Рассмотрим устройство и схемы подключения коллекторного двигателя.

Содержание

• 1 Схема подключения
• 2 КД: виды, принцип работы, схемы
• 3 Универсальные КД
• 4 КД с индуктором на постоянных магнитах
• 5 Независимые катушки
• 6 Однофазный асинхронный электродвигатель
• 7 Конфигурация управления двигателем с Ардуино
• 8 Управление работой двигателя
• 9 Плюсы и минусы представленных устройств
• 10 Типовые поломки

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

Коллекторный двигатель — это устройство, которое вбирает в себя все плюсы машин постоянного тока, вследствие чего имеет схожие с ними параметры. Различаются такие машины лишь тем, что корпус неподвижной части устройства сделан из частных пластин динамной стали. Такая особенность нужна для сокращения расходов вихревых токов. Эффективная работа двигателя достигается путем последовательного подключения к сети 220в обмотки возбуждения конструкции.
Такие устройства называются универсальными за счет функционирования от обоих видов тока. Мотор содержит тахогенератор и электро-графитовых щеток, прижимающихся к коллектору. Ротор вращается из-за контакта в обмотке якоря и обмотки статора. Далее осуществляется подключение коллекторного механизма к источнику напряжения.
Принцип действия коллектора можно пронаблюдать в тривиальном эксперименте с вращением рамки, находящейся между магнитными полюсами. Протекающий ток заставляет рамку крутиться под влиянием динамических сил. Изменив направление тока в рамке, её направление останется прежним.
Момент максимума достигается если последовательно подключить обмотки статора, что влечет за собой увеличенные обороты холостого хода.

Схема подключения

Примитивная схема подключения содержит десяток контактов на планке их соединения. Через них ток идёт до нужной щетки и попадает на коллектор и обмотку якоря. Затем переходит на следующую щетку и попадает на нейтраль. Такая система обеспечивает однонаправленность момента, потому что соединение обмоток осуществляется последовательно и создает возможность для одновременного изменения магнитных полюсов.
Для изменения стороны вращения можно поменять расположение выходов обмоток. Напрямую включение машины производится исключительно в совокупности статора и ротора. Тогда включаются все мощности мотора, из-за этого использование устройства ограничивается до 15 секунд.

КД: виды, принцип работы, схемы

В быту используются двигатели с механическим способом изменения направления тока в секциях. Этот вид машин именуют коллекторными (далее КД).
Разберем данные типы конструкций, их процесс работы и особенности их структуры. Также разберем их плюсы и минусы, приведем сферы их применения.

Устройство

КД включает в себя ротор, статор, щетки и тахогенератор:

1. Ротор — вращающийся элемент устройства.
2. Щетки – основной элемент контактов, по которому подаётся напряжение.
3. Статор — неподвижная часть машины, может состоять из одного или двух магнитов.
4. Тахогенератор – это механизм, отслеживающий параметры вращения. Если равномерность вращения нарушается, прибор вводит корректировки в напряжение.

Простота регулировки скорости коллекторного двигателя определяется тем, что скорость вращения прямо зависит от величины поданного напряжения.
Кроме этого, важной особенностью является то, что ось вращения непосредственно можно присоединять к вращающемуся инструменты без использования промежуточных механизмов.
Классификация КД
Классификаций данных машин, как принято, существует две:

1. Те, что работают за счет постоянного источника. Такие устройства обладают лучшим пусковым моментом, удобной настройкой частоты ротации и понятной структурой.
2. Универсальные. Работают независимо от вида тока. Отличаются компактными габаритами, дешевизной и понятным управлением.

Первые, разделяются на две категории, определяющейся механизмом работы индуктора. Чаще всего расположены на постоянных магнитах, либо на особых электромагните. Благодаря магнитному потоку они образуют вращение. Существуют разные двигатели с катушками возбуждения, обычно они разнятся по видам обмоток. Существуют независимые, параллельные, последовательные и смешанные типы обмоток.
Рассмотрев виды, разберемся с каждым отдельно.

Универсальные КД

Ниже описана разбираемый нами тип. Такая конструкция типична для большинства машин этого вида.

Это устройство состоит из механического коммутатора, щеткодержателей, сердечника статора(состоит из листов, сделанных из динамной стали), обмоток статора(в индукторе) и вала якоря.
Для данных машин существует последовательное и параллельное возбуждение, но вторая версия на данный момент не выпускается, поэтому рассмотрим первую. Схема, использующая последовательный вариант КД описана далее.

В настоящее время производители практически отказались от КД и перешли на использование бесколлекторных машин. Раньше КД применялись для бытовых устройств, например, кухонных комбайнов, стиральных машин.
Далее рассмотрим машины, использующие постоянное напряжение.

КД с индуктором на постоянных магнитах

По своему устройству такие механизмы в отличие от предыдущих используют постоянные магниты.

Данный вид КД стал куда более популярным, чем остальные электромашины этого типа.
Такую разницу можно объяснить тем, что КД на постоянных магнитах обладает низкой стоимостью из-за простоты своего конструкции, также понятным и доступным управлением скорости вращения и возможностью изменить направление, достаточно только поменять полярность.
Существует прямая пропорция между мощностью двигателя и напряженностью поля, которую создают магниты. Вследствие чего вносятся некоторые ограничения в использовании данного типа машины.
В основном такие механизмы применяются в простых конструкциях, например, детских игрушках с маломощными приводами и в других оборудованиях такого типа.
К достоинствам относятся следующие характеристики:

• большой момент силы на пониженной частоте ротаций;
• скорость управления;
• низкая стоимость.

К слабым местам относятся:

• малые мощности;
• со временем утрачиваются магнитные свойства.

Для исключения последнего недостатка в функции возбуждения применяются определенные обмотки. Рассмотрим такие КД.

