Ce este un motor de comutator cu curent continuu și cum funcționează

Motoarele colectoare sunt destul de frecvente în viața de zi cu zi și în producție. Sunt utilizate pentru a conduce diverse mecanisme, scule electrice, în mașini. O parte din popularitate se datorează reglării simple a vitezei rotorului, dar există unele limitări ale utilizării lor și, desigur, dezavantaje. Să ne uităm la ce motor de colector cu curent continuu (KDTT), care sunt soiurile acestui tip de motor electric și unde sunt utilizate.

Definiție și dispozitiv

În directoarele și enciclopediile conduc, o astfel de definiție:

„Un motor colector se numește motor electric, în care senzorul de poziție a arborelui și comutarea înfășurărilor sunt același dispozitiv - colectorul. "Aceste motoare pot funcționa fie doar cu curent continuu, fie cu curent continuu și alternativ."

Un motor de colecție, ca oricare altul, este format din rotor și stator. În acest caz, rotorul este o ancoră. Reamintim că ancora este partea mașinii electrice care consumă curentul principal și în care este indusă forța electromotoare.

De ce este nevoie și cum este amenajat colecționarul? Colectorul este situat pe arbore (rotor) și este un set de plăci amplasate longitudinal, izolate de ax și unele de altele. Se numesc lamele. Coturile secțiunilor înfășurărilor de armătură sunt conectate la lamele (puteți vedea dispozitivul de înfășurare a ancorei KDPT în grupul de figuri de mai jos), sau mai degrabă, sfârșitul precedentului și începutul secțiunii următoare de înfășurare sunt conectate la fiecare dintre ele.

Curentul este furnizat înfășurărilor prin perii. Periile formează un contact glisant și în timpul rotirii arborelui sunt în contact cu una sau alta lamelă. Astfel, înfășurările armăturii sunt comutate, pentru aceasta este nevoie de colector.

Ansamblul de perii este format dintr-un suport cu suporturi de perii, iar perii de grafit sau metalografiți sunt instalați direct în ele. Pentru a asigura un contact bun, periile sunt presate pe colector prin arcuri.

Pe stator se instalează magneți permanenți sau electromagneti (înfășurarea câmpului), care creează un câmp magnetic stator. În literatura de specialitate pentru mașini electrice, termenii „sistem magnetic” sau „inductor” sunt mai des folosiți în loc de cuvântul „stator”. Figura de mai jos arată designul DPT în diferite proiecții. Acum să vedem cum funcționează motorul comutatorului DC!

Principiul de funcționare

Când curentul curge prin înfășurarea armăturii, apare un câmp magnetic, a cărui direcție poate fi determinată folosind reguli gimlet. Câmpul magnetic constant al statorului interacționează cu câmpul armăturii și începe să se rotească datorită faptului că poli similari se resping, atrași de opus. Ceea ce ilustrează perfect figura de mai jos.

Când periile trec la alte lamele, curentul începe să curgă în direcția opusă (dacă luăm în considerare exemplul de mai sus), poli magnetici schimbă locurile și procesul se repetă.

În mașinile colectoare moderne, un design cu doi poli nu este utilizat datorită rotației inegale, în momentul schimbării direcției curentului, forțele care acționează asupra armăturii vor fi minime. Și dacă porniți motorul, al cărui arbore s-a oprit în această poziție "de tranziție" - s-ar putea să nu înceapă să se rotească deloc. Prin urmare, colectorul unui motor DC modern are în mod semnificativ mai mulți poli și secțiuni de înfășurări așezate în canelurile miezului căptușit, obținând astfel o netezime optimă a mișcării și a cuplului pe ax.

Principiul funcționării motorului colectorului într-un limbaj simplu pentru manechine este prezentat în următorul videoclip, vă recomandăm cu tărie să îl citiți.

Tipuri de KDPT și scheme de conectare a înfășurărilor

Conform metodei de excitație, motoarele cu colector continuu sunt de două tipuri:

1. Cu magneți permanenți (motoare cu putere mică, cu putere de zeci și sute de wați).
2. Cu electromagneti (mașini puternice, de exemplu, pe mecanisme de ridicare și mașini-unelte).

Distingeți aceste tipuri de KDTT prin metoda de conectare a înfășurărilor:

• Excitație secvențială (în literatura rusă veche și de la electricieni vechi puteți auzi numele „Serial”, din serialul englez). Aici, înfășurarea câmpului este conectată în serie cu înfășurarea armăturii. Un cuplu de pornire ridicat este avantajul unei astfel de scheme, iar dezavantajul său este o scădere a vitezei de rotație cu încărcarea crescândă pe arbore (caracteristică mecanică moale) și faptul că motorul pedalează (creșterea necontrolată a vitezei cu deteriorarea ulterioară a lagărelor de tracțiune și armăturii) dacă este la ralanti sau cu o sarcină de arbore mai mică de 20-30% din valoarea nominală.
• Paralel (numit și „șunt”). În consecință, înfășurarea pe câmp este conectată în paralel cu înfășurarea armăturii. La viteze mici pe arbore, cuplul este mare și stabil într-o gamă relativ mare de rotații, iar cu o creștere a revoluțiilor scade. Avantajul este o revoluție stabilă pe o gamă largă de sarcină pe arbore (limitată de puterea sa), iar dezavantajul este că atunci când circuitul se sparge în circuitul de excitație, acesta poate merge incomod.
• Dependent. Înfășurările de câmp și ancorele sunt alimentate de surse diferite. Această soluție vă permite să controlați mai precis viteza arborelui. Caracteristicile muncii sunt similare cu DPT cu excitație paralelă.
• Amestecat. O parte din înfășurarea pe câmp este conectată în paralel și o parte în serie cu armatura. Combinați avantajele tipurilor seriale și paralele.

