависимости от их конструкции и способа привода. Двигатели переменного тока приводятся в действие переменным током, шаговые двигатели вращаются с фиксированными шагами каждый раз, когда на вход подается импульс электроэнергии, а двигатели постоянного тока приводятся в действие постоянным током. По сравнению с другими типами, преимущества двигателей постоянного тока включают в себя возможность работать на высоких скоростях и обеспечивать высокий пусковой крутящий момент.

Двигатели постоянного тока можно разделить на щеточные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока. Работа щеточных двигателей постоянного тока основана на механической связи между их коллектором и щетками. С другой стороны, бесщеточные двигатели постоянного тока не имеют коммутатора и щеток, а вместо этого управляются электронным способом с помощью схемы привода. Основные характеристики двигателей постоянного тока заключаются в следующем.

Способность работать на высоких скоростях
Высокий пусковой момент
Скорость двигателя и крутящий момент могут регулироваться напряжением

Отличительной чертой описанных здесь щеточных двигателей постоянного тока является то, что они не требуют схемы привода в приложениях, где не требуется управление скоростью.

По следующей ссылке вы найдете более подробную информацию о различиях между щеточными и бесщеточными двигателями постоянного тока:

В чем разница между щеточными и бесщеточными двигателями постоянного тока?

Двигатели с постоянными магнитами и двигатели с электромагнитами

Коллекторные двигатели постоянного тока делятся на два типа в зависимости от типа используемого магнита.

Двигатели с постоянными магнитами: Эти двигатели, в которых для создания магнитного поля используется постоянный магнит, являются наиболее распространенной формой электродвигателей, используемых во всем мире в игрушках и моделях, а также во вспомогательных двигателях автомобилей. У них есть статор с постоянными магнитами и катушки для ротора.
Электродвигатели с электромагнитом: Эти двигатели используют электромагнит для создания магнитного поля. В зависимости от того, как связаны обмотка возбуждения и обмотка якоря, они подразделяются на двигатели с распределенной обмоткой, с последовательной обмоткой и с независимым возбуждением. Они широко используются в размерах от электродвигателей среднего размера мощностью около 1 л.с. до очень больших двигателей.

Выбор типа двигателя определяется областью применения и требуемой мощностью двигателя.

Как работают коллекторные двигатели постоянного тока

Далее давайте рассмотрим особенности коллекторных двигателей постоянного тока и то, как они работают. Коллекторные двигатели постоянного тока имеют обмотки в роторе, которые окружены магнитами, содержащимися в статоре. Два конца катушки подключены к коммутатору. Коммутатор, в свою очередь, соединяется с электродами, называемыми щетками, что приводит к потоку электроэнергии постоянного тока через щетки и катушку до тех пор, пока щетки и коммутатор находятся в контакте.

Однако, когда катушка вращается, она достигает положения, когда щетки и коммутатор больше не соприкасаются, останавливая ток в катушке. Несмотря на это, импульс катушки заставляет ее продолжать вращаться. Это приводит щетки и коммутатор обратно в контакт, восстанавливая ток, который теперь протекает через другую катушку.

Это повторяющееся переключение потока тока заставляет щеточный двигатель постоянного тока продолжать вращаться. Коллекторные двигатели постоянного тока работают от постоянного тока, и их скорость можно легко контролировать, изменяя приложенное напряжение.

Щетки и коллектор являются расходными частями

Как объяснялось выше, коллекторные двигатели постоянного тока обеспечивают высокий пусковой момент и могут работать на высоких скоростях, несмотря на их простую конструкцию. Они также просты в использовании, поскольку могут работать без схемы привода, если не требуется регулирование скорости. Однако щеточные двигатели постоянного тока имеют следующие недостатки.

Склонность к созданию электрического и акустического шума
Короткий срок службы и необходимость регулярного обслуживания

Щетки и коллектор в коллекторном двигателе постоянного тока находятся в постоянном контакте друг с другом, когда двигатель вращается. Это то, что вызывает электрические и акустические шумы.

Короткий срок службы этих двигателей является еще одним важным фактором. Постоянный контакт между щетками и коллектором при вращении двигателя приводит к постепенному износу этих деталей из-за износа, вызванного трением. По мере того как металлические щетки изнашиваются, их контакт с коллектором уменьшается, и они больше не обеспечивают хорошую передачу электроэнергии. В результате двигатель больше не будет работать должным образом. Это объясняет, почему щетки и коллектор являются расходными деталями, требующими технического обслуживания в виде регулярного осмотра или замены.

Техническое обслуживание необходимо для коллекторных двигателей постоянного тока из-за принципа их работы

Двигатели постоянного тока делятся на щеточные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока. Коллекторные двигатели постоянного тока работают за счет того, что катушка вращается внутри окружающих магнитов. Вращение катушки вызывает чередование контактов между коммутатором и щеткой, тем самым переключая ток, протекающий через катушку. В результате коллекторный двигатель постоянного тока может работать.

Несмотря на простоту конструкции, постоянный контакт между щетками и коллектором при вращении двигателя приводит к износу, что требует регулярного технического обслуживания для замены изношенных деталей.

Ссылки на глоссарий и страницы часто задаваемых вопросов

В чем разница и что лучше?

Электродвигатели постоянного тока являются одними из самых важных изобретений, на которые в значительной степени опирается современный мир. Эти двигатели используются в бытовой технике, электроинструментах, дронах, системах охлаждения ПК, робототехнике и электромобилях.

Двумя наиболее распространенными электродвигателями постоянного тока, используемыми сегодня, являются щеточные и бесщеточные двигатели постоянного тока. Оба двигателя имеют одинаковую фундаментальную идею использования электромагнетизма для обеспечения механического вращения. Но с разными концепциями конструкции щеточные и бесщеточные двигатели неизбежно будут иметь свои различия в производительности, стоимости и обслуживании.

Так какая конструкция двигателя лучше — щеточная или бесщеточная?

Как работает электродвигатель постоянного тока?

Электродвигатели преобразуют электричество в механическую энергию. Они делают это, позволяя электричеству проходить через медные обмотки, создавая электромагнитное поле, которое возбуждает постоянные магниты внутри двигателя, заставляя ротор двигаться и производить механическую энергию.

Хотя и щеточные, и бесщеточные двигатели имеют одну и ту же цель преобразования электричества в механическую энергию, их конструкции различаются. Чтобы понять их разницу, давайте поговорим о конструкции двигателя, начиная с коллекторного двигателя.

Коллекторные двигатели производятся уже более века. Известно, что они имеют упрощенную конструкцию, в которой используется пара угольных щеток для подачи мощности на двигатель. Коллекторные двигатели всегда будут состоять из четырех основных частей, а именно:

Статор: Неподвижная часть двигателя. Он содержит постоянные магниты, которые заставляют ротор двигаться.
Ротор: Вращающаяся часть двигателя. Он содержит медную катушку, которая при подаче питания делает медную катушку электромагнитной.
Коммутатор: Металлическое кольцо, обеспечивающее вращение ротора за счет изменения полярности на каждые пол-оборота ротора.
Щетки: Стационарная часть из углерода, непосредственно подсоединенная к клеммам источника питания. Они передают мощность на кольцо коммутатора, которое затем активирует ротор.

В щеточном двигателе щетки используются для электрического питания двигателя, позволяя вращаться как ротору, так и коллектору. Ротор состоит из медных обмоток, которые при подаче питания в основном становятся электромагнитом.

Так что же произойдет, если два магнита сблизятся?

Что ж, в зависимости от расположения магнитных полюсов они либо притягиваются, либо отталкиваются друг от друга. Цель щеточного двигателя — использовать притяжение и отталкивание для вращения двигателя. Вот где коммутатор становится полезным.

Коммутатор представляет собой металлическое кольцо в центре ротора, которое переключает магнитный полюс ротора каждые 180 градусов. Это эффективно гарантирует, что магнитный полюс ротора всегда совпадает с одним и тем же магнитным полюсом статора, вызывая отталкивание.

