Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

W domowych urządzeniach elektrycznych, w których stosowane są silniki elektryczne, zwykle instalowane są silniki elektryczne z komutacją mechaniczną. Ten typ silnika nazywany jest kolektorem (dalej CD). Proponujemy rozważyć różne typy takich urządzeń, ich zasadę działania i cechy konstrukcyjne. Opowiemy również o zaletach i wadach każdego z nich, podając przykłady zakresu zastosowania.

Co to jest silnik zbierający?

Przez taką definicję rozumie się maszynę elektryczną, która przekształca energię elektryczną w mechaniczną i odwrotnie. Konstrukcja urządzenia zakłada obecność co najmniej jednego uzwojenia podłączonego do kolektora (patrz rys. 1).

Rysunek 1. Kolektor na wirniku silnika elektrycznego (zaznaczony na czerwono)

W CD ten element konstrukcyjny służy do przełączania uzwojeń i jako czujnik, pozwalając na określenie położenia twornika (wirnika).

Rodzaje KD

Klasyfikuj te urządzenia według rodzaju mocy, w zależności od tego istnieją dwie grupy KD:

  1. Prąd stały Takie maszyny mają wysoki moment rozruchowy, płynną regulację prędkości i stosunkowo prostą konstrukcję.
  2. Uniwersalny. Może pracować zarówno ze stałego, jak i zmiennego źródła energii elektrycznej. Różnią się kompaktowymi rozmiarami, niskimi kosztami i łatwością zarządzania.

Pierwszy, podzielony jest na dwa podgatunki, w zależności od organizacji induktora, może być na magnesach stałych lub specjalnych cewkach wzbudzenia. Służą do wytworzenia strumienia magnetycznego niezbędnego do tworzenia momentu obrotowego. Płyta CD, która wykorzystuje cewkę wzbudzenia, wyróżnia się typami uzwojeń, mogą to być:

  • niezależny;
  • równolegle;
  • konsekutywny;
  • mieszane

Zajmując się gatunkami, rozważ każdy z nich.

Uniwersalny dysk CD

Poniższy rysunek przedstawia wygląd maszyny elektrycznej tego typu i jej głównych elementów konstrukcyjnych. Ta wydajność jest typowa dla prawie wszystkich płyt CD.

Konstrukcja uniwersalnego silnika kolektora

Legenda:

  • A jest przełącznikiem mechanicznym, nazywany jest także kolektorem, jego funkcje zostały opisane powyżej.
  • B - uchwyty szczotkowe, stosowane do mocowania szczotek (zazwyczaj z grafitu), przez które napięcie przepływa do uzwojeń twornika.
  • C - Rdzeń stojana (rekrutowany z płyt, materiał, dla którego jest stal elektryczna).
  • D - Uzwojenia stojana, ten węzeł należy do układu wzbudzenia (induktor).
  • E - Kotwy wału.

W urządzeniach tego typu wzbudzenie może być sekwencyjne i równoległe, ale ponieważ ostatnia opcja nie jest teraz produkowana, nie będziemy tego brać pod uwagę. W odniesieniu do uniwersalnego CD wzbudzania szeregowego, typowy schemat takich maszyn elektrycznych przedstawiono poniżej.

Schemat uniwersalnego silnika zbierającego

Uniwersalna płyta CD może działać z napięcia przemiennego, ponieważ w przypadku zmiany biegunowości prąd w uzwojeniach pola i tworniku również zmienia kierunek. W rezultacie moment obrotowy nie zmienia swojego kierunku.

Funkcje i zakres uniwersalnej płyty CD

Główne wady tego urządzenia objawiają się, gdy jest on podłączony do źródeł napięcia przemiennego, co znajduje odzwierciedlenie w następujących:

  • zmniejszona wydajność;
  • zwiększone iskrzenie w zespole kolektora szczotki, aw rezultacie jego szybkie zużycie.

Wcześniej płyty CD były szeroko stosowane w wielu urządzeniach gospodarstwa domowego (narzędzia, pralki, odkurzacze itp.). W tej chwili producenci prawie przestali używać tego typu silnika, preferując maszyny elektryczne pozbawione kolektorów.

Teraz rozważymy elektryczne maszyny kolektorowe pracujące ze źródeł o stałym napięciu.

CD z induktorem z magnesem trwałym

Strukturalnie takie maszyny elektryczne różnią się od uniwersalnych tym, że zamiast cewek wzbudzających stosowane są magnesy trwałe.

Konstrukcja silnika kolektora z magnesami trwałymi i jego schematem

Ten typ KD jest najbardziej popularny w porównaniu z innymi maszynami elektrycznymi tego typu. Wynika to z niskiego kosztu ze względu na prostotę konstrukcji, prostą kontrolę prędkości obrotowej (w zależności od napięcia) i zmianę jej kierunku (wystarczy zmienić polaryzację). Moc silnika zależy bezpośrednio od natężenia pola wytwarzanego przez magnesy trwałe, co wprowadza pewne ograniczenia.

Główny zakres zastosowania - napędy małej mocy do różnych urządzeń, często stosowane w zabawkach dziecięcych.

CD na magnesy trwałe z zabawek ZSRR

Zalety obejmują następujące cechy:

  • wysoki moment siły nawet przy niskich prędkościach;
  • dynamiczne zarządzanie;
  • niski koszt.

Główne wady to:

  • mała moc;
  • utrata magnesów ich właściwości z powodu przegrzania lub z czasem.

Aby wyeliminować jedną z głównych wad tych urządzeń (starzenie się magnesów) w układzie wzbudzenia, stosuje się specjalne uzwojenia, zwracamy uwagę na takie płyty CD.

