Какой двигатель в дрели постоянный или переменный

Содержание

1. Коллекторный двигатель постоянного и переменного тока
2. Что такое коллекторный двигатель?
3. Виды КД
4. КД универсального типа
5. Особенности и область применения универсальных КД
6. КД с индуктором на постоянных магнитах
7. Независимые и параллельные катушки возбуждения
8. Последовательная катушка возбуждения
9. Смешанные катушки возбуждения
10. Бытовые электродвигатели и их использование
11. Коллекторный электродвигатель постоянного тока
12. Конструкция коллекторного электродвигателя постоянного тока
13. Типы коллекторных электродвигателей
14. Коллекторный двигатель с постоянными магнитами
15. Коллекторный двигатель с обмотками возбуждения
16. Двигатели независимого и параллельного возбуждения
17. Двигатель последовательного возбуждения
18. Двигатель смешанного возбуждения
19. Характеристики коллекторного электродвигателя постоянного тока
20. Основные параметры электродвигателя постоянного тока
21. Постоянная момента
22. Видео

Коллекторный двигатель постоянного и переменного тока

В бытовом электрооборудовании, где используются электродвигатели, как правило, устанавливаются электромашины с механической коммутацией. Такой тип двигателей называют коллекторными (далее КД). Предлагаем рассмотреть различные виды таких устройств, их принцип действия и конструктивные особенности. Мы также расскажем о достоинствах и недостатках каждого из них, приведем примеры сферы применения.

Что такое коллекторный двигатель?

Под таким определением подразумевается электромашина, преобразовывающая электроэнергию в механическую, и наоборот. Конструкция устройства предполагает наличие хотя бы одной обмотки подсоединенной к коллектору (см. рис. 1).

Рисунок 1. Коллектор на роторе электродвигателя (отмечен красным)

В КД данный элемент конструкции используется для переключения обмоток и в качестве датчика, позволяющего определить положение якоря (ротора).

Виды КД

Классифицировать данные устройства принято по типу питания, в зависимости от этого различают две группы КД:

Первые, делятся на два подвида, в зависимости от организации индуктора он может быть на постоянных магнитах или специальных катушках возбуждения. Они служат для создания магнитного потока, необходимого для образования вращательного момента. КД, где используются катушки возбуждения, различают по типам обмоток, они могут быть:

Разобравшись с видами, рассмотрим каждый из них.

КД универсального типа

На рисунке ниже представлен внешний вид электромашины данного типа и ее основные элементы конструкции. Данное исполнение характерно практически для всех КД.

Конструкция универсального коллекторного двигателя

Обозначения:

У устройств данного типа, возбуждение может быть последовательным и параллельным, но поскольку последний вариант сейчас не производят, мы его не будем рассматривать. Что касается универсальных КД последовательного возбуждения, то типовая схема таких электромашин представлена ниже.

Схема универсального коллекторного двигателя

Универсальный КД может работать от переменного напряжения благодаря тому, что когда происходит смена полярности, ток в обмотках возбуждения и якоря также меняет направление. В результате этого вращательный момент не изменяет своего направления.

Особенности и область применения универсальных КД

Основные недостатки данного устройства проявляются при его подключении к источникам переменного напряжения, что отражается в следующем:

Ранее КД широко применялись, во многих бытовых электроприборах (инструмент, стиральные машины, пылесосы и т.д.). На текущий момент производители практически престали использовать данный тип двигателей отдав предпочтение безколлекторным электромашинам.

Теперь рассмотрим коллекторные электромашины, работающие от источников постоянного напряжения.

КД с индуктором на постоянных магнитах

Конструктивно такие электромашины отличаются от универсальных тем, что вместо катушек возбуждения используются постоянные магниты.

Конструкция коллекторного двигателя на постоянных магнитах и его схема

Этот вид КД получил наибольшее распространение по сравнению с другими электромашинами данного типа. Это объясняется невысокой стоимостью вследствие простоты конструкции, простым управлением скорости вращения (зависит от напряжения) и изменением его направления (достаточно изменить полярность). Мощность двигателя напрямую зависит от напряженности поля, создаваемого постоянными магнитами, что вносит определенные ограничения.

Основная сфера применения – маломощные приводы для различного оборудования, часто используется в детских игрушках.

КД на постоянных магнитах с игрушки времен СССР

К числу преимуществ можно отнести следующие качества:

Основные недостатки:

Для устранения одного из основных недостатков данных устройств (старения магнитов) в системе возбуждения используются специальные обмотки, перейдем к рассмотрению таких КД.

Независимые и параллельные катушки возбуждения

Первые получили такое название вследствие того, что обмотки индуктора и якоря не подключаются друг к другу и запитываются отдельно (см. А на рис. 6).

Рисунок 6. Схемы КД с независимой (А) и параллельной (В) обмоткой возбуждения

Особенность такого подключения заключается в том, что питание U и U_K должны отличаться, в противном случае н возникнет момент силы. Если невозможно организовать такие условия, то катушки якоря и индуктора подключается параллельно (см. В на рис. 6). Оба вида КД обладают одинаковыми характеристиками, мы сочли возможным объединить их в одном разделе.

Момент силы у таких электромашин высокий при низкой частоте вращения и уменьшается при ее увеличении. Характерно, что токи якоря и катушки независимы, а общий ток является суммой токов, проходящих через эти обмотки. В результат этого, при падении тока катушки возбуждения до 0, КД с большой вероятностью выйдет из строя.

Сфера применения таких устройств – силовые установки с мощностью от 3 кВт.

Положительные черты:

Минусы:

Последовательная катушка возбуждения

Схема такого КД представлена на рисунке ниже.

Схема КД с последовательным возбуждением

Поскольку обмотки включены последовательно, то ток в них будет равным. В результате этого, когда ток в обмотке статора становится меньше, чем номинальный (это происходит при небольшой нагрузке), уменьшается мощность магнитного потока. Соответственно, когда нагрузка увеличивается, пропорционально увеличивается мощность потока, вплоть до полного насыщения магнитной системы, после чего эта зависимость нарушается. То есть, в дальнейшем рост тока в обмотке катушки якоря не приводит к увеличению магнитного потока.

Указанная выше особенность проявляется в том, что КД данного типа непозволительно запускать при нагрузке на четверть меньше номинальной. Это может привести к тому, что ротор электромашины резко увеличит частоту вращения, то есть, двигатель пойдет «в разнос». Соответственно, такая особенность вносит ограничения на сферу применения, например, в механизмах с ременной передачей. Это связано с тем, что при ее обрыве электромашина начинает работать в холостом режиме.

Указанная особенность не распространяется на устройства, чья мощность менее 200 Вт, для них допустимы падения нагрузки вплоть до холостого режима работы.

Преимущества КД с последовательной катушкой, такие же, как у предыдущей модели, за исключением простоты и динамичности управления. Что касается минусов, то к ним следует отнести:

Смешанные катушки возбуждения

Как видно из схемы, представленной на рисунке ниже, индуктор на КД данного типа обладает двумя катушками, подключенных последовательно и параллельно обмотке ротора.

Схема КД со смешанными катушками возбуждения

Как правило, одна из катушек обладает большей намагничивающей силой, поэтому она считается, как основная, соответственно, вторая – дополнительная (вспомогательная). Допускается встречное и согласованное включение катушек, в зависимости от этого интенсивность магнитного потока соответствует разности или сумме магнитных сил каждой обмотки.

При встречном включении характеристики КД становятся близкими к соответствующим показателям электромашин с последовательным или параллельным возбуждением (в зависимости от того, какая из катушек является основной). То есть, такое включение актуально, если необходимо получить результат в виде неизменной частоты оборотов или их увеличению при возрастании нагрузки.

Согласованное включение приводит к тому, что характеристики КД будут соответствовать среднему значению показателями электромашин с параллельными и последовательными катушками возбуждения.

Единственный недостаток такой конструкции – самая высокая стоимость в сравнении с другими типами КД. Цена оправдывается благодаря следующими положительными качествами:

Источник

Благодаря глобальной электрификации наша жизнь стала более комфортной и уютной. Быт современного человека невозможно представить без электроприборов. Немало бытовой техники, которая сплошь работает на электричестве, используется сегодня в каждом доме. Даже сельский быт изобилует различными устройствами, делающими хозяйство более прогрессивным и менее обременительным для своего владельца.

В данной статье мы затронем тему бытовых электродвигателей, которые верно служат в наших пылесосах, в стиральных машинах, в кофемолках, в кухонных комбайнах, в микроволновках, и во многих других бытовых приборах, используя которые мы даже не задумываемся о том, как они устроены, и насколько важна в них роль электродвигателя.

Бытовые электродвигатели — это не промышленные агрегаты на много киловатт, это часто результат работы инженерной мысли по оптимизации обычных, казалось бы, принципов, с целью свести недостатки к минимуму, и при этом повысить эффективность, применительно к конкретному прибору. Нужно чтобы двигатель был компактным, по возможности не шумным, и не потреблял бы слишком много электроэнергии, при этом точно выполнял бы возложенные на бытовой прибор функции.

Начнем с кухни. На каждой кухне есть микроволновка. На некоторых кухнях есть кухонный комбайн, и кофемолка, и даже посудомоечная машина. Рассмотрим двигатели этих приборов.

Обмотка двигателя оснащена параллельно рабочим конденсатором, типичная емкость которого составляет 3 мкф. Данный двигатель прекрасно справляется со своей задачей — вращает крыльчатку насоса, нагнетает воду.

Мощность этого небольшого шайбообразного мотора составляет от 2,5 до 5 ватт, а напряжение питания может быть 21, 30 или 220 вольт, в зависимости от модели микроволновки. Со своей задачей — вращать столик с тяжелой посудой — данный мотор-редуктор справляется на ура.

Рабочая обмотка изготовлена из тонкого эмальпровода, и расположена на пластиковом каркасе, надетом на статор. Имеется здесь и пусковая обмотка, роль которой выполняют короткозамкнутые одиночные витки большого сечения, расположенные по краям статора, и формирующие при включении пусковой момент.

Мотор не отличается высоким КПД, однако со своей функцией — вращать вентилятор, гнать воздух через радиатор магнетрона, справляется.

В кофемолках применяют однофазные коллекторные моторы. Такие моторы имеют обмотки как на статоре, так и на роторе. Через коллекторно-щеточный узел питание подается на обмотки ротора, и скорость вращения лезвий кофемолки получается огромной.

Моторы типичных домашних кофемолок питаются переменным током, и обладают мощностью до 180 ватт. Они развивают обороты значительно превышающие 3000 в минуту, и могут достигать 20000 и более оборотов в минуту, это особенность коллекторных моторов.

Преимущество коллекторного двигателя, применительно к кухонному комбайну, — высокий крутящий момент и высокие максимальные обороты, поскольку двигатель не является ни синхронным, ни обычным асинхронным, его скорость мало зависит от частоты, больше — от среднего тока.

Теперь переместимся в ванную комнату. Здесь, конечно, автоматическая стиральная машина. С самого начала в них применялись коллекторные двигатели с тиристорным регулированием оборотов. Такой двигатель оснащен таходатчиком, который позволяет электронике точно устанавливать скорость вращения барабана стиральной машины при любой степени загрузки.

Маленький шкив на валу двигателя значительно меньше по диаметру, чем ротор, и при оборотах, достигающих 10000 в минуту, на барабан через ремень передается 1000 оборотов в минуту, а мощность может лежать в диапазоне от 200 до 800 ватт.

В более современных стиральных машинах применяются моторы прямого привода, бесщеточные асинхронные моторы. В качестве ротора — внешний ротор с 12 постоянными магнитами, а в качестве статора — внутренний 36 катушечный статор. Катушки объединены в три группы по 12 штук, и позволяют реализовать трехфазное частотное управление скоростью вращения барабана (частота до 300 герц) посредством электронного BLDC – контроллера, и мощностью (моментом вращения) посредством ШИМ — регулирования.

Данные моторы относятся к асинхронным, и управляются при помощи BLDC – инвертора, где постоянное напряжение в районе 325 вольт подается импульсами последовательно на три группы катушек статора. Скорость достигает 1500 оборотов в минуту, а мощность в районе 1300 ватт.

Далее, конечно, вспомним пылесос. Двигатели для пылесосов изначально всегда были коллекторными. Здесь и обороты до 10000 в минуту, и мощность до 2 киловатт. Громкими такие моторы оказываются из-за особенности конструкции турбины, которая приводится во вращение.

Наиболее передовые пылесосы с импульсными магнитными моторами, где на роторе расположены постоянные неодимовые магниты, достигают 100000 оборотов в минуту за счет опять же BLDC – импульсной технологии управления. Такие моторы являются настоящим чудом инженерной мысли. Мотор интегрирован в систему всасывания и фильтрации, мощность при работе достигает 1300 ватт, то есть такой мотор в пылесосе работает более эффективно, чем коллекторный.

Комнатные трехскоростные вентиляторы работают на однофазных асинхронных моторах переменного тока, мощностью 60 ватт. Эти моторы имеют на статоре четыре обмотки, соединенные последовательно между собой и с конденсатором емкостью 1,2 мкф, хотя двигатель и является однофазным. Обмотки, соединенные между собой последовательно в замкнутую цепь статора, при переключении комбинируются в две параллельные цепи в трех различных комбинациях, так получаются доступны три различные скорости вращения вентилятора.

Итак, мы рассмотрели десять бытовых электродвигателей из наиболее часто встречающихся в быту приборов. Конечно, это не все двигатели, есть еще разнообразные фены для волос, машинки для удаления катышков, бритвы, ткацкие станки, дрели, шуруповерты, увлажнители воздуха (из первых), помпы для аквариумов, швейные машинки, принтеры и много чего еще. Если перечислять все двигатели, не хватит и десяти страниц.

Надеемся, что этот небольшой обзор был для вас полезным, и вы теперь знаете, какие электродвигатели работают в ваших бытовых приборах, которыми вы каждый день пользуетесь, и может быть даже не подозревали, что там все устроено именно так.

Источник

Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Конструкция коллекторного электродвигателя постоянного тока

Статор — неподвижная часть двигателя.

Индуктор (система возбуждения) — часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины, создающая магнитный поток для образования момента. Идуктор обязательно включает либо постоянные магниты либо обмотку возбуждения. Индуктор может быть частью как ротора так и статора. В двигателе, изображенном на рис. 1, система возбуждения состоит из двух постоянных магнитов и входит в состав статора.

