Selamat hari, pembaca yang dikasihi! Artikel sebelum ini membincangkan motor elektrik arus ulang alik. Dalam artikel yang sama saya akan bercakap tentang enjin yang beroperasi pada arus terus. Struktur dan, sedikit, sejarah dan prinsip operasi mereka akan dipertimbangkan. Mari kita mulakan.
Prinsip pengendalian motor DC mesin-mesin ini adalah berdasarkan kesan tolakan sejenis dan tarikan kutub magnet yang tidak serupa. Peranti pertama seperti itu dicipta oleh jurutera Rusia Jacobi. Pada tahun ke-38 abad ke-19, model berskala industri pertama muncul dan, sejak masa itu, tidak ada perubahan besar dalam reka bentuk.
Motor DC Berus
Jika anda mengambil motor dengan kuasa rendah, maka ia mesti mempunyai salah satu magnet dengan jelas (ia dipasang terus ke badan mesin).
Yang kedua muncul selepas voltan digunakan pada belitan angker. Untuk tujuan ini, jenis peranti khas digunakan, dipanggil pemasangan berus pengumpul. Komutator ialah gelang pengalir arus yang dipasang pada aci motor. Plumbum belitan angker disambungkan kepadanya.
Untuk menjana tork, perubahan berterusan kutub magnet angker diperlukan. Ini mesti dilakukan pada masa ini apabila angker melepasi "neutral magnetik". Secara struktur, ini dicapai dengan membahagikan cincin pengumpul kepada bahagian (sektor) menggunakan plat tidak konduktif.
Plumbum belitan angker disambungkan ke sektor satu demi satu. Untuk menyambungkan pengumpul dan bekalan kuasa, berus digunakan - rod grafit dengan kekonduksian elektrik yang tinggi dan pekali geseran gelongsor yang rendah.
Motor berkuasa tinggi tidak dilengkapi dengan magnet fizikal kerana ini akan menjadikan reka bentuknya lebih berat.
Dalam mesin ini, untuk mencipta medan magnet yang berterusan, rod logam dengan belitan digunakan, disambungkan ke bas kuasa positif atau negatif. Tiang dari jenis yang sama disambungkan satu demi satu (secara bersiri).
Motor boleh mempunyai satu atau empat pasang tiang. Bilangan berus pengumpul semasa mesti sepadan dengan bilangan pasangan tiang. Motor dengan kuasa tinggi mempunyai beberapa helah reka bentuk. Salah satunya ialah menggerakkan pemasangan berus mengikut sudut tertentu berbanding putaran selepas motor dihidupkan dan beban padanya berubah.
Ini dilakukan untuk mengimbangi kesan "tindak balas anchor", yang membawa kepada brek aci, mengakibatkan penurunan kecekapan motor.
Motor DC tanpa berus
Kami melihat enjin jenis komutator. Walau bagaimanapun, selain mereka, terdapat juga peranti yang tidak mempunyai pengumpul. Enjin jenis ini mempunyai rotor yang ada magnet kekal dan pemegun dengan belitan. Terdapat dua jenis motor sedemikian: Inrunner(dengan magnet di dalam rotor) dan Pelumba lari(magnet mereka terletak di luar, berputar di sekeliling stator yang mempunyai belitan).
Mesin jenis pertama biasanya digunakan dalam motor dengan bilangan putaran yang tinggi dan bilangan kutub yang kecil. Jenis kedua digunakan jika anda ingin mempunyai enjin dengan tork yang tinggi dan kelajuan rendah. Dari segi reka bentuk, motor Inrunner adalah yang paling mudah kerana fakta bahawa pemegun mereka boleh berfungsi sebagai perumahan secara serentak, yang bermaksud peranti pengikat boleh dipasang di atasnya.
Untuk enjin Outrunner, bahagian berputar adalah bahagian luar. Motor dipasang pada aci tetap atau bahagian lain stator. Jika motor sedemikian digunakan sebagai motor roda, maka ia dipasang menggunakan paksi tetap dan memasukkan wayar stator melalui paksi berongganya.
Bilangan kutub rotor sentiasa sekata. Magnet yang digunakan dalam motor ini biasanya berbentuk segi empat tepat. Kadang-kadang, sudah tentu, magnet silinder digunakan, tetapi ini adalah kurang biasa. Magnet dipasang supaya tiangnya silih berganti.
Bilangan magnet dan kutub tidak selalunya bertepatan (mungkin berlaku beberapa magnet membentuk satu kutub).
Saiz magnet yang dipasang pada motor adalah berbeza dan ia bergantung pada enjin itu sendiri dan ciri-cirinya. Daya kilas daya yang dihasilkan pada aci bergantung kepada kuasa magnet yang digunakan.
Magnet dilekatkan pada pemutar menggunakan gam khas (sudah tentu, terdapat pilihan dengan pemegang magnet, tetapi lebih kurang biasa). Rotor itu sendiri boleh dibuat daripada bahan pengalir magnetik (keluli), atau pengalir bukan magnet (aloi aluminium, plastik, dll.), atau gabungan.
Penggulungan motor tiga fasa tanpa komutator dililit dengan wayar kuprum. Kawat digunakan kedua-dua teras tunggal dan terkandas. Pemegun motor ini diperbuat daripada kepingan keluli yang dilipat, yang konduktif magnet.
Stator mesti mempunyai banyak gigi sehingga bilangannya dibahagikan dengan bilangan fasa kerja. Stator boleh mempunyai sebilangan gigi yang sama ada lebih atau kurang daripada kutub rotor.