Результат? Непрерывное механическое вращение имеет достаточную силу для питания блендера (или всего, что использует щеточный двигатель).

Бесщеточные двигатели

начали набирать популярность в 1980-х годах, когда транзисторы стали более распространенными в электронике. Наличие легкодоступных полупроводниковых компонентов сыграло большую роль в создании бесщеточных двигателей для электроинструментов, бытовой техники и электроники. Их сложная, но эффективная конструкция дает бесщеточным двигателям больший крутящий момент, чем их щеточные аналоги.

В конструкции бесщеточного двигателя

используется несколько основных частей. Они будут включать:

Статор: Неподвижная часть двигателя. Он содержит несколько медных катушек, которые при включении питания становятся активным магнитом.
Ротор: Вращающаяся часть двигателя. Он содержит постоянные магниты, которые вращаются из-за электромагнитного поля между статором и ротором.
Датчик Холла: Датчик, определяющий, какие катушки находятся под напряжением, а какие нет.
Цепь управления: Электронная схема, предназначенная для определения того, на какие катушки внутри статора подавать питание.

Как следует из названия, бесщеточные двигатели не используют щетки для питания двигателя. Бесщеточные двигатели также не имеют токоведущих коллекторов. Вместо этого он использует датчик Холла и схему управления, чтобы обеспечить постоянное выравнивание противоположных магнитных полюсов статора и ротора. Еще одна особенность, которую вы обнаружите, заключается в том, что в статоре находятся медные обмотки, а в роторе — постоянные магниты.

Бесщеточный двигатель в основном работает так же, как щеточный двигатель: использует разницу в магнитных полюсах для перемещения ротора, создавая вращение и крутящий момент.

Но как медные обмотки без щеток и коммутаторов получить питание?

Просто, вы делаете медные обмотки стационарными. Щетки больше не нужны со стационарными медными обмотками, так как вы можете напрямую питать катушки через провода.

Что касается коммутаторов, то в бесколлекторном двигателе используется датчик Холла и схема управления. Датчик Холла представляет собой плоский круглый датчик, расположенный рядом с медными обмотками статора. Поскольку в статоре находится несколько катушек, датчик Холла может определить, находится ли одна из этих катушек под напряжением или нет.

Иллюстрация Джейрика Манинга. Указание авторства не требуется.
Сделано с помощью Sketchup.

Затем датчик передает показания в схему управления и решает, на какие катушки подать питание. Таким образом, если постоянные магниты ротора приближаются к притягивающим магнитным полюсам, схема управления перестанет подавать питание на эти катушки и подаст питание на следующую катушку, которая притягивает постоянные магниты ротора. Схема управления также возбуждает катушки перед постоянными магнитами, вызывая отталкивание и добавляя еще больший крутящий момент к вращению.

Плюсы и минусы щеточных и бесщеточных двигателей

Учитывая различия в конструкции двигателей, как у щеточных, так и у бесщеточных двигателей есть свои плюсы и минусы. Вот таблица, которая поможет вам понять их сильные и слабые стороны:

	Brushed Motor	Brushless Motor
Lifespan	Short	Long
Acceleration	Medium	High
Efficiency	Medium	High
Torque	Medium	High
Acoustics	Noisy	Quiet
Cost	Inexpensive	Expensive (with control circuit)

Стоит ли покупать оборудование с щеточным или бесщеточным двигателем?

Изображение предоставлено: Вероник Дебор-Лазаро/Flickr

Как видно из таблицы, бесщеточные двигатели лучше по всем параметрам (кроме стоимости), чем их щеточные аналоги. Они обеспечивают более высокий крутящий момент, более быстрое ускорение, более низкий уровень шума и более высокую эффективность, а также более долговечны.

Поэтому, когда у вас есть возможность купить новый электроинструмент, кухонный прибор, дрон или что-то еще, что нуждается в двигателе, выбор предметов с бесщеточным двигателем, как правило, является лучшим вариантом.

Значит, коллекторные двигатели должны быть устаревшими?

