Què és un motor commutador de corrent continu i com funciona

Els motors col·lectors són força habituals a la vida quotidiana i a la producció. S’utilitzen per conduir diversos mecanismes, eines elèctriques, en cotxes. Una part de la popularitat es deu al simple ajustament de la velocitat del rotor, però hi ha algunes limitacions en el seu ús i, per descomptat, desavantatges. Vegem què és un motor col·lector de corrent directe (DCMT), quins tipus d’aquests motors elèctrics són i on s’utilitzen.

Definició i dispositiu

Als directoris i enciclopèdies principals, tal definició:

“Un col·lector és un motor elèctric en què el sensor de posició de l’eix i l’interruptor de les bobinades són el mateix dispositiu: el col·lector. "Aquests motors poden funcionar només en corrent directe, o en corrent directe i altern."

Es compon d’un motor col·lector, com qualsevol altre rotor i estator. En aquest cas, el rotor és una àncora. Recordem que l’àncora és la part de la màquina elèctrica que consumeix el corrent principal i en la qual s’indueix la força electromotriu.

Per què es necessita i com s’organitza el col·leccionista? El col·lector està situat a l’eix (rotor) i és un conjunt de plaques situades longitudinalment aïllades de l’eix i les unes de les altres. S’anomenen làmpades. Els revolts de les seccions dels enrotllaments de l’armadura estan connectats a les làmines (podeu veure el dispositiu de bobinatge d’ancoratge de KDPT al grup de figures a continuació), o millor dit, el final de l’anterior i l’inici de la secció de bobinatge següent estan connectats a cadascuna d’elles.

El corrent s’ofereix als enrotllaments a través dels raspalls. Els raspalls formen un contacte lliscant i durant la rotació de l’eix estan en contacte amb una o altra làmpada. Així, els enrotllaments de l'armadura són commutats, per a això és necessari un col·lector.

El conjunt de raspalls consisteix en un braç amb porta-pinzells, i s'hi instal·len pinzells de grafit o metallografits directament. Per garantir un bon contacte, els brotxes es pressionen contra el col·lector mitjançant molles.

S’instal·len imants permanents o electroimants a l’estator (bobinatge de camp), que creen un camp magnètic d’estator. A la literatura sobre màquines elèctriques, s'utilitzen més sovint els termes "sistema magnètic" o "inductor" en lloc de la paraula "stator". La figura següent mostra el disseny del DPT en diferents projeccions. Ara vegem com funciona el motor del commutator de corrent continu.

Principi de funcionament

Quan el corrent flueix a través del bobinat de l’armadura, sorgeix un camp magnètic, el sentit del qual es pot determinar utilitzant regles gimlet. El camp magnètic constant de l'estator interacciona amb el camp de l'armadura i comença a girar degut al fet que els pols del mateix nom es repel·leixen, atrets pels diferents. Això és perfectament il·lustrat per la figura següent.

Quan els pinzells canvien a altres làmpades, el corrent comença a fluir en el sentit contrari (si tenim en compte l’exemple anterior), els pols magnètics canvien de lloc i el procés es repeteix.

En les màquines col·lectores modernes, un disseny de dos pols no s’utilitza a causa d’una rotació desigual, en el moment de canviar la direcció del corrent, les forces que actuen sobre l’armadura seran mínimes. I si enceneu el motor, l’eix del qual s’ha aturat en aquesta posició “de transició”, pot no començar a girar gens. Per tant, el col·lector d'un motor de corrent continu presenta significativament més pals i seccions de bobinades situades a les ranures del nucli folrat, aconseguint així una suavitat òptima del moviment i del parell en l'eix.

El principi del funcionament del motor del col·leccionista en un llenguatge senzill per als maniquins es mostra al següent vídeo, us recomanem que el llegiu.

Esquemes de connexió de tipus i de bobinats KDPT

Segons el mètode d’excitació, els motors col·lectors de corrent continu són de dos tipus:

1. Amb imants permanents (motors de baixa potència amb una potència de desenes i centenars de vats).
2. Amb electroimants (màquines potents, per exemple, en mecanismes de fixació i màquines-eina).

Distingiu aquests tipus de KDTT pel mètode de connectar els enrotllaments:

• Excitació seqüencial (en la literatura russa antiga i dels electricistes antics es pot escoltar el nom "Serial", de l'anglès. Serial). Aquí, el bobinat de camp es connecta en sèrie amb el bobinat de l'armadura. L’avantatge d’un esquema d’alçada és l’avantatge d’un esquema i el seu desavantatge és una caiguda de la velocitat de rotació amb una càrrega creixent a l’eix (característica mecànica suau) i el fet que el motor es troba en venda ambulant (augment incontrolat de la velocitat amb danys posteriors als coixinets d’empenta i armadura) si es troba en marxa o amb una càrrega d’eix inferior al 20-30% del nominal.
• Paral·lel (també anomenat "shunt"). En conseqüència, el bobinat de camp es connecta en paral·lel amb el bobinat de l'armadura. A baixes velocitats de l’eix, el parell és alt i estable en un rang de revolucions relativament ampli, i amb un augment de les revolucions disminueix. L’avantatge és que les revolucions estables sobre una àmplia gamma de càrrega a l’eix (limitada per la seva potència), i l’inconvenient és que si el circuit es trenca en el circuit d’excitació, pot resultar molest.
• Dependent. Els bobinatges de camp i els ancoratges són alimentats per diferents fonts. Aquesta solució permet controlar amb més precisió la velocitat de l’eix. Les característiques del treball són similars al DPT amb excitació paral·lela.
• Mixta. Una part del bobinat de camp està connectat en paral·lel, i part en sèrie amb l’armadura. Combina els avantatges dels tipus en sèrie i en paral·lel.

