Схема включения коллекторного двигателя переменного тока: Коллекторный двигатель переменного тока: схема подключения

Коллекторный двигатель переменного тока: схема подключения

24.03.2019 0 bogdann.tech Электродвигатели Электрооборудование

Коллекторные двигатели переменного тока достаточно широко применяются как силовые агрегаты бытовой техники, ручного электроинструмента, электрооборудования автомобилей, систем автоматики. Схема подключения двигателя, а также его устройство напоминают схему и устройство электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Область применения таких моторов обусловлена их компактностью, малым весом, легкостью управления, сравнительно невысокой стоимостью. Наиболее востребованы в этом производственном сегменте электродвигатели малой мощности с высокой частотой вращения.

Особенности конструкции и принцип действия

По сути, коллекторный двигатель представляет собой достаточно специфичное устройство, обладающее всеми достоинствами машины постоянного тока и, в силу этого, обладающее схожими характеристиками. Отличие этих двигателей состоит в том, что корпус статора мотора переменного тока для снижения потерь на вихревые токи выполняется из отдельных листов электротехнической стали. Обмотки возбуждения машины подключаются последовательно для оптимизации работы в бытовой сети 220в.

Могут быть как одно-, так и трехфазными, благодаря способности работать от постоянного и переменного тока называются ещё универсальными. Кроме статора и ротора конструкция включает щеточно-коллекторный механизм и тахогенератор. Вращение ротора в коллекторном электродвигателе возникает в результате взаимодействия тока якоря и магнитного потока обмотки возбуждения. Через щетки ток подается на коллектор, собранный из пластин трапецеидального сечения и является одним из узлов ротора, последовательно соединенного с обмотками статора.

В целом принцип работы коллекторного мотора можно наглядно продемонстрировать с помощью известного со школы опыта с вращением рамки, помещенной между полюсами магнитного поля. Если через рамку протекает ток, она начинает вращаться под действием динамических сил. Направление движения рамки не меняется при изменении направления движения тока в ней.

Последовательное подсоединение обмоток возбуждения дает большой максимальный момент, но появляются большие обороты холостого хода, способные привести к преждевременному выходу механизма из строя.

Упрощенная схема подключения

Типовая схема подключения может предусматривать до десяти выведенных контактов на контактной планке. Ток от фазы L протекает до одной из щеток, затем передается на коллектор и обмотку якоря, после чего проходит вторую щетку и перемычку на обмотки статора и выходит на нейтраль N. Такой способ подключения не предусматривает реверс двигателя вследствие того, что последовательное подсоединение обмоток ведет к одновременной замене полюсов магнитных полей и в результате момент всегда имеет одно направление.

Направление вращения в этом случае можно изменить, только поменяв местами выхода обмоток на контактной планке. Включение двигателя «напрямую» выполняется только с подсоединенными выводами статора и ротора (через щеточно-коллекторный механизм). Вывод половины обмотки используется для включения второй скорости. Следует помнить, что при таком подключении мотор работает на полную мощность с момента включения, поэтому эксплуатировать его можно не более 15 секунд.

Управление работой двигателя

На практике используются двигатели с различными способами регулирования работы. Управление коллекторным мотором может осуществляться с помощью электронной схемы, в которой роль регулирующего элемента выполняет симистор, «пропускающий» заданное напряжение на мотор. Симистор работает, как быстросрабатывающий ключ, на затвор которого приходят управляющие импульсы и открывают его в заданный момент.

В схемах с использованием симистора реализован принцип действия, основанный на двухполупериодном фазовом регулировании, при котором величина подаваемого на мотор напряжения привязана к импульсам, поступающим на управляющий электрод. Частота вращения якоря при этом прямо пропорциональна приложенному к обмоткам напряжению. Принцип работы схемы управления коллекторным двигателем упрощенно описывается следующими пунктами:

• электронная схема подает сигнал на затвор симистора,
• затвор открывается, по обмоткам статора течет ток, придавая вращение якорю М двигателя,
• тахогенератор преобразует в электрические сигналы мгновенные величины частоты вращения, в результате формируется обратная связь с импульсами управления,
• в результате ротор вращается равномерно при любых нагрузках,
• реверс электродвигателя осуществляется с помощью реле R1 и R

Помимо симисторной существует фазоимпульсная тиристорная схема управления.

Преимущества и недостатки

К неоспоримым достоинствам таких машин следует отнести:

• компактные габариты,
• увеличенный пусковой момент, «универсальность» работа на переменном и постоянном напряжении,
• быстрота и независимость от частоты сети,
• мягкая регулировка оборотов в большом диапазоне с помощью варьирования напряжения питания.