Enjin paling ringkas, mempunyai tiga tiang pemegun. Walau bagaimanapun, reka bentuk sedemikian jarang digunakan (kerana pada bila-bila masa hanya terdapat beberapa fasa dalam operasi, mengakibatkan getaran dan herotan). Untuk menghilangkan fenomena yang tidak menyenangkan ini, banyak tiang dibuat, dan belitan diagihkan sama rata di antara mereka. Dalam kes ini, tiada ketidakseimbangan daya magnet.
Antara lain, motor tersebut mungkin dilengkapi atau mungkin tidak dengan penderia kedudukan rotor. Penderia, sebahagian besarnya, beroperasi pada prinsip kesan Hall. Mereka bertindak balas terhadap medan magnet dan terletak di sepanjang stator supaya magnet rotor bertindak ke atasnya (iaitu, pada sudut 120 darjah antara satu sama lain). Sememangnya, ini bermakna 120 darjah elektrik.
Sensor boleh terletak di dalam dan di luar enjin. Kaedah kedua boleh dilengkapi dengan enjin yang pada mulanya tidak mempunyai sensor.
Kadangkala penderia diletakkan pada peranti khas yang membolehkan penderia bergerak sedikit. Pada masa yang sama, jika perlu untuk membalikkan motor sedemikian, maka set kedua penderia Hall dipasang, dikonfigurasikan untuk arah putaran terbalik.
Tulis komen, tambahan pada artikel, mungkin saya terlepas sesuatu. Lihatlah, saya akan gembira jika anda mendapati sesuatu yang berguna pada saya. Semua yang terbaik.
Dari segi sejarah, motor elektrik pertama beroperasi pada arus terus, kerana pada masa penciptaannya pada tahun 1834 oleh Boris Jacobi, satu-satunya sumber arus ialah bateri galvanik.
Prinsip operasi motor elektrik arus terus mudah: dalam kes yang paling mudah, ia mempunyai sepasang kutub pada stator dan rotor, manakala arah arus dalam penggulungan rotor berubah dua kali setiap putaran menggunakan peranti khas - pengumpul, yang merupakan satu set plat yang sepadan dengan bilangan belitan rotor.
Semasa pemutar berputar, pelbagai bahagian belitan disambung secara bersiri melalui berus ke sumber arus terus luaran. Oleh kerana motor elektrik dengan pemutar dua kutub mempunyai dua titik mati, di mana bermula tanpa impuls luar adalah mustahil (kutub pemutar betul-betul bertentangan dengan kutub pemegun, dan paduan daya tolakan adalah sifar), dalam praktiknya hanya berbilang- pemutar tiang digunakan. Di samping itu, menambah bilangan kutub meningkatkan keseragaman putaran rotor.
Sambungan belitan angker boleh berbeza:
Bebas.
Penggulungan pemutar tidak mempunyai sambungan langsung ke stator sambungan sedemikian digunakan dalam litar dengan kawalan kelajuan.
bersiri.
Penggulungan angker disambung secara bersiri dengan stator. Apabila beban pada motor elektrik bersiri meningkat, kelajuannya menurun secara mendadak (tetapi tork meningkat apabila beban berkurangan, pelarian adalah mungkin); Atas sebab ini, pengujaan siri tidak digunakan di mana melahu motor elektrik mungkin. Contoh klasik motor bersiri ialah pemula elektrik kereta.
Shunt.
Angker disambung secara selari dengan stator. Apabila beban berlebihan, tork pada rotor tidak berubah apabila tiada beban, hanyut tidak berlaku.
bercampur.
Angker mempunyai dua belitan yang disambung secara bersiri dengan stator dan selari dengannya. Dari segi ciri elektromekaniknya, motor elektrik kompaun berada di antara motor bersiri dan shunt - ia mampu meningkatkan tork dengan peningkatan beban dan pada masa yang sama tidak terdedah kepada overruning semasa melahu.
Pengujaan kompaun sering digunakan dalam alatan kuasa, di mana kedua-dua mengehadkan kelajuan maksimum dan rintangan kepada peningkatan beban adalah perlu.
Bergantung pada arah bersama fluks magnet kedua-dua belitan, sambungan kompaun langsung dan terbalik dibezakan: dengan sambungan terbalik dan reka bentuk pemutar yang betul, adalah mungkin untuk mengekalkan kelajuan yang stabil apabila beban berubah, tetapi skema sedemikian terdedah kepada ayunan berkala kelajuan putaran.
Medan magnet stator adalah malar, jadi stator boleh dibuat daripada magnet yang kuat tanpa mempunyai belitan. Terima kasih kepada ini, kos tembaga untuk pengeluaran motor elektrik dikurangkan dan kosnya dikurangkan.
Skop penggunaan motor elektrik DC adalah terutamanya peranti dan sistem berkuasa bateri: daripada mikromotor pemain poket kepada pemula elektrik automobil berkuasa, motor daya tarikan kenderaan elektrik ringan dan kereta elektrik, alat kuasa tanpa wayar.
Untuk semua kelebihannya (kesederhanaan reka bentuk, kecekapan tinggi, kemudahan membalikkan), motor elektrik DC mempunyai beberapa kelemahan yang serius:
- Apabila pemutar berputar, bunyi impuls berlaku dalam litar bekalan pada masa lamela komutator melepasi berus, yang mana gangguan radio ditambah kerana percikan api pada komutator.
