Ang commutator motor ay isang synchronous electric machine kung saan ang kasalukuyang switch sa winding at rotor position sensor ay ginawa sa anyo ng parehong device - isang brush-collector assembly. Ang device na ito ay may maraming anyo.
Varieties
Ang isang DC commutator motor ay karaniwang may kasamang mga item gaya ng:
- three-pole rotor sa sleeve bearings;
- two-pole permanent magnet stator;
- mga copper plate bilang mga brush ng commutator assembly.
Ang set na ito ay tipikal para sa pinakamababang power solution na karaniwang ginagamit sa mga laruang pambata kung saan hindi kinakailangan ang high power. Ang mas makapangyarihang mga makina ay may kasamang ilan pang mga elemento ng istruktura:
- apat na graphite brush sa anyo ng collector assembly;
- multi-pole rotor sa rolling bearings;
- permanent magnet stator na may apat na poste.
Kadalasan ang ganitong uri ng motor deviceginagamit sa mga modernong sasakyan upang himukin ang fan ng cooling at ventilation system, washer pump, wiper at iba pang elemento. Mayroon ding mas kumplikadong mga pinagsama-sama.
Ang kapangyarihan ng isang de-koryenteng motor na ilang daang watts ay kinabibilangan ng paggamit ng isang apat na poste na stator na gawa sa mga electromagnet. Upang ikonekta ang mga paikot-ikot nito, maaaring gamitin ang isa sa ilang paraan:
- Kasunod ng rotor. Sa kasong ito, ang isang malaking maximum na torque ay nakuha, gayunpaman, dahil sa mataas na idle speed, ang panganib ng pagkasira ng engine ay mataas.
- Kaayon ng rotor. Sa kasong ito, ang bilis ay nananatiling stable sa ilalim ng pagbabago ng mga kondisyon ng pagkarga, ngunit ang maximum na torque ay kapansin-pansing mas mababa.
- Mixed excitation, kapag ang bahagi ng winding ay konektado sa series at part in parallel. Sa kasong ito, ang mga bentahe ng mga nakaraang pagpipilian ay pinagsama. Ginagamit ang ganitong uri para sa mga starter ng sasakyan.
- Independent excitation, na gumagamit ng hiwalay na power supply. Sa kasong ito, ang mga katangian na naaayon sa parallel na koneksyon ay nakuha. Bihirang gamitin ang opsyong ito.
Ang commutator motor ay may ilang partikular na pakinabang: ang mga ito ay madaling gawin, ayusin, patakbuhin, at ang kanilang buhay ng serbisyo ay medyo malaki. Bilang mga disadvantages, ang mga sumusunod ay karaniwang naka-highlight: ang mga epektibong disenyo ng mga naturang device ay kadalasang high-speed at low-torque, kaya karamihan sa mga drive ay nangangailangan ng pag-install ng mga gearbox. Ang assertion na ito ay may matatag na batayandahil ang isang electric machine na nakatuon sa mababang bilis ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang underestimated na kahusayan, pati na rin ang mga problema sa paglamig na nauugnay dito. Ang huli ay napakahirap na makahanap ng eleganteng solusyon para sa kanila.
Universal commutator motor
Ang variant na ito ay isang uri ng DC commutator machine na may kakayahang gumana sa DC at AC. Ang aparato ay naging laganap sa ilang mga uri ng mga gamit sa bahay at mga kasangkapang pangkamay dahil sa maliit na sukat nito, mababang timbang, mababang gastos at kadalian ng kontrol ng bilis. Madalas na matatagpuan bilang isang traksyon na sasakyan sa mga riles ng Estados Unidos at Europa. Maaari mong isaalang-alang ang device ng electric motor.
Mga Tampok ng Disenyo
Para sa mas mahusay na pag-unawa sa isyung ito, dapat mong isaalang-alang nang mas detalyado kung ano ang naging batayan ng ipinakita na device. Ang unibersal na uri ng motor ng commutator ay isang direktang kasalukuyang aparato na may mga paikot-ikot na paggulo na konektado sa serye, na na-optimize para sa operasyon sa alternating current ng isang network ng supply ng kuryente ng sambahayan. Ang motor ay umiikot sa isang direksyon, anuman ang polarity. Ito ay dahil sa katotohanan na ang serye na koneksyon ng stator at rotor windings ay humahantong sa isang sabay-sabay na pagbabago sa kanilang mga magnetic pole, at dahil dito, ang resultang metalikang kuwintas ay nakadirekta sa isang direksyon.
Ano ang gawa nito?
Ang AC commutator motor ay nagsasangkot ng paggamit ng magneticallymalambot na materyal na may mababang hysteresis. Upang mabawasan ang mga pagkalugi ng eddy current, ang elementong ito ay gawa sa mga stacked plate na may insulation. Bilang isang subset ng mga AC collector machine, kaugalian na iisa ang mga pulsating current unit, na nakukuha sa pamamagitan ng pagwawasto sa agos ng single-phase circuit nang hindi gumagamit ng ripple smoothing.
Ang isang AC commutator motor ay kadalasang nailalarawan sa pamamagitan ng sumusunod na tampok: sa low-speed mode, ang inductive resistance ng stator windings ay hindi nagpapahintulot na maubos ang kasalukuyang higit sa ilang mga limitasyon, habang ang maximum na motor torque ay limitado rin sa 3-5 ng nominal. Ang pagtatantya ng mga mekanikal na katangian ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng sectioning ng stator windings - hiwalay na mga output ay ginagamit upang ikonekta ang alternating current.
Ang isang medyo mahirap na gawain ay kinabibilangan ng paglipat ng isang malakas na alternating current collector machine. Sa sandaling ang seksyon ay pumasa sa neutral, ang magnetic field, na nakikipag-ugnayan sa rotor, ay nagbabago ng direksyon nito sa kabaligtaran, at nagiging sanhi ito ng pagbuo ng reaktibo na EMF sa seksyon. Nangyayari ito kapag tumatakbo sa AC power. Sa alternating current collector machine, nagaganap din ang reaktibong EMF. Ang transpormer EMF ay nabanggit din dito, dahil ang rotor ay nasa stator magnetic field, na pumuputok sa oras. Ang isang maayos na pagsisimula ng motor ng kolektor ay hindi posible, dahil sa sandaling ito ang amplitude ng makina ay magiging maximum, at habang papalapit ito sa bilis ng synchronism, ito ay proporsyonal na bababa. Bilang karagdagangacceleration, isang bagong pagtaas ang mapapansin. Upang malutas ang problema sa paglipat sa kasong ito, ilang sunud-sunod na hakbang ang iminungkahi:
- Ang isang seksyon ng pagliko ay dapat na mas gusto sa disenyo upang mabawasan ang daloy ng clutch.
- Ang aktibong resistensya ng seksyon ay kailangang dagdagan, kung saan ang pinaka-maaasahan na mga elemento ay mga resistor sa mga plate ng kolektor, kung saan ang mahusay na paglamig ay sinusunod.
- Ang commutator ay dapat na aktibong ginigiling gamit ang mga brush na may pinakamataas na tigas na may pinakamalakas na resistensya.
- Maaaring mabayaran ang Reactive EMF sa pamamagitan ng paggamit ng mga karagdagang pole na may series windings, at ang parallel windings ay naaangkop para sa transformer EMF compensation. Dahil ang halaga ng huling parameter ay isang function ng angular velocity ng rotor at ang magnetizing current, ang naturang windings ay nangangailangan ng paggamit ng mga slave control system, na hindi pa umiiral.
- Ang dalas ng mga supply circuit ay dapat na mas mababa hangga't maaari. Ang pinakasikat na opsyon ay 16 at 25 Hz.
- Ang pagbaliktad ng UKD ay ginagawa sa pamamagitan ng paglipat ng polarity ng stator o rotor windings.
Mga kalamangan at kahinaan
Ang mga sumusunod na kundisyon ay ginagamit para sa paghahambing: ang mga device ay nakakonekta sa isang electrical network ng sambahayan na may boltahe na 220 volts at isang frequency na 50 Hz, habang ang lakas ng engine ay pareho. Ang pagkakaiba sa mga mekanikal na katangian ng mga aparato ay maaaring isang kawalan o isang kalamangan sadepende sa mga kinakailangan ng drive.