Недостатком этих двигателей принято считать использование щеточно-коллекторного перехода, который обуславливает:

• снижение долговечности механизма,
• искрение между и коллектором и щетками,
• повышенный уровень шумов,
• большое количество элементов коллектора.

Типичные неисправности

Наибольшего внимания к себе требует щеточно-коллекторный механизм, в котором наблюдается искрение даже при работе нового двигателя. Сработанные щетки следует заменить для предотвращения более серьезных неисправностей: перегрева ламелей коллектора, их деформации и отслаивания. Кроме того, может произойти межвитковое замыкание обмоток якоря или статора, в результате которого происходит значительное падение магнитного поля или сильное искрение коллекторно-щеточного перехода.

Избежать преждевременного выхода из строя универсального коллекторного двигателя может грамотная эксплуатация устройства и профессионализм изготовителя в процессе сборки изделия.

bogdann.tech

Администратор сайта Electricvdele.Ru

• Next Схемы и технические характеристики крановых электродвигателей
• Previous Схемы и рекомендации по подключению электродвигателя через конденсатор на 220В

Рассмотрим устройство и схемы подключения коллекторного двигателя.

Содержание

• 1 Схема подключения
• 2 КД: виды, принцип работы, схемы
• 3 Универсальные КД
• 4 КД с индуктором на постоянных магнитах
• 5 Независимые катушки
• 6 Однофазный асинхронный электродвигатель
• 7 Конфигурация управления двигателем с Ардуино
• 8 Управление работой двигателя
• 9 Плюсы и минусы представленных устройств
• 10 Типовые поломки

Широкая область применения моторов обусловлена их компактностью, малым весом, легкостью управления, сравнительно невысокой стоимостью. Наиболее востребованы в этом производственном сегменте электродвигатели малой мощности с высокой частотой вращения.

Коллекторный двигатель — это устройство, которое вбирает в себя все плюсы машин постоянного тока, вследствие чего имеет схожие с ними параметры. Различаются такие машины лишь тем, что корпус неподвижной части устройства сделан из частных пластин динамной стали. Такая особенность нужна для сокращения расходов вихревых токов. Эффективная работа двигателя достигается путем последовательного подключения к сети 220в обмотки возбуждения конструкции.
Такие устройства называются универсальными за счет функционирования от обоих видов тока. Мотор содержит тахогенератор и электро-графитовых щеток, прижимающихся к коллектору. Ротор вращается из-за контакта в обмотке якоря и обмотки статора. Далее осуществляется подключение коллекторного механизма к источнику напряжения.
Принцип действия коллектора можно пронаблюдать в тривиальном эксперименте с вращением рамки, находящейся между магнитными полюсами. Протекающий ток заставляет рамку крутиться под влиянием динамических сил. Изменив направление тока в рамке, её направление останется прежним.
Момент максимума достигается если последовательно подключить обмотки статора, что влечет за собой увеличенные обороты холостого хода.

Схема подключения

Примитивная схема подключения содержит десяток контактов на планке их соединения. Через них ток идёт до нужной щетки и попадает на коллектор и обмотку якоря. Затем переходит на следующую щетку и попадает на нейтраль. Такая система обеспечивает однонаправленность момента, потому что соединение обмоток осуществляется последовательно и создает возможность для одновременного изменения магнитных полюсов.
Для изменения стороны вращения можно поменять расположение выходов обмоток. Напрямую включение машины производится исключительно в совокупности статора и ротора. Тогда включаются все мощности мотора, из-за этого использование устройства ограничивается до 15 секунд.

КД: виды, принцип работы, схемы

В быту используются двигатели с механическим способом изменения направления тока в секциях. Этот вид машин именуют коллекторными (далее КД).
Разберем данные типы конструкций, их процесс работы и особенности их структуры. Также разберем их плюсы и минусы, приведем сферы их применения.

Устройство

КД включает в себя ротор, статор, щетки и тахогенератор:

1. Ротор — вращающийся элемент устройства.
2. Щетки – основной элемент контактов, по которому подаётся напряжение.
3. Статор — неподвижная часть машины, может состоять из одного или двух магнитов.
4. Тахогенератор – это механизм, отслеживающий параметры вращения. Если равномерность вращения нарушается, прибор вводит корректировки в напряжение.

Простота регулировки скорости коллекторного двигателя определяется тем, что скорость вращения прямо зависит от величины поданного напряжения.
Кроме этого, важной особенностью является то, что ось вращения непосредственно можно присоединять к вращающемуся инструменты без использования промежуточных механизмов.

