En kommutatormotor er en synkron elektrisk maskine, hvor strømafbryderen i viklingen og rotorpositionssensoren er lavet i form af den samme enhed - en børste-samler-samling. Denne enhed kommer i mange former.
varianter
En DC-kommutatormotor inkluderer norm alt elementer som:
- tre-polet rotor på bøsningslejer;
- to-polet permanent magnet stator;
- kobberplader som børster til kommutatorsamlingen.
Dette sæt er typisk for de laveste strømløsninger, der norm alt bruges i børnelegetøj, hvor høj effekt ikke er påkrævet. Kraftigere motorer inkluderer flere flere strukturelle elementer:
- fire grafitbørster i form af en samlersamling;
- flerpolet rotor på rullelejer;
- permanent magnet stator med fire poler.
Oftest denne type motorenhedbruges i moderne biler til at drive blæseren til køle- og ventilationssystemet, sprinklerpumper, vinduesviskere og andre elementer. Der er også mere komplekse aggregater.
En elektrisk motors effekt på flere hundrede watt involverer brugen af en fire-polet stator lavet af elektromagneter. For at forbinde dens viklinger kan en af flere metoder bruges:
- I serie med rotoren. I dette tilfælde opnås et stort maksim alt drejningsmoment, men på grund af den høje tomgangshastighed er risikoen for motorskade stor.
- Parallelt med rotoren. I dette tilfælde forbliver hastigheden stabil under skiftende belastningsforhold, men det maksimale drejningsmoment er mærkbart mindre.
- Blandet excitation, når en del af viklingen er forbundet i serie og en del parallelt. I dette tilfælde kombineres fordelene ved de tidligere muligheder. Denne type bruges til bilstartere.
- Uafhængig excitation, som bruger en separat strømforsyning. I dette tilfælde opnås de egenskaber, der svarer til parallelforbindelsen. Denne mulighed bruges sjældent.
Kommutatormotoren har visse fordele: de er nemme at fremstille, reparere, betjene, og deres levetid er ret lang. Som ulemper fremhæves norm alt følgende: effektive design af sådanne enheder er norm alt højhastigheds- og lavt drejningsmoment, så de fleste drev kræver installation af gearkasser. Denne påstand er velbegrundetda en elektrisk maskine orienteret ved lav hastighed er kendetegnet ved en undervurderet effektivitet, samt køleproblemer forbundet hermed. Sidstnævnte er sådan, at det er svært at finde en elegant løsning til dem.
Universal kommutatormotor
Denne variant er en slags DC-kommutatormaskine, der kan fungere på både DC og AC. Enheden er blevet udbredt i nogle typer husholdningsapparater og håndværktøj på grund af dens lille størrelse, lave vægt, lave omkostninger og lette hastighedskontrol. Ganske ofte fundet som trækvogn på jernbanerne i USA og Europa. Du kan overveje enheden til den elektriske motor.
Designfunktioner
For en bedre forståelse af dette problem bør du overveje mere detaljeret, hvad der dannede grundlaget for den præsenterede enhed. Den universelle kommutatormotortype er en jævnstrømsenhed med excitationsviklinger forbundet i serie, optimeret til drift på vekselstrøm i et husholdningsstrømforsyningsnetværk. Motoren roterer i én retning, uanset polaritet. Dette skyldes det faktum, at serieforbindelsen af stator- og rotorviklingerne fører til en samtidig ændring af deres magnetiske poler, og på grund af dette rettes det resulterende drejningsmoment i én retning.
Hvad er det lavet af?
AC-kommutatormotoren involverer brug af magnetiskblødt materiale med lav hysterese. For at reducere hvirvelstrømstab er dette element lavet af stablede plader med isolering. Som en delmængde af AC-kollektormaskiner er det sædvanligt at udskille pulserende strømenheder, som opnås ved at ensrette strømmen af et enfaset kredsløb uden at bruge ripple-udjævning.
