Двигатели Коллекторные Постоянного Тока: Принцип Действия

Машина постоянного тока коллекторная в разрезе

Сегодня уже невозможно представить, что бы мы делали без электрических двигателей. Они применяются буквально везде – в зубных щетках, принтерах, детских игрушках, в автомобилях в банкоматах и многом, многом другом. Двигатели коллекторные постоянного тока очень надежны.

Их конструкция практически не изменилась за последние сто лет. Сегодня мы расскажем вам все, что знаем об этих устройствах, так облегчающих жизнь современному человеку.

Содержание

• Основные понятия
  • Как устроен двигатель постоянного тока
  • Электромагнитная индукция
• Принцип работы двигателя постоянного тока
  • Разновидности двигателей постоянного тока
  • Способы возбуждения двигателей постоянного тока
    • Независимое возбуждение
    • Параллельное возбуждение
    • Последовательное возбуждение
    • Смешанное возбуждение
  • Немного об универсальности

Основные понятия

Давайте вкратце пробежимся по строению двигателя, чтобы дальнейший материал был проще для усвоения.

Как устроен двигатель постоянного тока

Электродвигатель постоянного тока коллекторный – строение

На схеме выше вы можете рассмотреть основные части любого коллекторного двигателя постоянного тока. Его строение более чем классическое, и разница в двигателях достигается за счет их мощности и настроек.

Итак, давайте по порядку:

Коллекторный двигатель постоянного тока — якорь

• Якорь или ротор – это подвижная часть устройства, которая и осуществляет механическую работу. Представляет собой он крепкий металлический вал, который закреплен в корпусе агрегата через подшипники качения, что, собственно, и позволяет детали вращаться.
• Смотрим на фото выше и идем справа налево, разбирая элементы, установленные на валу.
• На подшипнике мы видим пылезащитную шайбу. Она не дает механизму забиваться грязью, а также обеспечивает его надежную и мягкую фиксацию внутри металлического корпуса двигателя.
• Далее идут по кругу короткие параллельные пластины, которые изолированы друг от друга. Эта часть якоря и есть коллекторы двигателей постоянного тока. Их назначение состоит в том, чтобы постоянно во время вращения ротора менять запитываемые участки обмотки якоря, с целью достижения максимальной эффективности работы.

Ремонт коллектора двигателей постоянного тока – в домашних условиях практически невозможен

• Если вы не в курсе, что такое закон электромагнитной индукции, то сейчас вам, наверняка, стало непонятно, о чем мы только что сказали. Подождите немного, мы дадим разъяснения в следующей главе.
• Идем дальше. От коллектора отходит в разные стороны припаянная медная проволока. Это выводы обмотки якоря, которая запитывается через коллектор.
• Далее идет самая толстая и важная часть якоря, состоящая из магнитопровода (сердечника) – шихтованный бочонок, набранный из стальных пластин, и самой обмотки – медных проводов, уложенных определенным образом в пазах магнитопровода.

Интересно знать! Обмотку якоря от абразивной пыли защищает броня из шнура. Абразивная пыль внутри двигателя постоянно образуется из-за трения друг о друга металлических деталей в подшипнике.

• Венчает ротор пластиковая крыльчатка, которая отвечает за охлаждение двигателя во время его работы.

Электродвигатель коллекторный постоянного тока – статор

• Вторая, но не менее важна рабочая часть двигателя – это статор. Данная деталь является неподвижной. По сути, статор – это электромагнит, задача которого генерировать направленное магнитное поле.
• Состоит он из сердечника, также набранного из пластин, и обмотки.

Интересно знать! Обратите внимание, за исключением того, что ток на обмотку статора подается через неподвижные соединения на клеммы, и сама деталь является неподвижной, его строение точно такое же, как и у ротора, что и определяет свойства электрических двигателей.

• И статор, и ротор удерживаются в правильном положении за счет корпуса, который изготавливается из стали.
• К корпусу может присоединяться станина, которая обеспечивает устойчивость двигателя, но это уже больше зависит от типа мотора и режима его использования.

Двигатель постоянного тока коллекторного типа нуждается в щетках

• Следующая важная часть двигателя постоянного тока – это щеточный аппарат. Эти детали является расходуемыми и заменяемыми в процессе эксплуатации. Они обеспечивают скользящий контакт. Именно так коллекторы для двигателей постоянного тока запитываются электричеством.
• Сделаны щетки из графита. Также есть модели с центральным медным стержнем, такие щетки называются медно-графитовыми.
• От щеток отходят провода, которые уже последовательно соединяются с системой управления двигателем и источником питания.

Электромагнитная индукция

Разобрав строение двигателя переменного тока с коллектором, давайте немного поговорим о законах физики, благодаря которым, сей агрегат может работать.

Коллекторные двигатели постоянного тока – разбираем принцип работы

• Итак, суть любого электромотора заключается в преобразовании электрической энергии в кинетическую. То есть в механическое усилие, которое обычно передается на ведомые механизмы через вращающийся вал, посредством различных передач.
• Основной физический закон, заставляющий двигатель вращаться – это взаимодействие магнитных полей. Закон электромагнитной индукции также очень важен для понимания функционирования этих машин. Давайте попробуем немного в нем разобраться.
• На схеме выше показано, как функционирует генератор постоянного тока. Не спешите ругаться, принцип работы с двигателем у этого устройства имеет общие моменты и даже более…
• Мы видим постоянный магнит, создающий поле линии которого направлены от северного полюса к южному.
• Согласно закону электромагнитной индукции, если поперек этих волн переместить проводник, то в нем образуется электродвижущая сила (ЭДС). Другими словами, в проводнике индуцируется ток.
• Этот ток ничем не хуже любого другого, а значит, тоже создает магнитное поле вокруг проводника. Данный принцип заложен в работу двигателей с короткозамкнутым ротором. Но в нашем случае магнитное поле от ЭДС оказывает тормозящий эффект.
• Смотрим на внутреннюю часть схемы. Там мы видим вращающуюся рамку – простейший аналог обмотки якоря.

Так бы работал двигатель постоянного тока, коллектора в котором нет

• Представим, что изначально рамка стоит горизонтально. Когда происходит вращение, части рамки аб и вг начинают пересекать магнитное поле. Ток начинает расти, пока рамка не займет строго вертикальное положение.
• Далее ток начинает падать до нуля, пока рамка снова не примет горизонтальную позицию.

Интересно знать! Падение происходит за счет того, что в таком положении проводники уже не пересекают магнитное поле, а скользят по его линиям.

• Данное положение является противоположным изначальному – части рамки поменялись местами.

Направление, в котором течет ток в проводнике, зависит от того, в какую сторону проводник двигается

• Продолжаем вращение. Ток начинает снова расти, но согласно правилу левой руки, он сменит свое направление в цепи на противоположное. Именно так действует генератор переменного тока. Его отличие от героя нашего обзора состоит в том, что у него нет коллектора, а вместо него используется сплошное контактное кольцо. Такой ток в графическом виде представляется как синусоида – смотрите изображение ниже, пункт «b».

Коллекторы для электродвигателей постоянного тока не дают току менять свое направление

• Смысл назначения коллектора в том, что он не дает току менять направление. Напоминаем, коллектор состоит из изолированных пластин, которые контактирую со щетками так, чтобы при смене полуоборотов рамки, они менялись местами.
• Графически ток, выдаваемый такой рамкой, показан на схеме выше, пункт «с».

Итак, это была вводная информация, которая позволит вам лучше понять то, о чем мы будем говорить во второй части статьи.

Принцип работы двигателя постоянного тока

Коллекторные электродвигатели постоянного тока

Уникальным свойством коллекторных машин является обратимость этих устройств. Что под эти понимается?

• Все просто! Данные агрегаты способны работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора постоянного тока, при соответствующем подключении статора и ротора двигателя.
• Когда машина постоянного тока подключается к источнику энергии, ток начинает бежать в обмотках ротора и статора агрегата. И там и там моментально образуются электромагнитные поля – якоря и возбуждения. Взаимодействие этих полей создает на роторе некий электромагнитный момент (М).
• Этот момент является вращающим, не обладающий тормозящим эффектом, как в генераторе тока.
• Под действием момента М якорь приходит в движение. При этом потребляется электрическая энергия из питающей сети.
• Когда ротор приходит в движение, в его обмотке начинает индуцироваться ЭДС, подобно тому, как мы описывали в предыдущей главе.

Электродвигатели постоянного тока коллекторные – правило правой руки поможет определить направление магнитного поля обмотки якоря

• Направление ЭДС легко определяется по правилу левой руки, подробное описание которого представлено на рисунке выше.
• Интересно то, что данная ЭДС будет направлена в противоположную сторону питающему ротор току, поэтому данная сила называется противо-ЭДС, то есть она тормозит якорь.
• Если не вдаваться в формулы и расчеты, то можно просто сказать, что при увеличении электромагнитного момента, то есть, когда возрастает нагрузка на вал двигателя, происходит рост мощности в обмотке якоря (на входе двигателя).
• Мы знаем, что напряжение, подводимое к двигателю, постоянно остается неизменным, а значит, из-за возрастания нагрузки происходит рост питающего ротор тока.
• Другими словами, частота вращения якоря будет прямо пропорциональной напряжению и обратно пропорциональной возбуждающему потоку. Растущий ток повышает момент вращения при неизменном нагрузочном моменте
• Говоря еще проще, зажмите чем-нибудь вал двигателя. При этом замедлится его вращение, а сила тока возрастет. Увеличьте силу тока без нагрузки на вал, он раскрутится сильнее, все просто.

Интересно знать! Если нагрузка на вал будет настолько сильной, что во время работы заставит вращаться его в обратном направлении, двигатель перейдет в режим генератора.

Разновидности двигателей постоянного тока

Коллекторный электродвигатель постоянного тока для компактных устройств

Все двигатели постоянного тока можно разделить по их мощности и назначению:

• Самые маленькие экземпляры имеют мощность в единицы Ватт.
• Их обычно устанавливают в небольшие устройства и детские игрушки. Их рабочее напряжение варьируется в пределах 3-9 Вольт, что могут обеспечить обычные батарейки.
• Строение основных рабочих частей таких двигателей следующее: трехполюсной ротор, коллектор с соответствующим количеством пластин, двухполюсной статор, роль которого выполняют постоянные магниты.
• Электродвигатели коллекторные постоянного тока средней мощности, которые выдают десятки ватт.
• Их строение немного отличается: многополюсной ротор и коллектор, щеточный аппарат из двух или четырех щеток, четырехполюсной статор на постоянных магнитах.

Двигатели постоянного тока коллекторные

• Мощные агрегаты, выдающие и потребляющие сотни и тысячи Ватт энергии, имеют практически такое же строение, но вместо маломощных постоянных магнитов в них используются электрические.

Способы возбуждения двигателей постоянного тока

Способы подключения двигателей постоянного тока

Существует четыре способа возбуждения двигателя постоянного тока.

Независимое возбуждение

Не трудно догадаться, что при такой схеме якорь двигателя питается от основного источника постоянного тока – от сети, генератора или выпрямителя, а обмотка возбуждения подключена к дополнительному источнику.

• Обмотка возбуждения имеет регулировочный реостат, позволяющий контролировать режимы работы двигателя.
• К цепи обмотки ротора подключается пусковой реостат. Его назначение — ограничение тока при пуске двигателя.
• Особенностью такой схемы является то, что возбуждающие токи от токов нагрузки не зависят, а значит, магнитный поток двигателя практически не будет зависеть от нагрузки. То есть зависимость частоты вращения и момента будут линейными.
• Огромный недостаток такого двигателя, это то, что если его включить без нагрузки, частота вращения станет очень большой, что может привести даже к выходу его из строя. Ток в обмотке якоря сильно возрастает, из-за чего может возникнуть круговой огонь.
• От работы двигателя в таком режиме защищает автоматика, которая отключает подачу питания.

Интересно знать! Чисто теоретически, работа в таком режиме не может заставить постоянно увеличиваться скорость вращения ротора. Она прекратит нарастать, когда противо-ЭДС достигнет значения напряжения питания.

• Если во время работы такого двигателя произойдет разрыв цепи возбуждения, при условии, что нагрузка на валу близка к номинальной, двигатель остановится, так как электромагнитный момент станет меньше, чем нагрузка на валу. В этом случае ток на обмотке якоря также резко возрастет, что приведет к его перегреву и прочим неприятным последствиям.

Параллельное возбуждение

Схема параллельного возбуждения

В этой схеме обе обмотки питаются от одного источника. В цепи также включены два реостата – регулировочный и пусковой.

• Несмотря на подключение к одной сети, питание, по сути, остается независимым, а значит, ток обмотки возбуждения, также не будет зависеть от тока обмотки якоря.
• Двигатель с таким подключением имеет такие же характеристики, как и независимый.
• Тем не менее, разница есть – такой мотор будет работать только при условии, что напряжение источника питания остается неизменным.

Последовательное возбуждение

Схема с последовательным возбуждением

Обмотка возбуждения имеет последовательное с якорем подключение.

• Для ограничения пускового тока в цепь может быть включен пусковой реостат, также может быть включен и реостат регулировочный.
• При таком подключении токи обмоток уже имеют зависимость друг от друга. При включении реостата они будут равными, а значит, магнитный поток будет зависеть от нагрузки.
• Магнитная система машины не будет насыщенной, пока ток обмотки якоря будет составлять 80-90% от номинального тока. Магнитный поток будет изменяться прямо пропорционально току, из-за чего скоростная характеристика агрегата будет мягкой.
• При возрастании тока частота вращения такого двигателя падает. Это происходит из-за возрастания падения напряжения в сопротивлении цепи обмотки якоря, а также из-за того что растет магнитный поток.
• Когда ток становится больше номинального, зависимости частоты вращения и момента становятся линейными, ведь магнитная цепь становится насыщенной, то есть при изменении тока магнитный поток больше изменяться не будет.

Механическая характеристика двигателя

• Механическая характеристика такого двигателя имеет гиперболическую форму. При малых нагрузках будет сильно уменьшаться магнитный поток, а частота вращения возрастать, что также может привести к тому, что двигатель пойдет вразнос.
• Это обстоятельство ограничивает применение сих агрегатов в системах, предполагающих работу на холостом ходу или с низкими нагрузками.

Интересно знать! Минимально допустимая нагрузка для двигателей с последовательным возбуждением составляет 20-25% от номинального значения. Чтобы не допустить включение двигателя без нагрузки, его присоединяют с приводом через жесткую глухую муфту или зубчатую передачу. Ременные передачи и фрикционные муфты использовать нельзя, так как может случиться обрыв, а последствия вам уже известны.

Что интересно, несмотря на такой недостаток, эти двигатели очень распространены, особенно там, где имеется изменение нагрузки и тяжелые условия пуска, например, в электровозах, электрокарах, тепловозах и прочем.

И объяснить это очень просто – при мягкой характеристике возрастание нагрузки не приводит к сильному росту тока и потребляемой энергии, а значит, с перегрузками данные агрегаты справляются лучше. Также не забываем про высокий пусковой момент, чего лишены рассматриваемые ранее варианты двигателей.

Смешанное возбуждение

Двигатель со смешанным возбуждением

Магнитный поток внутри такого двигателя создается благодаря совместному взаимодействию двух обмоток возбуждения. Одна из них подключена независимо или параллельно, а вторая последовательно.

• Механическая характеристика такого агрегата представляет собой нечто среднее между предыдущими вариантами.
• Большим преимуществом такого двигателя является возможность работать в холостом режиме, обладая при этом мягкой характеристикой.

Интересно знать! В режиме холостого хода частота вращения зависит от магнитного потока обмотки, подключенной параллельно.

• К достоинствам таких двигателей можно отнести простоту производства, эксплуатации и ремонта. Они имеют солидный рабочий ресурс.
• Из недостатков выделяются – низкомоментность и быстроходность.

При замедлении скорости вращения они становятся малоэффективными, их сложно охладить.

Немного об универсальности

На фото — электродвигатель постоянного тока универсальный коллекторный

Давайте немного поговорим про универсальные коллекторные двигатели. Суть этих агрегатов заключается в том, что они могут работать как от постоянного, так и от переменного токов.

• Используются такие машины в основном на электроинструменте, и некоторой бытовой технике, так как имеет малые размеры и легкую регулировку скорости вращения вала.
• По сути, эти двигатели являются ДПТ с последовательно запитанными обмотками, просто они оптимизированы для работы от общественной сети переменного тока.
• Данный двигатель будет вращаться в одну сторону вне зависимости от того в какую сторону бежит ток по обмоткам, хотя противофазный эффект имеет место быть, но он незначителен.
• Подробно об этом мы писали в недавней статье про двигатели переменного тока, если интересно, советуем ознакомиться.

На этом закончим наш обзор. Как видите, коллектор электродвигателя постоянного тока это небольшая, простая, но очень важная деталь, отличающая такие моторы от вариантов, работающих на переменном токе. Видео, которое мы подобрали, поможет еще лучше усвоить материал.

Коллекторный двигатель постоянного тока | Brushmotor

Преобразование электрического тока в механическое движение (вращение) осуществляется электромеханическим преобразователем энергии — электрической машиной. Принцип работы, которой, основан на явлениях электромагнитной индукции и силы Ампера, действующей на проводник с током, движущийся в магнитном поле.

Электрические машины делятся по видам преобразования энергии:

• Генератор — преобразует механическую энергию в электрическую и тепло;
• Электрический двигатель — преобразует электрическую энергию в механическую работу и тепло;
• Электромеханический преобразователь (трансформатор) — преобразуют электрическую энергию одного вида в электрическую энергию другого вида, отличающуюся по напряжению, частоте и другим параметрам;
• Электромагнитный тормоз — механическая и электрическая энергии преобразуются в тепло.

В большинстве случаев электрическая машина состоит из двух элементов рис. 1;

• Ротор (якорь) — вращающаяся часть, состоит из обмотки якоря и коллекторного узла;
• Статор — неподвижная часть, состоит из источника магнитного поля. Постоянный магнит или электромагнит.

Рисунок 1. Основные узлы двигателя.

Между ротором и статором присутствует воздушный зазор, который служит их разделителем.

Электрические машины делятся на:

Коллекторный электродвигатель — электрическая машина, в которой датчиком положения ротора и переключателем тока в обмотках является одно и то же устройство — щёточно-коллекторный узел.

Щеточно-коллекторный узел — обеспечивает электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части двигателя. Состоит из коллектора (набора контактов, расположенных на роторе) и щёток (скользящих контактов, расположенных вне ротора и прижатых к коллектору), рис. 2.

Рисунок 2. Коллекторно-щеточный узел

Обычно в маломощных моторах всего два полюса обмотки возбуждения (одна пара) и трехзубцовый якорь. Три зуба это минимум для запуска из любого положения, но чем больше зубцов тем более эффективно используется обмотка, меньше токи и более плавный момент, т.к сила является проекцией на угол, а активный участок обмотки проворачивается на меньший угол.

В коллекторном электродвигателе щёточно-коллекторный узел одновременно выполняет две функции:

• является датчиком углового положения ротора (датчик угла) со скользящими контактами;
• переключателем направления тока со скользящими контактами в обмотках ротора в зависимости от углового положения ротора.

Щеточно-коллекторный узел является сам ненадежным элементом электрических машин, поскольку скользящие контакты интенсивно изнашиваются от трения.

Электродвигатели характеризуют два основных параметра — это скорость вращения вала (ротора) и момент вращения, развиваемый на валу. В общем плане оба этих параметра зависят от напряжения, подаваемого на двигатель и тока в его обмотках.

Принцип работы коллекторного двигателя постоянного тока.

Рисунок 3. Принцип работы коллекторного двигателя постоянного тока.

Прямоугольная рамка (ротор), свободно вращающаяся вокруг своей оси, помещена между постоянными магнитами. Если через рамку пропустить ток, то на обе ее стороны начнут действовать электродинамические силы. Действие этих сил, приводит рамку в движение. Рамка будет двигаться до тех пор, пока не достигнет положения, когда щетки попадут на диэлектрический зазор между пластинами коллектора. Рамка по инерции проскочит это положение, направление тока в рамке поменяется на противоположное, но силы действующие на рамку не поменяют своего направления, и она продолжит свое вращение в том-же направлении.

Разновидности коллекторных двигателей постоянного тока:

Малой мощности (единицы Ватт), рабочее напряжение 3-9 В:

• трёхполюсной ротор на подшипниках скольжения;
• коллекторный узел из двух щёток — медных пластин;
• двухполюсной статор из постоянных магнитов.

Более мощные (десятки Ватт), рабочее напряжение 12–24 В:

• многополюсный ротор на подшипниках качения;
• коллекторный узел из двух или четырёх графитовых щёток;
• четырёхполюсный статор из постоянных магнитов.

Высокой мощности (сотни Ватт):

• Четырех полюсный статор из электромагнитов.

Подключение обмотки статора

Обмотки статора могут подключаться несколькими способами:

1. Последовательно с ротором (так называемое последовательное возбуждение, см. рис. 4

   Преимущество: большой максимальный момент;

   Недостаток: большие обороты холостого хода, способные повредить двигатель.

   Рисунок 4. Последовательное соединение.

2. Параллельно с ротором (параллельное возбуждение), см. рис. 5

   Преимущество: большая стабильность оборотов при изменении нагрузки;

   Недостаток: меньший максимальный момент.

   Рисунок 5. Параллельное соединение

3. Часть обмоток параллельно с ротором, часть последовательно (смешанное возбуждение), см. рис. 6.

   До некоторой степени совмещает достоинства предыдущих типов.

   Рисунок 6. Смешанное возбуждение

4. Отдельным источником питания (независимое возбуждение), см. рис. 7.

   Рисунок 7. Независимое возбуждение

Общие достоинства коллекторных двигателей постоянного тока — простота изготовления, эксплуатации и ремонта, достаточно большой ресурс.
К недостаткам можно отнести то, что эффективные конструкции (с большим КПД и малой массой) таких двигателей являются низкомоментыми и быстроходными (сотни и тысячи оборотов в минуту), поэтому для большинства приводов (кроме вентиляторов и насосов) необходимы редукторы.

Управление коллекторными двигателями постоянного тока.

Для работы двигателя достаточно подать на него напряжения питания постоянного тока. Проблемы начинают возникать, когда появляется необходимость в регулировке скорости вращения вала такого двигателя. Нужно учитывать, что при вращении на малых скоростях, крутящий момент на валу будет то же мал. Если требуются низкие скорости вращения, то применяются редуктора.

В коллекторных двигателях постоянного тока ярко выражен пусковой ток, который превышает номинальный в несколько раз (10-40 раз). Почему это происходит? Это работает противоэдс. Когда двигатель стоит, то ток который через него может пройти зависит только лишь от двух параметров — напряжения питания и сопротивления якорной обмотки, (8).

Рисунок 8

Ioя — ток обмотки якоря;
U — напряжение питающей сети;
∑r — сопротивление обмоток якоря;

Как только двигатель начнет движение, то возникает противоЭДС — Епр. Обмотка якоря движется поперек магнитного поля статора и в ней наводится ЭДС, как в генераторе, но направлена она встречно той, что вращает двигатель. И в результате, ток через якорь резко снижается, тем больше, чем выше скорость, формула 9.

Рисунок 9

Снижение пускового тока можно добится уменьшением напряжения питания или повышением сопротивления обмотки якоря. Для повышения сопротивления обмотки якоря применяется ввод дополнительного сопротивления Rд, формула (10).

Рисунок 10

Таким образом, можно добиться величины пускового тока, в нужном диапазоне, безопасном для двигателя. Добавочное сопротивление может быть как в виде реостата, так и в виде нескольких резисторов. Это нужно для того, чтобы в процессе запуска двигателя, менять сопротивление в якорной цепи.

Епр — противоэдс, зависит от конструкции двигателя, и оборотов, формула 11.

Рисунок 11

Ce — одна из конструктивных констант. Они зависят от конструкции двигателя, числа полюсов, количества витков, толщин зазоров между якорем и статором. Нам она не особо нужна, при желании ее можно вычислить экспериментально. Главное, что она константа и на форму кривых не влияет.
Ф — поток возбуждения. т.е. сила магнитного поля статора. В моторах, где она задается постоянным магнитом это тоже константа, а в двигателях с обмоткой возбуждения, этот параметр можно менять.
n — обороты якоря.
Зависимость момента M от тока и потока, формула 12.

Рисунок 12

См — конструктивная константа.

Вот тут стоит обратить внимание, что зависимость момента от тока совершенно прямая. Т.е. просто замеряя ток, при неизменном потоке возбуждения, мы можем совершенно точно узнать величину момента.

Импульсный способ управления.

Следующий метод управления, как более перспективный, основан на применении широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Он, действительно, самый распространенный. К двигателю подводятся импульсы неизменного по амплитуде напряжения управления U у.ном, в результате чего его работа состоит из чередующихся периодов разгона и торможения, рис 13. Если эти периоды малы по сравнению с полным временем разгона и остановки ротора, то угловая скорость ротора не успевает к концу каждого периода достигать установившихся значений и установится некоторая средняя угловая скорость. Значение при неизменных моменте нагрузки и напряжении возбуждения однозначно определяется относительной продолжительностью импульсов ε

Рисунок 13

tи — длительность импульса;
Ти — период.

С увеличением относительной продолжительности импульсов угловая скорость ротора растет (ωср>ωср).В период паузы tп ротор обязательно должен тормозиться. Если это условие не будет выполняться, то угловая скорость ротора при любом значении ω будет непрерывно увеличиваться, пока не достигнет значения угловой скорости х. х., так как во время импульса угловая скорость будет возрастать, а во время паузы — оставаться практически неизменной.
С ростом частоты управляющих импульсов амплитуда колебаний скорости уменьшается; среднее значение угловой скорости остается при этом неизменным.

Литература

1. Щёточно-коллекторный узел
2. Электрическая машина
3. Коллекторный электродвигатель
4. Электрические машины
5. Двигатель постоянного тока
6. Способы управления исполнительными двигателями постоянного тока
7. Управление коллекторными электродвигателями постоянного тока
8. Управление двигателями постоянного тока

Коллекторный двигатель постоянного тока | АВИ Солюшнс

В отечественной классификации двигатели, о которых пойдёт речь ниже, обычно называют двигателями постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Вообще говоря, двигатели постоянного тока могут иметь различную конструкцию (например, с возбуждением от обмотки возбуждения), но среди двигателей малой мощности, массово применяемых в сервоприводах в основном применяются именно двигатели с постоянными магнитами.

Как работает коллекторный двигатель?

Коллекторный двигатель постоянного тока имеет обмотку на роторе и постоянный магнит на статоре. Обмотка ротора состоит из нескольких сегментов, которые подключены к пластинам коллектора. Щётки, перемещающиеся по коллектору, обеспечивают передачу электрического тока между статором и ротором, а также переключение сегментов обмотки при вращении ротора. При подаче постоянного напряжения к выводам двигателя электрический ток протекает через щётки и коллектор в сегменты обмотки, подключённые к пластинам коллектора на которых в настоящий момент стоят щётки. Ток, протекающий по обмотке ротора, взаимодействует с магнитным полем постоянных магнитов, создавая крутящий момент, который поворачивает ротор. При вращении ротора сегменты коллектора переключаются, позволяя току протекать через  другие участки обмотки. Ток, протекающий через постоянно поворачивающиеся секции обмотки ротора, постоянно создаёт крутящий момент. При приложении к обмотке постоянного напряжения коллекторный двигатель вращается с постоянной скоростью.

Возможные варианты и специальные случаи

Выпускаемые сейчас бесколлекторные двигатели могут иметь самую разную конструкцию. 


Коллекторные двигатели постоянного тока могут выпускаться с различной технологией изготовления обмотки. Есть двигатели с классической обмоткой, намотанной на стальной сердечник, и двигатели с полой цилиндрической обмоткой без стального сердечника. С точки зрения параметров имеется определённая разница между обмотками различных типов. Во-первых, классическая обмотка имеет существенно большую индуктивность, чем полая цилиндрическая обмотка, и соответственно большую постоянную времени. По этой причине, полая цилиндрическая обмотка допускает более динамичное изменение тока (момента), однако при работе от контроллера двигателя с невысокой частотой ШИМ модуляции для сглаживания пульсаций тока требуются фильтрующие дроссели большей индуктивности (а соответственно и большего размера). Во-вторых, классическая обмотка имеет большой момент инерции. При расположении обмотки на роторе, момент инерции ротора увеличивается, что отрицательно сказывается на динамике двигателя, особенно в случае работы на малоинерционную нагрузку. Кроме того, классическая обмотка, как правило, имеет заметно больший момент магнитной фиксации, а также меньший КПД, чем полая цилиндрическая обмотка.

Коллекторные двигатели могут также отличаться материалом, использованным при изготовлении щёток. В настоящее время при изготовлении коллекторных двигателей  малой мощности применяются главным образом две технологии – графитовые и металлические щётки. Графитовые щётки изготавливаются из медно-графитового сплава и представляют собой бруски сложной формы, прижимаемые к коллектору пружинами. Коллектор в этом случае изготавливается из меди. Такие щётки хорошо работают с большими токами и в тяжёлых режимах (старт-стоп, реверс). При этом они создают больше помех и приводят к большим значениям тока холостого хода двигателя и к несколько более высоким потерям. Металлические щётки изготавливаются с использованием благородных металлов. В качестве материала для щёток применяется бронза с напылением в области контакта с коллектором. Щётки имеет форму плоской пластины, которая пружинит при прижатии к коллектору. В качестве материала для коллектора используется сплавы благородных металлов. Эти щётки плохо выдерживают большие токи и резкие броски тока, но хорошо работают на постоянных нагрузках и имеют низкие шумы.