Якорь — часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины, в которой индуктируется электродвижущая сила и протекает ток нагрузки [2]. В качестве якоря может выступать как ротор так и статор. В двигателе, показанном на рис. 1, ротор является якорем.

Щетки — 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.

Коллектор — часть двигателя, контактирующая со щетками. С помощью щеток и коллектора электрический ток распределяется по катушкам обмотки якоря [1].

Типы коллекторных электродвигателей

По конструкции статора коллекторный двигатель может быть с постоянными магнитами и с обмотками возбуждения.

Коллекторный двигатель с постоянными магнитами

Коллекторный двигатель с обмотками возбуждения

Двигатели независимого и параллельного возбуждения

В электродвигателях независимого возбуждения обмотка возбуждения электрически не связана с обмоткой якоря (рисунок выше). Обычно напряжение возбуждения U_ОВ отличается от напряжения в цепи якоря U. Если же напряжения равны, то обмотку возбуждения подключают параллельно обмотке якоря. Применение в электроприводе двигателя независимого или параллельного возбуждения определяется схемой электропривода. Свойства (характеристики) этих двигателей одинаковы [3].

В двигателях параллельного возбуждения токи обмотки возбуждения (индуктора) и якоря не зависят друг от друга, а полный ток двигателя равен сумме тока обмотки возбуждения и тока якоря. Во время нормальной работы, при увеличении напряжения питания увеличивается полный ток двигателя, что приводит к увеличению полей статора и ротора. С увеличением полного тока двигателя скорость так же увеличивается, а момент уменьшается. При нагружении двигателя ток якоря увеличивается, в результате чего увеличивается поле якоря. При увеличении тока якоря, ток индуктора (обмотки возбуждения) уменьшается, в результате чего уменьшается поле индуктора, что приводит к уменьшению скорости двигателя, и увеличению момента.

Коллекторный электродвигатель параллельного возбуждения имеет механическую характеристику с уменьшающимся моментом на высоких оборотах и высоким, но более постоянным моментом на низких оборотах. Ток в обмотке индуктора и якоря не зависит друг от друга, таким образом, общий ток электродвигателя равен сумме токов индуктора и якоря. Как результат данный тип двигателей имеет отличную характеристику управления скоростью. Коллекторный двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой возбуждения обычно используется в приложениях, которые требуют мощность больше 3 кВт, в частности в автомобильных приложениях и промышленности. В сравнении с КДПТ ПМ, двигатель параллельного возбуждения не теряет магнитные свойства со временем и является более надежным. Недостатками двигателя параллельного возбуждения являются более высокая себестоимость и возможность выхода двигателя из под контроля, в случае если ток индуктора снизится до нуля, что в свою очередь может привести к поломке двигателя [5].

Двигатель последовательного возбуждения

В электродвигателях последовательного возбуждения обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря, при этом ток возбуждения равен току якоря (I_в = I_а), что придает двигателям особые свойства. При небольших нагрузках, когда ток якоря меньше номинального тока (I_а &lt I_ном) и магнитная система двигателя не насыщена (Ф

I_а), электромагнитный момент пропорционален квадрату тока в обмотке якоря:

,

С ростом нагрузки магнитная система двигателя насыщается и пропорциональность между током I_а и магнитным потоком Ф нарушается. При значительном насыщении магнитный поток Ф с ростом I_а практически не увеличивается. График зависимости M=f(I_a) в начальной части (когда магнитная система не насыщена) имеет форму параболы, затем при насыщении отклоняется от параболы и в области больших нагрузок переходит в прямую линию [3].

Способность двигателей последовательного возбуждения развивать большой электромагнитный момент обеспечивает им хорошие пусковые свойства.

Коллекторный двигатель последовательного возбуждения имеет высокий момент на низких оборотах и развивает высокую скорость при отсутствии нагрузки. Данный электромотор идеально подходит для устройств, которым требуется развивать высокий момент (краны и лебедки), так как ток и статора и ротора увеличивается под нагрузкой. В отличии от КДПТ ПМ и двигателей параллельного возбуждения двигатель последовательного возбуждения не имеет точной характеристики контроля скорости, а в случае короткого замыкания обмотки возбуждения он может стать не управляемым.

Двигатель смешанного возбуждения

Двигатель смешанного возбуждения имеет две обмотки возбуждения, одна из них включена параллельно обмотке якоря, а вторая последовательно. Соотношение между намагничивающими силами обмоток может быть различным, но обычно одна из обмоток создает большую намагничивающую силу и эта обмотка называется основной, вторая обмотка называется вспомогательной. Обмотки возбуждения могут быть включены согласовано и встречно, и соответственно магнитный поток создается суммой или разностью намагничивающих сил обмоток. Если обмотки включены согласно, то характеристики скорости такого двигателя располагаются между характеристиками скорости двигателей параллельного и последовательного возбуждения. Встречное включение обмоток применяется, когда необходимо получить неизменную скорость вращения или увеличение скорости вращения с увеличением нагрузки. Таким образом, рабочие характеристики двигателя смешанного возбуждения приближаются к характеристикам двигателя параллельного или последовательного возбуждения, смотря по тому, какая из обмоток возбуждения играет главную роль [4].

Двигатель смешанного возбуждения имеет эксплуатационные характеристики двигателей с параллельным и последовательным возбуждением. Он имеет высокий момент на низких оборотах, так же как двигатель последовательного возбуждения и хороший контроль скорости, как двигатель параллельного возбуждения. Двигатель смешанного возбуждения идеально подходит для устройств автомобилей и промышленности (таких как генераторы). Выход двигателя смешанного возбуждения из под контроля менее вероятен, так как для этого ток параллельной обмотки возбуждения должен уменьшиться до нуля, а последовательная обмотка возбуждения должна быть закорочена.

Характеристики коллекторного электродвигателя постоянного тока

Эксплуатационные свойства двигателей постоянного тока определяются их рабочими, электромеханическими и механическими характеристиками, а также регулировочными свойствами.

Основные параметры электродвигателя постоянного тока

Постоянная момента

Для коллекторного электродвигателя постоянного тока постоянная момента определяется по формуле:

,

Источник

Видео

Как работают двигатели постоянного и переменного тока (русские субтитры)

Универсальные электродвигатели. Как они работают?

Электродвигатель постоянного тока. Принцип работы.

Чем отличается асинхронный электро двигатель от синхронного, как устроен электро двигатель

Необычный Электро Двигатель Обыкновенной дрели. КАК ОН УСТРОЕН ?

Схема двигателя постоянного тока. Устройство и принцип работы.

Универсальный электродвигатель

Принцип работы синхронного электродвигателя

Принцип работы бесщеточного двигателя постоянного тока

Что будет, если ЭЛЕКТРОМОТОР подключить В РОЗЕТКУ ?

Машины постоянного тока.

Электродвигатели и генераторы. – www.motors33.ru

1. Особенности коллекторных машин постоянного тока

Коллекторные машины — это в основном машины постоянного тока. Они выпускаются мощностью от долей ватта до десятков тысяч киловатт. Коллекторные машины переменного тока находят применение в качестве приводных двигателей лишь для узкого круга специальных механизмов небольшой мощности, например как приводы некоторых бытовых приборов, электрифицированного ручного инструмента, медицинского оборудования, т. е. в тех случаях, когда для питания двигателей используется однофазный и реже трехфазный переменный ток, а характеристики асинхронных машин не удовлетворяют требованиям приводного механизма.
Коллекторные машины постоянного тока используются как двигатели и как генераторы. В промышленности более распространены двигатели, что объясняется все возрастающим применением различных статических выпрямителей, обеспечивающих промышленные установки энергией постоянного тока.
Широкое распространение электродвигателей постоянного тока несмотря на их более высокую стоимость и сложность эксплуатации по сравнению с асинхронными двигателями, объясняется в первую очередь простыми и надежными способами регулирования частоты вращения, большими пусковыми моментами и перегрузочной способностью, чем у двигателей переменного тока.

Рис. 1. Двигатель постоянного тока серии 2П:
1 — тахогенератор; 2 — траверса; 3 — коллектор; 4 — станина; 5 — якорь; 6 — главный полюс; 7 — добавочный полюс;

Основными конструктивными элементами машин постоянного тока (рис. 1) являются станина с закрепленными на ней главными и добавочными полюсами, вращающийся якорь с обмоткой и коллектором и щеточный аппарат. В машинах малой и средней мощностей станина одновременно служит и корпусом, к которому крепятся лапы для установки машины, и частью магнитопровода. По ней замыкается магнитный поток. В большинстве машин станина выполнена массивной, из стальных труб, либо сварной из листов конструкционной стали. В ряде машин станину выполняют шихтованной.
К внутренней поверхности станины крепят главные и добавочные полюсы. Сердечники главных полюсов массивные либо набраны из листов стали толщиной 1 — 2 мм. Сердечники добавочных полюсов, как правило, массивные. На главных полюсах располагаются обмотки возбуждения; их МДС создают рабочий поток машины. Обмотки добавочных полюсов, расположенных по поперечным осям машины, служат для обеспечения нормальной коммутации.
Магнитопровод якоря шихтуется из листов электротехнической стали. В машинах малой мощности сердечник якоря насаживается непосредственно на вал со шпонкой и фиксируется в осевом направлении буртиком вала и кольцевой шпонкой. С торцов якоря для предотвращения распушения листов во время работы установлены нажимные шайбы, совмещенные с обмоткодержателями.
Обмотки якорей двухслойные. В машинах мощностью до 15 — 20 кВт они выполнены из круглого провода и уложены в полузакрытые пазы. В пазовых частях обмотка крепится пазовыми клиньями, в лобовых — бандажами из стеклоленты или немагнитной стальной проволоки, которые прижимают их к обмоткодержателям. В машинах большой мощности катушки обмотки якоря наматывают из прямоугольного провода и укладывают в открытые пазы. Крепление обмотки либо такое же, как и в машинах малой мощности, т. е. клиньями в пазовой и бандажами в лобовой части, либо бандажами и в пазовой, и в лобовой части. Выводные концы каждой секции обмотки впаиваются в прорези коллекторных пластин.
Коллекторы в большинстве машин общего назначения цилиндрические. Торцевые коллекторы применяют лишь в некоторых машинах малой мощности специального назначения. Во всех цилиндрических коллекторах пластины имеют клиновидную форму с углом наклона, при котором пластины, собранные в кольцо, плотно прилегают друг к другу боковыми поверхностями и зажимают миканитовую изоляцию (рис. 2). Наибольшее распространение получили коллекторы, в которых пластины удерживаются в сжатом состоянии металлическими нажимными конусами (рис. 3) либо опрессовкой в пластмассу (рис. 4).

Рис. 2. Положение коллекторных пластин в цилиндрических коллекторах:
1 — пластины коллектора; 2 — изоляция между пластинами; Р — сила давления нажимных конусов; Р, — сила арочного распора

В коллекторах с нажимными конусами пластины закрепляются передвижением переднего нажимного конуса по втулке коллектора. При этом создается давление на нижнюю часть ласточкина хвоста пластин и возникает арочный распор (рис. 2). Такие коллекторы называют арочными. Пластины коллектора с расположенными между ними изоляционными прокладками образуют монолитное кольцо. Нажимные конусы изолируют от пластин миканитовыми фигурными прокладками — манжетами, имеющими большую механическую прочность.

Рис. 3. Коллектор с нажимными конусами:
1 — передний нажимной конус; 2 — пластины коллектора ; 3 — втулка коллектора; 4 — изоляционная манжета; 5 —задний нажимной конус

Коллекторы на пластмассе более просты в изготовлении, но в силу меньшей механической прочности и надежности не применяются в машинах большой мощности.
В некоторых быстроходных машинах, например в возбудителях турбогенераторов, из-за больших центробежных сил, действующих на пластины коллектора, прочность их крепления с помощью ласточкиных хвостов оказывается недостаточной и коллекторные пластины крепят на втулку с помощью внешних бандажных колец (рис. 5).

Рис. 5. Принципиальная конструкция коллектора с бандажными кольцами:
1 — изоляция под бандажными кольцами; 2 — бандажные кольца; 3 — пластины коллектора; 4 — втулка коллектора

Щетки коллекторных машин устанавливают в щеткодержатели, закрепленные на щеточных пальцах, причем на каждом щеточном пальце может быть установлено по нескольку щеткодержателей и щеток, соединенных между собой параллельно. Число щеток и их размеры определяются номинальным током машины. Число щеточных пальцев должно быть равно числу полюсов машины. Двигатели с волновой обмоткой на якоре при отсутствии места для установки полного комплекта щеточных пальцев допускают установку неполного числа щеточных пальцев, что используется в некоторых конструкциях тяговых двигателей. Щеточные пальцы укреплены на траверсе, которая допускает поворот на некоторый угол вокруг оси машины для регулирования положения щеток на коллекторе.
В последние годы получают распространение бесколлекторные двигатели постоянного тока, в которых механический преобразователь тока — коллектор со щеточным аппаратом — заменен вентильным коммутатором. Вентильные двигатели имеют широкий диапазон регулирования частоты вращения и не имеют недостатков, связанных с работой скользящих контактов коллектор—щетки, характерных для коллекторных машин постоянного тока.

3. Характеристики машин постоянного тока.
Машины постоянного тока по своим характеристикам определяются системой возбуждения: независимой, параллельной, последовательной или смешанной.

При независимой системе возбуждения обмотка возбуждения питается от постороннего источника постоянного тока и ток возбуждения не зависит от режима работы и нагрузки машины. Генераторы с независимой системой возбуждения допускают регулирование напряжения практически от нуля до номинального. Изменение напряжения при увеличении нагрузки определяется только размагничивающим действием реакции якоря и увеличением падения напряжения на сопротивлении якорной цепи.
Ток параллельной обмотки возбуждения генераторов с самовозбуждением меняется в зависимости от напряжения на выводах генератора и уменьшается с ростом нагрузки из-за размагничивающего действия реакции якоря, что в свою очередь приводит к добавочному увеличению падения напряжения. За счет этого номинальное падение напряжения генераторов с параллельным возбуждением больше, чем генераторов с независимым возбуждением.
В генераторах со смешанной системой возбуждения при согласном включении параллельной и последовательной обмоток поток стабилизируется, так как размагничивающее действие реакции якоря компенсируется изменением МДС последовательной обмотки, пропорциональным току нагрузки. Последовательную обмотку таких машин называют стабилизирующей. Номинальное падение напряжения генераторов со стабилизирующей обмоткой мало. Некоторые генераторы выполнены со стабилизирующей обмоткой, при которой обеспечивается равенство 7НОМ = (7Х|Х (где 1/Х]Х — напряжение холостого хода).

При встречном включении параллельной и последовательной обмоток возбуждения напряжение на выводах генератора резко падает с увеличением тока нагрузки. Такие системы возбуждения находят применение в сварочных генераторах постоянного тока.
В двигателях параллельного возбуждения размагничивающее действие реакции якоря может вызвать неустойчивую работу, так как уменьшение потока с ростом нагрузки из-за действия реакции якоря при малом суммарном сопротивлении якорной цепи приводит к увеличению частоты вращения двигателя. Поэтому в большинстве двигателей средней и во всех двигателях большой мощности помимо параллельной устанавливается последовательная обмотка возбуждения, стабилизирующая магнитный поток и придающая устойчивость механической характеристике (рис. 7, а).

Рис. 7. Механические характеристики двигателей постоянного тока:
а — смешанного возбуждения; б — последовательного возбуждения

Механические характеристики двигателей с последовательным возбуждением (рис. 7,б) имеют специфический «падающий» характер. Двигатели с последовательным возбуждением используются в приводах, требующих больших пусковых моментов и устойчивой работы при малых частотах вращения.

4. Регулирование частоты вращения машин постоянного тока.

Частота вращения двигателя при неизменной нагрузке может быть изменена регулированием питающего напряжения U, включением последовательно с якорем дополнительного регулировочного резистора и изменением магнитного потока машины (изменением тока возбуждения). В практике применяются все три способа регулирования.
Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения встречает трудности, связанные со сложностью преобразования напряжения постоянного тока. Для этой цели либо применяют статические преобразователи напряжения, либо питают двигатель от отдельного генератора постоянного тока, допускающего плавное регулирование напряжения (система генератор — двигатель). Такие системы применяют лишь для отдельных специальных приводов, требующих регулирования частоты вращения по сложной программе, например для главных двигателей прокатных станов.
Регулирование частоты вращения потоком является наиболее экономичным способом, так как потери в регулировочных резисторах, включаемых для этой цели последовательно с обмоткой возбуждения, невелики из-за малого тока возбуждения.
Однако этот способ позволяет лишь увеличивать частоту вращения двигателей по сравнению с номинальной. Такой способ регулирования предусмотрен для всех серийных двигателей постоянного тока.
Включение добавочного резистора в цепь якоря дает возможность плавно регулировать частоту вращения, но сопряжено с большими потерями в регулировочном реостате, по которому проходит полный ток нагрузки. Этот способ используется, например, для регулирования частоты вращения тяговых двигателей.
В современных системах регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока применяются тиристорные схемы, позволяющие осуществить регулирование частоты вращения в широких пределах по заданной программе. Датчиками частоты вращения для осуществления обратной связи при регулировании могут быть тахогенераторы, размещенные на валу якоря двигателя (рис. 1).

5. Коммутация машин постоянного тока

Коммутация машин постоянного тока, т. е. изменение направления тока в секциях обмотки якоря при переходе секций от одного полюсного деления к другому, происходит при кратковременном замыкании их щетками на пластинах коллектора. При коммутации в короткозамкнутых секциях возникают реактивная ЭДС и ЭДС вращения, наводимая потоком реакции якоря, магнитные силовые линии которого пронизывают замкнутые при коммутации секции. При движении коллектора в момент отхода пластины коллектора от замыкающей данную секцию щетки происходит разрыв цепи (замкнутой секции), имеющей индуктивное сопротивление, и возникает искрение между сбегающим краем щетки и коллекторной пластиной. При неудовлетворительной коммутации искрение может быть значительным и может привести к местному повреждению коллектора, что в свою очередь ухудшает переходный контакт щетка—коллектор и усиливает искрение. Качество коммутации машины постоянного тока оценивается по интенсивности искрения на коллекторе (табл. 1).
Для улучшения коммутации во всех машинах постоянного тока, кроме машин малой мощности, устанавливают добавочные полюсы, МДС которых компенсирует МДС реакции якоря по поперечной оси машины, т. е. в зоне расположения коммутируемых секций. Кроме того, поток, создаваемый обмоткой добавочных полюсов, наводит в замкнутых при коммутации секциях ЭДС, несколько превышающую реактивную ЭДС секций и направленную ей навстречу. Коммутация машины при этих условиях становится прямолинейной или даже ускоренной. Напряжение под сбегающим краем щеток уменьшается до весьма малых значений и искрение под щетками становится не опасным для работы машины.
В крупных машинах постоянного тока кроме добавочных полюсов в пазах на наконечниках главных полюсов располагают компенсационную обмотку . Компенсационная обмотка предназначена для компенсации воздействия реакции якоря на поток возбуждения по продольной оси. Уменьшение влияния реакции якоря позволяет выполнять машины с уменьшенным воздушным зазором и улучшить их коммутацию.

Таблица 1. Оценка степени искрения под сбегающим краем щеток по ГОСТ 183-74

Степень искрения	Характеристика степени искрения	Состояние коллектора и щеток
1	Отсутствие искрения	Отсутствие почернения на коллекторе и следов нагара на щетках
ll 4	Слабое искрение под небольшой частью края щетки
‘i	Слабое искрение под большей частью края щетки	Появление следов почернения на кол-[ лекторе и следов нагара на щетках, легко устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином
2	Искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и перегрузки	Появление следов почернения на коллекторе и следов нагара на щетках, не устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином
3	Значительное искрение под всем краем щетки с появлением крупных и вылетающих искр. Допускается только при прямом включении или реверсировании машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для дальнейшей работы	Значительное почернение на коллекторе, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и частичное разрушение щеток

КОЛЛЕКТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА МАЛОЙ МОЩНОСТИ С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ОТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ ДП80-180-4

Коллекторный двигатель — постоянный ток

Cтраница 1

Коллекторные двигатели постоянного тока различаются также по добротности пуска. Наилучшую добротность пуска ( отношение пускового момента к пусковому току) имеют двигатели последовательного возбуждения, а для двигателей с возбуждением от постоянных магнитов и с параллельным возбуждением добротность в 1 5 — 3 раза ниже.
 [1]

Коллекторные двигатели постоянного тока в зависимости от способа их возбуждения имеют различную жесткость механической характеристики. Двигатели с параллельным возбуждением и с возбуждением от постоянных магнитов вследствие повышенной жесткости механической характеристики имеют более стабильную частоту вращения, а с применением специальных устройств — регуляторов скорости ( центробежно-вибра-ционных или электронных) достигается стабильность частоты вращения от 5 до 0 5 % и выше.
 [2]

Коллекторные двигатели постоянного тока и универсальные коллекторные двигатели по целому ряду свойств выгодно отличаются от асинхронных двигателей: они позволяют получать различные частоты вращения; дают возможность просто, плавно и экономично регулировать частоту вращения в широком диапазоне, имеют сравнительно высокий КПД, большие пусковые моменты. Эти положительные качества способствуют широкому распространению коллекторных двигателей несмотря на наличие у них весьма существенных недостатков, вызываемых наличием щеточно-коллекторного узла, снижающего надежность и требующего дополнительного ухода.
 [3]

Коллекторные двигатели постоянного тока могут быть использованы как в тех случаях, когда требуется регулирование скорости, так и в тех случаях, когда требуется постоянство скорости.
 [4]

Коллекторные двигатели постоянного тока могут быть использованы в случаях, когда требуется регулирование скорости, а также в случаях, когда требуется постоянство скорости.
 [5]

Коллекторные двигатели постоянного тока могут быть использованы как в тех случаях, когда требуется регулирование скорости, так и в тех случаях, когда требуется постоянство скорости.
 [6]

У коллекторных двигателей постоянного тока перегрузочная способность ограничивается условиями коммутации, а значения максимального момента двигателей обычно в 3 — 4 раза выше номинального.
 [7]

Недостатком коллекторных двигателей постоянного тока является наличие щеточно-коллекторного узла, что ограничивает их долговечность и является источником радиопомех. Вследствие искрения на скользящем контакте эти двигатели не пригодны для эксплуатации во взрывоопасных средах.
 [8]

Основным достоинством коллекторных двигателей постоянного тока является возможность регулирования частоты вращения в широком диапазоне, линейность механической и, в большинстве случаев, регулировочной характеристики, большой пусковой момент, высокое быстродействие, малая масса и объем на единицу полезной мощности и более высокий КПД по сравнению с двигателями переменного тока той же мощности.
 [9]

По функциональному назначению коллекторные двигатели постоянного тока подразделяются на силовые и управляемые. В свою очередь, силовые электродвигатели выполняются со стабилизацией и без стабилизации частоты вращения.
 [10]

В отличие от коллекторного двигателя постоянного тока бесконтактный двигатель имеет обмотку якоря на статоре, а систему возбуждения ( полюсы) на роторе. По своей конструкции бесконтактный двигатель постоянного тока напоминает синхронный двигатель, ток в фазах которого изменяется в зависимости от положения ротора. Вследствие этого имеются два подхода к рассмотрению электромагнитных процессов в бесконтактном двигателе.
 [12]

В качестве двигателей стартеров используют коллекторные двигатели постоянного тока, в основном последовательного возбуждения. В быстроходных стартерах применяют двигатели смешанного возбуждения с шунто-вой обмоткой для ограничения частоты вращения при холостом ходе. Все стартерные двигатели ( рис. 26.6) выполняют четырех-полюсными, с простой волновой обмоткой якоря. Пазы обычно открытые или полузакрытые. При наличии шунтовой обмотки последнюю располагают или на одном полюсе ( создавая небольшую несимметрию магнитного потока), или на двух полюсах одной полярности. Коллектор обычно выполняют с креплением пластин на пластмассе.
 [13]

В отличие от случая питания коллекторного двигателя постоянного тока последовательного возбуждения от сети постоянного тока, когда двигатель не имеет конечного значения угловой скорости идеального холостого хода и не может работать в генераторном режиме параллельно с сетью, в данной схеме за счет применения системы подчиненного регулирования, которая снижает напряжение на якоре и ток якоря по мере уменьшения нагрузки, характеристики двигателя оказываются такими же, как и у двигателя постоянного тока независимого возбуждения: с конечным значением угловой скорости идеального холостого хода и практически линейными.
 [14]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

Общее руководство по техническому обслуживанию двигателей постоянного тока

Программа технического обслуживания двигателей постоянного тока представляет собой график профилактического и корректирующего обслуживания, который охватывает проверки, очистку, испытания, замену и смазку, необходимые для обеспечения надлежащей работы двигателей постоянного тока и связанного с ними оборудования. Программу технического обслуживания довольно легко разработать и внедрить. ¹ После того, как регулярные проверки технического обслуживания будут включены в график работы магазина, они вскоре станут прозрачными, но при этом будут приносить значительную экономию средств, помимо затрат времени и материалов, затрачиваемых на их обслуживание.

Обзор

Вкратце, программа технического обслуживания двигателя постоянного тока (таблица 1) начинается с просмотра истории обслуживания двигателя. ² Этот обзор может выявить текущие проблемы, которые являются неотъемлемой частью самого двигателя, а также внешние условия (например, перегрузки, дисбаланс, неправильное применение), которые неблагоприятно влияют на нормальное рабочее состояние двигателя. ³ После изучения истории обслуживания следует провести визуальный осмотр для выявления любого очевидного износа, засорения охлаждающих вентиляторов или загрязнения окружающей среды (влажность или коррозия). Эту проверку также следует проводить после разборки двигателя для обнаружения признаков неисправности компонентов, таких как сгоревшие обмотки, оборванные провода и т. д. Затем следует проверить обмотки двигателя. Для большинства ремонтных мастерских это проверка изоляции заземления. ⁴ Поскольку коллектор и щеточный узел являются быстроизнашиваемыми деталями двигателя постоянного тока, на осмотр, ремонт или замену этих жизненно важных компонентов необходимо потратить дополнительное время. Наконец, следует провести осмотр подшипников; изношенные или шумные подшипники требуют замены. Если герметичные подшипники, не требующие смазки, не используются, двигатель необходимо смазать, а затем снова собрать. ⁵ Перед отправкой двигателя из ремонтной мастерской необходимо провести эксплуатационные испытания.

Таблица 1: Программа технического обслуживания двигателей постоянного тока

⁶

Краткий обзор руководства по техническому обслуживанию

В этом руководстве по техническому обслуживанию рассматриваются стандартные процедуры технического обслуживания большинства двигателей постоянного тока. Чтобы определить требования к техническому обслуживанию конкретного двигателя, техник по техническому обслуживанию должен обратиться к технической документации производителя перед выполнением технического обслуживания. Это руководство разделено на следующие подразделы:

• Просмотр истории обслуживания
• Проверка уровня шума и вибрации
• Визуальный осмотр
• Испытания обмоток
• Обслуживание щеток и коллекторов
• Подшипники и смазка

Обзор истории обслуживания

Техническое обслуживание двигателя постоянного тока, как и все виды промышленного технического обслуживания, требует предварительного планирования и составления графика. Это начинается с просмотра истории обслуживания двигателя, обычно содержащейся в журнале обслуживания оборудования, или, если журнал недоступен, опроса клиента, оператора или ответственной стороны, чтобы определить, какой тип обслуживания требуется, профилактическое или корректирующее (ремонт при отказе). ⁷ Цель состоит в том, чтобы определить:

• Какой вид обслуживания требуется.
• Какой обслуживающий персонал необходим для выполнения обслуживания (уровень квалификации).
• Какие детали необходимы для выполнения технического обслуживания (например, подшипники, щетки и т. д.)
• Какое планирование или координация с другими отделами требуется для выполнения технического обслуживания (планирование простоев или нерабочих часов) ⁸
• Какие существуют угрозы безопасности, которые могут помешать техническому обслуживанию.
• Если есть проблемы, отличные от самого двигателя, вызвавшие поломку двигателя.

Проверка на шум и вибрацию

Перед отсоединением двигателя и отправкой его в мастерскую или ремонтную мастерскую для технического обслуживания необходимо провести проверку на шум и вибрацию. Это требует, чтобы двигатель был подключен к ведомой нагрузке, находился под напряжением и нормально работал (если это возможно). Наличие механических шумов или вибраций может указывать на множество проблем, таких как механический и/или электрический дисбаланс, несоосность, дребезг щеток, неисправные подшипники, погнутые валы, механически ослабленные обмотки (например, из-за чрезмерной вибрации) или просто ослабленный вентилятор охлаждения или что-то застряло внутри вентиляционных отверстий или кожуха. Если обмотки ослаблены, после разборки проверьте изоляцию и повреждение выводов. ⁹ Вибрации также могут быть основной причиной перегрева и искрения щеток.