Классификация КД
Классификаций данных машин, как принято, существует две:

1. Те, что работают за счет постоянного источника. Такие устройства обладают лучшим пусковым моментом, удобной настройкой частоты ротации и понятной структурой.
2. Универсальные. Работают независимо от вида тока. Отличаются компактными габаритами, дешевизной и понятным управлением.

Первые, разделяются на две категории, определяющейся механизмом работы индуктора. Чаще всего расположены на постоянных магнитах, либо на особых электромагните. Благодаря магнитному потоку они образуют вращение. Существуют разные двигатели с катушками возбуждения, обычно они разнятся по видам обмоток. Существуют независимые, параллельные, последовательные и смешанные типы обмоток.
Рассмотрев виды, разберемся с каждым отдельно.

Универсальные КД

Ниже описана разбираемый нами тип. Такая конструкция типична для большинства машин этого вида.

Это устройство состоит из механического коммутатора, щеткодержателей, сердечника статора(состоит из листов, сделанных из динамной стали), обмоток статора(в индукторе) и вала якоря.
Для данных машин существует последовательное и параллельное возбуждение, но вторая версия на данный момент не выпускается, поэтому рассмотрим первую. Схема, использующая последовательный вариант КД описана далее.

В настоящее время производители практически отказались от КД и перешли на использование бесколлекторных машин. Раньше КД применялись для бытовых устройств, например, кухонных комбайнов, стиральных машин.
Далее рассмотрим машины, использующие постоянное напряжение.

КД с индуктором на постоянных магнитах

По своему устройству такие механизмы в отличие от предыдущих используют постоянные магниты.

Данный вид КД стал куда более популярным, чем остальные электромашины этого типа.
Такую разницу можно объяснить тем, что КД на постоянных магнитах обладает низкой стоимостью из-за простоты своего конструкции, также понятным и доступным управлением скорости вращения и возможностью изменить направление, достаточно только поменять полярность.
Существует прямая пропорция между мощностью двигателя и напряженностью поля, которую создают магниты. Вследствие чего вносятся некоторые ограничения в использовании данного типа машины.
В основном такие механизмы применяются в простых конструкциях, например, детских игрушках с маломощными приводами и в других оборудованиях такого типа.
К достоинствам относятся следующие характеристики:

• большой момент силы на пониженной частоте ротаций;
• скорость управления;
• низкая стоимость.

К слабым местам относятся:

• малые мощности;
• со временем утрачиваются магнитные свойства.

Для исключения последнего недостатка в функции возбуждения применяются определенные обмотки. Рассмотрим такие КД.

Независимые катушки

Наименование «независимые» катушки приобрели потому что в их конструкции отсутствует непосредственное подключение обмотки индуктора и якоря. Они соединяются с сетью отдельно.

Особенностью схемы и подключения катушек является отличное друг от друга напряжение U и UK. Иначе в механизме просто не появится момент силы.
При невозможности создания таких условий индуктор и якорь подходят параллельно. Оба представленных вида КД имеют равные характеристики, поэтому их описание допустимо будет соединить в одном разделе.

У такого типа моторов момент силы снижается при наращивании частоты вращения и, наоборот, повышается при её понижении. Общим током называется сумма токов, которые проходят по обмоткам. Характерная черта — независимость катушки и токов якоря. Поэтому если токи катушки возбуждения будут близки к нулю, то КД имеет немалый шанс выйти из строя. Подобные устройства применяются в динамических установках, мощность которых составляет 3 и более кВт.
Положительные стороны:

• увеличение продолжительности работы за счет удаления магнитов;
• высокий момент силы на низкой частоте вращения;
• доступное и динамичное управление.

Недостатки:

• цена выше, чем с постоянными магнитами;
• большая вероятность поломки по причине уменьшения уровня тока ниже допустимого порога.

Однофазный асинхронный электродвигатель

Рассматривая асинхронный однофазный двигатель можно понять что это всего лишь замкнутый виток на роторе и катушка на статоре. Сперва можно подумать, что это устройства даже не должно заработать, поскольку ток в роторе отсутствует, то и магнитное поле не крутится. Но стоит только дать ротору энергию, допустим толкнуть, то механизм придет в действие. Вращение будет осуществляться в сторону толчка. Для пояснения принципа работы представим статичное переменное магнитное поле в качестве суммы двух полей, которые вращаются в разные стороны. Эти поля компенсируют друг друга до тех пор, пока ротор находится в статичном состоянии. Именно поэтому данный тип двигателя не может начать движение самостоятельно. В момент когда мы приводим ротор в движение вращение будет происходить навстречу друг другу. Можно сделать вывод, что машина функционирует в асинхронном режиме из-за разности скоростей векторов.
Как мы знаем, в двигателях с одной фазой поле вращающееся, а не пульсирующее, это вызвано количеством обмоток в статоре. В нем, помимо основной, присутствует вспомогательная обмотка, которая позволяет сдвинуть фазу индуктивности на 90 градусов. Этот самый пусковой элемент и придает ротору энергию для запуска устройства в конкретный момент.