Отличия от других типов двигателей

Одно из основных отличий коллекторного двигателя от бесколлекторных ДПТ и от синхронных двигателей с постоянными магнитами – это наличие щёточно-коллекторного узла. Эта часть двигателя отличается повышенным износом, поскольку представляет собой электрическое соединение подвижных частей. Щёточно-коллекторный узел – это один из факторов ограничивающих срок службы и скорость коллекторного двигателя. С другой стороны, коллекторные двигатели выгодно отличаются простотой управления.  

Когда нужен коллекторный двигатель?

Несмотря на срок службы и удельную мощность меньшие, чем у бесколлекторных двигателей, коллекторные двигатели по-прежнему представлены в каталогах производителей и продолжают применяться в различных проектах.

В тех случаях, когда в системе предполагается использование управления двигателем без использования обратной связи, коллекторный двигатель имеет очевидные преимущества: для его работы в таком случае можно обойтись без специализированного контроллера – достаточно обычного источника питания. Если двигатель подключается к управляющей электронике более или менее длинным кабелем, то будет существенна разница по количеству проводов, требуемых для подключения двигателя: 2 у коллекторного против 8 у бесколлекторного (с учётом датчиков Холла). В проектах, где пользователь управляющую электронику разрабатывает самостоятельно, может быть существенно то, что для коллекторного двигателя структура её программной части и аппаратная часть могут быть несколько проще.   

коллекторный двигатель постоянного тока 12 вольт | Маркет

Описание товара

Здравствуйте! Вы попали на доску объявлений. Сотрудники Promelectrica.com разместили тут товары, которые Вам могут быть интересны. Информация о наличии по телефону (495)640-04-53

Коллекторный электродвигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением Д-16Б предназначен для привода специального механизма, а также может быть использован в различных областях техники.

Структура условного обозначения

Д-16Б:

Д — двигатель;

16 — порядковый номер разработки;

Б — модификация исполнения двигателя.

Условия эксплуатации

Температура окружающего воздуха при эксплуатации от минус 60 до 50°С. Пониженное атмосферное давление однократно в течение 5 мин при номинальном вращающем моменте — не ниже 667 Па (5 мм рт.ст).

Верхнее значение относительной влажности воздуха в течение 48ч — 98% при температуре (35±5)°С.

Электродвигатель стоек к воздействию:

Вибрационных нагрузок с диапазоном частот от 5 до 35 Гц и амплитудой не более 1 мм в течение 3 мин.

Вибрационных нагрузок с диапазоном частот от 35 до 2000 Гц и ускорением от 39,2 до 147,2 мс-2 (от 4 до 15 g) в течение 23 мин.

Линейных (центробежных) нагрузок с ускорением 98,1 мс-2 (10 g) в течение 5 мин.

Механические нагрузки воздействуют на места крепления двигателя в любом направлении.

Двигатель выдерживает воздействие:

Вибрационных нагрузок с частотой вибрации от 10 до 2000 Гц и ускорением, действующим вдоль и перпендикулярно оси двигателя, от 20 до 40 мс-2 (от 2 до 4 g) в течение 46 ч в обесточенном состоянии и 2,8 ч при электрической нагрузке.

Ударных многократных нагрузок с ускорением 50 мс-2 (5 g) при количестве ударов 5000 с частотой от 40 до 100 ударов в час и длительностью удара от 5 до 10 мс.

Номинальный режим работы двигателя кратковременный при напряжении питания 27 В:

15 мин при вращающем моменте 1,47 Нм.

5 мин при вращающем моменте 1,76 Нм.

1 с при вращающем моменте 3,43 Нм.

Конструктивное исполнение по способу монтажа в соответствии с ГОСТ 2479-79 IМ3081.

Направление вращения вала левое со стороны выхода вала.

Сопротивление изоляции электрических цепей относительно корпуса двигателя в нормальных климатических условиях при практически холодном состоянии двигателя до ввода в эксплуатацию — не менее 20 МОм.

В течение срока службы и минимальной наработки сопротивление изоляции при практически холодном состоянии двигателя — не менее 1 МОм.

Изоляция электрических цепей относительно корпуса двигателя в нормальных климатических условиях выдерживает без пробоя и перекрытия воздействие испытательного напряжения 500 В (действующее значение) переменного тока частотой 50 Гц.

Степень искрения на коллекторе двигателя при номинальном вращающем моменте и номинальном напряжении питания в нормальных климатических условиях не превышает 2 по ГОСТ 183-74.

Двигатель соответствует требованиям технических условий ОДС.515.151 и комплекта конструкторской документации согласно 1ДС.599.112 СД.

Условия транспортирования двигателя в упаковке предприятия-изготовителя в части воздействия механических факторов соответствуют условиям Л по ГОСТ 23216-78; в части воздействия климатических факторов внешней среды — таким же, как условия хранения 5 по ГОСТ 15150 — 69.

Условия хранения двигателя соответствуют условиям I (отапливаемое хранилище), условиям 3 (неотапливаемое хранилище) и условиям 5 (навесы в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом) по ГОСТ 15150-69.

Эксплуатацию двигателей следует проводить в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации 1ДС.599.112 ТО.

В процессе хранения двигатель, вмонтированный в аппаратуру изделия, должен подвергаться проверке на функционирование не реже одного раза в год.

При проверке на функционирование двигатель работает при напряжении питания 27 В на холостом ходу или при номинальном вращающем моменте в течение одной минуты.

Изготовитель гарантирует качество двигателя при соблюдении режимов работы и условий эксплуатации. ОДС.515.151

Технические характеристики

Номинальное напряжение питания, В — 27 Номинальный вращающий момент, Нм — 1,76 Номинальная частота вращения, мин-1 — 8000 Потребляемый ток при номинальном вращающем моменте, А, не более — 78 Потребляемый ток при холостом ходе, А, не более — 17 Частота вращения при холостом ходе, мин-1, не более — 10900 КПД, % — 70 Момент инерции якоря, кгм2 — 8,310-4 Масса двигателя, кг, не более — 7

Двигатель в течение 5 мин допускает работу при номинальном вращающем моменте и напряжении питания, лежащем в пределах от 22 до 30 В. При этом в нормальных климатических условиях: частота вращения изменяется в пределах от 6100 до 9000 мин-1; потребляемый ток — не более 88 А.

Двигатель в течение 5 мин работы в выше указанном режиме допускает в течение 30 с работу при вращающем моменте 3,43 Нм. Параметры двигателя при этом не оговариваются.

Двигатель в течение 10 мин допускает работу при вращающем моменте 0,49 Нм, температуре 50°С и напряжении питания, лежащем в пределах от 22 до 30 В с последующей работой при пониженном атмосферном давлении; в течение 20 мин в нормальных климатических условиях с последующим охлаждением.

Частота вращения после работы в указанном режиме с последующим охлаждением и при последующей работе в течение 5 мин при номинальном вращающем моменте и напряжении питания 27 В — не менее 7000 мин-1.

Потребляемый ток в этих же условиях — не более 84 А.

Напряжение трогания при нижнем значении температуры и вращающем моменте 1,47 Нм — не более 8 В.

Напряжение трогания в нормальных климатических условиях при холостом ходе — не более 7 В.

Минимальная наработка двигателя при номинальном напряжении питания 60 ч, в том числе:

20 ч непрерывно при вращающем моменте 0,98 Нм;

40 ч в номинальном режиме, из них 6 ч при верхнем значении температуры и 6 ч при нижнем значении температуры.

Перерыв между включениями двигателя до полного охлаждения.

Минимальный срок службы двигателя — 10,5 лет.

Минимальный срок сохраняемости двигателя в отапливаемом хранилище — 10,5 лет, в том числе:

не более 1 года в упаковке предприятия-изготовителя;

не более 10,5 лет вмонтированным в аппаратуру изделия.

В пределах срока сохраняемости допускается хранение двигателя вмонтированным в аппаратуру защищенного изделия:

не более 5 лет в неотапливаемом хранилище;

не более 1 года под навесом.

Гарантийная наработка в пределах гарантийного срока эксплуатации — 60 ч.

Гарантийный срок эксплуатации — 10,5 лет.

Гарантийный срок хранения — 10,5 лет.

Точную информацию о товарах, ценах и наличии вы можете получить по запросу через электронную почту. Выставленный счет-договор является единственным информационным обязательством, все другие сведения могут содержать неточности. Мы затрачиваем все возможные силы для улучшения сервиса и благодарны тысячам юридических и частных лиц, воспользовавшимся нашими услугами, и сотням постоянных клиентов, которые продолжают с нами работать.

Каталог:

• Выключатели, концевики, джойстики
• Бесконтактные датчики
• Реле, контакторы, автоматы
• Маячки, колонны, сирены
• Приводная техника
• Разъемы и кабели
• Трансформаторы, источники питания
• Энкодеры, муфты
• Автоматизация и измерение
• Тиристоры, диоды, предохранители

Видео «Как добраться»:

Информация о технических характеристиках, комплекте поставки, стране изготовления, внешнем виде и цвете товара носит справочный характер и основывается на последних доступных к моменту публикации сведениях от продавца.

Товарное предложение №14961106779 обновлено 14 сентября 2022 г. в 08:14.

Регулирование скорости вращения коллекторного двигателя постоянного тока

Для подачи питания на обмотки ротора коллекторного двигателя постоянного тока используется встроенный коммутатор, получивший наименование коллектор. Конструктивный элемент состоит из медных пластин, изолированных друг от друга с помощью диэлектрика. По пластинам скользят графитовые щетки, попеременно подавая электрическое напряжение на разные обмотки ротора. В результате образуется переменное магнитное поле, взаимодействующее с постоянным полем статора. Так электрическая энергия преобразуется в механическую и вал двигателя начинает вращаться. На производстве и в быту применяется мотор-редуктор — система, состоящая из электродвигателя и редуктора. В качестве примера можно привести схему движения щеток лобового стекла автомобиля. Вращение ротора передается на цилиндрические колеса с косыми зубьями, которые приводят дворники в рабочее положение.