Независимые катушки

Наименование «независимые» катушки приобрели потому что в их конструкции отсутствует непосредственное подключение обмотки индуктора и якоря. Они соединяются с сетью отдельно.

Особенностью схемы и подключения катушек является отличное друг от друга напряжение U и UK. Иначе в механизме просто не появится момент силы.
При невозможности создания таких условий индуктор и якорь подходят параллельно. Оба представленных вида КД имеют равные характеристики, поэтому их описание допустимо будет соединить в одном разделе.
У такого типа моторов момент силы снижается при наращивании частоты вращения и, наоборот, повышается при её понижении. Общим током называется сумма токов, которые проходят по обмоткам. Характерная черта — независимость катушки и токов якоря. Поэтому если токи катушки возбуждения будут близки к нулю, то КД имеет немалый шанс выйти из строя. Подобные устройства применяются в динамических установках, мощность которых составляет 3 и более кВт.
Положительные стороны:

• увеличение продолжительности работы за счет удаления магнитов;
• высокий момент силы на низкой частоте вращения;
• доступное и динамичное управление.

Недостатки:

• цена выше, чем с постоянными магнитами;
• большая вероятность поломки по причине уменьшения уровня тока ниже допустимого порога.

Однофазный асинхронный электродвигатель

Рассматривая асинхронный однофазный двигатель можно понять что это всего лишь замкнутый виток на роторе и катушка на статоре. Сперва можно подумать, что это устройства даже не должно заработать, поскольку ток в роторе отсутствует, то и магнитное поле не крутится. Но стоит только дать ротору энергию, допустим толкнуть, то механизм придет в действие. Вращение будет осуществляться в сторону толчка. Для пояснения принципа работы представим статичное переменное магнитное поле в качестве суммы двух полей, которые вращаются в разные стороны. Эти поля компенсируют друг друга до тех пор, пока ротор находится в статичном состоянии. Именно поэтому данный тип двигателя не может начать движение самостоятельно. В момент когда мы приводим ротор в движение вращение будет происходить навстречу друг другу. Можно сделать вывод, что машина функционирует в асинхронном режиме из-за разности скоростей векторов.
Как мы знаем, в двигателях с одной фазой поле вращающееся, а не пульсирующее, это вызвано количеством обмоток в статоре. В нем, помимо основной, присутствует вспомогательная обмотка, которая позволяет сдвинуть фазу индуктивности на 90 градусов. Этот самый пусковой элемент и придает ротору энергию для запуска устройства в конкретный момент.

Первая и вторая схемы используются во время запуска мотора, но не дольше трех секунд, и определены для подключения вспомогательной обмотки. В этом задействованы кнопка, которую нужно нажать и держать до тех пор пока мотор не придет в действие. Обмотку можно подсоединить двумя способами: используя конденсатор или посредством сопротивления. Второй случай используется реже, поскольку необходимо намотать обмотку бифилярным методом. Сопротивление будет увеличиваться за счет удлиненного провода, но индуктивность на катушке остается прежней. Третья схема наиболее распространена, в ней конденсатор подключен к сети питания в постоянном режиме во время работы двигателя, а не лишь в момент запуска. Необходимо измерить сопротивление каждой из обмоток по определенной схеме. Для начала нужно прозвонить обмотки по парам, после этого можно определить путь каждого провода и замерить нужные величины. Пусковая обмотка постоянно имеет большее сопротивление(30 Ом), чем рабочая( 8 — 12 Ом). Конденсатор подбирается исходя из потребление тока мотором, например если сила тока равна 1.4 А, то конденсатор нужен емкостью в 6 мкФ.
Преимущественно все они являются трехфазными моторами, но бывают и двухфазные, хотя это скорее редкость и исключение из правил. Данные двигатели обладают простой и понятной конструкцией, удобны в обслуживании и ремонте. Если возникают проблемы, то она кроется вероятнее всего в обычной смазке подшипников. Минусом таких моторов является громоздкость и тяжелый вес, хотя КПД у них как правило не большое. Эти двигатели преимущественно находятся в старых и дешевых стиральных машинах.

Конфигурация управления двигателем с Ардуино

Ардуино подключается к мотору постоянного тока при необходимости сборки машинки или другого устройства, требующего микроконтроллер Arduino. Есть несколько методов использования двигателя с Arduino: напрямую к плате, посредством полевого транзистора, также с помощью драйвера L298N. КД рассчитывается на различное напряжение питания. Допустим моторчик запускается от 3-5 Вольт, в таком случае можно подключать его непосредственно к плате Ардуино. Двигатели для машинок с блютуз регулированием, рассчитываются на 6 Вольт и больше, также с ними идут редукторы и колеса. Такими устройствами следует управлять через биполярный транзистор или через модуль L298N.

На схеме представлено как устроен мотор постоянного тока и принцип его функционирования. Можно понять, что для движения ротора мотора необходимо питание. Сменив полярность питания, ротор сменит сторону вращения. Модуль L298N помогает менять сторону вращения мотора, по этой причине его чаще всего используют в проектах связанных с таким двигателем.

Управление работой двигателя

Существует целое множество видов регулировки работы разных двигателей. Для контроля коллекторного мотора может использоваться симистор, встроенный в электронную схему регулировки. Он пропускает определенное напряжение для мотора и работает как ключ, который открывает затвор в случае приема конкретных импульсов.
Основываясь на двухполупериодном регулировании, реализуется функционирование симистора. Принцип заключается в фиксировании напряжения, пускаемом на мотор, который привязывается к сигналам. В результате чем чаще вращается якорь, тем больше напряжение на обмотках. Следующие пункты описывают реализацию управления коллекторным двигателем:

• симистор принимает импульс от схемы,
• статор запитывается электричеством, заставляя якорь двигателя вращаться,
• за счет преобразования величин частот вращения в сигналы создается сеть с импульсами управления,
• ротор крутится одинаково при всех нагрузках,
• реле R1 и R позволяет достичь реверса

Плюсы и минусы представленных устройств

Плюсами подобных машин являются:

• компактность,
• способность работы на любых токах,
• скорость и автономия от частот сети,
• легкая настройка оборотов.