Первая и вторая схемы используются во время запуска мотора, но не дольше трех секунд, и определены для подключения вспомогательной обмотки. В этом задействованы кнопка, которую нужно нажать и держать до тех пор пока мотор не придет в действие. Обмотку можно подсоединить двумя способами: используя конденсатор или посредством сопротивления. Второй случай используется реже, поскольку необходимо намотать обмотку бифилярным методом. Сопротивление будет увеличиваться за счет удлиненного провода, но индуктивность на катушке остается прежней. Третья схема наиболее распространена, в ней конденсатор подключен к сети питания в постоянном режиме во время работы двигателя, а не лишь в момент запуска. Необходимо измерить сопротивление каждой из обмоток по определенной схеме. Для начала нужно прозвонить обмотки по парам, после этого можно определить путь каждого провода и замерить нужные величины. Пусковая обмотка постоянно имеет большее сопротивление(30 Ом), чем рабочая( 8 — 12 Ом). Конденсатор подбирается исходя из потребление тока мотором, например если сила тока равна 1.4 А, то конденсатор нужен емкостью в 6 мкФ.
Преимущественно все они являются трехфазными моторами, но бывают и двухфазные, хотя это скорее редкость и исключение из правил. Данные двигатели обладают простой и понятной конструкцией, удобны в обслуживании и ремонте. Если возникают проблемы, то она кроется вероятнее всего в обычной смазке подшипников. Минусом таких моторов является громоздкость и тяжелый вес, хотя КПД у них как правило не большое. Эти двигатели преимущественно находятся в старых и дешевых стиральных машинах.

Конфигурация управления двигателем с Ардуино

Ардуино подключается к мотору постоянного тока при необходимости сборки машинки или другого устройства, требующего микроконтроллер Arduino. Есть несколько методов использования двигателя с Arduino: напрямую к плате, посредством полевого транзистора, также с помощью драйвера L298N. КД рассчитывается на различное напряжение питания. Допустим моторчик запускается от 3-5 Вольт, в таком случае можно подключать его непосредственно к плате Ардуино. Двигатели для машинок с блютуз регулированием, рассчитываются на 6 Вольт и больше, также с ними идут редукторы и колеса. Такими устройствами следует управлять через биполярный транзистор или через модуль L298N.

На схеме представлено как устроен мотор постоянного тока и принцип его функционирования. Можно понять, что для движения ротора мотора необходимо питание. Сменив полярность питания, ротор сменит сторону вращения. Модуль L298N помогает менять сторону вращения мотора, по этой причине его чаще всего используют в проектах связанных с таким двигателем.

Управление работой двигателя

Существует целое множество видов регулировки работы разных двигателей. Для контроля коллекторного мотора может использоваться симистор, встроенный в электронную схему регулировки.

Он пропускает определенное напряжение для мотора и работает как ключ, который открывает затвор в случае приема конкретных импульсов.
Основываясь на двухполупериодном регулировании, реализуется функционирование симистора. Принцип заключается в фиксировании напряжения, пускаемом на мотор, который привязывается к сигналам. В результате чем чаще вращается якорь, тем больше напряжение на обмотках. Следующие пункты описывают реализацию управления коллекторным двигателем:

• симистор принимает импульс от схемы,
• статор запитывается электричеством, заставляя якорь двигателя вращаться,
• за счет преобразования величин частот вращения в сигналы создается сеть с импульсами управления,
• ротор крутится одинаково при всех нагрузках,
• реле R1 и R позволяет достичь реверса

Плюсы и минусы представленных устройств

Плюсами подобных машин являются:

• компактность,
• способность работы на любых токах,
• скорость и автономия от частот сети,
• легкая настройка оборотов.

Минусом двигателей является щеточно-коллекторный вид, вызывающий:

• высокая стоимость,
• сложная конструкция устройства, не позволяющая самостоятельно её отремонтировать,
• образование искр между элементами,
• высокий показатель шума,
• избыточность частей коллектора.