- Komutator itu sendiri dan berus konduktif pasti haus. Kehausan lamela komutator yang tidak sekata dan penebat di antaranya boleh menyebabkan sentuhan yang lemah antara berus dan komutator, pengurangan kuasa dan pembakaran lamela.
- Dalam sesetengah kes, percikan berus semakin kuat sehingga apa yang dipanggil "nyalaan cincin" berlaku - kawasan berterusan udara terion mengelilingi pengumpul dengan akibat yang merosakkan. Untuk mengatasi ini, pengudaraan paksa kawasan pengumpul paling kerap digunakan, mengeluarkan udara terion ke luar.
KAWALAN MOTOR DC
Cara yang paling jelas untuk mengawal kelajuan motor DC ialah menukar arus dalam belitannya dan, oleh itu, fluks magnet. Pada mulanya, reostat berkuasa telah dimasukkan ke dalam litar kuasa pemutar, tetapi kaedah kawalan ini mempunyai kelemahan yang jelas:
Kesukaran dalam mengekalkan kelajuan secara automatik.
Enjin rheostat sama ada digerakkan secara manual atau disambungkan kepada pengawal selia emparan. Walau apa pun, peningkatan mendadak dalam beban tidak dapat diimbangi dengan cepat.
Kerugian kuasa tinggi.
Pada motor elektrik berkuasa, reostat dipanaskan dengan ketara, mengurangkan kecekapan sistem pendorong dan memerlukan pengenalan penyejukan tambahan.
Penggunaan penstabil linear untuk mengawal motor elektrik adalah, pada asasnya, menggantikan reostat mekanikal dengan yang elektronik: dengan menukar kuasa yang hilang oleh penstabil linear, arus dalam belitan motor elektrik diubah.
Kelebihan utama skim ini ialah keupayaan untuk mencipta peranti untuk mengekalkan kelajuan dengan kadar tindak balas yang tinggi. Seperti yang diketahui, apabila komutator berputar, lonjakan arus berlaku pada saat bahagian seterusnya penggulungan pemutar disambungkan.
Kekerapan denyutan ini adalah berkadar ketat dengan kelajuan enjin, yang digunakan secara meluas dalam peranti kawalan untuk motor komutator. Sebagai contoh, tingkap kereta yang lebih dekat secara automatik mematikan kuasa kepada motor, berhenti mengesan riak semasa dalam litar tingkap kuasa (pengesanan saat motor elektrik berhenti).
Penambahbaikan elektronik kuasa dan, khususnya, penciptaan suis dengan penurunan voltan intrinsik yang rendah dalam keadaan terbuka (IGBT, MOSFET) memungkinkan untuk mencipta sistem kawalan elektronik untuk modulasi lebar nadi. Intipati modulasi lebar nadi (disingkat PWM) adalah untuk menukar tempoh denyutan semasa sambil mengekalkan frekuensi malarnya.
Kaedah pelarasan ini mempunyai kecekapan yang jauh lebih besar, memandangkan tiada unsur di mana lebihan kuasa dilesapkan, seperti yang akan berlaku jika rheostat atau penstabil voltan linear digunakan.
Masalah utama dengan litar lebar denyut ialah induktansi belitan motor. Ia menjadikannya mustahil untuk arus naik dan turun serta-merta, memutarbelitkan bentuk isyarat segi empat tepat yang dibekalkan kepada motor elektrik. Sebaliknya, jika peringkat kuasa pengawal PWM direka dengan tidak betul, ini boleh menyebabkan suis kuasa terlalu panas dan kejatuhan mendadak dalam kecekapan.
MEMULAKAN MOTOR DC
Apabila motor DC dihidupkan ke bekalan utama, lonjakan arus yang ketara berlaku, sejak arus permulaan motor elektrik beberapa kali (pada kuasa yang diukur dalam kilowatt - sehingga 20) lebih tinggi daripada yang nominal. Atas sebab ini, permulaan langsung motor elektrik hanya digunakan pada kuasa rendah.
Cara biasa untuk mengurangkan beban pada rangkaian apabila memulakan motor elektrik berkuasa tinggi ialah rheostat bermula. Dalam kes ini, pada masa motor dihidupkan, litar pemutar dikuasakan melalui perintang berkuasa atau set perintang, yang dilitar pintas oleh penyentuh khas apabila kelajuan meningkat. Dalam kes ini, osilogram arus angker menjadi hampir dengan gigi gergaji, dan amplitud denyutan bergantung pada bilangan peringkat rheostat permulaan.
Dalam kes di mana beban pada motor elektrik berada dalam julat tertentu yang ditetapkan, permulaan rheostatik dijalankan dalam mod automatik menggunakan geganti masa. Skim ini digunakan pada beberapa kereta api elektrik, tetapi pengawal manual yang dikawal oleh pemandu juga biasa.
Kelemahan permulaan rheostatik adalah kerugian besar akibat pemanasan rheostat, itulah sebabnya mereka mesti mempunyai kuasa tinggi dan dalam beberapa kes penyejukan buatan.
Bermula dengan menukar voltan bekalan, yang digunakan dalam kes-kes di mana ia mungkin untuk mengawal sumber semasa, sebagai contoh, dalam penghantaran elektrik DC, tidak mempunyai ini: pada saat permulaan, enjin penjana memandu berjalan pada kelajuan minimum, secara beransur-ansur mengambilnya apabila ia memecut.
Penerus terkawal juga boleh digunakan, tetapi kaedah ini lebih sesuai untuk motor elektrik kuasa rendah.
