Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!
U kućanskim električnim uređajima gdje se koriste električni motori obično se ugrađuju električni motori s mehaničkom komutacijom. Ovaj tip motora naziva se kolektor (u nastavku CD). Predlažemo da se razmotre različite vrste takvih uređaja, njihov princip rada i značajke dizajna. Također ćemo govoriti o prednostima i nedostacima svake od njih, dati primjere područja primjene.
Što je motor kolektora?
Pod takvom definicijom podrazumijeva se električni stroj koji pretvara električnu energiju u mehaničku, i obrnuto. Konstrukcija uređaja pretpostavlja postojanje najmanje jednog namota spojenog na kolektor (vidi sliku 1).
U CD-u, ovaj konstrukcijski element se koristi za prebacivanje namota i kao senzor, omogućujući određivanje položaja armature (rotora).
Vrste KD
Ove uređaje klasificirati prema vrsti snage, ovisno o tome postoje dvije skupine KD:
- Izravna struja Takvi strojevi imaju visok startni moment, glatku kontrolu brzine i relativno jednostavan dizajn.
- Universal. Može raditi s konstantnim i promjenjivim izvorom električne energije. Razlikuju se u kompaktnoj veličini, niskoj cijeni i jednostavnosti upravljanja.
Prvi, podijeljeni su u dvije podvrste, ovisno o organizaciji induktora, može biti na trajnim magnetima ili posebnim pobudnim zavojnicama. Oni služe za stvaranje magnetskog fluksa potrebnog za stvaranje zakretnog momenta. CD, koji koristi pobudnu zavojnicu, razlikuju se po vrstama namota, mogu biti:
- nezavisni;
- paralelno;
- dosljedan;
- mješoviti.
Nakon što su se bavili vrstama, razmislite o svakoj od njih.
Univerzalni tip CD-a
Donja slika prikazuje izgled električnog stroja ovog tipa i njegovih glavnih strukturnih elemenata. Ova izvedba je tipična za gotovo sve CD-ove.
legenda:
- A je mehanički prekidač, također se naziva kolektor, a njegove su funkcije opisane gore.
- B - držači četkica, koji se koriste za pričvršćivanje četki (obično iz grafita), kroz koje napon struji do armaturnih namotaja.
- C - Statorska jezgra (regrutirana iz ploča, materijal za koji je električni čelik).
- D - Statorski namoti, ovaj čvor pripada uzbudnom sustavu (induktor).
- Sidra E - osovine.
U takvim uređajima pobuda može biti sekvencijalna i paralelna, ali budući da posljednja opcija nije sada proizvedena, nećemo je razmatrati. S obzirom na univerzalni serijski pobudni CD, tipična shema takvih električnih strojeva prikazana je u nastavku.
Univerzalni CD može raditi s izmjeničnim naponom zbog činjenice da pri promjeni polariteta struja u namotima polja i armatura također mijenjaju smjer. Kao rezultat, zakretni moment ne mijenja smjer.
Značajke i opseg univerzalnog CD-a
Glavni nedostaci ovog uređaja očituju se kada je spojen na izvore izmjeničnog napona, što se odražava u sljedećem:
- smanjena učinkovitost;
- povećano iskrenje u jedinici kist-kolektor, i kao rezultat toga, njegovo brzo trošenje.
Ranije su CD-ovi bili u širokoj upotrebi u mnogim kućanskim aparatima (alati, perilice rublja, usisivači itd.). U ovom trenutku, proizvođači su gotovo prestali koristiti ovu vrstu motora, preferirajući električne strojeve bez kolektora.
Sada ćemo razmotriti kolektorske električne strojeve koji rade iz izvora stalnog napona.
CD s induktorima s permanentnim magnetima
Strukturno se takvi električni strojevi razlikuju od univerzalnih po tome što se umjesto uzbudnih svitaka koriste stalni magneti.
Ovaj tip KD je najčešći u usporedbi s drugim električnim strojevima ovog tipa. To je zbog niske cijene zbog jednostavnosti dizajna, jednostavne kontrole brzine vrtnje (ovisno o naponu) i promjene u njezinom smjeru (dovoljno je promijeniti polaritet). Snaga motora izravno ovisi o jakosti polja koju stvaraju permanentni magneti, što uvodi određena ograničenja.
Glavni opseg primjene - male snage za razne opreme, često se koristi u dječjim igračkama.
Prednosti uključuju sljedeće kvalitete:
- visok trenutak sile čak i pri malim brzinama;
- dinamičko upravljanje;
- niske cijene.
Glavni nedostaci su:
- male snage;
- gubitak magneta njihovih svojstava od pregrijavanja ili tijekom vremena.
Kako bi se uklonio jedan od glavnih nedostataka ovih uređaja (starenje magneta) u sustavu uzbude, koriste se posebni namoti, okrećemo razmatranju takvih CD-ova.