Типовые поломки

Даже в новых двигателях может случаться искрение щеточно-коллекторного механизма, что нуждается в особенном наблюдении. Износившиеся щетки необходимо заменять для избегания перегрева и деформирования коллектора. Замыкание обмоток якоря может привести к сильному снижению магнитного потока и увеличенному образованию искр в механизме двигателя.
Неисправности щеточного узла.
Одно из самых важных и слабых мест коллекторного двигателя — щетки. Чем больше щеток в механизме тем дольше длится его ремонт. Например, во время работы четырехщеточного коллектора они(щетки) стираются, а графитовая часть их конструкции садится на сам коллектор и других элементам механизма. Прижимные пружины могут оказаться в одном узле со щеткой и ее контактами, либо находятся в блоке держателя. С течением времени из-за стирания щеток эти пружины увеличиваются и ослабевают, следовательно, контакт становится хуже. Также к этому добавляется угольная пыль. Может случиться так, что пыль закроет щетку, а пружины не смогут протолкнуть ее через преграду. Щетка виснет, и двигатель прекращает работу. При небольшой тряске контакт попадает в нужное место, и мотор включается.
Правильная эксплуатация и мастерство специалиста, работающего с машиной, поможет не допустить ранней поломки двигателя.

Глава 1 Коллекторные двигатели переменного тока1

Реклама

Скачать для чтения оффлайн

Машиностроение

Глава 1 Коллекторные двигатели переменного тока1

Реклама

Реклама

Реклама

Глава 1 Коллекторные двигатели переменного тока1

1. ГЛАВА 1ACКоллекторные двигатели1. 1 ВВЕДЕНИЕ Коллекторные двигатели переменного тока, как и сопоставимые двигатели постоянного тока, имеют более высокую пусковую крутящий момент и более высокая скорость, чем у асинхронных двигателей переменного тока. Серийный двигатель работает намного выше синхронной скорости обычного двигателя переменного тока. коммутатор переменного тока двигатели могут быть как однофазными, так и многофазными. Поскольку коллекторный двигатель может работать на гораздо более высокой скорости, чем асинхронный двигатель, он может выдавать большую мощность чем асинхронный двигатель аналогичного размера. Однако коллекторные двигатели не такие не требуют технического обслуживания, как и асинхронные двигатели, из-за износа щеток и коллектора. Наиболее распространенными коллекторными двигателями являются серийные двигатели, универсальные двигатели, репульсионные и репульсионно-асинхронные двигатели различных модификаций и комбинации . 1,2 Серия ACДвигатели Шунтирующие или последовательные двигатели постоянного тока вращаются в одном направлении независимо от полярность питания. Таким образом, можно ожидать, что любой двигатель работают на переменном токе. Однако было обнаружено, что шунтирующий двигатель развивает небольшой крутящий момент при подключении к сети переменного тока. Причина этого что обмотка возбуждения из-за ее высокой индуктивности вызывает ток возбуждения отставание токов якоря при одинаковом токе основного поля и якоря находятся в фазе, поэтому теоретически один и тот же крутящий момент развивается при заданном переменные токи, как с таким же количеством постоянного тока в последовательном двигателе. Если обычный двигатель постоянного тока был подключен к сети переменного тока, он работал, но не очень удовлетворительно. Причины: (i) пульсирующий крутящий момент из-за реверсирования ток якоря и возбуждения каждые полпериода, (ii) чрезмерные потери на вихревые токи в поля и ярма из-за чередования потока поля, (iii) сильное искрение из-за наведенные напряжения и токи в обмотках якоря, закороченных щетки при коммутации и (iv) аномальном падении напряжения и низком коэффициент мощности из-за индуктивности обмотки возбуждения. Поэтому некоторые модификации необходимо для удовлетворительной работы на переменном токе. Эти модификации 1. Вся магнитная цепь ламинирована, чтобы уменьшить вихревые токи убыток. Следовательно, а.к. серийный двигатель требует более дорогой конструкции, чем Двигатель серии DC.2.
2. Последовательная обмотка возбуждения использует как можно меньше витков, чтобы уменьшить реактивное сопротивление обмотка возбуждения сведена к минимуму. Это уменьшает падение напряжения в поле обмотка.3. Высокий магнитный поток достигается за счет использования магнитной цепи с низким магнитным сопротивлением. 4. При этом между щетками и коллектором возникает значительное искрение. двигатель используется на переменном токе. поставлять. Это потому, что переменный поток устанавливает большие токи в катушках, закороченных щетками. При коротком замыкании катушки разрывают контакт с коммутатором, возникает чрезмерное искрение. Этот можно устранить, используя провода с высоким сопротивлением для подключения катушек к сегменты коммутатора. 5. Рабочее напряжение должно быть низким для уменьшения индуктивности. А большое количество витков потребуется для высоковольтных двигателей с пропорционально малоток.6. В некоторых особых случаях двигатели серии переменного тока рассчитаны на низкую частоту. Это автоматически снижает индуктивное сопротивление. В случае тяговых двигателей это Процедура принята. Однофазный двигатель переменного тока имеет практически такое же рабочие характеристики как у двигателей постоянного тока. Крутящий момент или тяговое усилие варьируется почти как квадрат силы тока, а скорость изменяется обратно пропорционально силе тока. около. Двигатель переменного тока с индуктивной компенсацией также работает удовлетворительно. в системе постоянного тока и имеет повышенную производительность и эффективность. Скорость двигателя во время работы на системе переменного тока можно эффективно управлять кранами на трансформатор. Наиболее важным применением двигателей переменного тока является электрическое. тяговая служба до 1600 кВт, от 200 до 600 вольт с использованием 15-25 Гц. 1.2.1 КОНСТРУКЦИЯ Конструкция en a.c. серийный двигатель очень похож на серийный двигатель постоянного тока за исключением того, что включены вышеуказанные модификации [см. рис. (1.1)]. Такой двигатель может работать либо на переменном токе или питание постоянного тока и результирующий крутящий момент-скорость кривая примерно одинакова в каждом случае. По этой причине его иногда называют универсальный мотор. Рис. 1.1 Двигатель переменного тока 1.2.2ЭКСПЛУАТАЦИЯ Когда двигатель подключен к сети переменного тока. питание, тот же переменный ток течет через обмотки возбуждения и якоря. Обмотка возбуждения создает переменный поток