En AC-kommutatormotor er oftest kendetegnet ved følgende egenskab: i lavhastighedstilstand tillader den induktive modstand af statorviklingerne ikke, at strøm forbruges mere end visse grænser, mens det maksimale motormoment er også begrænset til 3-5 af de nominelle. Tilnærmelse af mekaniske karakteristika opnås ved brug af sektionering af statorviklingerne - separate udgange bruges til at forbinde vekselstrøm.
En temmelig vanskelig opgave involverer at skifte en kraftfuld vekselstrømssamlermaskine. I det øjeblik, hvor sektionen passerer neutralen, ændrer magnetfeltet, som er i indgreb med rotoren, sin retning til den modsatte, og dette forårsager generering af reaktiv EMF i sektionen. Dette sker, når den kører på vekselstrøm. I vekselstrømskollektormaskiner finder også reaktiv EMF sted. Transformatorens EMF er også noteret her, da rotoren er i statormagnetfeltet, som pulserer i tide. En jævn start af kollektormotoren er ikke mulig, da maskinens amplitude i dette øjeblik vil være maksimal, og når den nærmer sig synkroniseringshastigheden, vil den falde proportion alt. Som videreacceleration, vil der blive noteret en ny stigning. For at løse omskiftningsproblemet i dette tilfælde foreslås flere sekventielle trin:
- Enkeltdrejningssektion bør foretrækkes i designet for at reducere koblingsflowet.
- Sektionens aktive modstand skal øges, hvor de mest lovende elementer er modstande i kollektorpladerne, hvor der observeres god afkøling.
- Kommutatoren skal aktivt slibes med børster af maksimal hårdhed med den største modstand.
- Reaktiv EMF kan kompenseres ved at bruge yderligere poler med serieviklinger, og parallelle viklinger er anvendelige til transformer-EMK-kompensation. Da værdien af sidstnævnte parameter er en funktion af rotorens vinkelhastighed og magnetiseringsstrømmen, kræver sådanne viklinger brug af slavestyringssystemer, som endnu ikke eksisterer.
- Frekvensen af forsyningskredsløbene skal være så lav som muligt. De mest populære muligheder er 16 og 25 Hz.
- Vendningen af UKD'en udføres ved at skifte polariteten af statoren eller rotorviklingerne.
Fordele og ulemper
Følgende betingelser bruges til sammenligning: Enhederne er forbundet til et husholdningselektrisk netværk med en spænding på 220 volt og en frekvens på 50 Hz, mens motoreffekten er den samme. Forskellen i de mekaniske egenskaber af enheder kan være en ulempe eller en fordel vedafhængigt af kravene til drevet.
Så, en AC-kommutatormotor: fordele sammenlignet med en DC-enhed:
- Forbindelsen til netværket sker direkte, og der er ingen grund til at bruge yderligere komponenter. I tilfælde af en DC-enhed kræves udbedring.
- Startstrømmen er meget mindre, hvilket er meget vigtigt for enheder, der bruges i hverdagen.
- Hvis der er et styrekredsløb, er dets enhed meget enklere - en rheostat og en tyristor. Hvis den elektroniske komponent svigter, vil opsamlermotoren, hvis pris afhænger af strømmen og varierer fra 1.400 rubler eller mere, forblive i drift, men vil straks tænde ved fuld effekt.
Der er også visse ulemper:
- På grund af tab på grund af statorvending og induktans er den samlede effektivitet mærkbart reduceret.
- Det maksimale drejningsmoment er også blevet reduceret.
Enfasede solfangerelektriske motorer har visse fordele sammenlignet med asynkrone:
- kompakthed;
- manglende binding til netværkets frekvens og hastighed;
- betydeligt startmoment;
- proportional reduktion og stigning i hastigheden i automatisk tilstand, samt en stigning i drejningsmomentet med stigende belastning, mens forsyningsspændingen forbliver uændret;
- hastighedskontrol kan være jævn over et ret bredt område ved at ændre forsyningsspændingen.
Ulemper sammenlignet med induktionsmotor
- når belastningen ændres, vil hastigheden være ustabil;
- børste-samlerenheden gør enheden ikke særlig pålidelig (behovet for at bruge de mest stive børster reducerer ressourcen betydeligt);
- AC-skift forårsager en stærk gnist på solfangeren, og der dannes radiointerferens;
- højt støjniveau under drift;
- manifolden er kendetegnet ved et stort antal dele, hvilket gør motoren ret massiv.