Шумы и вибрации не ограничиваются механическими проблемами или дисбалансом; электрические дисбалансы, такие как разомкнутые или закороченные обмотки или неравномерные воздушные зазоры, могут вызывать шумы или вибрации. Самый простой способ устранить электрическую неисправность из-за механического дисбаланса — сначала включить двигатель, а затем отключить питание. Если шум/вибрация присутствует при отключенном питании, проблема механическая; если шум прекращается при отключении питания, проблема обычно связана с электричеством. ¹⁰

Визуальный осмотр

Перед разборкой ознакомьтесь с технической документацией производителя по рекомендуемым проверкам или процедурам. Эта документация предоставит ценную информацию для проведения визуальных осмотров. ¹¹

Визуальный осмотр предназначен для наблюдения и регистрации отклонений в физическом состоянии двигателя в обесточенном состоянии. Двигатель, который выглядит грязным, корродированным или имеет «изношенный» вид, указывает на то, что он эксплуатировался в неблагоприятных условиях и может иметь больше проблем, чем обычно. Эта проверка должна включать тест на «обоняние». От обмоток двигателя исходит запах гари? Запах гари исходит от изоляционного лака обмоток двигателя. ¹² Если да, то это указывает на проблему перегрева. В этих условиях возможно повреждение обмотки двигателя, поэтому необходимо провести испытания обмотки.

Проблемы с перегревом не обязательно могут быть связаны с двигателем; скорее, они могут быть результатом механических перегрузок, таких как заедание ведомой нагрузки или холодное масло, которое перекачивается через привод двигателя ¹³ , работа двигателя на низких скоростях, что приводит к недостаточному потоку охлаждающего воздуха, электрическим помехам от постоянного тока. приводы перегревают обмотки, или это может быть просто результатом загрязнения окружающей среды. Грязь действует как теплоизолятор, а тепловое повреждение является недостатком нормальной работы двигателя. Осмотрите охлаждающий вентилятор и проходы, чтобы убедиться, что они работают и не засорены соответственно. Очистите все поверхности тряпкой и продуйте или пропылесосьте проходы с помощью бытового пылесоса. Коррозия может повредить обмотки двигателя, а также создать высокое сопротивление проводных соединений. Если коррозия носит хронический характер, может потребоваться перемотка двигателя, если испытания обмотки подтвердят, что обмотка повреждена. Также может потребоваться переустановка клемм клеммной коробки двигателя.

Проверка обмоток двигателя

После того, как двигатель разобран и проведен тщательный осмотр внутренних компонентов, проводится проверка обмоток двигателя. Вот где история технического обслуживания может доказать свою ценность. Какая история обслуживания зарегистрирована в отношении отказов или отклонений от нормы обмоток? Мотор когда-нибудь перематывали? Если да, то в чем причина отказа? Эта информация предполагает, какие испытания обмотки двигателя необходимы. В некоторых ситуациях может потребоваться проведение испытаний обмотки двигателя помимо проверки изоляции заземления (мегомметром). Есть ли признаки перегрева обмоток? Это может проявляться в виде следов ожогов, трещин или, в случае катастрофы, оголенного провода. Серьезные повреждения потребуют перемотки двигателя.

Еще раз проверьте физическое состояние обмоток. Если они загрязнены или покрыты коррозией, очистите обмотки щеткой, горячей водой с моющими средствами и пылесосом. ¹⁴ Прежде чем использовать какие-либо растворители или моющие средства, проверьте документацию производителя, чтобы убедиться, что они не повредят изоляцию. Избегайте использования сжатого воздуха, так как под действием силы воздуха частицы могут попасть в изоляцию обмотки и повредить ее. Есть ли влага на обмотках? В этом случае перед проведением любых испытаний обмотки обмотки должны быть тщательно высушены. Влажные или мокрые обмотки, как правило, дают ложные показания при проведении испытаний изоляции, поэтому обмотки должны быть предварительно высушены. Это делается путем запекания обмоток двигателя в печи до тех пор, пока сопротивление изоляции не станет не менее 10 МОм. Конкретные требования см. в технической документации производителя. Если это не сработает, сначала рассмотрите возможность повторного лакирования двигателя. ¹⁵ Если двигатель прошел испытания изоляции, это адекватное решение. В противном случае потребуется перемотка, работа, которая выходит за рамки возможностей большинства мастерских общего обслуживания.

Стандартным способом проверки изоляции обмотки является испытание мегомметром ¹⁶ , при котором на двигатель подается постоянное напряжение, обычно 500 или 1000 вольт, и измеряется сопротивление изоляции. Минимальное сопротивление изоляции относительно земли составляет 1 МОм на кВ номинальной мощности плюс 1 МОм при температуре окружающей среды 40 градусов Цельсия ¹⁷ . Обычны измерения 50 МОм и более. ¹⁸ Значения сопротивления зависят от размера двигателя, типа провода и т. д. Конкретные значения сопротивления изоляции заземления см. в документации производителя. Одно предостережение относительно проверки изоляции заземления с помощью мегомметра: значения могут различаться, поэтому проводите несколько тестов в течение определенного периода времени. Низкие показания указывают на проблему, которую необходимо исследовать. Проверка изоляции заземления не является комплексной проверкой изоляции двигателя; он, например, не проверяет сопротивление изоляции между витками обмоток. Для проверки пробоя изоляции между катушками или между витками потребуется испытание высоким импульсом, испытание Hipot, для которого требуется специальное испытательное оборудование ¹⁹

Обслуживание щеток и коллектора

Щетки и коллектор являются неотъемлемой частью нормальной работы двигателя постоянного тока. Щетки ²⁰ перемещаются или скользят по вращающемуся коллектору якоря; при включении двигателя должен быть небольшой шум щеток, дребезжание или искрообразование. ²¹ Чрезмерный износ щеток или выкрашивание являются признаками неправильной коммутации двигателя, что может быть вызвано различными факторами. В обесточенном состоянии поверните якорь вручную, чтобы убедиться, что щетки свободно перемещаются по коллектору и достаточно ли натянута пружина ²² , чтобы они не отрывались от коммутатора. ²³ Хорошая щетка должна иметь полированную поверхность, что свидетельствует о правильной посадке. ²⁴ Проверьте соединения щеток, убедитесь, что они затянуты и чисты. Определите, правильно ли выровнены кисти. Отклонение от нейтрали может вызвать искрение (реакция якоря). Щетки должны располагаться на одинаковом расстоянии вокруг коллектора и параллельно стержням. Удалите мусор вокруг щеток. Сравните щетки с новым набором щеток, чтобы оценить степень износа. Если они чрезмерны или вы считаете, что они не прослужат до следующего технического обслуживания, замените их.

Коллектор ²⁵ должен быть гладким, полированным, коричневым. Не должно быть канавок, царапин или задиров. Если на коллекторе есть почерневшие, шероховатые участки, это, вероятно, вызвано искрением щеток. Если коллектор имеет латунный вид, это свидетельствует о чрезмерном износе, который может быть вызван неправильным типом щетки или неправильным натяжением пружины. Проверьте техническую документацию производителя, чтобы убедиться, что установлены правильные щетки. Углеродная пыль и мусор от щеток могут вызвать искрение и повредить коллектор. Если коллектор шероховатый и стержни неровные, его нужно будет обточить на токарном станке, чтобы восстановить округлость. Для очистки коллектора используйте щетку для чистки коллектора (стекловолокно) и немного очистителя электродвигателя. Никогда не используйте наждачную бумагу, потому что в ней есть частицы металла, стирание которых может вызвать короткое замыкание. Снимите пружины щеток, проведите щеткой по кожуху коллектора и распылите. Когда закончите, продуйте двигатель, чтобы он был сухим и чистым. ²⁶

Подшипники: замена и смазка

Существуют различные типы подшипников ²⁷ , и требуемое техническое обслуживание зависит от типа подшипника, условий эксплуатации и применения двигателя. Существуют закрытые подшипники со смазкой на весь срок службы , используемые в двигателях малой мощности, не требующих смазки. ²⁸

Смазка — это только одна из трех задач технического обслуживания подшипников двигателя. Очистка, удаление и замена — другие задачи. При проверках на шум и вибрацию подшипники должны быть проверены на наличие аномальных шумов, вибраций или горячих подшипников. Тесты на «чувство» и «звук» — это простые методы оценки состояния подшипников. ²⁹ Для проверки на ощупь при работающем двигателе коснитесь корпуса подшипника. Если он очень горячий на ощупь, подшипник, вероятно, неисправен. В тесте «звук» прислушайтесь к ударам или скрежету. Если они есть, подшипники нуждаются в более тщательном осмотре и возможной замене. Для большинства типов источники отказов подшипников:

• Недостаточное количество масла или смазки.
• Слишком много смазки, вызывающее взбалтывание и перегрев.
• Изношенные подшипники (т. е. сломанные шарики или неровные кольца и т. д.)
• Горячий двигатель или внешняя среда.

Если история обслуживания свидетельствует о повторных отказах подшипников, проверьте спецификации производителя, чтобы определить, был ли установлен правильный подшипник. Если это не так, то причиной может быть внешний фактор. Перед снятием или заменой подшипника очистите корпус растворителями или промывочными маслами. Подшипники следует протирать безворсовой тряпкой. Будьте очень осторожны, чтобы грязь не попала в подшипник. Если подшипники необходимо заменить, снимите их с помощью соответствующего инструмента. Ни в коем случае нельзя использовать молотки, так как они могут повредить обоймы подшипников. Лапы съемника подшипников должны крепиться к боковой стенке внутреннего кольца или прилегающей детали.

График смазки зависит от подшипника и применения двигателя. Малые и средние двигатели с шарикоподшипниками (кроме закрытых) смазываются каждые 3-6 лет при нормальных условиях. Влажная, агрессивная или высокотемпературная среда может потребовать более частого смазывания. Надлежащая смазка имеет решающее значение для надлежащей смазки; узнайте у производителя рекомендации по маслу/смазке. Перед смазкой снимите предохранительную заглушку с нижней части корпуса, чтобы предотвратить избыточное давление во время смазки. После завершения смазки дайте двигателю поработать 5-10 минут, пока смазка не потечет из смазочного отверстия. Это удалит лишний жир. ³⁰

1. Брумбах, Майкл Э. и Клейд, Джеффри А.. Промышленное обслуживание. Thomson Delmar Learning., 2003. Стр. 617. ↩

.

2. Брумбах, Майкл Э. и Клейд, Джеффри А. Промышленное обслуживание. Thomson Delmar Learning., 2003. Стр. 616. ↩

.

3. Служба летных стандартов. Справочник техника по техническому обслуживанию авиации. Министерство транспорта США, Федеральное авиационное агентство, 2008 г., стр. 10-152. ↩
4. Реннер, Дональд, и Реннер, Б. Практическое обслуживание оборудования для водоснабжения и водоотведения. Издательство Техномик, 1999. Страница 53. ↩
5. Служба летных стандартов. Справочник техника по техническому обслуживанию авиации. Министерство транспорта США, Федеральное авиационное агентство, 2008 г., стр. 10-152. ↩
6. Реннер, Дональд, и Реннер, Б. Практическое обслуживание оборудования для водоснабжения и водоотведения. Technomic Publishing Co., 1999. Стр. 53. ↩

.

7. Брумбах, Майкл Э. и Клейд, Джеффри А. Промышленное обслуживание. Thomson Delmar Learning., 2003. Стр. 616. ↩

.

8. Найман, Дон и Левитт, Джоэл. Планирование, планирование и координация технического обслуживания. Industrial Press, Inc., 2001. Стр. 121. ↩
9. Вок, Виктор. Вибрация машин: измерение и анализ. McGraw-Hill, Inc., 1991. Стр. 169. ↩

.

10. Вок, Виктор. Вибрация машин: измерение и анализ. McGraw-Hill, Inc., 1991. Стр. 169. ↩

.

11. Служба летных стандартов. Справочник техника по техническому обслуживанию авиации. Министерство транспорта США, Федеральное авиационное агентство, 2008 г. , стр. 10-152. ↩
12. Шульц, Джордж П. Трансформаторы и двигатели. Butterworth-Heinemann, 1989. Страница 273. ↩

.

13. Адамс, Максвелл Дж. Электробезопасность: Руководство по причинам и предотвращению опасностей, связанных с электричеством. Институт инженеров-электриков (Великобритания), 2004 г. Стр. 7. ↩
14. Трейстер, Джон Э. и Штауффер, Х. Брук. Карманный справочник электрика по поиску и устранению неисправностей. Макгроу-Хилл. 2000. Стр. 104. ↩
15. Стоун, Грег и др. Электрическая изоляция вращающихся машин. IEEE Press, John Wiley & Sons Publications, Inc., 2004. Стр. 81. ↩

.

16. Кхандпур, Рагбир С. Поиск и устранение неисправностей электронного оборудования. McGraw-Hill, 2007. Стр. 64. ↩

.

17. Agrawal, KC. Справочник по промышленной энергетике и приложениям. Butterworth-Heineman, 2001. Страница 125. ↩
18. Agrawal, KC. Справочник по промышленной энергетике и приложениям. Butterworth-Heineman, 2001. Стр. 125. ↩

.

19. Реннер, Дональд и Реннер, Б. Практическое обслуживание оборудования для водоснабжения и водоотведения. Technomic Publishing Co., 1999. Стр. 53. ↩

.

20. Оливер, Кеннет Г. Основы промышленного электричества: руководство по обучению и обслуживанию. Industrial Press, Inc., 1991. Страницы 179–180. ↩
21. Толият, Хамид А. и Климан Г. Б. Справочник по электродвигателям. Марсель Деккер, Inc., 2004. Страница 331. ↩
22. Оливер, Кеннет Г. Основы промышленного электричества: руководство по обучению и обслуживанию. Industrial Press, Inc., 1991. Страницы 191. ↩
23. Служба летных стандартов. Справочник техника по техническому обслуживанию авиации. Министерство транспорта США, Федеральное авиационное агентство, 2008 г., стр. 10-152. ↩
24. Хаттангади А. А. Предотвращение отказов машин и оборудования. Тата МакГроу-Хилл, 2004. Стр. 383. ↩

.