3. ф который реагирует с током, протекающим в якоре, создавая крутящий момент. С тока якоря и обратного потока одновременно, крутящий момент всегда действует в то же направление. Можно отметить, что в этом типе вращающийся поток не создается. машин; принцип работы такой же, как и у серии D.C. мотор. 1.2.3 ХАРАКТЕРИСТИКИ Рабочие характеристики переменного тока. серийный двигатель аналогичен двигателям Двигатель постоянного тока.1. Скорость увеличивается до высокого значения при уменьшении нагрузки. В очень маленьком серийные двигатели, потери обычно достаточно велики на холостом ходу, что ограничивает скорость до определенного значения (1500 — 15000 об/мин).2. Крутящий момент двигателя высок для больших токов якоря, что дает высокую пусковой момент.3. При полной нагрузке коэффициент мощности составляет около 90%. Однако в начале или когда перенося перегрузку, коэффициент мощности ниже.
4. 1.2.4 ПРИМЕНЕНИЕ Доля лошадиных сил переменного тока моторы серии имеют быстроходные (и соответствующий малый размер) и большой пусковой момент. Поэтому их можно использовать водить: (а) Высоко- скоростные пылесосы (б) Швейные машины (в) Электробритвы (г) Дрели как у небольшого двигателя постоянного тока. Компенсационная обмотка используется для уменьшения реактивное напряжение, присутствующее в якоре, когда двигатель работает от сети переменного тока. Это напряжение создается переменным потоком под действием трансформатора. В 2-полюсном некомпенсированный двигатель, напряжение, индуцированное действием трансформатора в катушки во время периода коммутации недостаточно, чтобы вызвать какие-либо серьезные проблема коммутации. Кроме того, щетки с высоким сопротивлением используются для помощь коммутации. Рис. 1.11 Универсальный двигатель 1.6.1ХАРАКТЕРИСТИКИ СКОРОСТИ/МОМЕНТА Скорость универсального двигателя изменяется точно так же, как у последовательного двигателя постоянного тока (т.е.) полная нагрузка и высокая без нагрузки. На самом деле на холостом ходу скорость ограничена только его собственное трение и парусная нагрузка. На рис. 1.12 показаны типичные характеристики крутящего момента. универсального двигателя как fordc, так и переменного тока. Обычно зубчатые передачи используются для снизить фактическую скорость нагрузки до надлежащих значений. Рис. 1.12 Характеристики скорости и крутящего момента универсального двигателя DCACSpeedTorque
5. 2 ЗНАКИВопросы и ответы1. Что понимают под коллекторными двигателями переменного тока? Коллектор характерен для двигателей постоянного тока, но двигатели переменного тока с фазным ротором со щетками и коллекторными устройствами, называются коллекторными двигателями. которые работают от однофазного переменного тока. Такие двигатели называются коллекторными переменного тока. моторы. 2. Какие существуют типы коллекторных двигателей переменного тока? Наиболее распространенная область коллекторных двигателей. Серийные двигатели, б.
6. Универсальные двигатели, c. Отталкивающие двигателиd. Репульсивно-асинхронные двигатели различных модификаций и комбинаций3. Назовите несколько областей применения двигателей переменного тока. (илиуниверсальный мотор) Электрическая тяга, подъемники, локомотивы, приложения высокой мощности, вакуум моющие средства,кухонные комбайны и миксеры, фены. Кофемолки электрические бритвы и т.д.4. Какие модификации необходимо внести в двигатель постоянного тока, чтобы он заработал? с однофазным питанием переменного тока? Вся магнитная цепь ламинирована, чтобы уменьшить вихревые токи убыток. Следовательно, а.к. серийный двигатель требует более дорогой конструкции, чем Двигатель серии DC. б. Последовательная обмотка возбуждения использует как можно меньше витков, чтобы уменьшить реактивное сопротивление. обмотки возбуждения до минимума. Это уменьшает падение напряжения на обмотка возбуждения.c. Высокий магнитный поток достигается за счет использования магнитной цепи с низким магнитным сопротивлением. Значительное искрение между щетками и коллектором. Когда двигатель используется на переменном токе. поставлять. Это связано с тем, что переменный поток устанавливает большие токи в обмотках, закороченных щетками. Когда короткозамкнутые катушки размыкают контакт от коммутатора, чрезмерное искрение производится. Это может быть устранено путем использования проводов с высоким сопротивлением для подключения катушки к сегментам коммутатора.5. Нарисуйте эквивалентную схему последовательного двигателя переменного тока.
7. 6. Нарисуйте фазовую диаграмму двигателя переменного тока. 7. Нарисуйте характеристику крутящего момента двигателя серии переменного тока. (или UniversalMotor) 8. Каковы типы двигателей серии переменного тока a. Серийный двигатель переменного тока с компенсацией проводимости b. Двигатель переменного тока с индуктивной компенсацией 9. Нарисуйте эквивалентную схему репульсионного двигателя 10. Нарисуйте характеристики крутящего момента в зависимости от положения щетки отталкивающего двигателя.