Минусом двигателей является щеточно-коллекторный вид, вызывающий:

• высокая стоимость,
• сложная конструкция устройства, не позволяющая самостоятельно её отремонтировать,
• образование искр между элементами,
• высокий показатель шума,
• избыточность частей коллектора.

Типовые поломки

Даже в новых двигателях может случаться искрение щеточно-коллекторного механизма, что нуждается в особенном наблюдении. Износившиеся щетки необходимо заменять для избегания перегрева и деформирования коллектора. Замыкание обмоток якоря может привести к сильному снижению магнитного потока и увеличенному образованию искр в механизме двигателя.
Неисправности щеточного узла.
Одно из самых важных и слабых мест коллекторного двигателя — щетки. Чем больше щеток в механизме тем дольше длится его ремонт. Например, во время работы четырехщеточного коллектора они(щетки) стираются, а графитовая часть их конструкции садится на сам коллектор и других элементам механизма. Прижимные пружины могут оказаться в одном узле со щеткой и ее контактами, либо находятся в блоке держателя. С течением времени из-за стирания щеток эти пружины увеличиваются и ослабевают, следовательно, контакт становится хуже. Также к этому добавляется угольная пыль. Может случиться так, что пыль закроет щетку, а пружины не смогут протолкнуть ее через преграду. Щетка виснет, и двигатель прекращает работу. При небольшой тряске контакт попадает в нужное место, и мотор включается.
Правильная эксплуатация и мастерство специалиста, работающего с машиной, поможет не допустить ранней поломки двигателя.

Подключение двигателя со щеточным коллектором — Советы электрику — Electro Genius

Когда двигатель используется для стиральной машины, он может относиться к одному из трех типов. В более старых машинах использовались отдельные баки для стирки и для отжима.

Содержание

Подключение двигателя со щеточным коллектором – советы электрика

В предыдущей статье я рассказал вам, как подключить и запустить 380-вольтовый двигатель к однофазной электросети 220 вольт. Сейчас я расскажу вам, как подключить однофазный электродвигатель от сломанной стиральной машины, пылесоса и т.д. Его также можно успешно использовать для других бытовых целей, например, для управления точилкой, полировщиком, газонокосилкой и т.д.

Схема подключения коллекторного двигателя 220 В

Электрические дрели, перфораторы, электродрели, газонокосилки и т.д. и некоторые автоматические стиральные машины используют двигатель с синхронным коммутатором. Успешно запускается и работает в однофазных сетях без излишнего пускового оборудования.

Для, для подключения коллекторного двигателяНеобходимо соединить два конца № 2 и № 3, один из которых идет от якоря, а другой от статора, с помощью перемычки. Подключите два других конца к источнику питания 220 В.

Обратите внимание, что при подключении коллектора Электродвигатель без электронного блока, он будет работать только на максимальной скорости, при этом будет сильный рывок, большой пусковой ток, искрение на коллекторе при запуске.

Двигатель также может быть двухскоростным.В этом случае статор будет находиться на третьем конце своей половины обмотки. Это уменьшит скорость вращения вала, но увеличит риск повреждения изоляции при запуске двигателя.

Чтобы изменить направление вращения Необходимо поменять местами соединительные клеммы статора или якоря.

Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей

Если однофазные двигатели имеют только одну обмотку в статоре, то электромагнитное поле внутри него будет пульсирующим, а не вращающимся. И запуск будет происходить только при вращении вала вручную.

Для независимого запуска асинхронного двигателя добавляется вспомогательная или пусковая обмотка, в которой фаза сдвигается на 90 градусов с помощью конденсатора или индуктора. Пусковая обмотка толкает ротор электродвигателя при его включении.

Основные принципиальные схемы показаны на рисунке.

Первые два контура – это предназначены для подключения обмотки стартера на время запуска двигателя, но не более чем на 3 секунды. Для этого используется реле или пусковая кнопка, которую необходимо нажать и удерживать до запуска двигателя.

Соленоид стартера может быть подключен через конденсатор или, в очень редких случаях, через резистор. В последнем случае обмотка должна быть бифилярной, т.е. сопротивление является частью обмотки. Она увеличивается на длину провода, но индуктивность катушки не меняется.

В третьей наиболее распространенной схеме конденсатор постоянно подключен к сети во время работы двигателя, а не только на этапе запуска.

Чтобы определить, какие выводы к каждой обмотке, сначала соедините их вместе, а затем измерьте сопротивление каждой обмотки в соответствии с этими инструкциями. Пусковая обмотка всегда будет иметь большее сопротивление (обычно около 30 Ом), чем бегущая обмотка (обычно около 10-13 Ом).

Выберите конденсатор должен быть согласован с током потребления двигателя, например, для I = 1,4 A требуется конденсатор на 6 мкФ.

Как подключить двигатель стиральной машины?

В современных стиральных машинах Современные стиральные машины могут быть оснащены двигателем с коммутатором или трехфазным двигателем. Последний может быть запущен только электронным устройством управления запуском, которое должно быть удалено из стиральной машины, а схема переведена на ручной запуск. Однако для этого необходимо хорошо разбираться в радиотехнике.

Коллекторный двигатель, с другой стороны, двигатель стиральной машины очень легко подключается. Как правило, к соединительной колодке идет 6-7 проводов, не считая заземления шасси.

Два провода идут от тахометра, который не будет использоваться. А из статора и якоря (ротора) выходит по несколько проводов. Также иногда из половины обмотки может выходить другой конец.

Мы называем пары обмоток и поставьте перемычку на конец обмотки ротора и начало обмотки статора.

Подключите один конец источника питания к началу обмотки ротора, а другой конец – к обмотке статора.

Если необходимо подключить вторую скоростьЗатем подключите один конец источника питания к выходу полуобмотки. Он будет иметь меньшее сопротивление, чем неповрежденный.

В некоторых случаях к клеммной колодке может быть присоединена дополнительная пара клемм от тепловой защиты.

Старые стиральные машины советского образца имели простые асинхронные двигатели с пусковыми обмотками.

Для их запуска я рекомендую использовать подходящее реле от стиральной машины, которое устанавливается только вертикально в соответствии с указанием на корпусе. Подключение осуществляется в соответствии с этой схемой.

В качестве альтернативы они могут запускаться по другой схеме, только с рабочим конденсатором, подключенным к пусковой обмотке.

Функциональный тест

Для того чтобы Для проверки правильности схемы Включите двигатель и запустите его примерно на 1 минуту, затем примерно на 15 минут. Если двигатель горячий, причина может быть в следующем:

1. Изношенные, загрязненные или заклинившие подшипники.
2. Высокая емкость конденсатораЕсли двигатель перестал нагреваться, необходимо уменьшить емкость конденсаторов.

В практической работе удобно использовать два типа представления:

Компоновка и принцип работы

Движущаяся часть коллекторного двигателя, как и любого другого двигателя, механически сбалансирована и установлена во вращающихся подшипниках, установленных на неподвижной станине.

Неподвижный статор и вращающийся ротор имеют собственные обмотки из изолированного провода. Электрический ток проходит через них, создавая магнитные поля с северным N и южным S полюсами.

Взаимодействие этих двух электромагнитных полей создает вращение ротора.

Поскольку обе обмотки должны постоянно находиться под напряжением, а ротор вращается, на него устанавливается специальное устройство: коллектор со щеточным механизмом.

Почему же так много проводов?
Одна пара является “термопарой”. Его провода обычно контрастного цвета – черного или белого. Эти провода не понадобятся для нашего подключения.
Еще один неизвестный провод – это так называемая “центральная точка обмотки”. В некоторых моторах это есть, а в некоторых нет. Проще говоря, обмотки этих двигателей делятся на две части. Но какую часть этой обмотки мы должны выбрать?
Для этого берем мультиметр, устанавливаем его в режим “измерение сопротивления” и находим обмотку с меньшим сопротивлением. Это приведет к увеличению тока в цепи и, следовательно, двигатель будет вращаться быстрее и сильнее.
Выберите обмотку с меньшим сопротивлением и подключите ее точно так же, как и три пары контактов.

Принцип работы коллекторного двигателя

Коллекторный двигатель переменного тока 220 вольт и коллекторный двигатель постоянного тока преобразуют электрическую энергию в физическую силу. Физическая сила создается за счет отдачи якоря, который установлен на двух подшипниках в корпусе двигателя.

Ротор и статор приводного устройства имеют обмотки. Они изготовлены из проволоки. Провод заключен в изоляционную оболочку для предотвращения короткого замыкания витков между собой. Напряжение подается на обмотки статора через провод.

Якорь коллекторного двигателя подвижен. Коллектор используется для передачи напряжения на обмотку якоря.

Она выполнена в виде медных контактов. Напряжение передается через графитовые щетки. Такая конструкция позволяет подавать напряжение на обмотку якоря независимо от скорости вращения.

Прохождение электрического тока через обмотки создает магнитное поле. Обмотка якоря имеет магнитное поле противоположной полярности по отношению к обмотке статора. Электромагнитные поля разной полярности заставляют якорь двигателя вращаться.

ВНИМАНИЕ: Коллекторный двигатель можно использовать в качестве генератора постоянного тока.

Выбор направления вращения двигателя Существуют электродвигатели с одинаковыми обмотками – это двухфазные двигатели. Применение однофазных двигателей Этот тип двигателя используется для работы оборудования малой мощности.

Принцип работы и конструктивные особенности

Это довольно специфическое устройство, которое, благодаря своему сходству с машинами постоянного тока, имеет аналогичные характеристики и преимущества.

Отличие от двигателей постоянного тока заключается в материале корпуса статора, который изготовлен из стального листа, что снижает потери на вихревые токи.

Обмотки возбуждения соединены последовательно, что позволяет двигателю работать при нормальном напряжении сети 220 В.

Называемые универсальными, поскольку они работают как с переменным, так и с постоянным током, эти двигатели бывают однофазными и трехфазными.

Видео: Универсальный коллекторный двигатель

В зависимости от исполнения обмотки статора и ротора могут иметь дополнительные отводы для питания различных устройств управления и автоматики коллекторного двигателя или могут быть выполнены без них.

Схемы подключения

Обмотка с меньшим сечением является пусковой обмоткой.

Это связано с особенностью, на которой основаны однофазные асинхронные машины – вращающийся вал, имеющий вращающееся магнитное поле, при взаимодействии с пульсирующим магнитным полем может работать от одной рабочей фазы. Затем он отключается специальным устройством – центробежным выключателем или реле сверхтока в холодильниках.

Сопротивление можно измерить тестером, подключив его к клеммам: рабочая обмотка будет иметь меньшее значение сопротивления. Индукционная катушка.

Все бытовые приборы, от соковыжималок до кофемолок, оснащены этим типом механизма. Инородные тела попадают внутрь прибора через щели в корпусе. Однофазные двигатели типа B очень популярны. Тепловое реле Тепловое реле работает следующим образом: когда обмотки нагреваются до предела, установленного на реле, реле прерывает подачу питания на обе фазы, что позволяет избежать выхода из строя из-за перегрузки или других причин и тем самым предотвратить возникновение пожара.