Регулирование оборотов двигателя постоянного тока методом ШИМ

Главные характеристики электродвигателя — мощность, скорость вращения и крутящий момент (иногда еще выделяют момент инерции ротора). От этих величин зависит, сможет ли электропривод справиться с возложенными на него задачами. В большинстве электрических сетей используется переменный ток, который перед подачей на щетки электромотора нужно сделать постоянным. Для этого используют выпрямители, в их схеме нередко предусмотрена возможность добавления дополнительных сегментов для регулировки напряжения. Основной недостаток выпрямителя заключается в том, что при его работе происходит существенная потеря мощности, а значит, снижается КПД и часть электроэнергии уходит в никуда.

Для того, чтобы управление двигателем постоянного тока было эффективным, применяют широтно-импульсную модуляцию, сокращенно ШИМ. Принцип действия ШИМ можно объяснить на простом примере: если взять электрический мотор малой мощности и запитать его от батарейки, вал двигателя будет вращаться с максимальной скоростью, но если попеременно замыкать и размыкать контакты, идущие к источнику питания, частота вращения ротора изменится, какое-то время он будет двигаться по инерции. На щетки коллектора подается полное напряжение, а ШИМ позволяет установить точное время подачи. Способ дает возможность управлять вращением вала с применением цифровых микроконтроллеров.

Изменение скорости вращения ротора

Регулятор оборотов коллекторного двигателя подает на щетки импульсы. Например, максимальное напряжение электромотора 12 Вольт, а нам нужно, чтобы он работал в половину своей силы. Как реализовать это на практике, используя широтно-импульсную модуляцию? Для этого нужно рассмотреть понятие импульса — всплеска напряжения. Если таких всплесков в течение 1 секунды случается 10, то говорят о том, что частота импульсов составляет 10 Герц. То есть, за секунду на щетки электродвигателя 10 раз подается полное напряжение. Для начала нужно определить период следования импульсов T по формуле:

T=1/F,

где F — это частота. В нашем случае частота равна 10 Гц, тогда:

T=1/10=0,1 с,

то есть, напряжение поднимается от 0 Вольт до 12 и снова опускается до 0 за 0,1 секунды.

Еще одной важной характеристикой импульса является скважность S — это отношение периода следования к продолжительности импульса, не имеющее единиц измерения. Параметр определяется по формуле:

S=T/t,

где t — длина импульса. В нашем случае длина импульса составит половину от периода следования импульса, ведь нам нужен мотор, работающий вполсилы. Тогда получим:

S=0,1/0,05=2.

Теперь вычислим, сколько процентов от максимального числа оборотов мы получим с нашими показателями, для этого найдем коэффициент заполнения D, выражаемый в процентах и вычисляемый по формуле:

D=1/S,

где S — полученная ранее скважность. Выполняем подсчет:

D=1/2=0,5.

Вычисляем проценты:

0,5*100=50%.

Если в течение секунды на обмотку электродвигателя мы 10 раз подадим напряжение, которое будет длиться 0,05 секунды, то получим скорость вращения, соответствующую 6 Вольтам напряжения. В нашем случае периоды подачи и отсутствия напряжения равны, но если нужно получить повышенное количество оборотов ротора, длину импульса t нужно увеличивать. Например, необходимо получить 75% от максимальной скорости вращения вала, тогда длина импульса t должна быть равна:

t=T-25%=0,1–25%=0,075 с,

то есть 75% времени периода следования импульсов нужно подавать ток.

Найдем скважность:

S=0,1/0,075=1,33.

Теперь вычислим коэффициент заполнения:

D=1/1,33=0,75*100=75%.

Это наглядный пример. В реальности после завершения подачи тока на щетки, вал электродвигателя продолжает двигаться по инерции, поэтому если угловая скорость ротора растет и не успевает уменьшиться в течение паузы, регулирование потеряет свою эффективность.

Способы торможения двигателя

Если используется мотор-редуктор, или электродвигатель с нагрузкой на вал, обеспечивающей быстрое торможение, то в принципиальной схеме ШИМ достаточно предусмотреть ключ и один диод. Во время работы ключ подает импульс на коллектор, отчего происходит разгон ротора, после прекращения подачи питания, вал затормаживается самостоятельно, благодаря статической нагрузке. При этом существует 2 основных режима работы:

1. Режим непрерывного тока. Ток в якоре хотя и уменьшается во время паузы, но все же продолжает протекать в прежнем направлении.
2. Режим прерывистого тока. Ток в якоре течет только во время действия импульса, на паузе напряжение равняется нулю.

На двигателях, которые работают без статической нагрузки, необходимо применять электрическое торможение. Для этого в принципиальную схему включают сопротивление. Во время паузы, ключ присоединяет якорь мотора к сопротивлению, для запуска процесса динамического торможения.

Виды преобразователей

Широтно-импульсные преобразователи, осуществляющие управление двигателем постоянного тока, состоят из силовой части, схемы управления и подразделяются на следующие виды:

• Тиристорные. Дополняются схемами с параллельной и последовательной искусственной коммутацией.
• С запираемыми тиристорами. Схема работы мало отличима от транзисторных.
• Транзисторные. Характеризуются низкой инерционностью и минимальным внутренним сопротивлением.

Широтно-импульсный регулятор оборотов коллекторного двигателя позволяет гибко настраивать скорость вращения ротора с минимальным показателем рассеивания мощности.

Так же по теме ШИМ регулирования предлагаем статью «Регулирование скорости вращения коллекторного двигателя постоянного тока»

Электродвигатели постоянного тока в России

1. Главная
2. Продажа
3. Электроника и электротехника
4. Электродвигатель постоянного тока

Вы можете очень быстро сравнить цены электродвигателя постоянного тока и подобрать оптимальные варианты из более чем 37818 предложений

Электродвигатель постоянного тока Д-41

Состояние: Новый Производитель: Россия

В наличии

Электродвигатель постоянного тока Д-41 продам . Тихоходное исполнение. Предназначены для работы в электроприводах подъемно-транспортных механизмов, металлургических агрегатов и рольгангов в…

04.07.2018

Ярославль (Россия)

60 000

электродвигатели постоянного тока

Год выпуска: 1990

электродвигатели постоянного токакуплю электродвигатели постоянного тока -4ПФ160 МВБ04 20 квт, 440/220в,800-4000 об/мин, -4ПФ160МВБ04 22кВт, 440В/220в, 1090/4000 об/мин -4ПФ 160LBБ04…

20.05.2017

Кемерово (Россия)

ДПМ-30-Н1-05 Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Состояние: Новый

В наличии

Здравствуйте! Вы попали на доску объявлений. Мы предлагаем Широкий ассортимент отечественного и импортного оборудования. Работаем за наличный и безналичный расчет. Наличие  и цены уточняйте по. ..

17.01.2018

Москва (Россия)

Электродвигатели постоянного тока Asea Lap 132-4S

Состояние: Б/У Год выпуска: 1969 Производитель: Asea

Продам электродвигатели постоянного тока Asea Lap 132-4S б/у в рабочем состоянии в количестве 9 шт. 18kw, 1600r/min

27.10.2017

Белорецк (Россия)

15 000

Д-16Б Электродвигатель постоянного тока 27 Вольт ( 8-30 Вольт ), 7000 оборотов

Состояние: Новый

В наличии

​Коллекторный электродвигатель постоянного тока с электромагнитным возбуждением Д-16Б предназначен для привода специального механизма, а также может быть использован в различных областях…

07.09.2022

Москва (Россия)

62 500

электродвигатели постоянного тока Болгария в наличии на складе -МР132М, 11кВт -2шт -МР132МА, 11кВт -МР132L, 15кВт -МР160L, 30кВт

Состояние: Новый

В наличии

Продаем электродвигатели постоянного тока Болгария в наличии на складе-МР132М,  11кВт -2шт-МР132МА,  11кВт  -МР132L,  15кВт  -МР160L,  30кВт  -МР225М, 55кВт-D5MTC  -2шт-5МТ   -47МВН -3С   с. ..

23.05.2019

Смоленск (Россия)

электродвигатель постоянного тока -4ПФ160МВБ04 на 30кВт -4ПФ160LВБ04 на 37кВ

Состояние: Новый

В наличии

Продам электродвигатель постоянного тока   -4ПФ160МВБ04 на 30кВт   -4ПФ160LВБ04  на 37кВт      -4ПФ160МВТ04, 26,5кВт, 440В/220В, 1090/4500 об/мин  -2шт-4ПФ160LВТ04, 31,5кВт, 440В/220В, 1150/4500…

23.05.2019

Смоленск (Россия)

электродвигатели постоянного тока Болгария в наличии на складе -МР132М, 11кВт -2шт -МР132МА, 11кВт -МР132L, 15кВт

Состояние: Новый

В наличии

Продаем электродвигатели постоянного тока Болгария в наличии на складе-МР132М,  11кВт -2шт-МР132МА,  11кВт  -МР132L,  15кВт  -МР160L,  30кВт  -МР225М, 55кВт-D5MTC  -2шт-5МТ   -47МВН -3С   с…

23. 05.2019

Смоленск (Россия)

электродвигатель постоянного тока -4ПФ160LВТ04, 31,5кВт, 440В/220В, 1150/4500 об/мин

Состояние: Новый

В наличии

Продам электродвигатель постоянного тока   -4ПФ160МВБ04 на 30кВт   -4ПФ160LВБ04  на 37кВт      -4ПФ160МВТ04, 26,5кВт, 440В/220В, 1090/4500 об/мин  -2шт-4ПФ160LВТ04, 31,5кВт, 440В/220В, 1150/4500…

23.05.2019

Смоленск (Россия)

Электродвигатель постоянного тока ПБС32М 1,5 кВт 2200 об/мин

Состояние: Б/У Год выпуска: 1990 Производитель: Россия

Назначение и область применения Электродвигатель постоянного тока ПБС32M используется для работы в широкорегулируемых электроприводах. Электродвигатель выпускается без встроенного…

14. 09.2022

Новосибирск (Россия)

30 000

Электродвигатель постоянного тока ДПУ 127-450-01-57-Д43

Состояние: Б/У Год выпуска: 1990 Производитель: Россия

Назначение и область применения Электродвигатель постоянного тока ДПУ 127-450 является реверсивным двигателем, возбуждение которого проходит от постоянных магнитов. Двигатель используется в…

14.09.2022

Новосибирск (Россия)

25 000

Электродвигатель постоянного тока 2ПБВ100L 56В

Состояние: Б/У Год выпуска: 1985 Производитель: Россия

Назначение и область применения Электродвигатель постоянного тока 2ПБВ100L предназначен для эксплуатации в механизмах станков при питании нефиксированным напряжением от электротехнических. ..

14.09.2022

Новосибирск (Россия)

50 000

Электродвигатель постоянного тока П-92 С2

Состояние: Б/У Год выпуска: 1978 Производитель: Россия

Назначение и область применения Двигатель постоянного тока серии П-92 С2 имеет независимое возбуждение на напряжение 220 В. Электродвигатели постоянного тока серии П рассчитаны для работы…

14.09.2022

Новосибирск (Россия)

350 000

Электродвигатель постоянного тока П51 (6 кВт, 440 В, 1500 об/мин)

Состояние: Б/У Год выпуска: 1990 Производитель: Россия

Назначение и область применения Двигатель постояного тока серии П-51 имеет смешанное возбуждение на напряжение 110 В. Электродвигатели постоянного тока серии П рассчитаны для работы при…

14.09.2022

Новосибирск (Россия)

120 000

Популярные категории

Да кстати, на портале ProСтанки выбор предложений по электродвигателю постоянного тока почти как на Авито и TIU

Видео электродвигателя постоянного тока

00:36
HD

Двигатель постоянного тока 4ПФМ250SГУХЛ4, 56 кВт, 1500/2800 об/мин, 440/220В, возбуждение независимое, с тахогенераторм,

17.03.2017

4146

Коллектор в машине постоянного тока — электрическая часть Артикул

Коллектор является неотъемлемой частью машины постоянного тока и действует как реверсивный переключатель.

В случае генератора постоянного тока коммутатор используется для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC).

В случае двигателя постоянного тока он используется для реверсирования тока, поступающего от источника постоянного тока, и помогает поддерживать однонаправленный крутящий момент.

Коллектор состоит из клиновидных жестких медных проводов. (Твердотянутая проволока означает, что проволока натянута таким образом, что придает машине большую прочность.)

Используется в машинах постоянного тока (двигатель постоянного тока, генератор постоянного тока, динамо-машина) и универсальных двигателях.

Обычно используется вместе с кистями. И щетки — это неподвижные части, а коллектор — это вращающаяся часть.

Содержание

Роль коммутатора

Коммутатор соединяет цепь вращающегося якоря с неподвижной цепью.

Как известно, якорь — вращающаяся деталь. А нагрузка или источник, подключенный к машине постоянного тока, должны быть подключены к стационарным клеммам.

Таким образом, коммутатор и щетки помогают соединять вращающиеся проводники якоря со стационарными клеммами.

Генератор постоянного тока преобразует механический входной сигнал в постоянный электрический выходной ток. Если катушка вращается в магнитном поле, она будет генерировать переменный ток. Таким образом, коммутатор преобразует переменный ток в постоянный.

Источник постоянного тока питает двигатель постоянного тока. Источник постоянного тока поступает в машину через щетку и коммутатор. И коммутатор подает электрический ток на обмотку якоря. На каждом полуобороте он меняет направление тока во вращающейся обмотке. И это помогает производить постоянную вращающую силу.

Как работает коммутатор в генераторе постоянного тока?

Чтобы понять работу коммутатора, возьмем пример с одним контуром.

Сначала рассмотрим работу без коммутатора в одиночном контуре. Принципиальная схема одиночной петли без коммутатора показана на рисунке ниже.

Одноконтурный генератор без коммутатора

Здесь одиночный контур (ABCD) помещается между магнитным полем, создаваемым постоянными магнитами. Выводы катушек соединены с контактным кольцом и щеточным узлом.

Направление магнитного поля всегда от N-полюса к S-полюсу. Итак, давайте рассмотрим эту схему действия генератора. А внешними средствами петля вращается по часовой стрелке.

В этом состоянии ЭДС индуцируется в проводниках контура. И за счет ЭДС по проводникам начинает течь ток.

Направление тока в проводнике-1 — от A к B. Точно так же направление тока в проводнике-2 — от C к D. Следовательно, направление тока через нагрузку — от F к H.

После полуоборота приведенное выше расположение выглядит так, как показано на рисунке ниже.

Без коммутатора Одноконтурный генератор

Теперь в этом состоянии направление магнитного поля не меняется. Но положение проводников изменено.

Следовательно, ток, протекающий по проводнику-1, идет от B к A. А ток, протекающий по проводнику-2, идет от D к C.

Итак, мы видим, что направление тока изменилось на предыдущее состояние.

Форма выходного сигнала этого устройства показана на рисунке ниже.

Одноконтурный генератор без коммутатора Форма выходного сигнала

Форма выходного сигнала изменяет полярность (с положительной на отрицательную) в этой конфигурации. Следовательно, эта схема производит переменный ток. Но нам нужен постоянный ток.

Для этого необходимо заменить контактные кольца на коллектор. А расположение показано на рисунке ниже.

Генератор одноконтурный с коммутатором

Выводы катушки (проводники) соединены с коммутаторами. И коммутатор вращается вместе с катушкой.

Коллекторы соединены щетками. И щетки стационарные. Нагрузка подключается через щетки.

Теперь направление магнитного поля от N-полюса к S-полюсу. А ток, проходящий через проводник-1, идет от А к В. Ток, проходящий через проводник-2, идет от С к D.

Следовательно, ток, проходящий через нагрузку, идет от F к G.

После половина оборота, расположение выглядит так, как показано на рисунке ниже.

С коммутатором Одноконтурный генератор

В этом состоянии ток, проходящий через проводник-1, идет от B к A. А направление тока через проводник-2 — от D к C. Следовательно, направление тока через нагрузку — от F к G.

Следовательно, направление тока через нагрузку не меняется после полуоборота. Еще дальше катушка вращается по часовой стрелке. Но ток проходит через нагрузку остается в одном направлении.

Схема такого расположения показана на рисунке ниже.

Одноконтурный генератор с формой выходного сигнала коммутатора

Здесь мы видим, что ток течет только в одном направлении. Следовательно, мы можем получить пульсирующий выход постоянного тока из этой схемы с помощью коммутатора.

551 Общий вид, 1 вид сегодня

Основные части двигателя DC и их функции — Wira Electrical

10 сентября 2022 преобразование электрической энергии в механическую. Наиболее распространенный тип двигателя постоянного тока работает за счет генерируемых магнитных полей. Большинство типов двигателей постоянного тока работают по электромеханическому или электронному принципу, чтобы производить изменения тока в двигателе. Как следует из названия, этот двигатель работает от постоянного напряжения.

Детали двигателя постоянного тока

Если вы читали объяснение двигателя постоянного тока, вы можете найти другое количество частей двигателя постоянного тока. Наиболее часто упоминаемыми деталями являются ротор, статор, щетка, коллектор и якорь. Они не ошибаются, но это не совсем так.

Детали двигателя постоянного тока ничем не отличаются от генератора постоянного тока, но обязательно прочтите разницу между двигателем постоянного тока и генератором.

Полное описание частей двигателя постоянного тока можно прочитать ниже:

Ротор

Ротор происходит от слова «вращать», что означает электрическую вращающуюся часть двигателя постоянного тока. Ротор – подвижная часть двигателя постоянного тока. Он динамически перемещается при подаче напряжения на обмотку якоря. Это создаст механическое движение для двигателя постоянного тока.

Это важные части двигателя постоянного тока. Ротор состоит из:

• Вал
• Сердечник якоря
• Щетка
• Коллектор
• Обмотки якоря

Статор

Статор происходит от «стационарного», что означает, что это электрические неподвижные части двигателя постоянного тока. Статор не движется, а только создает магнитное поле вокруг ротора, чтобы ротор вращался, когда на него подается напряжение.

Статор состоит из:

• Ярма или рамы
• Обмотки возбуждения
• Полюса

Щетка

Щетки присоединены к электрической цепи от коммутатора в качестве моста. Щетки обычно изготавливаются из углеродного или графитового материала.

Коллектор

Коллектор имеет форму разрезного кольца. Кольцо изготовлено из меди и разделено на 2 или более частей в зависимости от количества обмоток якоря. Разделенный сегмент соединен с обмоткой якоря.

Основное назначение коммутатора – подача электрического тока на обмотки якоря. Основная идея работы двигателя постоянного тока — это взаимодействие между северным и южным полюсами, создаваемое обмотками якоря и обмотками возбуждения. Сгенерированный северный полюс от якоря будет притягиваться к южному полюсу от обмотки возбуждения и наоборот, производя вращательное движение от ротора. Постоянный крутящий момент, создаваемый этим движением ротора в одном направлении, называется коммутацией.

Таким образом, коммутатор — это часть, соединенная с якорем для переключения тока в обмотках якоря. Каждый сегмент разрезного кольца изолирован друг от друга изоляционным материалом, таким как слюда. Резюмируя, мы подводим электрический ток от источника питания к щеткам через коммутатор и затем обмотки якоря.

Читайте также: каскадный ОУ

Обмотки якоря

Обмотка якоря используется для возбуждения статического магнитного поля в роторе. Устанавливаем обмотку якоря вокруг прорези сердечника якоря.

Обмотки якоря могут быть изготовлены из:

• Конструкция обмотки внахлестку
• Конструкция волновой обмотки

Помимо обмоток якоря мы находим сердечник якоря, изготовленный из ламинирования кремнистой стали с низким гистерезисом для уменьшения магнитных потерь. Эти многослойные стальные листы будут собраны вместе для создания сердечника арматуры цилиндрической формы. Внутри сердечника также есть прорези из того же материала, что и сердечник.