Neovisni i paralelni svitci uzbude
Prvi su dobili to ime zbog činjenice da namoti induktora i armature nisu međusobno povezani i napajaju se odvojeno (vidi A na slici 6).
Osobitost ovog spoja je u tome što napajanje U i U K mora biti različito, inače će doći do trenutka sile. Ako se takvi uvjeti ne mogu urediti, onda se armaturni svitak i induktor paralelno spajaju (vidi B na slici 6). Obje vrste CD-a imaju iste karakteristike, otkrili smo da ih je moguće kombinirati u jednom dijelu.
Trenutak sile takvih električnih strojeva je visok pri maloj brzini i smanjuje se s njegovim povećanjem. Karakteristično je da su struje armature i zavojnice neovisne, a ukupna struja je zbroj struja koje prolaze kroz ove namote. Kao rezultat toga, kada struja uzbude zavojnice padne na 0, CD će najvjerojatnije uspjeti.
Opseg takvih uređaja - elektrane s kapacitetom od 3 kW.
Pozitivne osobine:
- odsustvo trajnih magneta uklanja problem njihovog kvara tijekom vremena;
- visoki okretni moment pri maloj brzini;
- jednostavno i dinamično upravljanje.
kontra:
- trošak je viši od troška uređaja s trajnim magnetima;
- nedopustivost struje pada ispod granične vrijednosti na uzbudnoj zavojnici, jer će to dovesti do loma.
Serijski svitak polja
Shema takvog CD-a prikazana je na slici ispod.
Budući da su namoti spojeni u seriju, struja u njima će biti jednaka. Kao rezultat, kada struja u namotu statora postane manja od nominalne (to se događa s malim opterećenjem), snaga magnetskog toka se smanjuje. Prema tome, kada se opterećenje povećava, protok snage se proporcionalno povećava, sve do potpunog zasićenja magnetskog sustava, nakon čega se ova ovisnost prekida. Naime, daljnji rast struje u namotu zavojnice armature ne povećava magnetski tok.
Gornja se značajka očituje u činjenici da se CD ovog tipa ne može pokrenuti pri opterećenju koje je manje od nominalnog opterećenja od jedne četvrtine. To može dovesti do činjenice da će rotor električnog stroja dramatično povećati brzinu vrtnje, tj. Motor će preći u "razmak". U skladu s tim, ova značajka uvodi ograničenja u području primjene, na primjer, u mehanizmima s remenskim pogonom. To je zbog činjenice da kada se razbije električni stroj počinje raditi u stanju mirovanja.
Ta se značajka ne odnosi na uređaje čija je snaga manja od 200 W, a za njih su dopušteni padovi opterećenja do stanja mirovanja.
Prednosti CD-a s serijskom zavojnicom jednake su onima iz prethodnog modela, uz iznimku jednostavnosti i dinamičke kontrole. Što se tiče minusa, oni bi trebali uključivati:
- visoki troškovi u usporedbi s analogima na trajnim magnetima;
- mali zakretni moment pri velikim brzinama;
- budući da su namoti statora i uzbude spojeni u seriju, problemi se javljaju pri kontroli brzine;
- rad bez opterećenja dovodi do kvara na CD-u.
Miješane zavojnice uzbude
Kao što se može vidjeti iz sheme prikazane na donjoj slici, induktor na CD-u ove vrste ima dva spirala spojena u seriju i paralelna s namotajem rotora.
U pravilu, jedna od zavojnica ima veću silu magnetiziranja, pa se smatra, kao glavna, odnosno druga - dodatna (pomoćna). Dopušten je brojač i koordinirano uključivanje svitaka, ovisno o tome, intenzitet magnetskog toka odgovara razlici ili zbroju magnetskih sila svakog namota.
Kada je protustrujno, karakteristike CD-a postaju bliske odgovarajućim pokazateljima električnih strojeva s serijskim ili paralelnim pobudama (ovisno o tome koji je od glavnih svitaka). To jest, takvo uključivanje je relevantno ako je potrebno dobiti rezultat u obliku konstantne frekvencije okretaja ili njihovog povećanja s povećanjem opterećenja.
Dosljedno uključivanje dovodi do činjenice da će karakteristike CD-a odgovarati prosječnoj vrijednosti električnih strojeva s paralelnim i serijskim uzbudnim zavojnicama.
Jedini nedostatak ovog dizajna je najveći trošak u usporedbi s drugim tipovima CD-a. Cijena se opravdava sljedećim pozitivnim kvalitetama:
- magneti ne zastarijevaju, u nedostatku takvog;
- mala vjerojatnost kvara tijekom abnormalnog rada;
- visoki okretni moment pri maloj brzini;
- jednostavno i dinamično upravljanje.