Устройството на колекторния електродвигател на частите и схемата за автоматично регулиране

Съдържание:

Външен изглед на колекторния двигател
Четки за колекторен двигател
Варистори на колекторни двигатели
Схема за автоматично регулиране на оборотите на колекторния двигател
Колектор на двигателя, намотки и сърцевина
Статор на колекторен двигател

Най-често статорът на колекторния двигател има само два полюса. И не зависи от това дали имаме прахосмукачка, кухненски робот или пералня. Колекторните двигатели са добре регулируеми и имат приемливи стартови характеристики, което не може да се каже за повечето асинхронни. За нас - обикновените граждани - има само един недостатък: шумът. Поради това в хладилници и вентилатори обикновено се монтира асинхронен двигател. Но далеч не винаги е на качулки. Помислете за устройството на колекторния двигател.

Външен изглед на колекторния двигател

Капак на отделението за четки

Начинаещите обикновено веднага имат въпрос - как да разберат какво е колекторен двигател? По-просто е от просто. Вижте снимката на мелницата, която е направена специално за това ревю: отстрани на кутията виждаме капаци от изолационен материал за шлицова отвертка. Ако си направите труда да го развиете, вътре ще се вижда контактната площадка и пружината на графитната четка. Това е основната характеристика на колекторния двигател. Електрическите инструменти обикновено се доставят с четки за бърза смяна, които се считат за консумативи.

Контактна подложка и пружина с графитна четка

Четки за колекторен двигател

Обикновено в кутията е включен резервен комплект. Снимката в близък план показва само резервните четки. Вижда се, че всеки от тях включва: (Вижте също: Устройство и принцип на действие на електродвигател с постоянен ток)

Графитен електрод. Формата е широкаварира в зависимост от типа на двигателя. Графитът може да се заточва със суперпили или пили за получаване на определените размери. Не е критично. Основното е, че няма големи празнини, тъй като формата на държача е специално създадена, за да намали хлабината. Когато графитният електрод се заточи, искрата се увеличава, докато се появи кръгъл огън. В същото време колекторният двигател се нагрява силно и пара. Всеки може да види самия процес в YouTube (особено в англоговорящия домейн).

Контактната площадка от месинг се използва за свързване на захранването. В домакинските инструменти най-често е 220 V с едно предупреждение: част от периода на синусоидата е отрязана. Това е необходимо за контрол на скоростта. Колкото по-голям е ъгълът на срязване, толкова по-ниска е скоростта на вала. Регулаторната верига е изградена на тиристор и се регулира от променлив резистор.

Пружината минаваше между контактната подложка и графитния електрод. Служи за пресоване. В резултат на това графитният електрод се плъзга по колектора, като същевременно овлажнява повърхността му. Съпротивлението на четките, показано на фигурата, е близо до 7 ома, което е сравнимо с намотките. Но при променлив ток графикът се променя. Благодарение на индуктивността съпротивлението на намотките рязко нараства, докато това на четките остава приблизително същото. Както и да е, можем да кажем, че четките играят ролята на ограничаващи резистори и благодарение на тях токът на ротора ще се повиши над 15 A.

Основната част на четките е кабел с висока гъвкавост, изработен от медни нишки. Той се огъва добре, така че лесно се разтяга на необходимото разстояние от заточването на графитната четка по време на работа.

Резервни четки

Така че колекторният двигател винаги има четки. Някои асинхронни двигатели имат пантографи, но те не са разделени на секции. И устройството за четка е значително различно по дизайн от това, което присъства вколекторен двигател. В ежедневието асинхронният двигател също произвежда относително тиха работа.

Четките се нацепват относително лесно от вибрации. Това е една от причините колекторните двигатели да не се използват в индустрията (много е трудно да се намерят трифазни модели). И второто е, че токоотводите лесно се запушват с прах и изискват редовно почистване. Същият проблем обаче се наблюдава и при асинхронни машини с фазов ротор. Но в последния случай графитът обикновено не мирише. И така, днес разглеждаме колекторния еднофазен електродвигател.