Moderne kommutatormotor er kendetegnet ved en ressource, der kan sammenlignes med kapaciteten i mekaniske gear og arbejdslegemer.
Andre sammenligninger
Når man sammenligner kollektor- og asynkronmotorer med samme effekt, uanset sidstnævntes nominelle frekvens, opnås en anden karakteristik. Dette vil blive beskrevet mere detaljeret nedenfor. Den universelle kollektor elektriske motor implementerer en "blød" karakteristik. I dette tilfælde er momentet direkte proportion alt med belastningen på akslen, mens omdrejningerne er omvendt proportionale med den. Det nominelle drejningsmoment er norm alt mindre end det maksimale med 3-5 gange. Tomgangshastighedsbegrænsning er udelukkende karakteriseret ved tab i motoren, mens den tænder for en kraftfuld enhed uden belastning, kan den kollapse.
Karakteristikken for en asynkronmotor er "blæser", det vil sige, at enheden holder en hastighed tæt på den nominelle, hvilket øger drejningsmomentet så kraftigt som muligt med et lille fald i hastigheden. Hvis vi taler om en betydelig ændring i denne indikator, så stiger motorens drejningsmoment ikke kun ikke, men falder ogsåtil nul, hvilket fører til et fuldstændigt stop. Tomgangshastigheden er lidt højere end den nominelle, mens den forbliver konstant. Et kendetegn ved en enfaset induktionsmotor er et yderligere sæt problemer forbundet med start, da den ikke udvikler startmoment under normale forhold. Magnetfeltet i en enfaset stator, der pulserer i tid, opdeles i to felter med modsatte faser, hvilket gør det umuligt at starte uden alle mulige tricks:
- kapacitans, der skaber en kunstig fase;
- delt rille;
- aktiv modstand, der danner en kunstig fase.
Teoretisk reducerer et anti-fase roterende felt den maksimale effektivitet af en enkeltfaset asynkron enhed til 50-60 % på grund af tab i et overmættet magnetisk system og viklinger belastet med modfeltstrømme. Det viser sig, at der er to elektriske maskiner på samme aksel, mens den ene kører i motortilstand, og den anden i oppositionstilstand. Det viser sig, at enfasede solfangerelektriske motorer ikke kender konkurrenterne i de respektive netværk. Det er det, der fortjente så høj popularitet.
Den elektriske motors mekaniske egenskaber giver den et vist anvendelsesområde. Lave hastigheder, begrænset af frekvensen af vekselstrømsnettet, gør asynkrone enheder med lignende effekt store i vægt og størrelse sammenlignet med universelle solfangere. Men når den indgår i inverterens strømkredsløb med en høj frekvens, kan sammenlignelige dimensioner og vægt opnås. Stivheden af den mekaniske karakteristik forblivermotor, hvortil kommer strømkonverteringstab, samt en stigning i frekvensen, magnetiske og induktive tab stiger.
Analoger uden manifoldsamling
En AC-kommutatormotor har en analog, der er tættest på sig med hensyn til mekaniske egenskaber - en ventil, hvor børste-samlerenheden blev udskiftet med en inverter udstyret med en rotorpositionssensor. Følgende system bruges som en elektronisk analog til denne enhed: en ensretter, en synkronmotor med en rotorvinkelpositionssensor kombineret med en inverter. Tilstedeværelsen af permanente magneter i rotoren reducerer dog det maksimale drejningsmoment, mens dimensionerne bevares.
Driftsprincip
Samlerenhedens elektriske motor demonstrerer, hvordan enheden omdanner elektrisk energi til mekanisk energi og omvendt. Dette indikerer dens evne til at blive brugt som en generator. Det er værd at overveje mere detaljeret samlerelektromotoren, hvis diagram vil demonstrere dens evner.
Fysikkens love siger klart, at når en elektrisk strøm føres gennem en leder i et magnetfelt, udøves en vis kraft på den. I dette tilfælde virker højrehåndsreglen, hvilket har direkte indflydelse på elmotorens effekt. Kommutatormotoren fungerer nøjagtigt efter dette grundlæggende princip.
Fysik lærer os, at grundlagetat skabe de rigtige ting er små regler. Dette tjente som grundlag for at skabe en ramme, der roterede i et magnetfelt, hvilket gjorde det muligt at skabe en samlerelektromotor. Diagrammet viser, at et par ledere er placeret i et magnetfelt, hvis strøm er rettet i modsatte retninger, og dermed også kræfterne. Deres sum giver det nødvendige drejningsmoment. Enheden til en elektrisk motor er meget mere kompliceret, da et helt kompleks af nødvendige elementer er blevet tilføjet til det, især en kollektor, der giver den samme strømretning over polerne. Den ujævne vandring blev elimineret ved at placere flere spoler på ankeret, mens de permanente magneter blev erstattet af spoler, hvilket eliminerede behovet for jævnstrøm. Dette gjorde det muligt at give drejningsmomentet en enkelt retning.
Gør-det-selv reparation af elmotor
Som enhver anden enhed kan denne enhed fejle af enhver grund. Hvis elmotoren, hvis billede du kan se i vores anmeldelse, ikke kan få det nødvendige antal omdrejninger, eller akslen ikke roterer, når den startes, skal du kontrollere, om dens sikringer er sprunget, hvis der er brud i ankerets elektriske kredsløb, hvis selve enheden er overbelastet. Meget ofte resulterer overbelastning i unorm alt strømforbrug. For at eliminere denne funktionsfejl er det nødvendigt at omhyggeligt inspicere den mekaniske transmission og bremse og derefter eliminere årsagerne til overbelastning.
Designet af den elektriske motor er sådan, at når den starter, forbruger denen vis mængde strøm. Hvis den er større end den nominelle værdi, er det nødvendigt at kontrollere konsistensen af forbindelsen af parallel- og serieviklingerne i forhold til hinanden såvel som i forhold til reostaten. Når der udføres gør-det-selv elmotorreparationer, begås der oftest helt specifikke fejl. Især kan shuntviklingen forbindes i serie med rheostatens elektriske modstand eller tilsluttes den ene pol af det elektriske netværk.
Konsistensen af forbindelsen af den arbejdende excitationsvikling udføres ved at forbinde en af enderne af shuntviklingen med ankerenden, og den anden - med en elektrisk leder, der kommer fra reostatbuen. Norm alt er tværsnittet af denne elektriske leder lidt mindre end de andre, så det kan detekteres uden en megger. Efter at have tændt for strømafbryderen og flyttet rheostatskyderen til midterpositionen, tilføres strøm til de frie ender. Ved hjælp af en kontrollampe udføres en sekventiel kontrol af alle ledende ender. Når du rører ved en af dem, skal lampen lyse, men ikke med den anden. Sådan testes hele motoren. Prisen for det udførte arbejde vil afhænge af enhedens nedbrudstype.
Hvis der under driften af enheden er et antal omdrejninger, der er mindre end det nominelle, så er hovedårsagerne til dette norm alt følgende: lav netspænding, overbelastning af enheden, stor spændende strøm. Hvis der konstateres en inoperabilitet af den modsatte karakter, er det nødvendigt at kontrollere excitationskredsløbet, eliminere alle identificerede defekter, hvorefterdu kan indstille den normale værdi af excitationsstrømmen. I nogle tilfælde kan det være nødvendigt at spole motorerne tilbage.
Når årsagen til enhedens inoperabilitet er den fejlagtige parring af parallel- og seriefeltviklingerne, er det nødvendigt at genoprette den korrekte forbindelsesrækkefølge. Hvis det ikke er muligt at afhjælpe et sådant problem på en enkel måde, kan det være nødvendigt at spole elmotorerne tilbage. Det er også nødvendigt at kontrollere størrelsen af spændingen i det elektriske netværk, da enhedens omdrejninger kan stige med en stigning i dens nominelle værdi.