Kaya, isang AC commutator motor: mga pakinabang kumpara sa isang DC unit:
- Direktang ginawa ang koneksyon sa network, at hindi na kailangang gumamit ng mga karagdagang bahagi. Sa kaso ng isang DC unit, kailangan ang pagwawasto.
- Ang pagsisimula ng kasalukuyang ay mas mababa, na napakahalaga para sa mga device na ginagamit sa pang-araw-araw na buhay.
- Kung mayroong control circuit, mas simple ang device nito - isang rheostat at isang thyristor. Kung nabigo ang electronic component, mananatiling gumagana ang collector motor, na ang presyo nito ay depende sa power at umaabot sa 1,400 rubles o higit pa, ngunit agad itong i-on nang buong lakas.
Mayroon ding ilang mga kawalan:
- Dahil sa mga pagkalugi dahil sa pagbaligtad ng stator at inductance, kapansin-pansing nababawasan ang pangkalahatang kahusayan.
- Ang maximum na torque ay nabawasan din.
Ang single-phase collector electric motor ay may ilang partikular na pakinabang kumpara sa mga asynchronous:
- compactness;
- kawalan ng pag-binding sa dalas at bilis ng network;
- makabuluhang panimulang torque;
- proporsyonal na pagbaba at pagtaas ng bilis sa awtomatikong mode, pati na rin ang pagtaas ng torque sa pagtaas ng load, habang ang supply boltahe ay nananatiling hindi nagbabago;
- maaaring maging maayos ang kontrol sa bilis sa medyo malawak na hanay sa pamamagitan ng pagpapalit ng boltahe ng supply.
Mga disadvantages kumpara sa induction motor
- kapag nagbago ang load, magiging unstable ang bilis;
- ang pagpupulong ng brush-collector ay ginagawang hindi masyadong maaasahan ang device (ang pangangailangang gumamit ng pinakamatibay na mga brush ay makabuluhang binabawasan ang mapagkukunan);
- Ang pagpapalit ng AC ay nagdudulot ng malakas na spark sa kolektor, at nabubuo ang interference ng radyo;
- mataas na antas ng ingay habang tumatakbo;
- ang manifold ay nailalarawan sa pamamagitan ng maraming bahagi, na ginagawang medyo malaki ang makina.
Ang modernong commutator motor ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mapagkukunang maihahambing sa mga kakayahan ng mga mekanikal na gear at gumaganang katawan.
Iba pang paghahambing
Kapag ikinukumpara ang collector at asynchronous na mga motor ng parehong kapangyarihan, anuman ang rate ng dalas ng huli, ibang katangian ang makukuha. Ito ay ilalarawan nang mas detalyado sa ibaba. Ang universal collector electric motor ay nagpapatupad ng isang "malambot" na katangian. Sa kasong ito, ang sandali ay direktang proporsyonal sa pagkarga sa baras, habang ang mga rebolusyon ay inversely proporsyonal dito. Ang na-rate na metalikang kuwintas ay karaniwang mas mababa kaysa sa maximum ng 3-5 beses. Ang limitasyon sa idle speed ay eksklusibong nailalarawan sa pamamagitan ng mga pagkawala sa engine, habang ini-on ang isang malakas na unit nang walang load, maaari itong bumagsak.
Ang katangian ng isang asynchronous na motor ay "fan", iyon ay, ang yunit ay nagpapanatili ng isang bilis na malapit sa nominal, na pinapataas ang metalikang kuwintas nang mabilis hangga't maaari na may bahagyang pagbaba sa bilis. Kung pinag-uusapan natin ang isang makabuluhang pagbabago sa tagapagpahiwatig na ito, kung gayon ang metalikang kuwintas ng makina ay hindi lamang tumataas, ngunit bumababa din.sa zero, na humahantong sa isang kumpletong paghinto. Ang idle speed ay bahagyang mas mataas kaysa sa nominal, habang nananatiling pare-pareho. Ang isang katangian ng isang single-phase induction motor ay isang karagdagang hanay ng mga problema na nauugnay sa pagsisimula, dahil hindi ito nagkakaroon ng panimulang metalikang kuwintas sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang magnetic field ng single-phase stator, na tumitibok sa oras, ay nahahati sa dalawang field na may magkasalungat na phase, na ginagawang imposibleng magsimula nang walang lahat ng uri ng trick:
- capacitance na lumilikha ng artificial phase;
- split groove;
- aktibong pagtutol na bumubuo ng isang artipisyal na yugto.