Варистори на колекторни двигатели

Колекторните двигатели имат едно неприятно свойство: те искри. Това причинява силни смущения, които се връщат обратно във веригата за доставки, но това дори не е целта. Искрите водят до неблагоприятни условия на работа на двигателя. Като цяло е необходимо да се изгаси дъгата. И за това се използват варистори. Тялото им обикновено е заоблено, с два крака. Единият (вижте снимката) е прикрепен към контактната зона на четката (директно или с помощта на месингови адаптери), а вторият е запоен към тялото.

Варистор на краката

Има два варистора, които защитават колекторния двигател от двете страни. Механизмът на работа е следният:

Веднага щом повишеното натоварване на вала причини силно искрене, потенциалът на четката може значително да надвиши средната работна стойност от 220 V.
В резултат на това варисторите пробиват по двойки и затварят излишъка към тялото, където се губи в дебелината на метала, разсейвайки се под формата на топлина.

Трябва да се каже, че тази схема може да се счита за напълно безполезна от гледна точка на ефективността. Силата се губи. Но има нещо друго, което използва искрите за добро.

Схема за автоматично регулиране на оборотите на колекторния двигател

Тиристорна схема за регулиране на оборотите на колекторния двигател

Нивото на искрене зависи от скоростта на въртене. Да предположим, че натоварването на вала на месомелачката се е увеличило. Тогава оборотът временно намалява. Поради това, че нивото на искрене се променя, това предизвиква реакция в специална тиристорна верига за управление на въртенията. Той променя ъгъла на прекъсване на напрежението, така че да компенсира действието на товара. Показаната на снимката тиристорна верига е взета от кухненски робот Philips. На него виждаме много защитни релета, които не ви позволяват да включите устройството с отворени капаци и в разглобена форма.

Основната част от веригата е тиристорът. На снимката се вижда от малък метален радиатор под формата на плоча. Самата верига чрез веригата за обратна връзка получава информация за силата на искрене, с помощта на която се осъществява задачата на оборотите. За да реализирате тези функции, на платката има няколко резистора: (Вижте също: Устройство и принцип на работа на променливотоков електродвигател)

За регулиране на режима на работа на тиристора се използва полукръгло съпротивление с кръстообразна глава. Стойността се задава от ъгъла на въртене във фабричната лаборатория и не може да се променя по време на работа.

Вторият резистор е променлив. Неговата прорезна глава е свързана с дръжката, която украсява тялото. Така се задава скоростта на въртене на вала. Обикновено това става постепенно.

Според предназначението на двигателя той се захранва по доста сложен начин. Кафявите и белите проводници отиват към четките на ротора, а останалите три задават скоростния режим чрез подаване на определен брой завъртания на намотките на статора.

Колектор на двигателя, намотки и сърцевина

Външен изглед на колектора

Този тип двигател получи името си поради наличието на колектор. Вижте снимката: виждаме масив на валамеден барабан, разделен на секции. Това се нарича колектор. В нашия случай тя се състои от 24 ламели. Всеки от тях съответства на края на предишната и началото на следващата намотка. Вървят, сякаш се кръстосват. Поради което всяка намотка лежи непосредствено върху две съседни ламели в кръг. Както може да се разбере от казаното, общият брой бобини е равен на броя на колекторните секции (т.е. 24). Те са подредени в два слоя, първият от които лежи на повърхността в нишите на ядрото, а вторият е скрит вътре.

На едната половина на завоя посоката на навиващото поле е, да кажем, положителна, а на втората - отрицателна. Промяната настъпва, когато четката пресече две ламели, към които пасват краищата на тази намотка. Правилното разпределение на ъглите на взаимното разположение на четките, полюсите на статора и изместването на намотката на котвата осигурява рационално предаване на мощността. Необходимо е да се разбере, че най-големият момент в дадена част от секундата се притежава от намотките, чийто перпендикуляр към равнината е възможно най-близо до полюса на статора.