© 2012-2017 Hak cipta terpelihara.
Semua bahan yang dibentangkan di laman web ini adalah untuk tujuan maklumat sahaja dan tidak boleh digunakan sebagai garis panduan atau dokumen kawal selia.
Prinsip pengendalian motor elektrik komutator (Gamb.) adalah berdasarkan perkara berikut: jika konduktor pembawa arus - bingkai segi empat tepat dengan paksi putaran - diletakkan di antara kutub magnet kekal (atau elektromagnet), maka bingkai ini akan mula berputar. Arah putaran akan bergantung pada arah arus dalam bingkai. Arus ke dalam bingkai dari sumber arus terus boleh dibekalkan melalui sesentuh separuh cincin yang dipasang pada hujung bingkai, dan melalui sesentuh gelongsor elastik - berus (Gamb. a). Perhatikan bahawa bahagian berputar motor elektrik dipanggil angker, dan bahagian pegun dipanggil stator.
Sentuhan separuh cincin memastikan penukaran arus dalam bingkai setiap separuh pusingan, iaitu putaran berterusan bingkai dalam satu arah. Motor komutator sebenar mempunyai banyak bingkai sedemikian, jadi keseluruhan bulatan kenalan tidak lagi dibahagikan kepada dua, tetapi kepada bilangan kenalan yang lebih besar.
Rajah.. Motor elektrik komutator: a - prinsip operasi; b - melatih motor komutator; c - angker latihan motor komutator; g - angker motor elektrik sebenar
Kenalan ini membentuk komutator - maka nama motor elektrik ini. Sesentuh komutator diperbuat daripada tembaga, dan berus diperbuat daripada grafit. Pembaikan motor elektrik yang paling mudah ialah menggantikan berus, set ganti yang sering disertakan semasa menjual peranti dengan motor sedemikian.
Motor komutator digunakan secara meluas
Motor elektrik komutator. Mereka dinamakan sempena salah satu komponen pemutar - pengumpul (silinder yang diperbuat daripada plat tembaga terlindung, yang mana hujung wayar penggulungan dipateri). Berus stator bersentuhan dengan komutator. Pengumpul membekalkan arus kepada belitan pemutar, yang disambung secara bersiri dengan belitan stator.
Motor elektrik komutator dicirikan oleh kelajuan putaran pemutar yang tinggi, jadi ia digunakan dalam produk dan mesin seperti pembersih vakum, mesin dapur, dll. Ia ringan dan dimensi keseluruhan. Untuk mesin isi rumah, motor elektrik komutator terbina dalam sejagat digunakan terutamanya.
Motor komutator yang beroperasi dari sumber arus ulang alik dan terus dipanggil universal. Terdapat motor yang direka untuk beroperasi pada voltan rendah daripada sumber arus. Motor komutator membangunkan kelajuan putaran tinggi tanpa beban, jadi ia dimulakan dalam mesin isi rumah paling kerap di bawah beban, yang mana bahagian mesin yang dipacu dipasang terus pada aci motor, sebagai contoh, kipas pembersih vakum.
Semasa operasi motor komutator, kelemahannya muncul, seperti peningkatan tahap hingar, gangguan pada penerimaan radio, percikan api dan kegagalan berus karbon, dan kesukaran dalam penyelenggaraan. Enjin sedemikian kurang dipercayai, sukar untuk dihasilkan dan mahal. Walau bagaimanapun, mereka juga mempunyai beberapa kelebihan yang ketara berbanding yang tidak segerak, kerana ia digunakan dalam mesin isi rumah. Ini adalah data permulaan yang baik, keupayaan untuk mendapatkan kelajuan putaran tinggi (sehingga 25,000 rpm) dan kawalan kelajuan lancar dalam julat yang luas, serba boleh.
Kecekapan enjin dalam perkakas rumah bergantung pada pematuhan keperluan untuk mod pengendalian produk, yang mesti ditunjukkan dalam dokumen pengendalian. Adalah amat penting untuk mematuhi keperluan ini untuk produk dan mesin dengan mod operasi jangka pendek dan sekejap (pengering rambut, pengadun, dll.) untuk mengelakkan enjin terlalu panas dan kegagalan.
Berdasarkan kaedah penyejukan, enjin dibahagikan kepada enjin dengan penyejukan semula jadi dan buatan. Di samping itu, peranti pengudaraan diperlukan, terutamanya yang bebas, yang harus dikekalkan dalam keadaan berfungsi.
Ciri ciri mesin pengumpul ialah kehadiran pengumpul - penukar mekanikal arus ulang alik ke arus terus dan sebaliknya. Keperluan untuk penukar sedemikian dijelaskan oleh fakta bahawa arus ulang alik mesti mengalir dalam penggulungan angker mesin komutator, kerana hanya dalam kes ini proses penukaran tenaga elektromekanikal yang berterusan berlaku dalam mesin.
Mesin pengumpul DC termasuk Motor DC DPT dan penjana DC GPT yang mempunyai reka bentuk yang sama dan boleh menggantikan antara satu sama lain iaitu DPT boleh berfungsi sebagai GPT dan begitu juga sebaliknya. Marilah kita menganalisis reka bentuk mesin komutator menggunakan contoh motor DC.
Mesin komutator DC terdiri daripada:
Stator boleh terdiri daripada dua jenis secara struktur:
- dibuat - terdiri daripada paip yang ditarik padat dan tiang yang dipasang padanya di dalam. Teras tiang dibuat dalam bentuk bar keluli atau dari plat berlapis 0.5 - 1 mm. Penggulungan tiang dililitkan di sekeliling teras. Belitan kutub disambungkan antara satu sama lain secara bersiri dan membentuk belitan pengujaan yang, apabila disambungkan kepada sumber arus terus, mencipta medan magnet dalam sistem magnet motor.
- berlamina pepejal - digunakan dalam mesin dengan kuasa 600 W atau lebih. Ia terdiri daripada pakej plat keluli elektrik konfigurasi kompleks dengan ketebalan 0.35 - 0.5 mm.
Peranti peralihan berus-komutator.
Bahagian mesin pengumpul yang paling sukar dan tidak boleh dipercayai ialah persimpangan berus-komutator
yang terdiri daripada berus (yang dilekatkan pada pemegang berus) dan komutator yang terdiri daripada satu set plat komutator keratan rentas trapezoid, dipisahkan oleh pengatur jarak mikanit. Plat yang diperbuat daripada kuprum dan mikanit dipegang dalam keadaan termampat oleh bahagian bawah berbentuk dovetail dengan menggunakan gelang kon keluli 1 (Rajah 13.2). Bahagian plat komutator 6 yang menonjol ke atas, dipanggil "cockerel," berfungsi untuk menyambungkan bahagian belitan angker ke plat komutator. Plat pengumpul diasingkan daripada gelang kon dengan manset mikanit 3, dan dari lengan 5 dengan silinder penebat mikanit 4. 
Permukaan plat tembaga pengumpul secara beransur-ansur dikikis oleh berus semasa operasi mesin. Untuk mengelakkan pengatur jarak mikanit daripada terkeluar di atas permukaan kerja plat kuprum, yang boleh mengakibatkan gangguan hubungan elektrik komutator dengan berus, adalah perlu untuk "mengkondisikan" komutator secara berkala. Operasi ini terdiri daripada alur penggilingan (trek) antara permukaan kerja plat pengumpul hingga kedalaman 1.5 mm (Rajah 13.4). 
Kebaikan dan keburukan mesin pengumpul DC.
Mesin elektrik DC digunakan sebagai penjana dan motor. Yang paling banyak digunakan ialah motor DC, julat kuasa yang agak luas: daripada pecahan watt (untuk peranti automasi memandu) kepada beberapa ribu kilowatt (untuk memandu kilang bergolek, angkat lombong dan mekanisme besar lain).
Motor DC digunakan secara meluas untuk memacu peranti angkat sebagai motor kren dan pemacu kenderaan, dan juga sebagai enjin daya tarikan.
Kelebihan utama enjin DC berbanding motor AC tanpa berus - ciri permulaan dan kawalan yang baik, keupayaan untuk mendapatkan kelajuan putaran lebih daripada 3000 rpm, dan kecacatan - kos yang agak tinggi, sedikit kerumitan dalam pembuatan, mengurangkan kebolehpercayaan. Kelemahan mesin DC ini disebabkan oleh kehadiran tiub berus di dalamnya simpul torus , yang juga merupakan sumber gangguan radio dan bahaya kebakaran. Tetapi, walaupun terdapat kelemahan yang dinyatakan, motor DC masih diperlukan dalam beberapa kes, kerana ia mempunyai kapasiti beban lampau yang besar dan sifat permulaan dan kawalan yang baik.
Motor elektrik komutator ialah mesin elektrik segerak di mana suis arus dalam penggulungan dan penderia kedudukan rotor dibuat dalam bentuk peranti yang sama - unit berus-komutator. Peranti ini datang dalam pelbagai jenis.
Varieti
biasanya termasuk unsur-unsur seperti:Rotor tiga kutub pada galas biasa;
Pemegun magnet kekal bipolar;
Sebagai berus unit komutator.
Set ini adalah tipikal untuk penyelesaian kuasa paling rendah, biasanya digunakan dalam mainan kanak-kanak di mana kuasa tinggi tidak diperlukan. Terdiri daripada lebih banyak lagi enjin berkuasa Beberapa lagi elemen struktur dimasukkan:
Empat berus grafit dalam bentuk unit komutator;
Rotor dengan beberapa tiang pada galas bergolek;
Stator diperbuat daripada magnet kekal dengan empat tiang.
Selalunya, peranti motor elektrik jenis ini digunakan dalam kereta moden untuk memacu kipas sistem penyejukan dan pengudaraan, pam mesin basuh, pengelap dan elemen lain. Terdapat juga unit yang lebih kompleks.
Kuasa motor elektrik beberapa ratus watt memerlukan penggunaan pemegun empat kutub yang diperbuat daripada elektromagnet. Untuk menyambungkan belitannya, salah satu daripada beberapa kaedah boleh digunakan:
Secara bersiri dengan rotor. Dalam kes ini, tork maksimum yang besar diperolehi, bagaimanapun, disebabkan oleh kelajuan tinggi bergerak terbiar terdapat risiko kerosakan enjin yang tinggi.
Selari dengan pemutar. Dalam kes ini, kelajuan kekal stabil dalam keadaan beban yang berubah-ubah, tetapi tork maksimum adalah lebih rendah.
Pengujaan bercampur, apabila sebahagian daripada belitan disambung secara bersiri dan sebahagian secara selari. Dalam kes ini, kelebihan pilihan sebelumnya digabungkan. Jenis ini digunakan untuk permulaan kereta.