Реклама

13.12: Коллекторные двигатели переменного тока — Workforce LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

1477

• Тони Р. Купхальдт
• Schweitzer Engineering Laboratories через All About Circuits 900 20

Первой работой Чарльза Протеуса Стейнмеца после прибытия в Америку было исследование проблем, возникающих при разработке версии щеточного коллекторного двигателя переменного тока. Ситуация была настолько плохой, что двигатели не могли быть спроектированы до фактического строительства. Успех или неудача конструкции двигателя не были известны до тех пор, пока он не был построен с большими затратами и не испытан. Он сформулировал законы магнитного гистерезис в поиске решения. Гистерезис – это отставание напряженности магнитного поля от силы намагничивания. Это приводит к потерям, которых нет в магнитах постоянного тока. Сплавы с низким гистерезисом и разделение сплава на тонкие пластины с изоляцией позволили точно спроектировать коллекторные двигатели переменного тока перед их изготовлением.

Коллекторные двигатели переменного тока

, как и сопоставимые двигатели постоянного тока, имеют более высокий пусковой момент и более высокую скорость, чем асинхронные двигатели переменного тока. Серийный двигатель работает значительно выше синхронной скорости обычного двигателя переменного тока. Коллекторные двигатели переменного тока могут быть однофазными или многофазными. Версия с однофазным двигателем переменного тока испытывает пульсацию крутящего момента с двойной частотой сети, которой нет в многофазном двигателе. Поскольку коллекторный двигатель может работать на гораздо более высокой скорости, чем асинхронный двигатель, он может выдавать большую мощность, чем асинхронный двигатель аналогичного размера. Однако коллекторные двигатели не так не требуют технического обслуживания, как асинхронные, из-за износа щеток и коллектора.

Однофазный серийный двигатель

Если серийный двигатель постоянного тока, оснащенный ламинированным полем, подключен к сети переменного тока, запаздывающее реактивное сопротивление катушки возбуждения значительно снизит ток возбуждения. Пока такой мотор будет вращаться, работа будет маргинальной. При пуске обмотки якоря, соединенные с закороченными щетками сегментами коммутатора, выглядят как закороченные витки трансформатора на поле. Это приводит к сильному искрению и искрению на щетках, когда якорь начинает вращаться. Это становится менее серьезной проблемой по мере увеличения скорости, когда искрение и искрение распределяются между сегментами коммутатора. Запаздывающее реактивное сопротивление и дугогасительные щетки допустимы только в очень небольших некомпенсированных двигателях переменного тока, работающих на высокой скорости. Серийные двигатели переменного тока меньше, чем ручные дрели и кухонные миксеры, могут быть некомпенсированными. (Рисунок ниже)

Серийный двигатель переменного тока без компенсации.