Ядра и намотки

Ядрото в нашия случай се състои от 12 секции. И всяка намотка се навива през четири потапяния. Например, заема първата и шестата ниша. И така нататък, в кръг се образуват четири намотки. Следователно същата процедура трябва да се следва при навиване. В същото време е много важно да зададете правилно ъгъла между две) контактни ламели, където краищата на жицата пасват, и перпендикулярната равнина на намотката. В нашия случай това е около 45 градуса, а четките са разположени към полюсите на статора под приблизително същия ъгъл.

Всички намотки са с абсолютно еднаква дължина, направени са от тел с еднакво сечение и еднаква дължина. Тоест колекторът е напълно симетрична конструкция. В допълнение, такъв двигател може да се захранва както с променлива, така и с постоянна мощносттекущ Устройството на колекторния електродвигател е такова, че посоката на полето в намотките във всеки случай се променя два пъти на оборот. Това означава, че дори и с DC захранване вътре процесите не са такива.

В нашия случай сърцевината се състои от тънки пластини от електротехническа стомана, пресовани и разделени с изолационен лак. AC колекторните двигатели генерират магнитно поле върху статора, което загрява стоманата. Поради вихрови токове и ефекта на ремагнитизиране, температурата се повишава бързо. Индукционните котлони работят на базата на това явление. Разделянето на сърцевината на плочи позволява да се намали значимостта на повторното намагнитване и вихровите токове. DC колекторните електрически двигатели са много по-прости от тази гледна точка и ефективността е по-висока поради същите причини.

Има още една разлика. При захранване с постоянен ток е достатъчен по-малък брой навивки, за да се създаде необходимата сила на магнитното поле на статора. Затова в много случаи (както в нашия) намотката е разделена на две части. Когато захранването е променлив ток (или трябва да получите максималния брой обороти), тогава всички завои са включени в работата. Иначе само определен дял от тях. По този начин става възможно свързването на колекторни електродвигатели към всеки източник на енергия. Това е много важно, тъй като много асинхронни машини не толерират такава заявка.

Статор на колекторен двигател

Вече засегнахме тази тема, казахме, че намотката на статора обикновено е разделена на две части, а сърцевината е сглобена от плочи от електрическа стомана, за да се избегнат загуби поради повторно намагнитване и вихрови токове. Остава да добавим, че обикновено има два полюса - северен и южен. Защо точно? Защото в противен случай ще е необходим напълно различен дизайнротор и колектор.

Полюсите на статора обикновено са изместени под някакъв ъгъл спрямо четките в пространството. Трудно е да се каже защо точно се прави това. Но за този колекторен двигател не може да се промени. Тъй като ъгълът на изместване на четките спрямо полюсите на статора и методът на навиване определят правилното разпределение на полетата. В много случаи то е незадоволително и тогава се прибягва до обезщетение.

В този случай принципът на работа на колекторния електродвигател достига най-добрата фаза поради използването на допълнителни намотки на статора. Тяхната задача включва коригиране на формата на полето. Допълнителните намотки са много по-малки от основните, техният брой е същият, но те са разположени между основните полюси. Компенсацията на реактивния ЕМП не изисква голяма напрегнатост на полето. Следователно не само има малко завъртания на допълнителните стълбове, но сърцевината често е твърда (намалява разходите за производство на конструкцията). Напречното сечение на жицата много често има вид на лента.

Голяма част от домакинските уреди използват принципа на работа на колекторен електродвигател. Реалните устройства често включват устройства за управление и защита. В нашия случай това е термореле от серията 3MP от корейската компания Klixon. В оригиналната версия тя беше навита към намотката с помощта на изолационна лента. Често можете да намерите подобни видове термични предпазители или сензори за скорост. Никоя пералня не работи без него (режим на претегляне на пране, например).

Термично реле

И това е краят на прегледа, надяваме се, че беше интересен, а въртящото се магнитно поле вече е обсъждано повече от веднъж, така че не виждаме смисъл да го повтаряме.

Следваща