Обмотки возбуждения

Обмотки возбуждения изготовлены из медного провода и обмотаны вокруг полюсных башмаков. Обмотка возбуждения используется для возбуждения статического магнитного поля в статоре. Устанавливаем обмотки возбуждения вокруг паза полюсных башмаков. Нам не нужны обмотки возбуждения, если мы используем постоянные магниты, такие как двигатель с постоянными магнитами или двигатель с постоянными магнитами.

Хомут или рама

Хомут представляет собой железную раму в качестве защитного кожуха для ротора и статора. Эта часть защищает все, что находится внутри, поддерживает якорь и корпус магнитных полюсов, обмотки возбуждения и полюс для обеспечения магнитных полей для ротора.

Полюса

Полюса в статоре используются для возбуждения определенной последовательности магнитных полюсов, чтобы обеспечить вращение ротора. Он делится на Pole Core и Pole Shoes.

Для двигателя постоянного тока нам нужны магнитные поля, чтобы ротор начал вращаться. Чтобы генерировать магнитные поля, мы размещаем обмотки возбуждения вокруг полюсного башмака, который прикреплен к полюсному сердечнику во внутренней части ярма. Эти части Pole Shoe и Pole Core крепятся друг к другу с помощью гидравлического давления. Конструкция представляет собой ярмо, удерживающее полюсный сердечник, на котором закреплены полюсные башмаки с обмотками возбуждения. Этот полюсный узел создает поток, распространяющийся в воздушный зазор между ротором и статором.

Читайте также: характеристики двигателя постоянного тока

6 Общие проблемы с двигателем постоянного тока

Майк Свитцер, менеджер по продуктам

Свяжитесь с нами для получения экспертных консультаций и услуг

Хотя двигатели постоянного тока являются простыми машинами, правильное и своевременное техническое обслуживание важно для продления срока службы двигателя и оборудования. Пользователи двигателей постоянного тока в производственном секторе слишком хорошо знают, какие головные боли могут возникнуть при устранении неполадок. Эта статья поможет вам устранить шесть наиболее распространенных проблем с двигателем постоянного тока.

1. Угольные щетки

Двигатели постоянного тока должны применяться с соответствующей нагрузкой. Это очень важно для проводимости щеток на коммутаторе и плотности тока, чтобы щетки могли сохранять определенную смазывающую способность при контакте с коммутатором под нагрузкой. Когда приложенная нагрузка непостоянна и двигатель имеет неправильный класс щеток, угольные щетки могут преждевременно изнашиваться, вызывая накопление угольной пыли внутри двигателя. Эта проблема может привести к необратимому износу коллекторных стержней. Обзор угольной щетки может быть полезен для определения надлежащего класса щетки для каждого из ваших приложений.

Также важно поддерживать надлежащее постоянное давление щетки на коммутатор, чтобы обеспечить полную плотность тока в точке контакта, чтобы предотвратить преждевременный износ щеток. Углеродная пыль разрушает изоляцию и должна поддерживаться путем удаления пыли внутри двигателя, чтобы предотвратить низкие показания мегомметра. Хороший способ предотвратить накопление нагара — использовать сжатый воздух для удаления оставшейся пыли внутри двигателя. Очень низкое показание мегомметра может уведомить привод постоянного тока о необходимости отключить питание, чтобы предупредить о потенциале заземления.

2. Щеточная стойка Регулировка

Зубчатая рейка или вилка должны быть правильно отрегулированы в так называемое «нейтральное» положение. Для этого вам необходимо расположить соседние щетки в области коммутатора снаружи или между опорной полярностью катушек якоря, на которые подается напряжение на щетках. Хранение щеток в нейтральном положении может предотвратить чрезмерное искрение под нагрузкой. Изменение нагрузки может быть трудным для правильного выполнения. Установка нейтрального положения может быть отрегулирована и выполнена на месте, если применимо.

3. Техническое обслуживание коллектора

Как и угольные щетки, коллектор время от времени требует обслуживания. Стержни на коллекторе должны поддерживаться путем механической обработки сегментированных стержней коллектора. Сегменты изолированы между стержнями формовочной слюдой. Некоторые более крупные двигатели постоянного тока могут быть обработаны на месте, чтобы предотвратить ненужное извлечение двигателя. Очень важно соблюдать надлежащие графики технического обслуживания, чтобы коллектор оставался круглым без биения на поверхности. Если эксцентриситет коммутатора неприемлем, вы можете получить сломанные щетки и/или пружины щеток. Некруглый коллектор также может привести к потенциально высоким стержням, которые могут повредить щетки и вызвать чрезмерное искрение в местах контакта щеток с медными стержнями. Также рекомендуется использовать хорошо сбалансированный якорь, чтобы предотвратить ненужное повреждение коллектора щетками.

Имейте в виду, что угольная пыль будет скапливаться между стержнями коллектора и может привести к короткому замыканию между стержнями. Когда коллектор подвергается механической обработке, обычно рекомендуется подрезать слюдяную изоляцию между каждым стержнем, снимая фаски с верхних краев боковых сторон. Это обеспечит более гладкую поверхность контакта угольных щеток.

Сохранение эксцентриситета коммутатора на минимальном уровне обеспечит более продолжительное время работы. Помните, что время простоя равносильно потере денег.

4. Проблемы с обмоткой

Другими распространенными проблемами двигателя постоянного тока могут быть выход из строя обмотки возбуждения или межполюсной обмотки. Любая обмотка может проявляться как искрение на щетках. Правильные данные для замены вышедшей из строя обмотки разрабатываются в соответствии с точными спецификациями производителя. Если у вас нет штатного инженера, у группы Ассоциации обслуживания электрооборудования есть много информации, чтобы вернуть ваш двигатель с правильными данными, как если бы он был новым. Когда двигатель постоянного тока остается бездействующим, а привод не настроен с опцией ослабления поля, у вас могут возникнуть проблемы с нагревом от обмотки возбуждения. К большинству двигателей постоянного тока среднего и большого размера будет прикреплена какая-либо система воздуходувки, чтобы облегчить эту проблему.

5. Проблемы с механическим двигателем постоянного тока

Как и в случае любого электродвигателя, надлежащее техническое обслуживание обязательно. Подшипники необходимо правильно смазывать и обслуживать, если целью является их долговечность. Ваш двигатель также должен быть правильно собран, чтобы избежать проблем с подшипниками, таких как несоосность корпусов торцевой рамы (несоосность фиксаторов подшипника/крепления статора к торцевой раме). Правильная установка и центровка являются факторами, которые необходимо учитывать, чтобы двигатель мог продолжать работать с максимальной производительностью.

6. Привод  Техническое обслуживание

Преобразователи постоянного тока также могут быть причиной неэффективного двигателя постоянного тока. Проблемы с кремниевыми управляемыми выпрямителями (SCR) в приводе могут быть обнаружены на коммутаторе в виде чрезмерного искрения на щетках до ближайшей заземленной/металлической поверхности в торцевой раме на стороне коллектора двигателя. Современные приводы постоянного тока запрограммированы в соответствии со спецификациями мощности, напряжения и силы тока под нагрузкой. Привод также может быть оснащен опцией для установки тахометра на конце вала двигателя. Если тахометр или соединения с приводом не подключены должным образом, двигатель может перейти в режим превышения скорости из-за перенапряжения на якоре. Привод реагирует на незначительное напряжение или его отсутствие на тахометре. Приводы постоянного тока предназначены для отключения двигателя в подобных случаях.

Двигатель постоянного тока сам по себе двигатель. Простой, но сложный. Всегда необходимо правильное техническое обслуживание щеток, пружин щеток и коллектора. Нет лучшего ощущения, чем когда мотор установлен и зарабатывает деньги на свой бизнес.

Компания Southwest Electric обладает опытом, позволяющим обслуживать и поддерживать работу вашего двигателя с максимальной производительностью. Мы можем создать и внедрить индивидуальную программу обслуживания, которая максимально продлит срок службы ваших приложений ЦОД. Позвоните нам, напишите по электронной почте или запросите расценки, используя кнопку ниже, чтобы связаться с нами сегодня.

Есть вопрос о проблемах с двигателем переменного тока? Прочтите нашу статью о двигателях переменного тока!

Оставайтесь на связи.

Следите за новостями Southwest Electric в LinkedIn и Facebook.

Распространенные проблемы с двигателями постоянного тока — Motor Specialty Inc.

Опубликовано: 16 апреля 2021 г.

Двигатели постоянного тока широко распространены и используются во множестве различных приложений, таких как пылесосы, слайсеры, конвейеры для печей для пиццы, торговые автоматы и многие другие механизмы. Эти двигатели представляют собой простые механизмы, и для продления срока их службы важно правильное техническое обслуживание. Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных проблем, на которые вам необходимо обратить внимание при работе с двигателем постоянного тока.

• Регулировка стойки щетки: Рейка, также называемая элементом хомута, должна быть правильно отрегулирована в «нейтральное» положение. Чтобы это было сделано правильно, необходимо расположить соседние щетки в области коммутатора снаружи или между опорной полярностью катушек якоря, на которые подается напряжение на щетках. Хранение щеток в нейтральном положении может препятствовать экстремальному искрению под нагрузкой.

• Угольные щетки: Важно, чтобы двигатели постоянного тока устанавливались с соответствующей нагрузкой. Это чрезвычайно важно для проводимости щеток на коммутаторе, а также для плотности тока, чтобы щетки могли поддерживать правильную смазывающую способность при контакте с коммутатором под нагрузкой. Если приложенная нагрузка непостоянна или двигатель имеет неправильный класс щеток, угольные щетки могут изнашиваться быстрее, чем обычно, что приводит к накоплению угольной пыли внутри двигателя. Накопление угольной пыли внутри двигателя может привести к износу коллекторных стержней, что может привести к необратимому повреждению.