25. Хаттангади А. А. Предотвращение отказов машин и оборудования. Тата МакГроу-Хилл, 2004. Страница 380. ↩
26. Служба летных стандартов. Справочник техника по техническому обслуживанию авиации. Министерство транспорта США, Федеральное авиационное агентство, 2008 г., стр. 10-152. ↩
27. Guyer, Raymond A. Справочник по подшипникам качения и руководство по поиску и устранению неисправностей. Chilton Book, 1996. Стр. 12. ↩

.

28. Хайнц П. Блох. Практическая смазка для промышленных объектов. Fairomnt Press. 2009. Страница 262. ↩
29. Трейстер, Джон Э. и Штауффер, Х. Брук. Карманный справочник электрика по поиску и устранению неисправностей. Макгроу-Хилл. 2000. Стр. 104. ↩
30. Трейстер, Джон Э. и Штауффер, Х. Брук. Карманный справочник электрика по поиску и устранению неисправностей. Макгроу-Хилл. 2000. Стр. 104. ↩

Форма запроса на продажу автомобилей

×

Двигатели постоянного тока – принципы работы

Коммутаторы — Дрекан

Nelco-Commutators: 30-летний опыт производства Com …

ПРОИЗВОДСТВО КОММУТАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА : ОТ 120 ММ ДО 3 МЕТРОВ, ЛИТОЕ ИЛИ V-ОБРАЗНОЕ КОЛЬЦО … 

Компания Nelco-Commutators, европейский специалист в области коммутаторов для двигателей постоянного тока, была основана более 30 лет назад и присоединилась к группе Drekan в 2016 году. Специализируясь на массовом производстве литых коллекторов для производителей двигателей, Nelco за последние десять лет переориентировала свою деятельность на мелкосерийное производство или отдельные компоненты для ремонтных компаний.

С тех пор группа Drekan помогла Nelco диверсифицировать свою стратегию, направленную на предложение комплексных решений для двигателей постоянного тока всем своим клиентам.

• Производство формованных коллекторов диаметром от 80 до 600 мм
• Производство механических коллекторов с V-образным кольцом для тягового или промышленного применения
• Реконструкция ваших больших коллекторов до 3 метров
• Мелкосерийное производство коммутаторов постоянного тока двигатели
• Изготовление под заказ катушек для якорей двигателей постоянного тока
• Производство небольших серий новых якорей по запросу (новый вал, новые контакты, новая обмотка…

Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться в Nelco-Commutators по всем вопросам приобретения или ремонта якоря, коллектора или катушки.

Проконсультируйтесь с нами быстро, заполнив форму с подробными характеристиками ваших коммутаторов.

Коллекторы типа «ласточкин хвост» типа «N»: идеально подходят для стандартных применений

Многочисленные соединения типа «ласточкин хвост» обеспечивают идеальное крепление медных сегментов по всей длине втулки из нержавеющей стали или чугуна. Благодаря контролю давления свода в сочетании с очень высококачественной термореактивной формовочной смолой, коллекторы по технологии «N» имеют хорошую размерную стабильность при воздействии скорости и температуры. Этот тип конструкции рекомендуется для двигателей класса H. Диэлектрические свойства и сопротивление изоляции очень высокие. Мы предлагаем широкий ассортимент ступиц и формовочных фланцев. Чтобы избежать затрат на создание инструментов, стандартные конструкции доступны практически во всех размерах.

Малая радиальная толщина наших коммутаторов типа «ласточкин хвост» «N» обеспечивает очень большие поверхности охлаждения, а также отличное соотношение цены и качества.

Коллектор типа «ласточкин хвост» «H»: лучшее соотношение цены и качества

Благодаря технологии, очень похожей на технологию нашего коммутатора типа «N», наш коммутатор типа «ласточкин хвост» типа «H» был разработан с усиленным сегментным зажимом. Хотя наши коммутаторы типа «H» не могут достичь производительности наших коммутаторов «RX», они обеспечивают более высокие рабочие скорости, чем обычные коммутаторы типа «ласточкин хвост», и по относительно доступной цене.
Эта технология явно представляет собой лучшее соотношение цены и качества для тяговых двигателей или промышленного использования.

Коллекторы «RX»: эксклюзивная конструкция Nelco для высокопроизводительных двигателей

Конструкция RX представляет собой первоклассную производительность. Этот принцип уникален для сектора литых коллекторов, поскольку между медными сегментами и стальными армирующими кольцами нет смолы, что приводит к прямому контакту. Полиамидная пленка толщиной в несколько сотых миллиметра обеспечивает их изоляцию. Стабильность размеров превосходна при воздействии скорости и температуры, и эта производительность удивительно постоянна на протяжении всего массового производства.

Преимущества коммутатора RX:

• Максимальное перемещение сегмента составляет 1 микрон и обычно незаметно.
• Деформации овальности составляют менее 10 микрон, и их трудно измерить, поскольку они сливаются с допуском ротора.

Замечательная размерная стабильность при уровнях деформации, не нарушающих коммутацию, увеличивает срок службы щеток, а также позволяет производить замену вместе с другими механическими компонентами двигателя при ограниченном техническом обслуживании

Коллекторы «V-RING»: для крупногабаритных или тяговых двигателей

Благодаря самой старой в мире технологии коммутаторов двигателей постоянного тока этот коммутатор по-прежнему наиболее часто используется во всем мире для тяговых или больших коллекторов, которые невозможно отлить. По этой технологии коллектор устанавливается путем затягивания двух стальных конусов, составляющих ступицу, которая изолирована от сегментов коммутатора двумя слюдяными конусами. Самым большим преимуществом этого типа коллектора является то, что его можно полностью разобрать, а затем снова собрать.

Таким образом, весь пакет медных сегментов может быть заменен после нескольких «технических» притирок или легко может быть выполнен изолированный ремонт, например, после перемещения сегмента. Эта технология практически не имеет ограничений по размеру. Фактически мы можем производить механически сварные коллекторы диаметром несколько метров. Однако его стоимость намного выше, чем у литых коллекторов, поскольку их производство, сборка и стабилизация не могут быть автоматизированы и должны выполняться вручную.

Реконструкция: быстрое и экономичное решение

Вариант реконструкции специфичен для механических коллекторов и возникает после нескольких лет эксплуатации, в течение которых уже был проведен ряд операций по шлифовке. Она также может быть проведена после автомобильной аварии (механическая поломка, пожар и т. д.). Целью этой операции является сохранение всех компонентов концентратора и замена только медных сегментов и изолирующих деталей из слюды (сегменты и конусы). Поэтому операцию можно провести в предельно сжатые сроки и по гораздо более доступной стоимости, чем полная замена коммутатора. Для наших клиентов, которые занимаются сборкой и стабилизацией коллектора, мы можем предоставить только пакет предварительно собранных сегментов и набор из 2-х слюдяных конусов.

Более 600 артикулов доступны немедленно …

Имея на складе почти 4000 коммутаторов, представляющих 600 различных артикулов, Nelco обладает крупнейшим в мире запасом коммутаторов для двигателей постоянного тока. Как только характеристики надрезов/фрезерования будут приняты, Nelco сможет подготовить, упаковать и отправить ваш заказ в любую точку Европы (в течение 48 часов) или мира (в течение одной недели).

За последние 30 лет мы наладили партнерские отношения со всеми производителями двигателей (Leroy-Somer, ABB, TT, Siemens и т. д.), которым мы до сих пор поставляем коллекторы первой сборки. На самом деле, наш склад включает в себя литые модели коллекторов, которые наиболее широко используются для ремонта.

Все наши артикулы могут поставляться индивидуально для срочных нужд или производиться в малых или средних масштабах.

Объяснение двигателя постоянного тока — инженерное мышление

Узнайте, как работает двигатель постоянного тока, чтобы понять основной принцип работы двигателя постоянного тока. Мы рассматриваем обычный ток, поток электронов, обмотку, якорь, ротор, вал, статор, щетки, щетки, клеммы, ЭДС, электромагниты, магнитное притяжение, а также подробные анимации того, как работает двигатель постоянного тока.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

🎁 Получите руководство Флеминга в формате PDF БЕСПЛАТНО ➡️ Здесь

Детали двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока

Двигатели постоянного тока выглядят примерно так, как показано выше, хотя есть довольно много вариантов. Они используются для преобразования электрической энергии в механическую, и мы можем использовать их, например, в наших электроинструментах, игрушечных автомобилях и охлаждающих вентиляторах.

Используется для преобразования электроэнергии

Когда мы смотрим на двигатель постоянного тока, мы сначала видим металлический защитный кожух, который образует статор.
На одном конце у нас есть кончик вала, выступающий из корпуса, на который мы можем прикрепить шестерни, лопасти вентилятора или шкивы.

Статор

На другом конце пластиковая заглушка с двумя клеммами. Мы можем подключить источник питания к этим клеммам, чтобы вращать вал.

Если снять кожух, чтобы заглянуть внутрь двигателя, мы обнаружим два магнита, образующих статор. Это постоянные магниты, образующие северный и южный магнитные полюса.

Магниты внутри двигателя

Проходя через центр двигателя, мы видим этот стержень, который называется валом. Используется для передачи механической энергии. К валу прикреплен ротор. Ротор состоит из нескольких дисков, склеенных вместе, на каждом диске есть Т-образные выступы.

Т-образные плечи ротора обернуты обмотками катушки, по которым проходит электрический ток от батареи. Когда ток проходит через катушки, он создает электромагнитное поле, мы контролируем синхронизацию и полярность этого магнитного поля, чтобы создать вращение.

Внутренний двигатель

Концы катушек подключены к коммутатору. Коллектор представляет собой кольцо, которое разделено на несколько пластин, расположенных концентрически вокруг вала. Пластины разделены и электрически изолированы друг от друга, а также от вала. Концы каждой катушки соединяются с разными пластинами коммутатора, они делают это, чтобы создать цепь, и мы скоро увидим это в деталях.

Основы двигателя постоянного тока

Под пластиковой задней крышкой находятся щетки, рычаги и клеммы. Пластины коллектора находятся между двумя щетками.

Щетки, плечи и клеммы

Щетки трутся о сегменты коммутатора, замыкая цепь. Затем электричество может проходить через клемму, через плечо в щетку, через сегмент коммутатора в катушку, затем через другой сегмент коммутатора, в противоположную щетку и плечо обратно к другому терминалу.

Компоненты двигателя постоянного тока

Эти компоненты дают нам наш основной двигатель постоянного тока. Чтобы понять, как работает двигатель постоянного тока, нам нужно понять некоторые основы электричества, а также то, как работают компоненты внутри.

Основы электричества

Электричество — это поток электронов по проводу. Когда много электронов течет в одном направлении, мы называем это током. Электричество постоянного тока означает, что электроны текут только в одном направлении, от одной клеммы батареи прямо к другой. Если мы перевернем батарею, то ток будет течь в противоположном направлении.

Основы электричества

Внутри медной проволоки мы находим атомы меди. Обращаясь вокруг каждого атома, мы находим свободные электроны, они называются свободными электронами, потому что они могут свободно перемещаться к другим атомам. Они, естественно, сами по себе движутся к другим атомам, но это происходит во всех и во всех направлениях случайным образом, что бесполезно для нас. Нам нужно, чтобы много электронов текло в одном направлении, и мы можем сделать это, подав на провод разность потенциалов. Напряжение подобно давлению и заставит электроны двигаться. Электроны текут только в полной цепи. Они всегда пытаются вернуться к своему источнику, поэтому, когда мы даем им путь, такой как провод, они будут течь через него. Даже если мы временно создадим путь, они воспользуются им, как только он станет доступен. Мы можем размещать компоненты на этом пути так, чтобы они проходили по нему и выполняли работу за нас, например, освещали лампу.

Атомы меди

В этих анимациях мы будем использовать два термина. Это поток электронов и обычный ток. Поток электронов — это то, что на самом деле происходит с электронами, текущими от отрицательного вывода к положительному. Обычный ток движется в обратном направлении от положительного к отрицательному. Обычный ток был первоначальной теорией, и его до сих пор широко преподают и используют, потому что его легче понять. Просто помните о двух терминах и о том, какой из них мы используем.

Электронный поток и обычный ток

Постоянные магниты

Магнит

Как вы, наверное, уже знаете, магниты поляризованы северным и южным концами. Эти типы известны как постоянные магниты, потому что их магнитное поле всегда активно. Находясь рядом с другим магнитом, одинаковые концы отталкиваются, а противоположные притягиваются. Таким образом, мы получаем эти толкающие и притягивающие силы, вызванные магнитным полем магнитов.

Линии магнитного поля

Магниты имеют эти изогнутые линии магнитного поля, которые проходят от северного полюса к южному полюсу и простираются, изгибаясь вокруг внешней стороны. Магнитное поле наиболее сильное на концах, мы видим это, потому что силовые линии магнитного поля расположены ближе друг к другу.

Мы действительно можем увидеть магнитное поле магнита, посыпав магнит железными опилками.

Магнитное поле магнита с железными наполнителями

Когда два магнита находятся в непосредственной близости друг от друга, их магнитные поля взаимодействуют. Два одинаковых конца будут отталкиваться друг от друга, и их силовые линии магнитного поля не соединятся. Однако две противоположные полярности будут притягиваться друг к другу, и силовые линии магнитного поля сойдутся в область высокой концентрации.

Магнитное поле противоположных концов сольется

Поэтому мы помещаем два магнита противоположной полярности в статор двигателя, чтобы создать сильное магнитное поле через ротор.

Электромагниты

Когда мы подсоединяем провод к положительной и отрицательной клемме батареи, ток электронов потечет по проводу от отрицательной к положительной клемме.

Когда электроны проходят через медный провод, они создают электромагнитное поле вокруг провода. Мы действительно можем увидеть это, поместив несколько магнитов вокруг провода. Когда мы пропускаем электричество через провод, магниты вращаются. Когда мы изменим направление тока, магниты также изменятся и выровняются в противоположном направлении.

Таким образом, мы можем создать магнитное поле, которое действует как постоянный магнит, за исключением того, что в этом случае мы можем отключить магнитное поле.

Проблема с электромагнитным полем в проводе в том, что оно довольно слабое. Но мы можем сделать его намного прочнее, просто свернув провода в катушку. Каждый провод по-прежнему создает электромагнитное поле, но они объединяются в гораздо большее и сильное магнитное поле, которое мы используем для создания катушек в роторе.

Сделайте электромагнитное поле сильнее, смотав провода в катушку.

Обмотки

Катушки проволоки известны как обмотки. Самый простой двигатель постоянного тока имеет всего одну катушку. Это более простая конструкция; проблема, однако, в том, что они могут выравниваться магнитно, что блокирует двигатель и останавливает его вращение. Чем больше наборов катушек у нас будет, тем более плавным будет вращение, это особенно полезно для низкоскоростных приложений. Поэтому мы обычно находим в двигателе не менее трех катушек, чтобы обеспечить плавное вращение.