Чтобы реализовать это технически, конструкция электродвигателя включает в себя множество механических и электрических компонентов: статор с основной и вспомогательной пусковой обмотками; короткозамкнутый ротор; бор с группой контактов на панели; конденсаторы; центробежный выключатель и многие другие компоненты, показанные на схеме выше. При подключении конкретного устройства выполняется несколько типов соединений. Это схема подключения однофазного двигателя с двухполюсной пусковой обмоткой через кнопку. Поскольку схема включения однофазного двигателя через конденсатор содержит подпружиненную кнопку, которая при отпускании размыкает контакты, экономя деньги, провода обмотки пускателя становятся тоньше.

При использовании обычных бытовых инструментов они могут быть повреждены по двум основным причинам:

Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей

С пусковой обмоткой

Для двигателя с пусковой катушкой требуется кнопка, которая при включении размыкает один из контактов. Эти разомкнутые контакты должны быть подключены к обмотке пускателя. В магазинах продается такая кнопка – это EOSP. Средний контакт замыкается на время удержания, а два внешних контакта остаются замкнутыми.

Внешний вид кнопки EHU и состояние контактов при отпускании кнопки пуска”.

Сначала определите путем измерения, какая обмотка является рабочей, а какая – пусковой. Обычно провод от двигателя имеет три или четыре жилы.

Рассмотрим случай с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже соединены вместе, т.е. один из проводов является общим. Возьмите тестер и измерьте сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая обмотка имеет наименьшее сопротивление, пусковая обмотка имеет среднее значение, а общий вывод имеет наибольшее значение (измерение сопротивления двух последовательно соединенных обмоток).

Если имеется четыре провода, они называются парами. Найдите две пары. Тот, у которого сопротивление меньше, является рабочим, а тот, у которого сопротивление больше, – начальным. Затем соедините по одному проводу от пусковой и рабочей обмоток, удалите общий провод. Остается три провода (как в первом варианте):

Эти три провода используются для подключения однофазного двигателя.

Подключение однофазного двигателя с пусковой обмоткой через кнопку EPS

Подключите все три провода к кнопке. Он также имеет три контакта. Важно, чтобы провод стартера был “заземлен” на центральном контакте. (Который закрыт только во время старта), два других – на краюДве другие клеммы произвольно подключаются к крайним клеммам. Подключите кабель питания (от 220 В) к крайним передним входным контактам RCCB и соедините средний контакт перемычкой с рабочим контактом (примечание: не с полным контактом).Внимание: не подключайте к заземлению). Это полная электрическая схема однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифилярной).

Конденсатор

При подключении однофазного конденсаторного двигателя существуют различные возможности: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них двигатель жужжит, но не запускается (если подключен, как описано выше).

Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя

Первая схема – с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки – запускается хорошо, но во время работы вырабатывает гораздо меньше мощности, чем номинальная. Схема с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не хорошие пусковые характеристики, но хорошие ходовые. Поэтому первый контур используется для тяжелого запуска (например, бетономешалки), а контур с рабочим конденсатором – если требуются хорошие пусковые характеристики.

Цепь с двумя конденсаторами

Существует также третий способ подключения однофазного двигателя (асинхронный двигатель) – необходимо установить оба конденсатора. Это нечто среднее между двумя вариантами, описанными выше. Такое расположение является наиболее часто используемым. Он показан на рисунке выше в середине или на рисунке ниже более подробно. При организации этой схемы вам также понадобится кнопка типа PNVS, которая будет подключать конденсатор только в момент “запуска” двигателя. Тогда две обмотки остаются соединенными, а вспомогательная обмотка – через конденсатор.

Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами – работа и запуск

Для других цепей – один конденсатор – используется кнопочный, автоматический или переключающий выключатель. Там все подключено простым способом.

Выбор конденсатора

Существует довольно сложная формула для точного расчета необходимой емкости, но можно обойтись рекомендациями, которые были выведены в результате многочисленных экспериментов:

Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше напряжения сети, т.е. для сети 220 В следует использовать конденсаторы с рабочим напряжением 330 В или выше. Чтобы облегчить запуск, поищите специальный конденсатор для пусковой цепи. Они имеют маркировку Start или Starting, но можно приобрести и обычные.

Изменение направления движения двигателя

Если при подключении двигатель работает, но вал вращается не в нужном направлении, это направление можно изменить. Это делается путем изменения витков вспомогательной обмотки. Когда схема была собрана, один из проводов был подключен к кнопке, а другой – к проводу рабочей обмотки и выведен на общую линию. Здесь нужно поменять местами провода.

Как это может выглядеть на практике

Читайте далее:

• Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
• Рабочие характеристики асинхронного двигателя; Школа для электриков: электротехника и электроника.
• Как найти начало и конец обмотки электродвигателя – ООО «СЗЭМО Электродвигатель».
• Асинхронный электродвигатель – конструкция, принцип работы, типы асинхронных двигателей.
• Ремонт коллекторных двигателей.
• Что такое якорь в электродвигателе – Станция техобслуживания ЭкоПаркинг.
• Как запустить однофазный двигатель в обратном направлении – несколько примеров.

1-3-3. Двигатель переменного тока | КОРПОРАЦИЯ НИДЕК

Термин «двигатель переменного тока» часто называют сокращенно «двигатель переменного тока». Поэтому в этой книге мы будем следовать этому соглашению.

Электродвигатели переменного тока грубо подразделяются на коллекторные, синхронные и асинхронные двигатели.

Синхронные и асинхронные двигатели являются двигателями переменного тока, скорость вращения которых определяется вращающимся магнитным полем.

Здесь под вращающимся магнитным полем понимается явление, при котором магнитное поле, создаваемое за счет подачи трехфазного, двухфазного или другого многофазного переменного тока на обмотку статора, вращается со скоростью, определяемой частотой многофазный переменный ток (= синхронная скорость). Вращающееся магнитное поле притягивает ротор, заставляя его вращаться. Двигатели переменного тока классифицируются по разнице в методе вращения.