Simbolul grafic din diagrama pe care o vedeți mai jos.

În literatura rusă străină și modernă, precum și pe diagrame, se poate găsi o altă reprezentare a UGO pentru KDT, așa cum s-a arătat în figura anterioară sub forma unui cerc cu două pătrate, unde cercul reprezintă ancora și două pătrate reprezintă periile.

Schema de conectare și invers

Schema de conectare a înfășurărilor statorului și rotorului este determinată în timpul fabricării și, în funcție de locul în care este utilizat un anumit motor, trebuie să alegeți soluția adecvată. În anumite moduri de funcționare (de exemplu, modul de frânare), circuitele de comutare a înfășurării pot schimba sau introduce elemente suplimentare.

Acestea includ motoarele cu colector continuu cu putere redusă folosind: chei semiconductoare (tranzistoare), comutatoare sau butoane de comutare, microcircuite pentru șofer specializate sau folosind relee cu putere redusă. Mașinile mari puternice sunt conectate la rețeaua de curent continuu prin intermediul bipolarului contactoare.

Mai jos vedeți un circuit invers pentru conectarea unui motor DC la o rețea de 220V. În practică, circuitul va fi similar în producție, dar nu va exista o punte de diodă în el, deoarece toate liniile pentru conectarea unor astfel de motoare sunt așezate de la stații de tracțiune, unde se rectifică curentul alternativ.

Reversul se realizează prin schimbarea polarității pe înfășurarea pe teren sau pe armătură. Este imposibil să schimbați polaritatea atât acolo cât și acolo, deoarece direcția de rotație a arborelui nu se va schimba, așa cum se întâmplă în cazul motoarelor cu colector universal atunci când funcționează cu curent alternativ.

Pentru a porni fără probleme motorul, un dispozitiv de reglare, de exemplu, un reostat, este introdus în circuitul de alimentare a înfășurării armăturii sau a înfășurării armăturii și a înfășurării de excitație (în funcție de schema de racordare), viteza arborelui este de asemenea controlată în același mod, dar în loc de reostat, folosesc adesea un set de rezistențe constante conectate folosind un set de contactori.

În aplicațiile moderne, viteza de rotație este modificată folosind modularea lățimii pulsului (PWM) și o cheie semiconductoare, care este exact ceea ce se face într-un instrument electric fără fir (o șurubelniță, de exemplu). Eficiența acestei metode este mult mai mare.

Scopul aplicatiei

Motoarele cu perie continuă sunt utilizate peste tot atât în ​​viața de zi cu zi, cât și în dispozitivele și mecanismele industriale, să analizăm pe scurt scopul acestora:

• În mașini, DCT-urile de colecție 12V și 24V sunt utilizate pentru a conduce lame de ștergătoare (ștergătoarele), la ridicatoarele pentru ferestre, pentru a porni motorul (un demaror este un motor de colecție continuă de serie sau excitație mixtă) și alte acționări.
• În mecanismele de ridicare (macarale, ascensoare etc.) sunt utilizate KDTT, care funcționează dintr-o rețea de curent continuu cu o tensiune de 220V sau orice altă tensiune disponibilă.
• În jucăriile pentru copii și modele cu control redus cu putere redusă, se folosește KDPT cu rotor cu trei poli și magneți permanenți pe un stator.
• Într-un instrument manual fără fir - o varietate de burghiu, șlefuitor, șurubelnițe electrice etc.

Rețineți că într-un instrument electric scump modern, sunt instalate motoare fără perii, dar motoare fără perii.

Avantaje și dezavantaje

Vom analiza pro și contra unui motor colector DC. Beneficii:

1. Raportul dintre mărime și putere (indicatori de greutate și mărime).
2. Simplitatea reglării virajelor și punerea în aplicare a pornirii ușoare.
3. Cuplul de pornire.

Dezavantajele KDPT sunt următoarele:

1. Perii purtate. Motoarele cu înaltă încărcare care sunt utilizate în mod regulat necesită inspecție periodică, înlocuirea periei și întreținerea ansamblului galeriei.
2. Colectorul se uzează din cauza frecării periei.
3. Este posibilă scânteierea periei, ceea ce limitează utilizarea în locuri periculoase (apoi se utilizează KDTT pentru executarea rezistenței la explozie).
4. Datorită comutării constante a înfășurărilor, acest tip de motor DC introduce interferențe și distorsiuni în circuitul de alimentare sau la rețea, ceea ce duce la defecțiuni și probleme în funcționarea altor elemente de circuit (în special relevante pentru circuitele electronice).
5. Cu ajutorul magneților permanenți, forțele magnetice slăbesc (demagnetizează) în timp, iar eficiența motorului scade.

Așa că am examinat care este un motor cu perie continuă, cum este proiectat și care este principiul său de funcționare. Dacă aveți întrebări, întrebați-le în comentariile de sub articol!

Materiale conexe:

• Ce este anodul și catodul
• Cum funcționează demarorul magnetic
• Cum scade tensiunea
• Ce este un motor cu inducție