Чем больше комплектов катушек, тем плавнее вращение

Каждая катушка расположена под углом 120 градусов друг к другу. Между каждой катушкой находим пластину коллектора. Каждая катушка соединена с двумя коллекторными пластинами. Пластины электрически изолированы друг от друга, за исключением того, что они соединены через катушки. Итак, если мы соединим положительные и отрицательные клеммы с двумя пластинами коммутатора, мы сможем замкнуть цепь, потечет ток и в катушках возникнет магнитное поле.

Основы катушки

Ротор

Ротор, или якорь, состоит из нескольких дисков из железа, склеенных вместе.

Ротор

Каждый диск электрически изолирован друг от друга лаковым покрытием. Если бы якорь был цельным куском металла, внутри него циркулировали бы большие вихревые токи. Они вызваны индуцированной электродвижущей силой или ЭДС. Эти вихревые токи влияют на КПД двигателя. Чтобы уменьшить их, инженеры сегментируют ротор на изолированные диски, вихревые токи все равно будут протекать, но они будут намного меньше. Чем тоньше диск, тем меньше будет вихревой ток.

Тоньше диск; Меньший вихревой ток будет

Коллектор

Коллектор состоит из небольших медных пластин, закрепленных на валу. Каждая пластина электрически изолирована друг от друга, а также от вала. Конец каждой катушки соединен с отдельной пластиной коллектора. В этой конструкции каждая пластина коллектора соединена с двумя катушками.

Пластины подают электричество на катушки. Чтобы подать электричество от батареи к пластинам, у нас есть несколько щеток, которые трутся о пластины. Ручки щетки удерживают их на месте. Когда мы замкнем цепь, электричество будет поступать в сегменты коммутатора через щетки, а затем течь в 1 или 2 катушки, когда путь станет доступным.

Между щетками течет ток

В определенные моменты вращения щетки соприкасаются с двумя пластинами. Это создаст дугу, и мы получим небольшие вспышки синего света. Дуги трения со временем разрушат щетку.

Правило левой руки Флеминга

Что-то, что мы должны понять, это правило левой руки Флеминга, и для этого нам нужно использовать нашу левую руку в этой забавной форме. Вы должны помнить, что правило Флемингса использует ОБЫЧНЫЙ ТОК, а не поток электронов. Условный ток от положительного к отрицательному.

Мы используем правило левой руки Флеминга, чтобы определить, в каком направлении катушка будет толкать и тянуть, поскольку электромагнитное поле взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита.

Если мы посмотрим на провод и визуализируем, какой конец соединен с плюсом или минусом, мы сможем определить направление силы.

Для этого вытяните левую руку плашмя и представьте себе, что это большой палец, затем пальцы 1, 2, 3 и 4. Сомкните пальцы 4 и 3. Укажите пальцем 2 вправо, пальцем 1 укажите прямо вперед и направьте большой палец вверх.

Ваши 2 ^-й -й палец указывают направление обычного тока от положительного к отрицательному. Палец 1 ^st указывает на магнитное поле постоянного магнита с севера на юг. Ваш большой палец будет указывать в направлении движения.

Правило левой руки Флеминга

Мы составили руководство в формате PDF, в котором есть несколько примеров, которые помогут вам это запомнить.

🎁 Получите руководство Флеминга в формате PDF здесь БЕСПЛАТНО ➡️ Здесь

Итак, если мы посмотрим на этот пример, обычный ток движется к нам, а магнитное поле движется слева направо. Итак, мы указываем наши 2 ^-й -й палец к нам и 1 ^-й -й палец по направлению магнитного поля. Таким образом, наш большой палец направлен вверх, а это означает, что сила, действующая на провод, сдвинет его вверх.

Восходящая сила

В этом примере у нас есть обратный ток в проводе, поэтому он движется от нас. Поэтому мы переворачиваем руку так, чтобы наш 2 ^-й -й палец был направлен от нас. Наш указательный палец по-прежнему указывает в направлении магнитного поля, а большой палец направлен вниз. Это означает, что сила, действующая на провод, сместит его вниз.

Нисходящая сила

Если мы смотаем проволоку в спираль, как теперь будут действовать силы? Ну, нам нужно рассматривать катушку как две половины. В левой половине условный ток течет от нас, поэтому наша рука переворачивается, и мы видим, что получаем направленную вниз силу. С правой стороны условный ток течет к нам, поэтому сила направлена ​​вверх. Следовательно, у нас есть комбинированная сила, направленная вверх и вниз, поэтому катушка будет вращаться. Итак, теперь мы видим, как вращается мотор, давайте посмотрим подробнее.

Левая сторона Правая сторона

Операция

Хорошо, давайте рассмотрим работу двигателя постоянного тока в замедленном режиме. Укажем лишь основные части, это северный и южный магниты, которые концентрируют магнитное поле через центр. В центре мы находим вал, прикрепленный к валу, у нас есть ротор, обернутый вокруг ротора, у нас есть катушки, соединяющие катушки, у нас есть коммутатор, и для подачи питания на коммутатор у нас есть щетки и щетки. Затем у нас есть блок питания.

Ротор, катушки и коммутатор будут вращаться, все остальное останется неподвижным.

Деталь двигателя постоянного тока

Мы собираемся рассмотреть поток обычного тока и силы, возникающие на длинных сторонах каждой катушки. Мы также обозначим эти катушки 1, 2 и 3. А пластины коммутатора a, b и c.

Положение 1

1. В этом первом положении обычный ток будет течь от плюса батареи к пластине А, затем через обе катушки 1 и 3, через пластины В и С в правую щетку и обратно к батарее. Правая сторона катушки 1 имеет направленную вниз силу, а левая сторона имеет направленную вверх силу. Катушка 3 имеет восходящую силу с этой стороны и направленную вниз силу с этой стороны. Так и вращается.

Позиция 2

2. Теперь ток проходит через пластину A только в катушку 1, затем выходит через пластину B. Это создает восходящую силу слева и направленную вниз силу справа.

Позиция 3

3. Теперь ток течет через пластины A и C через катушки 1 и 2 в пластину B. Катушка 1 имеет направленную вверх силу слева и направленную вниз справа. Катушка 2 имеет направленную вверх силу слева и направленную вниз справа.

Позиция 4

4. Теперь ток течет через пластину c, в катушку 2 и на пластину b. левая сторона катушки 2 имеет направленную вверх силу, а правая — направленную вниз силу.

Позиция 5

5. Теперь ток проходит через пластину c в катушки 3 и 2 и выходит через пластины a и b. это дает нам наши восходящие и нисходящие силы на катушках.

Позиция 6

6. Теперь ток течет через пластину с в катушку 3, а затем выходит через пластину а, создавая силы, направленные вверх и вниз.

Позиция 7

7. Теперь ток течет через пластины с и В, через катушки 3 и 1 и выходит через пластину а, создавая силы с каждой стороны.

Позиция 8

8. Теперь ток течет через пластину b в катушку 1 и выходит через пластину a, что создает наши силы.

Позиция 9

9. Теперь ток проходит через пластину b в катушки 2 и 1, затем выходит через пластины c и a.

Позиция 10

10. Теперь ток течет через пластину b в катушку 2, а затем выходит через пластину c.

Позиция 11

11. Теперь ток течет через пластины B и A в катушки 2 и 3, а затем выходит через пластину c.

Затем это повторяется снова и снова, что дает нам силу вращения, которую мы используем для привода вентиляторов, шестерен, колес и шкивов.

Потоки тока, создающие силы

Если мы реверсируем источник питания, мы реверсируем ток, и это изменит силы и, следовательно, направление вращения, поэтому мы используем магнитные силы и электричество для создания простого двигателя.

Основы коллекторных двигателей постоянного тока | Portescap

ЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА BASICS

Технология щеточного постоянного тока Portescap основана на конструкции, основанной на роторе без железа (самонесущая катушка) в сочетании с системой коммутации из драгоценных металлов или углеродистой меди и магнитом из редкоземельных металлов или альнико. Он предлагает явные преимущества для высокопроизводительных систем привода и сервопривода: низкое трение, низкое пусковое напряжение, отсутствие потерь в железе, высокий КПД, хорошее рассеивание тепла, линейная функция крутящий момент-скорость. Все эти факторы облегчают использование и упрощают сервоконтур. Для систем пошагового перемещения, где низкая инерция ротора обеспечивает исключительное ускорение, а также для всего оборудования с батарейным питанием, где эффективность имеет большое значение, щеточные двигатели постоянного тока являются оптимальным решением.

Схема двигателя постоянного тока

КОНСТРУКЦИЯ ЩЕТОЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ – ТРИ ОСНОВНЫХ УЗЛА

Все двигатели постоянного тока состоят из трех основных узлов:

1. статор
2. Торцевая крышка щеткодержателя
3. ротор

1. Статор

Статор состоит из центрального и цилиндрического двухполюсного постоянного магнита, сердечника, поддерживающего подшипники, и стальной трубки, замыкающей магнитопровод. Высококачественные редкоземельные магниты обеспечивают выдающуюся производительность в небольшом корпусе. Спеченные подшипники и шарикоподшипники доступны в зависимости от нагрузки и требований вашего приложения.

2. Заглушка щеткодержателя

Торцевая крышка щеткодержателя изготовлена ​​из пластика. В зависимости от предполагаемого использования двигателя щетки могут быть двух разных типов; карбоновые или многопроволочные. В углеродных типах используется медный графит или серебряный графит, и они идеально подходят для приложений с пошаговым движением, где требуется высокий непрерывный и пиковый крутящий момент. Многожильный тип использует драгоценный металл и гарантирует низкое пусковое напряжение и повышенную эффективность, что идеально подходит для портативных приложений с питанием от батареи. Инженер Portescap может спроектировать торцевые заглушки, которые уменьшают электромагнитный шум, чтобы соответствовать требованиям ЭМС.

3. Ротор

Ротор является сердцем двигателя постоянного тока Portescap. Катушка непосредственно и непрерывно наматывается на цилиндрическую опору, которая затем удаляется, что устраняет чрезмерные воздушные зазоры и неактивные головки катушки, которые не вносят вклад в создание крутящего момента. Самонесущая катушка не требует металлической конструкции и, следовательно, обеспечивает низкий момент инерции и отсутствие заедания (ротор остановится в любом положении). В отличие от других традиционных технологий катушек постоянного тока, благодаря отсутствию железа нет гистерезиса, потерь на вихревые токи или магнитного насыщения. Двигатель имеет совершенно линейную зависимость скорости от момента, а рабочая скорость зависит только от напряжения питания и момента нагрузки. Portescap, используя свои собственные ноу-хау, разработала несколько автоматических намоточных машин для различных размеров рамы и продолжает внедрять инновации в метод намотки для увеличения выходной мощности.

Комбинация щеток и коллекторов оптимизирована для обеспечения длительного срока службы при частоте вращения до 12 000 об/мин и обеспечивает высокую надежность. Изделия Portescap DC могут обеспечивать крутящий момент в диапазоне от 0,6 мНм до 150 мНм в непрерывном режиме и от 2,5 мНм до 600 мНм в периодическом режиме.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ PORTESCAP: БЕЗЖЕЛЕЗНЫЙ РОТОР ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Ротор обычного двигателя постоянного тока с железным сердечником изготовлен из медной проволоки, намотанной на полюса его железного сердечника. Такая конструкция ротора дает следующие результаты:

• Большая инерция из-за массы железа, препятствующая быстрому пуску и остановке
• Эффект зацепления и предпочтительное положение ротора, вызванное притяжением железных полюсов к постоянному магниту.
• Значительная индуктивность катушки, вызывающая искрение во время коммутации. Это искрение вызывает, с одной стороны, электрический шум, а с другой стороны, сильную электроэрозию щеток. Именно по последней причине в обычных двигателях используются угольные щетки.

Катушка ротора без железа

• обеспечивает высокое ускорение

Самонесущий безжелезный двигатель постоянного тока от Portescap имеет много преимуществ по сравнению с обычными двигателями с железным сердечником:

• высокое отношение крутящего момента к — инерции
• отсутствие предпочтительных позиций ротора
• очень низкий крутящий момент и изменение обратной ЭДС в зависимости от положения якоря
• практически нулевой гистерезис и потери на вихревые токи
• пренебрежимо малая электрическая постоянная времени
• почти нет риска размагничивания, поэтому быстрое ускорение
• незначительное падение напряжения на щетках (с многопроволочными щетками)
• нижняя вязкостная амортизация
• линейные характеристики

Доказано, что система Portescap REE увеличивает срок службы двигателя до 1000 процентов.

Двумя основными факторами, влияющими на срок службы коллектора в щеточном двигателе постоянного тока, являются механический износ щеток из-за скользящих контактов и эрозия электродов из-за электрической дуги. Превосходная обработка поверхности, точность коллектора, а также улучшенные материалы, такие как коллекторы из драгоценных металлов с соответствующими сплавами, помогли снизить механический износ щеток. Для эффективного снижения электроэрозии при одновременном продлении срока службы коллектора компания Portescap разработала собственную систему катушек REE (Reduced Electro Erosion). Система РЭЭ снижает эффективную индуктивность щеточной коммутации за счет оптимизации взаимной индукции сегментов катушки. Чтобы сравнить и сопоставить преимущества системы REE, компания Portescap провела испытания двигателей с оптимизацией катушки REE и без нее. Износ поверхности коллектора показал улучшения в диапазоне от 100 до 300 процентов, как показано на рис. 5. Катушки 4, 5 и 6 усилены РЗЭ, а катушки 1, 2 и 3 не армированы РЗЭ.