Нет. Тем более, что бесщеточный двигатель (плюс схема управления) будет стоить значительно дороже, чем элемент, использующий коллекторный двигатель. И хотя бесщеточный двигатель лучше, чем его щеточный аналог, это не значит, что щеточный двигатель плохой. На самом деле, коллекторный двигатель очень хорош. Вы можете выполнять те же задачи с коллекторным двигателем, что и с бесщеточным.

Как правило, бесщеточные двигатели идеально подходят для ваших инструментов и оборудования. Но есть также ситуации, когда вы можете вместо этого использовать коллекторные двигатели. К таким ситуациям относятся:

Когда двигатель используется кратковременно (например, блендер, сиденья с электроприводом и стеклоочистители)
Когда инструмент/приспособление становится полезным только несколько раз в год
Когда задача не требует большого крутящего момента ( например, игрушки, вентиляционные отверстия)
В экстремальных условиях эксплуатации. Коллекторным двигателям не нужны датчики или схемы управления, которые могут выйти из строя в экстремальных погодных условиях

Разумные покупки

Теперь, когда вы понимаете разницу между щеточными и бесщеточными двигателями, вам, надеюсь, будет легче совершать разумные покупки при покупке кухонной техники, инструментов и оборудования. Это также должно объяснить, почему некоторые элементы стоят дороже, чем их аналоги, даже если они производятся одной и той же маркой, имеют те же функции и используют тот же форм-фактор. Помните, что только потому, что вы можете купить предмет премиум-класса с бесщеточным двигателем, не всегда означает, что покупать его разумно.

Двигатель переменного тока Слюдяной коммутатор Коллектор двигателя постоянного тока Сегментный коммутатор для электродвигателя Armature-Ningbo Haishu Nide International Co., Ltd. используется на арматуре всех видов автомобильных двигателей, электроинструментов и бытовой техники и т. д. Наша компания была сертифицирована по ISO9001. Мы можем настроить в соответствии с потребностями клиентов, предоставить клиентам высококачественную продукцию, конкурентоспособные цены и гарантированное послепродажное обслуживание. служба продаж.

Основываясь на более чем 10-летнем опыте производства двигателей и коллекторов, мы используем передовое производственное оборудование и специальные технологии, чтобы поставлять вам высококачественную продукцию, в том числе плоскостные, крюковые, ступенчатые коллекторы и токосъемные кольца.

Nide специализируется на исследованиях, разработке и производстве щелевых, крюковых и плоских коллекторов для двигателей постоянного тока и универсальных двигателей. Наращивая опыт производства с момента своего основания, компания добилась больших успехов в интеграции передовых производственных процессов по всему миру и научных навыков управления, ее годовой объем производства достигает десяти миллионов штук, которые экспортируются в страны Европы, Юго-Восточной Азии, Гонконг Тайвань и др.

Заявка

1. Коллектор для бытовых машин: фен, миксер, пылесос, стиральная машина, соковыжималка, соковыжималка и др. бытовая техника

2. Коллектор для автомобильной автомобильной промышленности : Запуск, генератор, стеклоочиститель, кондиционер, электрическое управление стеклоподъемниками, регулировка сиденья, двигатель зеркала, электронный тормоз, вентилятор радиатора, электронное рулевое управление, управление фарами, вентилятор нагнетателя, вентилятор отопителя, радиатор резервуара для охлаждающей воды и другие автоматические электронные машины.

3. Коммутатор для электроинструментов: прополочная машина, электрическая дрель, угловая шлифовальная машина, электрическая пила, молоток, режущий станок, электрическая пила, рубанок и другие электрические инструменты.

4. Коммутатор для других отраслей промышленности: насосы, автомобильные аккумуляторы, насосы для мотоциклов, яхт, игрушки, электрические двери, тренажеры, аэрофотосъемка и т. д.

Технические характеристики

1. Поверхность смолы, без пузырьков и трещин

2. Испытание на вращение: 200ºC, 3000 об/мин, 3 мин, радиальное отклонение <0,015, бар на бар <0,006.

3. Испытание высоким напряжением: стержень к валу при 3500 В в течение 1 мин, стержень к стержню при 550 В в течение 1 с.