Pengujaan bebas, yang menggunakan bekalan kuasa berasingan. Dalam kes ini, ciri yang sepadan dengan sambungan selari diperolehi. Pilihan ini digunakan agak jarang.
Motor elektrik komutator mempunyai kelebihan tertentu: ia mudah untuk dikeluarkan, dibaiki, dikendalikan, dan hayat perkhidmatannya agak panjang. Perkara berikut biasanya diserlahkan sebagai kelemahan: reka bentuk cekap peranti sedemikian biasanya berkelajuan tinggi dan tork rendah, jadi kebanyakan pemacu memerlukan pemasangan kotak gear. Kenyataan ini agak wajar, kerana mesin elektrik yang berorientasikan pada kelajuan rendah dicirikan oleh kecekapan rendah, serta masalah penyejukan yang berkaitan. Yang terakhir adalah sedemikian rupa sehingga sukar untuk mencari penyelesaian yang elegan untuk mereka.
Motor komutator sejagat
Pilihan ini ialah sejenis mesin komutator DC yang mampu beroperasi pada kedua-dua arus terus dan ulang alik. Peranti telah tersebar luas dalam beberapa bentuk perkakas rumah dan alatan tangan kerana saiznya yang kecil, berat yang rendah, kos yang rendah dan kawalan kelajuan yang mudah. Agak sering dijumpai sebagai mesin cengkaman pada kereta api Amerika Syarikat dan Eropah. Anda boleh mempertimbangkan reka bentuk motor elektrik.
Ciri-ciri Reka Bentuk
Untuk lebih memahami isu ini, kita harus melihat dengan lebih dekat apa yang menjadi asas kepada peranti yang dibentangkan. Jenis motor komutator universal ialah peranti arus terus yang mempunyai belitan medan bersambung siri yang dioptimumkan untuk operasi pada arus ulang alik rangkaian bekalan kuasa elektrik isi rumah. Motor berputar dalam satu arah, tanpa mengira kekutuban. Ini disebabkan oleh fakta bahawa belitan stator dan rotor membawa kepada perubahan serentak dalam kutub magnet mereka, dan disebabkan ini, tork yang terhasil diarahkan ke satu arah.
Ia diperbuat daripada apa?
Jenis pengumpul melibatkan penggunaan stator yang diperbuat daripada bahan magnet lembut, yang dicirikan oleh histerisis rendah. Untuk mengurangkan kerugian pada elemen ini, ia diperbuat daripada plat bertindan dengan penebat. Sebagai subset mesin pengumpul AC, adalah kebiasaan untuk membezakan unit arus berdenyut, yang diperoleh dengan membetulkan arus litar fasa tunggal tanpa menggunakan pelicinan denyutan.
Selalunya ia dicirikan oleh ciri ini: dalam mod kelajuan rendah, belitan stator tidak membenarkan penggunaan semasa melebihi had tertentu, manakala tork motor maksimum juga terhad kepada 3-5 kali ganda nominal. Penumpuan ciri mekanikal dicapai melalui penggunaan keratan belitan stator - terminal berasingan digunakan untuk menyambungkan arus ulang alik.
Tugas yang agak sukar melibatkan menukar mesin komutator AC yang berkuasa. Pada masa ini apabila bahagian melepasi neutral, medan magnet yang bersentuhan dengan pemutar mengubah arahnya ke arah yang bertentangan, dan ini menyebabkan penjanaan EMF reaktif dalam bahagian tersebut. Ini berlaku apabila beroperasi pada kuasa AC. Dalam mesin komutator AC, emf reaktif juga berlaku. EMF pengubah juga dicatatkan di sini, kerana pemutar terletak di medan magnet stator, berdenyut dalam masa. Permulaan yang lancar motor elektrik komutator adalah mustahil, kerana pada masa ini amplitud mesin akan menjadi maksimum, dan apabila ia menghampiri kelajuan penyegerakan ia akan berkurangan secara berkadar. Apabila pecutan berterusan, peningkatan baharu akan diperhatikan. Untuk menyelesaikan masalah pensuisan dalam kes ini, beberapa langkah berurutan dicadangkan:
Apabila mereka bentuk, keutamaan harus diberikan kepada bahagian satu pusingan, yang akan mengurangkan aliran klac.
Rintangan aktif bahagian perlu ditingkatkan, yang mana unsur yang paling menjanjikan adalah perintang dalam plat pengumpul, di mana penyejukan yang baik diperhatikan.
Komutator mesti dikisar secara aktif dengan berus kekerasan maksimum dan rintangan paling besar.
EMF reaktif boleh diberi pampasan dengan menggunakan kutub tambahan dengan belitan siri, dan belitan selari sesuai untuk mengimbangi pengubah EMF. Oleh kerana nilai parameter terakhir adalah fungsi kelajuan sudut rotor dan arus magnetisasi, belitan tersebut memerlukan penggunaan sistem kawalan hamba yang belum wujud.
Kekerapan litar bekalan hendaklah serendah mungkin. Pilihan yang paling popular ialah 16 dan 25 Hz.
Pembalikan UCD dilakukan dengan menukar kekutuban stator atau belitan rotor.
Kelebihan dan kekurangan
Sebagai perbandingan, syarat berikut digunakan: peranti disambungkan ke rangkaian elektrik isi rumah dengan voltan 220 volt dan frekuensi 50 Hz, kuasa enjin adalah sama. Perbezaan dalam ciri mekanikal peranti boleh menjadi kelemahan atau kelebihan, bergantung pada keperluan untuk pemacu.