ТЕОРИЯ ЩЕТОЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ — БЕЗЖЕЛЕЗНЫЕ РОТОРЫ

Электромеханические свойства двигателей с неметаллическими роторами можно описать с помощью следующих уравнений:

1. Напряжение источника питания U0 равно сумме падения напряжения, создаваемого током I на омическом сопротивлении RM обмотки ротора, и наведенного в роторе напряжения Ui:

U0 = I x RM + Ui (1)

2. Индуцированное в роторе напряжение Ui пропорционально угловой скорости ω ротора:
Ui = kE x ω (2)

Следует отметить, что существует следующая зависимость между угловой скоростью ω, выраженной в радианах в секунду, и скоростью вращения n, выраженной в оборотах в минуту: ω = (2π n)/60

3. Момент ротора M пропорционален току ротора I:

М = кТ х I (3)

Здесь можно отметить, что крутящий момент ротора M равен сумме крутящего момента нагрузки ML, создаваемого двигателем, и момента трения Mf двигателя:

М = МЛ + Мф

Подставив основные уравнения (2) и (3) в (1), получим характеристику момента/угловой скорости для двигателя постоянного тока с безжелезным ротором:
U0 = M x RM + kE x ω (4)

Рассчитав постоянные kE и kT из габаритов двигателя, числа витков на обмотку, числа витков, диаметра ротора и магнитного поля в воздушном зазоре, находим для микродвигателя постоянного тока с безжелезный ротор:

M/I = Ui /ω = k (5)

Это означает, что k = kE = kT

Тождество kE = kT также очевидно из следующих энергетических соображений:

Электрическая мощность Pe = U0 x I, подводимая к двигателю, должна быть равна сумме механической мощности Pm = M x ω, создаваемой ротором, и рассеиваемой мощности (согласно закону Джоуля) Pv = I2 x RM :

Pe = U0 x I = M x ω + I2 x RM = Pm + Pv

Кроме того, умножая уравнение (1) на I, мы также получаем формулу для электрической мощности Pe :

Pe = U0 x I = I2 x RM + Ui x I

Эквивалентность двух уравнений дает M x ω = Ui x I или Ui /ω = M/I и kE = kT = k

Quod erat demostrandum. Используя приведенные выше соотношения, мы можем записать основные уравнения (1) и (2) следующим образом:

U0 = I x RM + k x ω (6)

и:

U0 = M x RM/ + k x ω (7)

Графическая экспресс-характеристика «скорость-момент»:

Для преодоления момента трения Mf за счет трения щеток и подшипников двигатель потребляет ток холостого хода I0. Это дает

Мф = к х I0

и:

U0 = I0 x RM + k x ω0, где

ω0 = 2π/60 x n0, следовательно:

к = U0 — I0 /ω0 x RM (8)

Таким образом, возможно ли точно рассчитать постоянную двигателя k при скорости холостого хода n0, токе холостого хода I0 и сопротивлении ротора RM.

Пусковой ток Id рассчитывается следующим образом:
Id = U0 /RM

Следует помнить, что RM в значительной степени зависит от температуры; иными словами, сопротивление ротора увеличивается при нагреве двигателя за счет рассеиваемой мощности (закон Джоуля):

RM = RM0 (1 + γ x ∆T)

Где γ – температурный коэффициент меди (γ = 0,004/°C).

Поскольку медная масса катушек сравнительно мала, она очень быстро нагревается под действием тока ротора, особенно в случае медленного или многократного пуска. Момент Md, создаваемый пусковым током Id, получается следующим образом:
Md = Id x k — Mf = (Id — I0 )k (9)

Применяя уравнение (1), мы можем рассчитать угловую скорость ω, создаваемую напряжением U0 с моментом нагрузки Mi. Сначала определим ток, необходимый для получения крутящего момента M = ML + Mf :

I = (ML + Mf)/k Поскольку Mf /k = I0, мы можем также написать

I = (ML /k)+ I0 (10)

Для угловой скорости ω получаем соотношение

ω = (U0 − I x RM )/k (11)

= U0 /k − RM /k2 (ML + Mf )

В котором снова необходимо учитывать температурную зависимость сопротивления ротора RM; иными словами, необходимо рассчитать значение RM при рабочей температуре ротора. С другой стороны, с помощью уравнения (6) мы можем рассчитать ток I и момент нагрузки ML для заданной угловой скорости ω и заданного напряжения U0:

I = (U0 − k x ω)RM = Id − k/RM ω (12)

А с уравнением (10)

ML = (I − I0)k

Получаем значение ML:

ML = (I − I0 )k − k2/RM ω

Чаще всего возникает проблема определения напряжения питания U0, необходимого для получения скорости вращения n при заданном моменте нагрузки ML (угловая скорость ω = n x 2π/60). Подставляя уравнение (10) в (6), получаем:

U0 = (ML + I0)/k RM + k x ω (13)

Практические примеры расчетов

Обратите внимание, что везде используется Международная система единиц (СИ).

1. Предположим, что для двигателя Portescap® 23D21-216E мы хотим рассчитать постоянную двигателя k, пусковой ток Id и пусковой момент Md при температуре ротора 40°C. При напряжении питания 12 В скорость холостого хода n0 составляет 4900 об/мин (ω0 = 513 рад/с), ток холостого хода I0 = 12 мА и сопротивление RM0 = 9,5 Ом при 22°С.

Введя в уравнение (8) значения ω0 , I0 , RM0 и U0, получим постоянную двигателя k для двигателя 23Д21-216Э: k = 12 − 0,012 x 90,5 = 0,0232 против 15

Перед расчетом пускового тока необходимо рассчитать сопротивление ротора при 40°C. При ∆T = 18°C ​​и RM0 = 9,5 Ом получаем RM = (1 + 0,004 x 18) = 9,5 x 1,07 = 10,2 Ом.

Пусковой ток Id при температуре ротора 40°C становится равным
Id = (U0/RM) = (12/10,2) = 1,18 А

, а пусковой момент Md согласно уравнению (9) равен Md = k(Id − I0) = 0,0232 (1,18 − 0,012) = 0,027 Нм.

2. Зададим следующий вопрос: какую скорость вращения n достигает двигатель при моменте нагрузки 0,008 Нм и напряжении питания 9V при температуре ротора 40°C?

Используя уравнение (10), мы сначала вычисляем ток, подаваемый на двигатель при следующих условиях:

I = (ML /k)+ I0 = (0,008/0,0232) + 0,012 = 0,357 А

Уравнение (11) дает угловую скорость ω:

ω = (U0 — I x RM )/k = (9 — 0,357 x 10,2)/0,0232 = 231 рад/с

и скорость вращения n: n = 60/2π ω = 2200 об/мин

Таким образом, двигатель достигает скорости 2200 об/мин и потребляет ток 357 мА.

3. Рассчитаем теперь момент М при заданной частоте вращения n 3000 об/мин (ω = 314 рад/с) и напряжении питания U0 15В; уравнение (12) дает значение тока:

I = (U0 − k x ω)/RM = Id − k/RM x ω

= 1,18 — (0,0232/10,2) х 314 = 0,466 А

и крутящий момент нагрузки ML:

ML = к (I — I0)

= 0,0232 (0,466 — 0,012)

= 0,0105 Нм

(ML = 10,5 мНм)

4. Наконец, определим напряжение питания U0, необходимое для получения скорости вращения n 4000 об/мин (ω = 419 рад/с) при моменте нагрузки ML 0,008 Нм, при температуре ротора снова 40°C (РМ = 10,2 Ом).

Как мы уже рассчитали, ток I, необходимый для крутящего момента 0,008 Нм, равен 0,357 А.

U0 = I x RM + k x ω

= 0,357 х 10,2 + 0,0232 х 419
= 13,4 вольта

ЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПРИМЕНЕНИЕ

МЕДИЦИНСКАЯ

• Хирургические инструменты с электроприводом
• Стоматологические ручные инструменты
• Инфузионные, волюметрические и инсулиновые помпы
• Диагностическое и сканирующее оборудование

Преимущества: Анализаторы с уменьшенной площадью основания с высокой эффективностью и точностью позиционирования проб

БЕЗОПАСНОСТЬ И ДОСТУП

• Камеры видеонаблюдения
• Замки
• Считыватели штрих-кода
• Пейджинговые системы

Преимущества: низкий уровень шума и вибрации, высокая мощность и превосходная эффективность

АЭРОКОСМИЧЕСКАЯ И ОБОРОНА

• Датчик кабины
• Индикаторы
• Спутники
• Оптические сканеры

Преимущества: Низкая инерция, компактность и вес, высокая эффективность

РОБОТОТЕХНИКА И ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ

• Конвейеры
• Транспортные средства с дистанционным управлением
• Промышленные роботы

Преимущества: высокая мощность и малый вес

РУЧНОЙ ИНСТРУМЕНТ

Ножницы
Ручные инструменты для обрезки
Гвоздильные пистолеты

Преимущества: высокая эффективность, компактность и вес, низкий уровень шума

ДРУГОЕ

Офисное оборудование
Полупроводники
Модели железных дорог
Работа с документами
Оптика
Автомобильный
Транспорт
Аудио видео

Преимущества: низкий уровень шума, высокая мощность, улучшенная регулировка двигателя

Прожектор

МЕДИЦИНСКИЕ АНАЛИЗАТОРЫ Portescap решает множество задач, связанных с применением анализаторов, от отбора проб при анализе до быстрого сканирования и обнаружения молекулярных механизмов в жидкостях и газах, благодаря своим щеточным двигателям постоянного тока без сердечника. Для приложений с высокой пропускной способностью, когда анализируется более 1000 анализов в час, подходящим выбором являются высокоэффективные и высокоскоростные двигатели, такие как щеточные двигатели постоянного тока без сердечника. Низкая инерция ротора и короткая механическая постоянная времени делают их идеально подходящими для таких применений. Например, 22-мм щеточный двигатель постоянного тока без сердечника Portescap обеспечивает скорость холостого хода 8000 об/мин и механическую постоянную времени 6,8 мс. Еще одна функция анализатора, которая играет жизненно важную роль в их выходе, — это сбор образцов из пробирок или анализов и подача их в измерительные системы, основанные на фотометрии, хроматографии или других соответствующих схемах. Здесь опять же широко применим щеточный двигатель постоянного тока без сердечника из-за плотности мощности, которую он обеспечивает при небольшом размере корпуса. Вы можете максимизировать производительность вашего приложения с рабочей лошадкой 16 или 22 мм от Portescap.

Прожектор приложения

ИНФУЗИОННЫЕ НАСОСЫ Щеточные двигатели постоянного тока без сердечника обладают значительными преимуществами по сравнению со щеточными аналогами с железным сердечником для некоторых применений насосов интенсивной терапии, где преимущества варьируются от повышения эффективности до более высокой удельной мощности при меньшем размере корпуса. Одним из факторов, ухудшающих характеристики двигателя при длительном использовании, является нагрев двигателя с сопутствующими джоулевыми потерями. В моторной терминологии это регулируется коэффициентом регулирования двигателя, определяемым сопротивлением катушки R и константой крутящего момента k. Чем ниже коэффициент регулирования двигателя (R/k2), тем лучше двигатель будет работать в течение всего срока службы, сохраняя при этом более высокий КПД. Благодаря одному из самых низких коэффициентов регулирования двигателя последняя инновация Portescap в двигателях Athlonix уже приносит пользу применениям в области инфузионных насосов, предлагая выбор двигателя с более высокой производительностью с меньшими потерями тепла, более высокой эффективностью и удельной мощностью в компактных корпусах.

Прожектор приложения

СБОРКА ЭЛЕКТРОНИКИ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОГО МОНТАЖА  Как универсальные 35-мм двигатели Portescap без сердечника с коммутацией угольных щеток превосходно подходят для сборки электроники, робототехники и автоматизированного оборудования, а также являются рабочей лошадкой в ​​некоторых механизмах захвата и установки, используемых в технологии поверхностного монтажа. Наши малоинерционные двигатели диаметром 35 мм могут обеспечить высокое ускорение, низкий уровень электромагнитных помех и частые стартовые остановки, которые необходимы машинам, сохраняя при этом меньшие и легкие корпуса.

Дополнительная информация

Сборка ротора

Brush DC Motor Cutaway

DC Motors

DC Electric Motors

Когда он приходит в историю электродвигателей DC, DC Motors были первыми формами мотока. Вид. Вид двигателя. Вид. Вид двигателя. Вигшит мотор Вишит мотока. Вид. используются, так как они могут питаться от существующей мощности освещения постоянного тока
системы распределения. Первый коллекторный электродвигатель постоянного тока, способный вращать машины, был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1832 году, тогда как двигатель переменного тока не
до конца 1800-х, около 1887 г.

Двигатели постоянного тока изначально проектировались как двухобмоточные устройства. Одна обмотка находилась в «раме» или стационарной части двигателя, а вторая обмотка находилась во вращающейся части.
(арматурная) часть. Взаимодействие магнитных полей, образованных этими двумя обмотками, вызывало вращение якоря и, следовательно, способность питать нагрузку.

Конструкция

Одним из основных компонентов якоря двигателя постоянного тока является «коммутатор». Это устройство представляет собой механизм, используемый для переключения входа большинства машин постоянного тока. Он состоит из токопроводящих
сегменты изолированы друг от друга и от вала. Сегменты коллектора («стержни») соединены с концами катушек обмотки якоря. Подается ток
через стационарные щетки, находящиеся в контакте с вращающимся коллектором. Эти щетки имеют определенную ширину, соответствующую ширине сегмента коллектора, так что
приложенный ток возбуждает ОДНУ катушку якоря. Когда эта катушка находится под напряжением, она создает магнитное поле, которое выравнивается со стационарным полем в кадре, и
якорь поворачивается на это небольшое приращение ширины сегмента. Когда якорь поворачивается, этот процесс повторяется в течение полного поворота на 360°. Так как двигатель подключен к
машина (нагрузка), мощность передается оптимальным образом, так как якорь
вращается от полюса к полюсу. В свете усовершенствованных технологий в электронных контроллерах, бездатчиковом управлении, асинхронных двигателях и
поля двигателей с постоянными магнитами, асинхронные двигатели с внешней коммутацией и двигатели с постоянными магнитами вытесняют двигатели с электромеханической коммутацией во многих
приложения и проекты.

Корпуса

Для двигателей постоянного тока существуют различные типы корпусов, наиболее распространенным из которых является ODP (Open Drip-Proof). Существуют также TEFC (полностью закрытый с вентиляторным охлаждением), TENV (полностью закрытый).
Без вентиляции и TEBC (полностью закрытый вентилятор с охлаждением). Этот последний тип, TEBC, используется в большинстве конструкций с более высокой мощностью и двигателях в приложениях, которые могут быть
в зависимости от условий эксплуатации, когда они работают на МАЛОЙ СКОРОСТИ в течение продолжительного времени. В таком приложении низкая скорость вращения якоря не позволяет
внутренний охлаждающий вентилятор для производства достаточного количества воздуха для уменьшения тепла, выделяемого требуемой мощностью. Как и в случае с другими электродвигателями, условия применения также имеют существенное значение.
в зависимости от выбранного типа корпуса.

Мы рассмотрим некоторые дополнительные сведения о некоторых типах двигателей постоянного тока в темах, показанных ниже.