4. Испытание изоляции при 500 В, > 50 МОм

5. Материал меди: полосковая медь или электролитическая медь или по индивидуальному заказу

6. Размеры: от НД 4 мм до НД 150 мм. Мы также предоставляем индивидуальный коммутатор.

7. Применение: применимо к автомобильной промышленности, электроинструментам, бытовой технике и другим двигателям

8. Тип коллектора: крюкового, со стояком, оболочкового или плоского типа

Материалы	0,03% или 0,08% серебряной меди или по индивидуальному заказу
Размер	Индивидуальный
Коллектор типа	Тип крюка/подъемный тип
Применение	применяется к автомобильной промышленности, электроинструментам, бытовой технике и другим двигателям
Пакет	Подходит для наземной и морской транспортировки
Производство	производительность 1000000 шт/месяц

Команда Nide предоставит клиентам передовые технологии, первоклассное качество и лучший сервис, всегда будет вашим обслуживанием.

Компания Nide также изготавливает коллектор в соответствии с требованиями заказчика.

Информация, необходимая для запроса коммутатора:

Было бы лучше, если бы клиент мог отправить нам подробный чертеж, включая приведенную ниже информацию.

1. Размеры коллектора: внешний диаметр, внутренний диаметр, общая высота и высота меди, номер стержня.

2. Тип коллектора: крюкового типа, с подставкой или планировщиком

3. Материал меди: Agcu/Cu

4. Применение коммутатора

5. Необходимое количество

6. Требуется или не требуется медная втулка

7. Прочие технические требования.

Nide производит более 1200 различных типов коммутаторов двигателей, включая крюковые, стоячие, корпусные, плоские, с внешним диаметром от 4 мм до 150 мм, и мы являемся профессионалами в производстве коммутаторов на протяжении многих лет. Коллекторы широко применяются в автомобильной промышленности, электроинструментах, бытовой технике и других двигателях. Если наши существующие модели вам не подходят, мы также можем разработать новые инструменты по вашему чертежу и образцам.

Кроме того, мы можем поставить полный спектр компонентов двигателя, таких как коллектор, шариковый подшипник, термозащита, магнитная щетка, изоляционная бумага, двигатель вентилятора, крышка, вал, ,так далее.

Предыдущий:Коммутатор двигателя постоянного тока 32 сегмента Коллектор типа стояка стартера для арматуры электроинструмента
Следующая:Коммутатор мотора стеклоочистителя автомобиля

Коллекторный двигатель Flux F458 для использования с бочковыми насосами Flux 9№ 0001

Коллекторный двигатель FLUX F458 отличается прочной и компактной конструкцией с двойным алюминиевым корпусом, специальной коррозионностойкой краской и низким уровнем шума. Коллекторный двигатель F 458 особенно подходит для использования в коррозионно-активных средах с высоким содержанием паров, где используется насос Flux. Скорость подачи можно легко контролировать с помощью бесступенчатого регулятора скорости, расположенного на ручке переключателя. Увеличенный срок службы обеспечивается улучшенной системой вентиляции, обеспечивающей оптимальное охлаждение. Модели могут иметь вариант расцепителя нулевого напряжения, который предотвращает любой непреднамеренный повторный запуск двигателя после скачка напряжения.

Коллекторный двигатель FLUX F 458-1 почти идентичен F 458, но имеет значительно более высокую мощность 700 Вт. Эта модель идеально подходит для использования в приложениях, требующих более высокой скорости подачи, при перекачке продуктов со средней вязкостью или работе с жидкостями с более высокой плотностью.