Jadi, motor komutator AC: kelebihan berbanding dengan unit DC:
Sambungan ke rangkaian dijalankan secara langsung, dan tidak perlu menggunakan komponen tambahan. Dalam kes unit DC, pembetulan diperlukan.
Arus permulaan adalah lebih kurang, yang sangat penting untuk peranti yang digunakan dalam kehidupan seharian.
Sekiranya terdapat litar kawalan, strukturnya lebih mudah - rheostat dan thyristor. Sekiranya komponen elektronik gagal, maka motor komutator, yang harganya bergantung pada kuasa dan berkisar antara 1,400 rubel atau lebih, akan kekal beroperasi, tetapi akan segera dihidupkan pada kuasa penuh.
Terdapat juga kelemahan tertentu:
Disebabkan oleh kerugian akibat pembalikan dan kearuhan magnetisasi stator, kecekapan keseluruhan berkurangan dengan ketara.
Tork maksimum juga dikurangkan.
Motor elektrik komutator satu fasa mempunyai kelebihan tertentu berbanding dengan motor tak segerak:
Kekompakan;
Kekurangan sambungan ke frekuensi dan kelajuan rangkaian;
Tork permulaan yang ketara;
Pengurangan berkadar dan peningkatan kelajuan dalam mod automatik, serta peningkatan tork dengan peningkatan beban, manakala voltan bekalan kekal tidak berubah;
Kawalan kelajuan boleh lancar dalam julat yang agak luas dengan menukar voltan bekalan.
Kelemahan berbanding dengan motor tak segerak
Apabila beban berubah, kelajuan akan menjadi tidak stabil;
Pemasangan pengumpul berus menjadikan peranti tidak begitu dipercayai (keperluan untuk menggunakan berus yang sangat keras mengurangkan hayat perkhidmatan dengan ketara);
Menukar arus ulang alik menyebabkan percikan kuat pada pengumpul, mengakibatkan gangguan radio;
Tahap hingar yang tinggi semasa operasi;
Manifold dicirikan oleh sejumlah besar bahagian, yang menjadikan enjin agak besar.
Motor elektrik komutator moden dicirikan oleh hayat perkhidmatan yang setanding dengan keupayaan gear mekanikal dan bahagian kerja.
Perbandingan lain
Apabila membandingkan motor komutator dan tak segerak dengan kuasa yang sama, tanpa mengira kekerapan undian yang terakhir, ciri yang berbeza diperolehi. Ini akan diterangkan dengan lebih terperinci di bawah. Motor komutator universal melaksanakan ciri "lembut". Dalam kes ini, tork adalah berkadar terus dengan beban pada aci, manakala kelajuan adalah berkadar songsang dengannya. Tork yang diberi nilai biasanya 3-5 kali kurang daripada maksimum. Mengehadkan kelajuan terbiar dicirikan semata-mata oleh kerugian dalam enjin, dan apabila menghidupkan unit berkuasa tanpa beban, ia boleh dimusnahkan.
Ciri-ciri motor tak segerak ialah "kipas", iaitu, unit mengekalkan kelajuan putaran hampir dengan yang nominal, meningkatkan tork secepat mungkin dengan sedikit penurunan dalam kelajuan. Jika kita bercakap tentang perubahan ketara dalam penunjuk ini, maka tork enjin bukan sahaja tidak meningkat, tetapi juga turun ke sifar, yang membawa kepada berhenti sepenuhnya. Kelajuan melahu lebih tinggi sedikit daripada kelajuan nominal, tetapi kekal malar. Ciri motor tak segerak fasa tunggal ialah satu set masalah tambahan yang berkaitan dengan permulaan, kerana ia tidak berkembang tork permulaan dalam keadaan biasa. Medan magnet stator fasa tunggal, berdenyut dalam masa, terpecah menjadi dua medan dengan fasa bertentangan, yang menjadikan permulaan mustahil tanpa pelbagai helah:
Bekas yang mencipta fasa buatan;
Alur berpecah;
Rintangan aktif membentuk fasa buatan.
Secara teorinya, medan berputar dalam antifasa mengurangkan kecekapan maksimum unit tak segerak fasa tunggal kepada 50-60% disebabkan oleh kerugian dalam sistem magnet terlampau tepu dan belitan yang dimuatkan dengan arus medan balas. Ternyata terdapat dua mesin elektrik pada satu aci, satu beroperasi dalam mod motor, dan yang kedua dalam mod suis balas. Ternyata motor elektrik komutator satu fasa tidak mengetahui pesaing dalam rangkaian yang sepadan. Inilah yang menyebabkan mereka mendapat populariti yang tinggi.
Ciri-ciri mekanikal motor elektrik menyediakannya dengan skop penggunaan tertentu. Kelajuan rendah, dihadkan oleh kekerapan rangkaian arus ulang-alik, menjadikan unit tak segerak dengan kuasa serupa lebih besar dalam berat dan saiz berbanding dengan pengumpul universal. Walau bagaimanapun, apabila penyongsang frekuensi tinggi disambungkan ke litar bekalan kuasa, dimensi dan berat yang setanding boleh dicapai. Ketegaran ciri-ciri mekanikal motor elektrik kekal, yang kerugian akibat penukaran semasa ditambah, serta peningkatan frekuensi, kehilangan magnet dan induktif meningkat.