Двигатель с шунтирующим возбуждением

На этой фотографии показан корпус 4-полюсного двигателя постоянного тока с «шунтирующими» (возбужденными) катушками (4 катушки большего размера) и «межполюсными» (компенсирующими) катушками (4 меньшими/узкими). катушки}.
«шунтирующие» катушки возбуждения состоят из множества витков проволоки малого диаметра; т.е. 1500 витков провода №24, тогда как «серийные» катушки состоят всего из нескольких витков большого провода; то есть 20
витков провода №8 (или прямоугольного провода). Последовательные катушки подвергаются тому же току, который проходит через цепь якоря (который может составлять сотни ампер), поэтому
провод должен быть достаточно большим, чтобы пропускать ток без перегрева. Шунтирующие обмотки могут использоваться и/или подключаться в различных конфигурациях для изменения рабочего режима.
характеристики мотора.

Например, они могут быть подключены к «отдельному» внешнему источнику питания, чтобы предоставить им полностью управляемый, изменяемый и модифицируемый источник напряжения. Этот источник энергии будет
обычно поступают от привода постоянного тока, который питает двигатель постоянного тока, или, возможно, от «системы аккумуляторных батарей» или, возможно, от генератора. Этот двигатель обычно называют «двигателем с независимым возбуждением». Этот тип соединения также позволяет
«поле» двигателя будет «ослаблено», что заставит двигатель работать быстрее. Иногда в конкретном приложении желательно «превышать скорость» двигателя во время
конкретная часть операции. Например, вы можете захотеть, чтобы механизированная «строгальная станина» работала медленно в направлении «резки», но быстрее двигалась в «возвратном» ходе.
кровать. Ослабление поля может помочь нам выполнить это действие.

Они также могут быть подключены «параллельно» (зашунтировано) с питанием якоря. В связи с этим изменение напряжения и тока якоря повлияет и на напряжение в якоре.
катушки поля. Подключение таким образом является стандартным подключением для двигателя, который обычно работает на одной постоянной скорости.

В двигатель постоянного тока введены «межполюсные» или «компенсирующие» обмотки для улучшения процесса «коммутации» между щетками и коллектором. Без
межполюсных обмоток было обнаружено, что щетки «искрят» или «искрят» при работе двигателя. Улучшение за счет введения этих катушек в цепь якоря было
существенным в отношении технического обслуживания двигателя постоянного тока.

Эти промежуточные полюса помогают в управлении «скоростью» и «компенсации крутящего момента», поскольку они применяются к цепи якоря двигателя. Это действие переносит нас в
«Стабилизированный двигатель с шунтирующим возбуждением» обсуждается в соседней теме.

Стабилизированный двигатель с параллельным возбуждением

Стабилизированный двигатель с параллельным возбуждением — это двигатель постоянного тока, в котором
цепь возбуждения
подключается либо параллельно цепи якоря, либо к отдельному источнику напряжения возбуждения, а также имеет легкую последовательную обмотку для предотвращения повышения
скорости или получить небольшое снижение скорости при увеличении нагрузки.

Эта «вторичная» катушка состоит не более чем из нескольких витков (от 4 до 20) провода «большого» размера. Эта катушка включена последовательно с цепью «якорь».
поэтому он должен быть достаточно большим, чтобы проводить тот же ток, который проходит через якорь. Эта катушка провода просто «наматывается» по окружности шунтирующей катушки. А
Обычно сначала наматывают слой изоляционной бумаги, затем на бумагу наматывают витки последовательной катушки. Он удерживается на месте стяжным шнуром, а затем изолируется
погружение и запекание для затвердевания всей сборки в одну жесткую упаковку. Затем эта завершенная сборка помещается на «полюсную часть» двигателя (сборка из многослойной стали) и
подключен к другим катушкам возбуждения.

Когда сборка двигателя будет завершена, «последовательные» катушки будут соединены вместе и соединены последовательно с цепью якоря. Когда двигатель находится под напряжением, шунт
поле подключено к его источнику питания (постоянный источник напряжения), а цепь якоря подключена к его источнику питания (обычно переменный источник питания от постоянного тока).
диск или что-то подобное). Во время работы двигателя шунтирующее поле создает постоянный магнитный поток, используемый для создания крутящего момента, необходимого для перемещения нагрузки. В качестве
при увеличении нагрузки увеличивается ток через «последовательную» катушку, т. к. она находится в цепи якоря. При увеличении тока создается дополнительный поток (поскольку он
вокруг катушки шунтирующего поля), и этот поток ДОПОЛНЯЕТСЯ к нормальному потоку, создаваемому катушками шунтирующего поля. Мотор стал только БОЛЕЕ мощным, но что более важно, у него
стать более СТАБИЛЬНЫМ, когда речь идет о регулировании скорости в зависимости от возрастающей нагрузки. Отсюда и название… Стабилизированный двигатель постоянного тока с шунтирующей обмоткой.

Тип двигателя широко используется в: печатных машинах, конвейерах, упаковочном оборудовании и экструдерах для пластика.

Двигатель со смешанной обмоткой

Двигатель со сложной обмоткой представляет собой двигатель постоянного тока, состоящий из двух отдельных обмоток возбуждения. Одно, обычно преобладающее поле
(а также обычно «шунтирующее» поле) подключается параллельно цепи якоря, а другой — последовательно с цепью якоря.

Оба комплекта катушек возбуждения объединяются, чтобы обеспечить требуемую величину магнитного потока для облегчения вращения якоря с желаемой скоростью. Двигатель постоянного тока со сложной обмоткой
сочетание двигателя постоянного тока с параллельной обмоткой и двигателя постоянного тока с последовательной обмоткой, что приводит к лучшим свойствам обоих этих типов. Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
очень эффективен при регулировании скорости, в то время как двигатель серии постоянного тока имеет высокий пусковой момент.

Таким образом, двигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой представляет собой компромисс между двумя конструкциями двигателя, что дает хорошее сочетание правильного регулирования скорости и высокого пускового момента.
И хотя его пусковой крутящий момент не так высок, как у двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением,
регулировка скорости так же хороша, как у двигателя постоянного тока с шунтирующей обмоткой, общие характеристики двигателя постоянного тока со сложной обмоткой находятся где-то между этими двумя крайними пределами.

В дополнение к определениям, упомянутым выше, нам необходимо также обсудить ДВА типа «составных» двигателей постоянного тока… «Накопительный» и «Дифференциальный». Эти два типа различаются
исходя из способа соединения «составной (последовательной) обмотки».

Если «шунтирующая» обмотка и «последовательная» обмотка соединены таким образом, что линии магнитного потока становятся «аддитивными», то говорят, что двигатель подключен как
«Накопительный составной двигатель постоянного тока». При таком соединении по мере нагружения двигателя через «последовательную» обмотку проходит больший ток. А так как магнитный поток, создаваемый
«последовательная» и «шунтирующая» обмотки находятся в «аддитивном» режиме, поток сильнее, двигатель имеет больший пусковой момент, и регулирование скорости будет лучше. это самое
желательный и часто используемый тип соединения для «двигателя постоянного тока со смешанной обмоткой».
Типичные области применения двигателя постоянного тока с комбинированной обмоткой включают: смесители, прокатные станы, штамповочные прессы, ножницы по металлу и подъемники.

Второй тип подключения — «дифференциальное» подключение двигателя постоянного тока с составной обмоткой. При этом «шунтирующая» обмотка и «последовательная» обмотка соединены таким образом.
таким образом, что магнитный поток, создаваемый этими обмотками, фактически «противостоит» друг другу. Таким образом, двигатель будет работать с постоянной скоростью, независимо от
Загрузка. Этот тип соединения очень популярен в лифтах и ​​эскалаторах.

Series Wound Motor

Двигатели постоянного тока — это сила поездов, которые мы видим каждый день. Как широкая публика смотрит на железнодорожную отрасль, двигатель поезда — «дизельный». И наш
общие знания останавливаются и говорят: «…дизельный поезд подобен дизелю «по дороге» 18-колесный». Но это просто не правильный ответ. «Дизельный» участок железной дороги
двигатель поезда промышленности, не что иное, как «ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР». Мощность, которая приводит в движение колеса двигателя, представляет собой «тяговый двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением».

Поскольку скорость последовательного двигателя может быть опасно высокой, последовательные двигатели часто подключаются к нагрузке напрямую или через редуктор. Посмотрите внимательно на фото выше; увидеть эту «дыру»
с правой стороны, рядом с шестерней? Это отверстие, через которое устанавливается ось ведущих колес локомотива. Цилиндрическая шестерня на оси двигателя сопрягается с
шестерня двигателя постоянного тока для абсолютно прямого соединения. Здесь нет проскальзывания передач!!!

«Последовательный двигатель постоянного тока» имеет обмотки якоря и возбуждения, соединенные ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО. Это означает, что на обе обмотки подается одинаковое НАПРЯЖЕНИЕ. Кроме того, ток, проходящий
через якорь, проходит и через катушки возбуждения. Мы знаем из других тем, что по мере увеличения тока/напряжения увеличивается напряженность поля, а это означает, что ВЫХОД
КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ, увеличивается.

Таким образом, когда мы нагружаем двигатель серии, он замедляется и требует БОЛЬШЕГО тока для управления нагрузкой. По мере увеличения ТОКА через якорь и поле поле усиливается и
мотор становится мощнее. Кажется, что это бесконечный круг. А на самом деле, это почти так и есть. Ограничивающим фактором является НАПРЯЖЕНИЕ. Если мы будем контролировать
напряжение, контролируем скорость. Так что же нам делать с поездом? Если машинист хочет, чтобы поезд ехал быстрее или нуждается в большей мощности, он (или она) нажимает на педаль газа.
«дизельный генератор». Генератор разгоняется, производит ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, и «последовательный двигатель постоянного тока» работает быстрее. Если мотор заглох, как поезд на остановке пытается
запустить «миллион» товарных вагонов, ток ограничен только общим сопротивлением обмоток и крутящий момент может быть очень большим, но есть опасность
обмотки перегреваются.

Критическая проблема с двигателем постоянного тока с последовательной обмоткой заключается в том, что делает его таким мощным устройством. Двигатель ДОЛЖЕН быть подключен к нагрузке определенной мощности. Если двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой
подключен к «бесконечно» мощному источнику, и эта мощность находится под напряжением, НО двигатель не подключен к нагрузке, двигатель будет разгоняться ОЧЕНЬ БЫСТРО, и из-за природы
устройства, попытается продолжить ускорение. Он в основном (и буквально) разлетится!!! Поэтому, если вы работаете с серийным двигателем постоянного тока, НИКОГДА не включайте его без
с подключенной нагрузкой.

Двигатель с постоянными магнитами

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами стал основным инструментом в устройствах с малой мощностью. У нас все еще есть проблемы с обслуживанием, как и у любого двигателя постоянного тока.
щетки и коллектор, но «шунтирующее» поле (обмотка возбуждения) заменено постоянным магнитом.

Конструкция

Магнит изготовлен из «спекшегося» (порошкового) металла, который спрессован под высоким давлением и нагревом в форму, подходящую для корпуса двигателя
Рамка. Эти металлические формы после изготовления подвергаются воздействию сильного магнитного поля, которое выравнивает молекулы в магнитные частицы. По завершении каждая часть
будет иметь СЕВЕРНЫЙ и ЮЖНЫЙ полюса. если разломить его пополам, у каждой части будет СЕВЕРНЫЙ и ЮЖНЫЙ полюса. Какими бы маленькими ни были кусочки… у них будет СЕВЕР и ЮГ
столб. Эти завершенные магниты затем «приклеиваются» к внутренней части корпуса двигателя, и он готов к «обмотанному якорю», концевым раструбам, подшипникам и щеткам. Когда полностью
собранная распределительная коробка имеет всего 2 провода, которые подключены к щеткам. Вот и все! Двигатели компактны и менее дороги в производстве. Так что есть много, чтобы быть
рад за.

Срок службы магнитов

Иногда возникает вопрос о сроке службы магнитов… Я нашел в Интернете источник из Соединенного Королевства (www.first4magnets.com), который
говорится: «… Неодимовые магниты являются постоянными магнитами и теряют примерно 5% своей производительности каждые 100 лет». Это кажется довольно хорошей жизнью, с того места, где я сижу. Там
являются «сторонними поставщиками», которые специализируются на «повторном намагничивании» постоянных магнитов, но в большинстве случаев из-за экономичного характера двигателя с постоянными магнитами обычно лучше
купить полностью новый мотор.

Советы по безопасности и обслуживанию

Здесь мы предлагаем вам указания по обслуживанию и безопасности. Сила ПМ чрезвычайно высока, и чем больше магнит, тем сильнее притяжение.
Когда вы разбираете/собираете двигатель с постоянными магнитами, держите руки и пальцы подальше от «отверстия» корпуса внутри магнитов. Когда вы снова вставите якорь в
рама, тяга чрезвычайно сильная, и если ваш палец будет мешать, это может привести к катастрофическим последствиям.

 Еще один момент заключается в том, что PM хочет иметь что-то, во что собирается его магнитное поле. Якорь служит этой цели, когда двигатель
собран. Но когда его НЕТ, то поток магнитного поля от ФЭУ проходит через воздушный зазор. Это действие, если позволить ему существовать долгое время (не спрашивайте меня, как
длинный), может «высосать» у ПМ их силы и ослабить их. Помните цифру 5% за 100 лет? Не сокращайте эту жизнь, истощая магнит. Просто поместите стальной стержень (вал
шток), ключевой шток, что-то стальное, в отверстие, чтобы у магнитов было что-то, что поглощало поток.

Доступная выходная мощность

Следующий абзац был скопирован из протокола 1994 года комитета IEEE:

Двигатели с постоянными магнитами теперь имеют мощность до тысяч лошадиных сил. Относительные преимущества геометрий диска, вращающегося цилиндра и чашечного ротора:
зависит от частоты вращения вала и уровня мощности. Бесщеточные дисковые двигатели с приводами с широтно-импульсной модуляцией были продемонстрированы в диапазоне от 200 до 20000 об/мин и от 10 до 700 об/мин.
Лошадиные силы.

И хотя это утверждение, скорее всего, верно с исследовательской и теоретической точки зрения, я не уверен, что оно применимо к нашему общему промышленному климату сегодня. И пока
Я видел несколько рекламных объявлений двигателей с постоянными магнитами мощностью до 10 л.
предложения в диапазоне от 2 до 3 л.