El símbol gràfic del diagrama que veieu a continuació.

En la literatura russa moderna i estrangera, així com en els esquemes, es pot trobar una altra representació d’UGO per a KDT, com es va mostrar a la figura anterior en forma de cercle amb dos quadrats, on el cercle representa l’àncora i dos quadrats representen els pinzells.

Diagrama de connexió i marxa enrere

El diagrama de connexió dels bobinats de l'estator i del rotor es determina durant la fabricació i, segons on s'utilitzi un motor determinat, cal triar la solució adequada. En determinats modes de funcionament (mode de fre, per exemple), es poden canviar els circuits de commutació de bobinatge o introduir elements addicionals.

Inclouen motors col·lectors de baix consum de corrent continu mitjançant claus semiconductors (transistors), interruptors o botons de commutació, microcircuits especialitzats per als conductors o utilitzant relés de baixa potència. Les grans màquines potents es connecten a la xarxa de corrent continu mitjançant bipolar contactors.

A continuació, veieu un circuit invers per connectar un motor de corrent continu a una xarxa de 220V. A la pràctica, el circuit serà similar en la producció, però no hi haurà cap pont de díodes al mateix, ja que totes les línies per a la connexió d'aquests motors estan des de subestacions de tracció, on es rectifica el corrent altern.

La inversa es realitza canviant la polaritat al bobinat de camp o a l’armadura. És impossible canviar la polaritat tant per allà com per allà, ja que el sentit de gir de l’eix no canviarà, com és el cas dels motors col·lectors universals quan funcionen amb corrent altern.

Per iniciar el motor, un dispositiu d’ajustament, per exemple, un reostat, s’introdueix al circuit d’alimentació de l’enrotllament de l’armadura o del bobinat de l’armadura i el bobinat d’excitació (depenent del circuit de la seva connexió), però la velocitat de l’eix també es controla de la mateixa manera, però en lloc d’un reostat, solen utilitzar un conjunt de resistències constants connectades. utilitzant un conjunt de contactors.

En aplicacions modernes, la velocitat de rotació es canvia mitjançant la modulació d’amplada de pols (PWM) i una clau de semiconductor, que és exactament el que es fa en una eina elèctrica sense fil (per exemple, un tornavís). L’eficiència d’aquest mètode és molt més alta.

Àmbit d’aplicació

Els motors de raspall de corrent continu s’utilitzen arreu, tant en la vida quotidiana com en dispositius i mecanismes industrials, analitzem breument el seu abast:

• En els automòbils, els DCB col·lectors de 12V i 24V s’utilitzen per impulsar les pales de l’extenedor (eixugaparabrises), en els aixecadors de les finestres, per iniciar el motor (un arrencador és un motor col·lector de sèrie o d’excitació mixta) i altres accionaments.
• En mecanismes de elevació (grues, elevadors, etc.) s'utilitzen KDPT, que operen en una xarxa de corrent continu amb un voltatge de 220V o qualsevol altra tensió disponible.
• En joguines infantils i models de baix consum radioelèctric, s’utilitza KDTT amb rotor de tres pols i imants permanents a l’estator.
• En una eina elèctrica sense fil manual: una gran varietat de broques, mòltes, tornavisos elèctrics, etc.

Tingueu en compte que en una moderna eina cara elèctrica s’instal·len motors sense escombretes, però motors sense escombretes.

Avantatges i desavantatges

Analitzem els pros i els contres d’un motor col·lector de corrent continu. Avantatges:

1. La relació entre mida i potència (indicadors de pes i mida).
2. Simplicitat d’ajust de torns i implementació d’inici suau.
3. Moment d’inici.

Els desavantatges de KDPT són els següents:

1. Pinzells desgastats. Els motors altament carregats que s’utilitzen regularment requereixen inspecció regular, substitució del raspall i manteniment del conjunt de col·lectors.
2. El col·lector es desgasta per fricció dels pinzells.
3. És possible l'enceniment de raspalls, el que limita l'ús en llocs perillosos (utilitzeu llavors l'execució a prova d'explosió KDTT).
4. A causa de la commutació constant dels enrotllaments, aquest tipus de motor de corrent continu introdueix interferències i distorsions al circuit de subministrament o a la xarxa, cosa que comporta desperfectes i problemes en el funcionament d'altres elements del circuit (especialment rellevants per a circuits electrònics).
5. Amb imants permanents, les forces magnètiques es debiliten (desmagnetitzen) amb el pas del temps i l’eficiència del motor disminueix.

Així doncs, vam examinar què és un motor col·lector de corrent directe, com està dissenyat i quin és el seu principi de funcionament. Si teniu preguntes, pregunteu-los als comentaris de l'article.

Materials relacionats:

• Què és l’ànode i el càtode
• Com funciona l’arrencador magnètic
• Com baixar la tensió
• Què és un motor d’inducció