Класс защиты I при напряжении 240, 230 и 110 В
Класс защиты III при напряжении 24 или 12 В
Защита от струй согласно IP 55
Доступен с беспотенциальным расцепителем или без него
5-метровый кабель питания и вилка
Для использования с насосами Flux

458 00 006 – 460 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м, вилка и обесточивание.
458 00 001 – 460 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м и вилка. Без нулевого напряжения.
458 00 014 – 460 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Без шнура питания и вилки. С безвольтовым выпуском.
458 00 009 – 460 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Без шнура питания и вилки. Без нулевого напряжения.
458 00 022 – 460 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. С безвольтовым выпуском.
458 00 019 – 460 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. Без нулевого напряжения.
458 00 025 – 460 Вт, 230 В, 50–60 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м, вилка и обесточивание.
458 00 027 – 460 Вт, 230 В, 50 Гц. С контролем скорости. Кабель питания 5 м, вилка и обесточивание.
458 00 028 – 460 Вт, 230 В, 50 Гц. С контролем скорости. Без шнура питания и вилки. С безвольтовым выпуском.
458 01 004 – 700 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м, вилка и обесточивание.
458 01 001 – 700 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м и вилка. Без нулевого напряжения.
458 01 010 – 700 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Без шнура питания и вилки. С безвольтовым выпуском.
458 01 007 – 700 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Без шнура питания и вилки. Без нулевого напряжения.
458 01 018 – 700 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. С безвольтовым выпуском.
458 01 015 – 700 Вт, 230 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. Без нулевого напряжения.
458 01 020 – 700Вт, 230В, 50-60Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м и вилка. Без нулевого напряжения.
458 00 005 – 460 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м, вилка и обесточивание.
458 00 000 – 460 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м и вилка. Без нулевого напряжения.
458 00 021 – 460 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. С безвольтовым выпуском.
458 00 018 – 460 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. Без нулевого напряжения.
458 00 013 – 460 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Без кабеля и вилки. С безвольтовым выпуском.
458 00 008 – 460 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Без кабеля и вилки. Без нулевого напряжения.
458 01 003 – 700 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м, вилка и обесточивание.
458 01 000 – 700 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м и вилка. Без нулевого напряжения.
458 01 017 – 700 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. С безвольтовым выпуском.
458 01 014 – 700 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. Без нулевого напряжения.
458 01 009 – 700 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Без шнура питания и вилки. С безвольтовым выпуском.
458 01 006 – 700 Вт, 240 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Без шнура питания и вилки. Без нулевого напряжения.
458 00 026 – 460 Вт, 120 В, 60 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м и вилка. Без нулевого напряжения. COF CSA ENC 3 Класс защиты TP.
458 00 021 – 700 Вт, 120 В, 60 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м и вилка. Без нулевого напряжения. COF CSA ENC 3 Класс защиты TP.
458 00 007 – 460 Вт, 110 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м, вилка и обесточивание.
458 00 023 – 460 Вт, 110 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. С безвольтовым выпуском.
458 00 015 – 460 Вт, 110 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Без шнура питания и вилки. С безвольтовым выпуском.
458 00 002 – 460 Вт, 110 В, 50–60 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м и вилка. Без нулевого напряжения.
458 00 020 – 460 Вт, 110 В, 50–60 Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. Без нулевого напряжения.
458 00 010 – 460 Вт, 110 В, 50–60 Гц. Нет контроля скорости. Без шнура питания и вилки. Без нулевого напряжения.
458 01 005 – 700 Вт, 110 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м, вилка и обесточивание.
458 01 019 – 700 Вт, 110 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. С безвольтовым выпуском.
458 01 011 – 700 Вт, 110 В, 50 Гц. Нет контроля скорости. Без шнура питания и вилки. С безвольтовым выпуском.
458 01 002 – 700Вт, 110В, 50-60Гц. Нет контроля скорости. Кабель питания 5 м и вилка. Без нулевого напряжения.
458 01 016 – 700Вт, 110В, 50-60Гц. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. Без нулевого напряжения.
458 01 008 – 700Вт, 110В, 50-60Гц. Нет контроля скорости. Без шнура питания и вилки. Без нулевого напряжения.
458 00 003 – 410 Вт, 24 В, постоянный ток. Нет контроля скорости. кабель питания 5м. Без штекера. Без нулевого напряжения.
458 00 011 – 410 Вт, 24 В, постоянный ток. Нет контроля скорости. Без шнура питания и вилки. Без нулевого напряжения.

Posted inДвигатель