Двигатели переменного тока с вращающимся магнитным полем (общий термин для синхронных и асинхронных двигателей) грубо подразделяются на двигатели, работающие от сети переменного тока 100 В (электропитание, подаваемое в жилые помещения по двухпроводным линиям обслуживания), и двигатели, работающие от сети переменного тока 200 В (распределенные электродвигатели). на заводы и т. д. по трехпроводным линиям).

Первый называется однофазным двигателем, а второй — трехфазным.

В последнее время трехфазные двигатели все чаще приводятся в действие схемой инвертора мощности с использованием полупроводникового устройства, называемого инвертором. Цель этой конфигурации драйвера состоит в том, чтобы управлять двигателем со скоростью вращения и крутящим моментом, предназначенными для применения, путем управления напряжением и частотой с помощью инвертора.

[3]-(1) Коллекторный двигатель

Коллекторный двигатель — это общее описание двигателей с коллекторным ротором, как показано на рис. 1.12. Тип, который в настоящее время все еще используется в больших количествах, — это так называемый универсальный двигатель (также называемый двигателем серии переменного тока или двигателем с обмоткой серии переменного тока).

Основное применение этого мотора — пылесосы, электроинструменты и соковыжималки. Другими словами, он используется в областях, где двигатель должен вращаться с высокой скоростью за счет использования однофазного источника питания переменного тока.

Слово «универсальный» здесь подразумевает, что двигатель вращается от источника переменного или постоянного тока (то есть двигатель переменного/постоянного тока).

В принципе, он имеет ту же конструкцию, что и двигатели серии постоянного тока, но при использовании переменного тока необходимо учитывать следующие моменты:

                          атор настроен с
                 много медных пластин.

<1> В случае постоянного тока поток статора постоянен, а в случае переменного тока он изменяется. Следовательно, необходимо уменьшить любой вихревой ток, создаваемый изменяющимся магнитным потоком, с ламинированием изолированного сердечника.

<2> Падение напряжения было вызвано только сопротивлением в случае постоянного тока, но с переменным током, в дополнение к падению напряжения, вызванному сопротивлением, выходная мощность также снижается из-за ухудшения коэффициента мощности из-за фазового сдвига, вызванного электромагнитным полем. индукция.

[3]-(2) Синхронный двигатель

Синхронный двигатель относится к двигателям, скорость вращения которых равна синхронной скорости. Они включают следующие три типа:

[3]-(2)-

<1> Реактивный двигатель

Реактивный двигатель использует статор с распределенной обмоткой (рис. 1.13 слева) и явнополюсный короткозамкнутый ротор (рис. 1.14 справа).

При запуске вращается как асинхронный двигатель, а затем во время работы вращается синхронно с частотой сети. Его скорость вращения различается между областями 50 Гц и 60 Гц. Этот двигатель имеет сравнительно большой пусковой момент. Его также называют реактивным двигателем.

Рис. 1.13 Статор распределенной обмотки (слева) и
              шестивитковый статор с сосредоточенной обмоткой (справа)Рис. 1.14 (слева) короткозамкнутый ротор (для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором)
(справа) короткополюсный ротор с явно выраженными полюсами (для реактивного двигателя)
                          в качестве проводников используются медь, латунь и алюминий.

[3]-(2)-

<2> Гистерезис двигателя

Рис. 1.15 Ротор из полужесткой стали
                Сталь со слабыми постоянными магнитами, которая не вызывает намагничивание
                

В гистерезисном двигателе используется статор с распределенной обмоткой (рис. 1.13 слева) и ротор из полужесткой стали (рис. 1.15).

Поскольку этот двигатель вращается с использованием гистерезисной характеристики, он имеет небольшие неравномерности вращения или вибрации. Кроме того, поскольку нет разницы между пусковым и стопорным крутящим моментом, в идеале он должен работать при постоянной нагрузке. Этот двигатель могут выпускать только те производители, которые имеют специальное кольцо гистерезиса.

[3]-(2)-

<3> Двигатель индукторного типа

Принцип действия синхронных двигателей асинхронного типа заключается в синхронизации движения ротора с частотой тока, подаваемого на обмотку статора (электромагнита), и преобразовании подводимой мощности во вращательное движение за счет многократного притяжения и отталкивания.

Другими словами, скорость вращения ротора будет обратно пропорциональна целому числу скорости вращения (синхронной скорости), однозначно определяемой частотой тока. Двигатели можно разделить на два типа в зависимости от конструкции ротора.

• ・Двигатели с кулачковыми полюсами
• ・Гибридные шаговые двигатели (медленно-синхронные двигатели).

Двигатели с кулачковыми полюсами с различными номинальными скоростями доступны за счет комбинации конструкции двигателя и головки редуктора.

Двигатели с кулачковыми полюсами используются в различных приложениях, включая игровые автоматы (автоматы для игры в пинбол), копировальные машины, драйверы камер видеонаблюдения, записывающие устройства, автоматические шторы и устройства открытия/закрытия клапанов. Гибридные шаговые двигатели в основном используются для производственного оборудования.

[3]-(3) Асинхронный двигатель

Обычно его называют асинхронным двигателем, но иногда его называют асинхронным двигателем.

Это общее название для двигателей, скорость вращения которых немного ниже синхронной скорости. Существуют следующие три типа. В любом случае используется статор с распределенной обмоткой (рис. 1.13 слева).

[3]-(3)-

<1> Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Рис. 1.16 При растворении железа в азотной кислоте остается только алюминиевая клетка
                 Слева – ротор короткозамкнутого ротора типа
                 асинхронного двигателя, а справа – ротор реактивного двигателя
                  

Ротор с короткозамкнутым ротором (рис. 1.14 слева) используется для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Электродвигатели общего назначения для промышленного использования относятся к этому типу. Когда ротор с короткозамкнутым ротором погружают в азотную кислоту для растворения содержащегося в нем железа, остается только алюминиевая «клетка», как показано на рис. 1.16. Характеристическую кривую можно тонко отрегулировать, отрегулировав форму и материал проводника клеточного типа ротора.