Analog tanpa unit pengumpul
Motor komutator AC mempunyai analog yang paling hampir dengannya dari segi ciri mekanikal - motor injap, di mana pemasangan berus-komutator digantikan dengan penyongsang yang dilengkapi dengan sensor kedudukan rotor. Sistem berikut digunakan sebagai analog elektronik unit ini: penerus, motor segerak dengan penderia kedudukan sudut pemutar, digabungkan dengan penyongsang. Walau bagaimanapun, kehadiran magnet kekal dalam rotor membawa kepada penurunan dalam tork maksimum sambil mengekalkan dimensi.
Prinsip operasi
Reka bentuk motor elektrik komutator menunjukkan cara peranti menukar tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal dan ke arah yang bertentangan. Ini menunjukkan keupayaannya untuk digunakan sebagai penjana. Perlu melihat lebih dekat pada motor elektrik komutator, yang gambar rajahnya akan menunjukkan keupayaannya.
Undang-undang fizik jelas menunjukkan bahawa apabila lulus arus elektrik melalui konduktor yang terletak dalam medan magnet, daya tertentu muncul di atasnya. Dalam kes ini peraturan itu berfungsi tangan kanan, yang mempunyai kesan langsung ke atas kuasa motor elektrik. Motor elektrik komutator beroperasi dengan tepat pada prinsip asas ini.
Fizik mengajar kita bahawa asas untuk mencipta perkara yang betul adalah peraturan kecil. Ini berfungsi sebagai asas untuk mencipta bingkai berputar dalam medan magnet, yang memungkinkan untuk mencipta motor elektrik komutator. Rajah menunjukkan bahawa sepasang konduktor diletakkan dalam medan magnet, yang arusnya diarahkan ke arah yang bertentangan, dan oleh itu daya juga. Jumlah mereka memberikan tork yang diperlukan. Reka bentuk motor elektrik jauh lebih kompleks, kerana keseluruhan kompleks elemen yang diperlukan telah ditambahkan kepadanya, khususnya, pengumpul yang memastikan arah arus yang sama di atas kutub. Ketidaksamaan lejang telah dihapuskan dengan meletakkan beberapa lagi gegelung pada angker, dengan magnet kekal digantikan dengan gegelung, dengan itu menghapuskan keperluan untuk arus terus. Ini memungkinkan untuk memberikan tork satu arah.
Seperti mana-mana peranti lain, unit ini boleh gagal untuk sebarang sebab. Jika motor elektrik, foto yang boleh anda lihat dalam ulasan kami, tidak dapat mencapai kelajuan yang diperlukan, atau aci tidak berputar apabila ia dimulakan, anda perlu menyemak sama ada fiusnya telah pecah, sama ada terdapat pecah dalam litar elektrik sauh, sama ada peranti itu sendiri terlebih muatan. Selalunya, beban berlebihan mengakibatkan penggunaan arus yang tidak normal. Untuk menghapuskan kerosakan ini, anda perlu berhati-hati memeriksa transmisi mekanikal dan brek, dan kemudian menghapuskan punca beban berlebihan.
Reka bentuk motor elektrik adalah sedemikian rupa sehingga apabila dimulakan ia menggunakan sejumlah arus tertentu. Sekiranya ia lebih besar daripada nilai nominal, adalah perlu untuk memeriksa konsistensi sambungan belitan selari dan bersiri relatif kepada satu sama lain, serta berkaitan dengan reostat. Apabila membaiki motor elektrik dengan tangan anda sendiri, kesilapan yang sangat spesifik sering dilakukan. Khususnya, belitan shunt boleh disambung secara bersiri dengan rintangan elektrik rheostat, atau disambungkan ke satu kutub rangkaian elektrik.
Memeriksa konsistensi sambungan belitan pengujaan yang berfungsi dilakukan dengan menyambungkan salah satu hujung belitan shunt dengan hujung sauh, dan yang kedua dengan konduktor elektrik yang datang dari arka rheostat. Biasanya keratan rentas ini pengalir elektrik sedikit lebih kecil daripada yang lain, jadi ia boleh dikesan tanpa megohmmeter. Selepas menghidupkan suis kuasa dan menggerakkan peluncur reostat ke kedudukan tengah, kuasa dibekalkan ke hujung bebas. Menggunakan lampu ujian, semua hujung konduktif diperiksa secara berurutan. Apabila anda menyentuh salah satu daripadanya, lampu akan menyala, tetapi tidak yang lain. Ini adalah bagaimana keseluruhan motor elektrik diuji. Harga kerja yang dilakukan akan bergantung pada jenis pecahan unit.
Jika semasa operasi peranti terdapat beberapa revolusi yang kurang daripada yang nominal, maka sebab utama untuk ini biasanya adalah berikut: rendah voltan sesalur, beban peranti, arus penguja yang tinggi. Sekiranya kerosakan sifat yang bertentangan diperhatikan, adalah perlu untuk memeriksa litar pengujaan, menghapuskan semua kecacatan yang dikenal pasti, selepas itu nilai normal arus pengujaan dapat diwujudkan. Dalam sesetengah kes, motor mungkin perlu diputar semula.
Apabila sebab ketidakupayaan unit adalah penggandingan yang tidak betul bagi belitan medan selari dan bersiri, adalah perlu untuk memulihkan susunan sambungan yang betul. Sekiranya mustahil untuk menyelesaikan masalah sedemikian dengan cara yang mudah, mungkin perlu untuk memundurkan motor elektrik. Ia juga perlu untuk memeriksa voltan dalam rangkaian elektrik, kerana apabila nilai nominalnya meningkat, kelajuan peranti mungkin meningkat.