Серийный двигатель с компенсацией

Возникновение дуги и искрообразования уменьшается путем последовательного включения компенсирующей обмотки статора с расположением якоря таким образом, что его магнитодвижущая сила (ммс) уравновешивает силу переменного тока якоря ммс. (Рисунок ниже) Меньший воздушный зазор двигателя и меньшее количество витков возбуждения уменьшают запаздывающее реактивное сопротивление последовательно с якорем, улучшающим коэффициент мощности. Во всех коллекторных двигателях переменного тока, кроме очень маленьких, используются компенсационные обмотки. В двигателях таких же больших размеров, как те, которые используются в кухонном миксере, или больше, используются компенсированные обмотки статора.

Двигатель переменного тока с компенсацией.

Универсальный двигатель

Можно спроектировать небольшие (до 300 Вт) универсальные двигатели , которые работают от постоянного или переменного тока. Очень маленькие универсальные двигатели могут быть некомпенсированными. В более крупных универсальных двигателях с более высокими скоростями используется компенсирующая обмотка. Двигатель будет работать медленнее на переменном токе, чем на постоянном, из-за реактивного сопротивления переменного тока. Однако пики синусоидальных волн насыщают магнитный путь, уменьшая общий поток ниже значения постоянного тока, увеличивая скорость «последовательного» двигателя. Таким образом, эффекты смещения приводят к почти постоянной скорости от постоянного тока до 60 Гц. Небольшие линейные приборы, такие как дрели, пылесосы и миксеры, требующие от 3000 до 10 000 об/мин, используют универсальные двигатели. Тем не менее, разработка твердотельных выпрямителей и недорогих постоянных магнитов делает двигатель постоянного тока с постоянными магнитами жизнеспособной альтернативой.

Отталкивающий двигатель

Отталкивающий двигатель (рисунок ниже) состоит из поля, непосредственно подключенного к сети переменного тока, и пары короткозамкнутых щеток, смещенных на 15 ^o до 25 ^o от оси поля. Поле индуцирует ток в короткозамкнутом якоре, магнитное поле которого противоположно полю катушек возбуждения. Скорость можно регулировать, вращая щетки относительно оси поля. Этот двигатель имеет превосходную коммутацию ниже синхронной скорости и худшую коммутацию выше синхронной скорости. Низкий пусковой ток обеспечивает высокий пусковой момент.

Отталкивающий двигатель переменного тока.

Асинхронный двигатель с репульсным пуском

Когда асинхронный двигатель приводит в действие жесткую пусковую нагрузку, такую ​​как компрессор, можно использовать высокий пусковой момент репульсионного двигателя. Обмотки ротора асинхронного двигателя выведены на сегменты коллектора для запуска парой короткозамкнутых щеток. На скорости, близкой к рабочей, центробежный переключатель закорачивает все сегменты коммутатора, создавая эффект короткозамкнутого ротора. Щетки также можно поднимать, чтобы продлить срок службы куста. Пусковой момент составляет от 300% до 600% значения полной скорости по сравнению с менее чем 200% для чисто асинхронного двигателя.

Резюме: Коллекторные двигатели переменного тока

• Однофазный серийный двигатель представляет собой попытку построить двигатель, подобный коллекторному двигателю постоянного тока. Полученный двигатель практичен только в самых маленьких размерах.
• Добавление компенсационной обмотки дает двигатель серии с компенсацией , устраняющий чрезмерное искрение коллектора. Большинство коллекторных двигателей переменного тока относятся к этому типу. На высокой скорости этот двигатель обеспечивает большую мощность, чем асинхронный двигатель того же размера, но не требует обслуживания.
• Возможно производство двигателей для небольших бытовых приборов с питанием от переменного или постоянного тока. Он известен как универсальный двигатель .
• Линия переменного тока напрямую подключена к статору репульсного двигателя с закороченным щетками коллектором.
• Выдвижные короткозамкнутые щетки могут запустить асинхронный двигатель с фазным ротором. Он известен как асинхронный двигатель с отталкивающим пуском .

---

Эта страница под названием 13.12: AC Commutator Motors распространяется в соответствии с лицензией GNU Free Documentation License 1.3 и была создана, изменена и/или курирована Тони Р. Купхалдтом (Все о цепях) посредством исходного содержимого, которое было отредактировано в соответствии со стилем и стандарты платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Тони Р.