[3]-(3)-

<2> Вихретоковый двигатель

Рис. 1.17 Ротор из мягкой стали
                 Основным материалом является цилиндрическая масса железа.
                 Для вихретоковых двигателей

Ротор из мягкой стали (рис. 1.17) применяется для роторов вихретоковых двигателей. Он создает большой крутящий момент в начале работы, который падает по мере увеличения скорости.

[3]-(3)-

<3> Асинхронный двигатель с фазным ротором

Рис. 1.18 Обмотка ротора
                 Оборудован тремя контактными кольцами для питания ротора
                        с помощью щетки. Обмоточные роторы

(рис. 1.18) применяются в асинхронных двигателях с фазным ротором. Характеристики двигателя можно изменить с помощью переменного резистора, подключенного через токосъемные кольца. Этот ротор специально используется в больших двигателях.

[3]-(3)-

<4> Однофазный асинхронный двигатель

Мы описали многофазные (трехфазные) асинхронные двигатели в пунктах с <1> по <3> выше.

В нашей повседневной жизни большинство людей знакомы с источником питания однофазного переменного тока. Поэтому практичные двигатели, работающие от однофазного переменного тока, были бы удобны. Однофазный асинхронный двигатель соответствует этому требованию. Небольшие двигатели этого типа с выходной мощностью от нескольких ватт до нескольких сотен ватт широко используются в быту, мелкой промышленности и сельском хозяйстве. Конденсаторные двигатели и однофазные асинхронные двигатели с расщепленными полюсами являются типичными однофазными асинхронными двигателями.

[3]-(3)-

<4>-a) Конденсаторный двигатель

Рис. 1.19. Соотношение фаз конденсаторного двигателя
                              

Конденсаторные двигатели подразделяются на двигатели с конденсаторным пуском, в которых конденсатор С вставляется только при запуске, двигатели с пусковым конденсатором, в которых постоянный конденсатор С остается подключенным с момента запуска, и двигатели с бинарными конденсаторами, которые уменьшают емкость путем переключения конденсатора, когда двигатель переходит в режим стабильной работы.

Помимо предпочтительного использования в бытовых приборах, которые имеют сравнительно меньший пусковой момент, в промышленности конденсаторный двигатель используется в небольших приводах ленточных конвейеров и машинах FA (автоматизация производства) из-за простоты использования и высокой экономической эффективности.

[3]-(3)-

<4>-b) Однофазный асинхронный двигатель с экранированными полюсами

Однофазный асинхронный двигатель с экранированными полюсами представляет собой асинхронный двигатель, имеющий короткозамкнутую вспомогательную обмотку, расположенную в положении, смещенном от основной обмотки на электрический угол менее 90°.

Вспомогательная обмотка индуцирует напряжение, используя трансформаторный эффект главной обмотки для подачи тока короткого замыкания, и создает вращающееся магнитное поле, используя магнитодвижущую силу вспомогательной и основной обмоток.

Будучи менее эффективным из-за потерь, возникающих в экранированном змеевике, этот двигатель используется в вентиляторах и других устройствах небольшой мощности из-за его простой конструкции.

• 1-3-1 Двигатель постоянного тока
• 1-3-2 Бесщеточный двигатель постоянного тока
• 1-3-3 Двигатель переменного тока
• Реактивный реактивный двигатель 1-3-4
• Шаговый двигатель 1-3-5
• 1-3-6 Ультразвуковой двигатель

Основная информация о двигателе

• Предыдущий
• Следующий

Начальное исследование шума коммутатора – Arxterra

Начальное исследование шума коммутатора

Автор: Роберт Пирсон

Проверка: Роберт Пирсон

Утверждение: Крис Хирунтанакорн

Содержание

Некоторые из рисков для этого метода заключаются в том, что если двигатель работает постоянно, особенно для усовершенствованной тормозной системы, конденсатор обычно проходит через двигатель, чтобы уменьшить шума и предотвращения скачков напряжения. Шипы могут сократить срок службы мотора, странник использует довольно маленькие моторы, так что это влияние на мотор довольно мало. Это было бы более серьезной проблемой, если бы у нас были более крупные двигатели, но даже с небольшими двигателями нам все равно нужно это учитывать.

Существует два метода измерения выбросов коммутатора: подсчет пульсаций и подсчет переходных процессов. Оба этих метода требуют знания количества полюсов двигателя. Подсчет пульсаций может быть выполнен путем измерения колебаний тока, который пропорционален магнитному полю в соответствии с законом Ленца. Подсчет пульсаций лучше для меньшего количества катушек, потому что пульсации имеют гораздо более сильный эффект. Скорость двигателя, температура, крутящий момент и ориентация — все это факторы для обнаружения этих всплесков, которые могут затруднить определение того, какие всплески вызваны внешними факторами, создающими избыточный шум.

Счетчик переходных процессов можно найти по всему кабелю питания, что означает отсутствие необходимости в последовательном резисторе для измерения тока, необходимого для подсчета пульсаций. Когда коммутатор теряет контакт со щеткой, возникает всплеск напряжения. Существует два типа переходных процессов: переходный процесс с отдачей и переходный процесс импеданса. Для Kick Back Transient форма волны является периодической, если скорость вращения стабильна, поэтому можно определить, где щетка входит в зацепление с коммутатором, а где разъединяется, наблюдая за напряжением. В переходном режиме импеданса отображаются всплески из-за внезапного изменения импеданса при включении и отключении щетки.