Sa teorya, binabawasan ng anti-phase rotating field ang maximum na kahusayan ng isang single-phase asynchronous unit sa 50-60% dahil sa mga pagkalugi sa isang supersaturated na magnetic system at mga windings na puno ng mga counter-field na alon. Ito ay lumiliko na mayroong dalawang electric machine sa parehong baras, habang ang isa ay nagpapatakbo sa mode ng motor, at ang pangalawa sa mode ng pagsalungat. Lumalabas na ang single-phase collector electric motors ay hindi alam ang mga kakumpitensya sa kani-kanilang mga network. Ito ang nararapat sa napakataas na katanyagan.
Ang mga mekanikal na katangian ng de-koryenteng motor ay nagbibigay nito ng tiyak na saklaw ng paggamit. Ang mga mababang bilis, na nalilimitahan ng dalas ng mga mains ng AC, ay gumagawa ng mga asynchronous na unit na may katulad na kapangyarihan na malaki sa timbang at sukat kumpara sa mga universal collector. Gayunpaman, kapag kasama sa power circuit ng inverter na may mataas na dalas, maaaring makamit ang maihahambing na mga sukat at timbang. Ang katigasan ng mekanikal na katangian ay nananatilimotor, kung saan idinaragdag ang kasalukuyang pagkawala ng conversion, pati na rin ang pagtaas sa dalas, pagtaas ng magnetic at inductive na pagkalugi.
Mga analogue na walang manifold assembly
Ang AC commutator motor ay may analog na pinakamalapit dito sa mga tuntunin ng mekanikal na katangian - isang balbula, kung saan ang brush-collector assembly ay pinalitan ng inverter na nilagyan ng rotor position sensor. Ang sumusunod na sistema ay ginagamit bilang isang elektronikong analogue ng yunit na ito: isang rectifier, isang kasabay na motor na may isang rotor angular position sensor, na sinamahan ng isang inverter. Gayunpaman, ang pagkakaroon ng mga permanenteng magnet sa rotor ay nagpapababa sa maximum na torque habang pinapanatili ang mga sukat.
Prinsipyo ng operasyon
Ipinapakita ng collector electric motor device kung paano ginagawa ng device ang electrical energy sa mechanical energy at vice versa. Ipinapahiwatig nito ang kakayahang magamit bilang isang generator. Ito ay nagkakahalaga ng pagsasaalang-alang nang mas detalyado ang collector electric motor, ang diagram kung saan ay magpapakita ng mga kakayahan nito.
Ang mga batas ng pisika ay malinaw na nagsasaad na kapag ang isang electric current ay dumaan sa isang konduktor sa isang magnetic field, isang tiyak na puwersa ang ibinibigay dito. Sa kasong ito, gumagana ang panuntunan sa kanang kamay, na may direktang epekto sa kapangyarihan ng de-koryenteng motor. Eksaktong gumagana ang commutator motor sa pangunahing prinsipyong ito.
Itinuro sa atin ng Physics na ang batayanAng paglikha ng mga tamang bagay ay maliliit na panuntunan. Nagsilbi itong batayan para sa paglikha ng isang frame na umiikot sa isang magnetic field, na naging posible upang lumikha ng isang kolektor ng de-koryenteng motor. Ang diagram ay nagpapakita na ang isang pares ng mga konduktor ay inilalagay sa isang magnetic field, ang agos nito ay nakadirekta sa magkasalungat na direksyon, at samakatuwid ay ang mga puwersa rin. Ang kanilang kabuuan ay nagbibigay ng kinakailangang metalikang kuwintas. Ang aparato ng isang de-koryenteng motor ay mas kumplikado, dahil ang isang buong kumplikado ng mga kinakailangang elemento ay idinagdag dito, lalo na, isang kolektor na nagbibigay ng parehong direksyon ng kasalukuyang sa mga pole. Ang hindi pantay na paglalakbay ay inalis sa pamamagitan ng paglalagay ng higit pang mga coils sa armature, habang ang mga permanenteng magnet ay pinalitan ng mga coils, na inalis ang pangangailangan para sa direktang kasalukuyang. Ginawa nitong posible na bigyan ang torque ng isang direksyon.
Do-it-yourself electric motor repair
Tulad ng ibang device, maaaring mabigo ang unit na ito sa anumang dahilan. Kung ang de-koryenteng motor, ang larawan kung saan makikita mo sa aming pagsusuri, ay hindi makakuha ng kinakailangang bilang ng mga rebolusyon, o ang baras ay hindi umiikot kapag ito ay sinimulan, kailangan mong suriin kung ang mga piyus nito ay pumutok, kung may mga break sa ang armature electrical circuit, kung ang device mismo ay overloaded. Kadalasan, ang overloading ay nagreresulta sa abnormal na kasalukuyang pagkonsumo. Upang maalis ang malfunction na ito, kinakailangang maingat na suriin ang mekanikal na transmission at preno, at pagkatapos ay alisin ang mga sanhi ng labis na karga.
Ang disenyo ng de-koryenteng motor ay tulad na kapag ito ay nagsimula, ito ay kumukonsumoisang tiyak na halaga ng kasalukuyang. Kung ito ay mas malaki kaysa sa nominal na halaga, ito ay kinakailangan upang suriin ang pagkakapare-pareho ng koneksyon ng parallel at serye windings na may kaugnayan sa bawat isa, pati na rin na may kaugnayan sa rheostat. Kapag ang pag-aayos ng de-koryenteng motor na do-it-yourself ay isinasagawa, ang mga medyo tiyak na pagkakamali ay kadalasang ginagawa. Sa partikular, ang shunt winding ay maaaring konektado sa serye sa electrical resistance ng rheostat, o konektado sa isang poste ng electrical network.
Ang pagsuri sa pagkakapare-pareho ng koneksyon ng gumaganang excitation winding ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagkonekta sa isa sa mga dulo ng shunt winding sa dulo ng anchor, at ang pangalawa - na may electrical conductor na nagmumula sa rheostat arc. Karaniwan ang cross section ng electrical conductor na ito ay bahagyang mas maliit kaysa sa iba, kaya maaari itong matukoy nang walang megger. Pagkatapos i-on ang power switch at ilipat ang rheostat slider sa gitnang posisyon, ibinibigay ang power sa mga libreng dulo. Sa pamamagitan ng isang control lamp, isang sequential check ng lahat ng conductive dulo ay ginanap. Kapag hinawakan mo ang isa sa mga ito, dapat umilaw ang lampara, ngunit hindi kasama ang isa. Ganito sinusubok ang buong motor. Ang presyo ng gawaing isinasagawa ay depende sa uri ng pagkasira ng unit.
Kung sa panahon ng pagpapatakbo ng aparato ay mayroong isang bilang ng mga rebolusyon na mas mababa kaysa sa nominal, kung gayon ang mga pangunahing dahilan para dito ay karaniwang ang mga sumusunod: mababang boltahe ng mains, labis na karga ng aparato, malaking kapana-panabik na kasalukuyang. Kung ang isang inoperability ng kabaligtaran na kalikasan ay nabanggit, kinakailangan na suriin ang circuit ng paggulo, alisin ang lahat ng natukoy na mga depekto, pagkatapos nitomaaari mong itakda ang normal na halaga ng kasalukuyang paggulo. Sa ilang mga kaso, maaaring kailanganin na i-rewind ang mga motor.
Kapag ang dahilan ng inoperability ng unit ay ang maling pagpapares ng parallel at series field windings, kinakailangang ibalik ang tamang pagkakasunud-sunod ng koneksyon. Kung hindi posible na alisin ang ganoong problema sa simpleng paraan, maaaring kailanganin na i-rewind ang mga de-koryenteng motor. Kinakailangan din na suriin ang magnitude ng boltahe sa electrical network, dahil sa pagtaas ng nominal na halaga nito, maaaring tumaas ang mga rebolusyon ng device.