Важно поддерживать надлежащее постоянное давление щетки на коллектор, чтобы обеспечить подачу полной плотности тока в точку контакта и уменьшить преждевременный износ щеток. Углеродная пыль является разрушительной и должна быть удалена из двигателя, чтобы предотвратить низкие показания мегомметра (электрический счетчик, который измеряет очень высокие значения сопротивления, посылая сигнал высокого напряжения на тестируемый объект). Лучший способ ограничить накопление угольной пыли — использовать сжатый воздух. Это удалит любую пыль, все еще присутствующую внутри двигателя.

• Техническое обслуживание коммутатора: Точно так же, как угольные щетки время от времени требуют обслуживания, так и коллектор. Важно, чтобы стержни коллектора сохранялись за счет правильной механической обработки сегментированных стержней коллектора. Эти сегменты изолированы между стержнями с помощью формовочной слюды. Важно, чтобы графики технического обслуживания соблюдались, чтобы гарантировать, что коллектор остается круглым, без биения на поверхности. Если эксцентриситет коллектора не такой, как должен быть, вы рискуете сломать щетки или пружины щеток, а иногда и то, и другое. Если коммутатор выходит за пределы круглой формы, это может быть причиной потенциально высоких стержней, что может привести к повреждению щеток и вызвать чрезмерное искрение в местах контакта щеток с медными стержнями. Чтобы предотвратить ненужное повреждение коллектора щетками, рекомендуется использовать хорошо сбалансированный якорь.

Имейте в виду, что сведение к минимуму эксцентриситета коммутатора важно для обеспечения более длительного времени работы.

• Техническое обслуживание привода : Приводы постоянного тока также могут быть причиной того, что двигатели постоянного тока могут работать не так эффективно, как должны. Кремниевые управляемые выпрямители (SCR) могут вызывать проблемы в приводе. Эти проблемы могут быть обнаружены на коммутаторе в виде чрезмерного искрения на щетках, ближайших к поверхности земли/металла в торцевой раме; это можно найти на стороне коллектора двигателя. Сегодня приводы постоянного тока запрограммированы на мощность, вольт и ампер под нагрузкой. Приводы постоянного тока также могут быть оснащены опцией тахометра (прибор, который измеряет рабочую скорость двигателя, обычно в оборотах в минуту), который должен быть прикреплен к концу вала двигателя. Двигатели могут перейти в режим превышения скорости, если тахометр или соединения не разряжены должным образом, это происходит из-за перенапряжения на якоре. Привод также реагирует на незначительное напряжение или его отсутствие на тахометре; Приводы постоянного тока предназначены для отключения двигателя в таких случаях.

• Механический двигатель постоянного тока Проблемы: Как и для любого электрического устройства, техническое обслуживание имеет первостепенное значение. Подшипники должны быть правильно смазаны, чтобы обеспечить их долговечность. Ваш двигатель также должен быть правильно собран, чтобы облегчить проблемы с подшипниками, такие как несоосность корпусов торцевой рамы. Чтобы двигатель работал с максимальной производительностью, обязательно проверьте правильность установки и выравнивания.

• Проблемы с обмоткой: Другой распространенной проблемой двигателей постоянного тока является неисправность обмотки возбуждения или межполюсной обмотки. Любая из этих обмоток может представлять собой искрение на щетках. Важно при работе с вышедшей из строя обмоткой использовать правильные данные от производителя для точных спецификаций. Если двигатель постоянного тока не используется и в приводе не установлено положение ослабления поля, у вас может возникнуть потенциальная проблема с нагревом от обмотки возбуждения. Системы воздуходувки часто присоединяют к средним и большим двигателям постоянного тока, чтобы облегчить эту проблему.

Двигатель постоянного тока сам по себе представляет собой машину. Он простой, но сложный, но при правильном уходе и уходе может прослужить долгие годы. Имейте в виду, что щетки, пружины щеток и коммутаторы всегда нуждаются в надлежащем обслуживании, чтобы обеспечить эффективную работу вашего двигателя.

Наша команда Motor Specialty с нетерпением ждет возможности помочь вам обеспечить эффективную работу ваших двигателей постоянного тока на протяжении всего срока службы вашего двигателя. Позвоните нам сегодня по любым вопросам или потребностям двигателя постоянного тока!

Лаборатория автомобильной электроники Клемсона: коллекторные двигатели постоянного тока

Что такое коммутатор – работа, преимущества и применение

Электрический генератор – это один из видов машин, используемых для преобразования энергии из подаваемой механической формы в электрическую. На рынке доступны различные типы генераторов, и классификация генераторов может быть выполнена в зависимости от получаемой мощности. Выход любой машины представляет собой переменный или переменный ток, будь то постоянный ток (DC) или генератор переменного тока. Таким образом, в генераторе постоянного тока необходимо устройство для преобразования переменного тока в постоянный. Эта необходимость может быть выполнена с помощью коммутатора. В этой статье дается обзор того, что такое сегмент коммутатора, его значение, работа, схема, использование в машине постоянного тока, разъемное кольцо и его применение.

Его также называют коммутатором с разъемным кольцом. Разрезные кольца изготовлены из фосфористой бронзы и представляют собой устройство, соединенное с сердечником якоря. Он используется для сбора тока с обмотки якоря. Он изменяет форму переменного тока на постоянный или постоянный на переменный в зависимости от требований. Рисунок, на котором изображен вид в поперечном сечении, показан ниже.

Вид в разрезе

Состоит из нескольких сегментов, расположенных последовательно, к которым присоединяются концы обмотки якоря. Эти разделенные сегменты называются сегментами коммутатора. Эти сегменты покрыты тонким слоем слюды толщиной от 0,6 до 0,8 мм. Диэлектрическая прочность этих сегментов составляет примерно от 30 до 40 В. Сегменты изготовлены из твердотянутой меди с высокой проводимостью. Каждый сегмент состоит из двух сторон катушки (поскольку одна катушка содержит две стороны катушки).

Количество этих сегментов равно количеству витков.

Прикрепляется к щетке, которая используется для сбора тока с сегментов. Сегменты представляют собой вращающуюся часть, тогда как щетки являются неподвижной частью.

Функция сегмента коммутатора

Это устройство, которое преобразует либо переменный ток в постоянный, либо постоянный ток в переменный, т. е. может действовать как «выпрямитель» или как «инвертор» в зависимости от требований.

Якорь

В генераторе постоянного тока при Θ = 0° ЭДС индукции (Е _d ) будет равна нулю, при Θ = 90° ЭДС индукции (E _d ) будет максимальной, при Θ = 180° ЭДС индукции (E _d ) равна нулю, а при Θ = 270° ЭДС индукции ЭДС (E _d ) будет максимальной.

При Θ = 0° катушка будет параллельна магнитным силовым линиям. Следовательно, в обмотке не будет наводиться ЭДС.

При Θ = 90° катушка будет перпендикулярна направлению магнитных силовых линий. Теперь катушка пересекает эти силовые линии, и в соответствии с законом Фарадея об электромагнитной индукции будет индуцироваться ЭДС. Рисунок, объясняющий движение катушки в магнитном поле при Θ = 90° изображен на следующем изображении.

Работа под углом 90 градусов

При Θ = 180° катушка будет параллельна магнитным силовым линиям. Следовательно, в обмотке не будет наводиться ЭДС.

При Θ = 270° катушка будет перпендикулярна направлению магнитных силовых линий. Теперь катушка пересекает эти силовые линии, и в соответствии с законом Фарадея об электромагнитной индукции будет индуцироваться ЭДС. Рисунок, объясняющий движение катушки в магнитном поле при Θ = 270°, показан на следующем рисунке.

Работа при 270 градусах

Этот процесс повторяется, когда катушка вращается внутри магнитного поля.

Любая машина с гетерополярной системой генерирует только переменный ток. Генератор переменного тока генерирует переменный ток, генератор постоянного тока также генерирует переменный ток. Следовательно, любой генератор с гетерополярной системой генерирует только переменный ток.

ЭДС, генерируемая любой машиной, изначально показанная в виде следующей формы волны.

Генерируемая форма волны переменного тока Первоначально

Таким образом, первоначально генерируемая мощность будет переменной в любой машине, которая преобразуется в постоянный ток. Форма волны после преобразования, т. е. переменный ток заменяется постоянным, может быть проиллюстрирована следующей диаграммой.

Форма волны после преобразования

Частота генерируемой ЭДС генератора постоянного или переменного тока определяется как

f = PN/120

где,

f = частота системы,

Н·м = скорость в об/мин и

P = количество полюсов.

В генераторе постоянного тока сегменты преобразуют генерируемый переменный ток в постоянный и, следовательно, он действует как «двухполупериодный неуправляемый механический выпрямитель».

В двигателе постоянного тока сегменты преобразуют генерируемый постоянный ток в переменный и, следовательно, он действует как «двухполупериодный неуправляемый механический инвертор».

Важность коммутатора

Разница между генератором переменного тока и генератором постоянного тока существует в сегментах. В машине постоянного тока обмотка возбуждения используется на статоре, а обмотка якоря на роторе для облегчения процесса коммутации. В случае машины переменного тока обмотка якоря размещается на статоре, а обмотка возбуждения может быть расположена на ротор. Стационарная обмотка якоря более выгодна по сравнению с вращающейся обмоткой якоря. В машине постоянного тока всякий раз, когда обмотка якоря расположена на роторе, требуется больше обмотки, а также количество щеток. Из-за увеличения количества щеток увеличивается искрение на щетках, что снижает эффективность. Таким образом, стационарный якорь более выгоден по сравнению с вращающимся якорем.

Генератор переменного тока состоит из комбинации контактных колец и щетки, тогда как генератор постоянного тока состоит из комбинации коллектора и щетки.

Применение

• Используется в генераторе и двигателе постоянного тока, генераторе и двигателе переменного тока, а также в универсальных двигателях

Таким образом, эта статья содержит обзор коммутатора, который включает в себя несколько сегментов, которые используются для преобразования переменного тока в постоянный или постоянного тока в переменный.