Шум коммутатора может управлять скоростью, наблюдая за спектральными составляющими. Этот метод зависит от большего количества катушек индуктивности. Спектральные составляющие тока легче исследовать из-за большей амплитуды по сравнению с составляющей постоянного напряжения. Спектральный ток можно рассчитать как (Vcc-Vm)/Rs. Vcc — идеальный источник напряжения, Vm — напряжение двигателя, а Rs — сопротивление. Еще одна идея, которую следует учитывать, заключается в том, что вычислить способ эффективного преобразования скачков напряжения в данные об оборотах можно с помощью полюсов коммутатора, и в настоящее время Polulu не документирует количество полюсов в линейке двигателей Micro Gear.

При использовании шума коммутатора для измерения бессенсорного кодирования возникают некоторые риски. Эффект шума коммутатора лучше всего заметен, когда в цепи не используется диод для ограничения скачков напряжения. Работа двигателя с создаваемым шумом может сократить срок службы двигателя Micro Gear.

При поиске бездатчиковой схемы кодирования мы искали схему, которая подходила бы для коллекторного двигателя постоянного тока. Коллекторный двигатель содержит набор магнитов. Эти магниты имеют противоположную полярность, поэтому они естественным образом притягиваются друг к другу, когда при подаче питания якорь двигателя вращается за счет притяжения магнитов друг к другу.

В ходе нашего исследования мы наткнулись на конструкцию безсенсорного кодирования шума коммутатора, принадлежащую Роману Блэку.

Рис. 1. «Энкодер без энкодера для малых двигателей постоянного тока» — разработан и принадлежит Роману Блэку

Схема Романа Блэка была выбрана из-за простоты и доступности деталей для первоначального тестирования. Дальнейшие схемы, которые мы обсудим, требуют специальных компонентов SMD. Схема Романа Блэка также не требует кода, что упрощает ее макетирование и получение быстрых результатов. Хотя для нашей схемы были внесены некоторые коррективы.

Рис. 2. Схема схемы, адаптированной к шуму коммутатора

Ниже представлена ​​схема схемы коммутатора, адаптированная к шуму, которую мы построили для первоначального тестирования. В этой схеме резистор R1 масштабирует измерение пульсаций напряжения и тока, компенсируя низкую производительность двигателя. C1 позволяет импульсу (вкл./выкл.) пройти через цепь. C2 помогает сгладить пульсации напряжения. Для нашей схемы, поскольку схема Романа Блэка была разработана для более крупных двигателей, нам пришлось экспериментировать, чтобы найти правильные значения, которые показывают результаты (скачки напряжения). Мы адаптировали эту схему для использования с двигателями Micro Gear, поэтому мы удалили диод из оригинальной конструкции, так как диод предназначен для использования с двигателями, потребляющими 2 ампера и более.

Рис. 3. Схема шумовой цепи коммутатора макетной платы

Наши результаты представлены ниже. Для этой настройки мы использовали значение 10K для резистора 1, C1 имел значение 3,3 мкФ, а C2 имел значение 9 пФ.

В зависимости от рабочего цикла мы можем видеть, что напряжение имеет периодические пики. Напряжение достигает пика, когда мы видим, что происходит вращение Micro Gear Motor. Всплеск напряжения зависит от скорости, поэтому чем выше пик, тем выше скорость. Эти данные могут быть использованы в дальнейшем в качестве значения для преобразователя АЦП. Из этого мы можем рассчитать обороты наших двигателей.

Рис. 4. Результаты осциллографа

По мере того, как мы продолжали тестирование метода бессенсорного кодирования шума коммутатора, мы хотели проверить возможность более эффективного управления скоростью двигателя. Этот метод управления был бы хорош для тестирования нашей цепи шума коммутатора с контроллером Arduino Micro.

Чтобы поэкспериментировать с жизнеспособностью метода бессенсорного кодирования шума коммутатора, мы решили протестировать печатную плату, разработанную Texas Instruments. Мы решили изменить темп, так как эта схема может сократить время, затрачиваемое на этап тестирования нашего проекта. TIDA-01421 от Texas Instruments был разработан для работы с двигателями постоянного тока, которые реализованы для сохранения памяти на расстоянии, таком как окна, раздвижные двери и ворота. Единственным недостатком тестирования этой схемы является стоимость и сроки строительства. Схема должна быть рассчитана на работу с печатной платой, поскольку такие детали, как усилитель измерения тока INA240-Q1, доступны только в виде компонентов поверхностного монтажа. TIDA-01421 может принимать ток и измерять его. На этом этапе сигнал затем фильтруется и преобразуется в прямоугольный логический выходной сигнал 3,3 В для процессора для подсчета положения двигателя. Затем подсчет положения двигателя можно адаптировать к подсчету оборотов в минуту. На рис. 5 эти шаги представлены в виде блок-схемы.

Рис. 5 Блок-схема TIDA-01421, собственность Texas Instruments

Texas Instruments TIDA-01421 начинается с измерения тока двигателя, который можно определить по соотношению (напряжение якоря – напряжение противо-ЭДС)/сопротивление якоря. Усилитель измерения тока можно использовать для двунаправленного измерения тока с помощью мостового выпрямителя. Выходной сигнал усилителя датчика тока направляется на каскад полосового фильтра. Фильтр учитывает пульсации и способен измерять частоту, которую затем можно преобразовать в данные об оборотах для обработки преобразователем АЦП. Затем полосовой фильтр удаляет из сигнала любые посторонние шумы и подает их на дифференциальный усилитель. Затем дифференциальный усилитель выдает чистый сигнал в диапазоне 0–3,3 В для использования компаратором.

Дальнейшие разработки и испытания TIDA-01421 можно найти здесь.

Шум коммутатора при правильной настройке может обеспечить точные данные с помощью метода подсчета пульсаций. Этот метод применим к коллекторным микродвигателям постоянного тока Sojourner и будет дополнительно расширен при использовании конструкции от Texas Instruments.

«Использование импульсов коммутации двигателя постоянного тока для измерения оборотов двигателя».