Niezależne i równoległe cewki wzbudzenia

Pierwsze z nich mają tę nazwę ze względu na fakt, że uzwojenia cewki indukcyjnej i twornika nie są połączone ze sobą i są zasilane oddzielnie (patrz A na rys. 6).

Rysunek 6. Obwody CD z niezależnym (A) i równoległym (B) uzwojeniem wzbudzenia

Specyfiką tego połączenia jest to, że zasilacz U i U K muszą być różne, w przeciwnym razie nastąpi moment siły. Jeśli nie jest możliwe ustalenie takich warunków, wówczas cewka twornika i cewka indukcyjna są połączone równolegle (patrz B na rys. 6). Oba typy płyt CD mają te same cechy, stwierdziliśmy, że można je połączyć w jednej sekcji.

Moment siły takich maszyn elektrycznych jest wysoki przy niskiej prędkości i maleje wraz ze wzrostem. Charakterystyczne jest, że twornik i prądy cewki są niezależne, a całkowity prąd jest sumą prądów przepływających przez te uzwojenia. W wyniku tego, gdy prąd cewki wzbudzenia spadnie do 0, CD najprawdopodobniej zawiedzie.

Zakres takich urządzeń - elektrownie o mocy 3 kW.

Pozytywne cechy:

  • brak magnesów trwałych usuwa problem ich awarii z upływem czasu;
  • wysoki moment obrotowy przy niskiej prędkości;
  • proste i dynamiczne zarządzanie.

Wady:

  • koszt jest wyższy niż w przypadku urządzeń z magnesami trwałymi;
  • niedopuszczalność prądu spada poniżej wartości progowej na cewce wzbudzenia, ponieważ doprowadzi to do uszkodzenia.

Cewka szeregowa

Schemat takiej płyty CD pokazano na poniższym rysunku.

Obwodowy CD z sekwencyjnym wzbudzeniem

Ponieważ uzwojenia są połączone szeregowo, prąd w nich będzie równy. W rezultacie, gdy prąd w uzwojeniu stojana staje się mniejszy niż nominalny (dzieje się to przy małym obciążeniu), moc strumienia magnetycznego maleje. Odpowiednio, gdy obciążenie wzrasta, przepływ mocy proporcjonalnie wzrasta, aż do całkowitego nasycenia układu magnetycznego, po czym zależność ta zostaje zerwana. Oznacza to, że dalszy wzrost prądu w uzwojeniu cewki twornika nie zwiększa strumienia magnetycznego.

Powyższa funkcja przejawia się w tym, że CD tego typu nie może pracować przy obciążeniu mniejszym niż nominalne obciążenie jednej czwartej. Może to prowadzić do tego, że wirnik maszyny elektrycznej znacznie zwiększy prędkość obrotową, to znaczy silnik przejdzie w „odstęp”. W związku z tym funkcja ta wprowadza ograniczenia w zakresie zastosowania, na przykład w mechanizmach z napędem pasowym. Wynika to z faktu, że po zerwaniu maszyna elektryczna zaczyna pracować w trybie bezczynności.

Ta funkcja nie dotyczy urządzeń, których moc jest mniejsza niż 200 W. Dla nich dopuszczalne obciążenie spada do trybu bezczynności.

Zalety płyty CD z cewką szeregową są takie same jak w poprzednim modelu, z wyjątkiem prostoty i dynamicznej kontroli. Jeśli chodzi o minusy, to powinny one obejmować:

  • wysoki koszt w porównaniu z analogami na magnesach trwałych;
  • niski moment obrotowy przy wysokich prędkościach;
  • ponieważ uzwojenia stojana i wzbudnicy są połączone szeregowo, pojawiają się problemy z regulacją prędkości;
  • praca bez obciążenia prowadzi do awarii płyty CD.

Mieszane cewki wzbudzenia

Jak widać ze schematu przedstawionego na poniższym rysunku, cewka indukcyjna na CD tego typu ma dwie cewki połączone szeregowo i równolegle do uzwojenia wirnika.

Obwód CD z mieszanymi cewkami wzbudzenia

Z reguły jedna z cewek ma większą siłę magnesowania, więc uważa się, odpowiednio, za główną, drugą - dodatkową (pomocniczą). Dozwolone jest przeciwdziałanie i skoordynowane włączanie cewek, w zależności od tego natężenie strumienia magnetycznego odpowiada różnicy lub sumie sił magnetycznych każdego uzwojenia.

Po włączeniu licznika charakterystyka płyty CD zbliża się do odpowiednich wskaźników maszyn elektrycznych z wzbudzeniem szeregowym lub równoległym (w zależności od tego, która z cewek jest główna). Oznacza to, że takie włączenie jest istotne, jeśli konieczne jest uzyskanie wyniku w postaci stałej częstotliwości obrotów lub ich wzrostu wraz ze wzrostem obciążenia.

Konsekwentne włączanie prowadzi do tego, że charakterystyki CD będą odpowiadać średniej wartości maszyn elektrycznych z równoległymi i szeregowymi cewkami wzbudzającymi.

Jedyną wadą tego projektu jest najwyższy koszt w porównaniu z innymi typami płyt CD. Cena jest uzasadniona następującymi zaletami:

  • magnesy nie stają się przestarzałe, w braku takich;
  • niskie prawdopodobieństwo awarii podczas nieprawidłowego działania;
  • wysoki moment obrotowy przy niskiej prędkości;
  • proste i dynamiczne zarządzanie.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria: