Motor komutator ialah mesin elektrik segerak di mana suis arus dalam penggulungan dan penderia kedudukan rotor dibuat dalam bentuk peranti yang sama - pemasangan pengumpul berus. Peranti ini terdapat dalam pelbagai bentuk.
Pelbagai
Motor komutator DC biasanya termasuk item seperti:
- pemutar tiga kutub pada galas lengan;
- pemegun magnet kekal dua kutub;
- plat tembaga sebagai berus pemasangan komutator.
Set ini adalah tipikal untuk penyelesaian kuasa terendah yang biasanya digunakan dalam mainan kanak-kanak di mana kuasa tinggi tidak diperlukan. Enjin yang lebih berkuasa termasuk beberapa lagi elemen struktur:
- empat berus grafit dalam bentuk pemasangan pengumpul;
- pemutar berbilang kutub pada galas bergolek;
- pemegun magnet kekal dengan empat tiang.
Paling kerap jenis peranti motor inidigunakan dalam kereta moden untuk memacu kipas sistem penyejukan dan pengudaraan, pam pencuci, pengelap dan elemen lain. Terdapat juga agregat yang lebih kompleks.
Kuasa motor elektrik beberapa ratus watt melibatkan penggunaan pemegun empat kutub yang diperbuat daripada elektromagnet. Untuk menyambungkan belitannya, salah satu daripada beberapa kaedah boleh digunakan:
- Bersiri dengan rotor. Dalam kes ini, tork maksimum yang besar diperoleh, bagaimanapun, disebabkan kelajuan melahu yang tinggi, risiko kerosakan enjin adalah tinggi.
- Selari dengan rotor. Dalam kes ini, kelajuan kekal stabil dalam keadaan beban yang berubah-ubah, tetapi tork maksimum nyata kurang.
- Pengujaan bercampur, apabila sebahagian daripada belitan disambung secara bersiri dan sebahagian secara selari. Dalam kes ini, kelebihan pilihan sebelumnya digabungkan. Jenis ini digunakan untuk permulaan kereta.
- Pengujaan bebas, yang menggunakan bekalan kuasa berasingan. Dalam kes ini, ciri-ciri yang sepadan dengan sambungan selari diperolehi. Pilihan ini jarang digunakan.
Motor komutator mempunyai kelebihan tertentu: ia mudah untuk dikeluarkan, dibaiki, dikendalikan dan hayat perkhidmatannya agak besar. Sebagai kelemahan, perkara berikut biasanya diserlahkan: reka bentuk berkesan peranti sedemikian biasanya berkelajuan tinggi dan tork rendah, jadi kebanyakan pemacu memerlukan pemasangan kotak gear. Pernyataan ini berasaskerana mesin elektrik yang berorientasikan pada kelajuan rendah dicirikan oleh kecekapan yang dipandang rendah, serta masalah penyejukan yang berkaitan dengannya. Yang terakhir adalah sedemikian sehingga sukar untuk mencari penyelesaian yang elegan untuk mereka.
Motor komutator universal
Varian ini ialah sejenis mesin komutator DC yang mampu beroperasi pada DC dan AC. Peranti ini telah meluas dalam beberapa jenis perkakas rumah dan alatan tangan kerana saiznya yang kecil, berat yang rendah, kos yang rendah dan kemudahan kawalan kelajuan. Agak sering dijumpai sebagai kenderaan daya tarikan di landasan kereta api Amerika Syarikat dan Eropah. Anda boleh mempertimbangkan peranti motor elektrik.
Ciri Reka Bentuk
Untuk pemahaman yang lebih baik tentang isu ini, anda harus mempertimbangkan dengan lebih terperinci perkara yang menjadi asas kepada peranti yang dibentangkan. Jenis motor komutator universal ialah peranti arus terus dengan belitan pengujaan disambung secara bersiri, dioptimumkan untuk operasi pada arus ulang alik rangkaian bekalan kuasa isi rumah. Motor berputar dalam satu arah, tanpa mengira kekutuban. Ini disebabkan oleh fakta bahawa sambungan siri pemegun dan belitan pemutar membawa kepada perubahan serentak dalam kutub magnetnya, dan disebabkan ini, tork yang terhasil diarahkan ke satu arah.
Ia diperbuat daripada apa?
Motor komutator AC melibatkan penggunaan secara magnetikbahan lembut dengan histerisis rendah. Untuk mengurangkan kehilangan arus pusar, elemen ini diperbuat daripada plat bertindan dengan penebat. Sebagai subset mesin pengumpul AC, adalah lazim untuk memilih unit arus berdenyut, yang diperoleh dengan membetulkan arus litar satu fasa tanpa menggunakan pelicinan riak.
Motor komutator AC paling kerap dicirikan oleh ciri berikut: dalam mod kelajuan rendah, rintangan induktif belitan stator tidak membenarkan arus digunakan lebih daripada had tertentu, manakala tork motor maksimum adalah juga terhad kepada 3-5 daripada nominal. Pengiraan ciri mekanikal dicapai melalui penggunaan keratan belitan stator - keluaran berasingan digunakan untuk menyambung arus ulang alik.
Tugas yang agak sukar melibatkan menukar mesin pengumpul arus ulang-alik yang berkuasa. Pada masa ini apabila bahagian melepasi neutral, medan magnet, yang terlibat dengan pemutar, menukar arahnya ke arah yang bertentangan, dan ini menyebabkan penjanaan EMF reaktif dalam bahagian tersebut. Ini berlaku apabila berjalan pada kuasa AC. Dalam mesin pengumpul arus ulang-alik, EMF reaktif juga berlaku. EMF pengubah juga dicatatkan di sini, kerana pemutar berada dalam medan magnet stator, yang berdenyut dalam masa. Permulaan motor pengumpul yang lancar tidak mungkin, kerana pada masa ini amplitud mesin akan menjadi maksimum, dan apabila ia menghampiri kelajuan penyegerakan, ia akan berkurangan secara berkadar. Sebagai seterusnyapecutan, peningkatan baru akan diperhatikan. Untuk menyelesaikan masalah pensuisan dalam kes ini, beberapa langkah berurutan dicadangkan:
- Bahagian pusingan tunggal harus diutamakan dalam reka bentuk untuk mengurangkan aliran klac.
- Rintangan aktif bahagian perlu ditingkatkan, yang mana elemen yang paling menjanjikan adalah perintang dalam plat pengumpul, di mana penyejukan yang baik diperhatikan.
- Komutator mesti dikisar secara aktif dengan berus kekerasan maksimum dengan rintangan paling besar.
- EMF reaktif boleh diberi pampasan dengan menggunakan kutub tambahan dengan belitan siri, dan belitan selari boleh digunakan untuk pampasan EMF pengubah. Oleh kerana nilai parameter terakhir ialah fungsi halaju sudut pemutar dan arus magnetisasi, belitan tersebut memerlukan penggunaan sistem kawalan hamba, yang belum wujud.
- Kekerapan litar bekalan hendaklah serendah mungkin. Pilihan yang paling popular ialah 16 dan 25 Hz.
- Pembalikan UKD dilakukan dengan menukar kekutuban stator atau belitan rotor.
Kebaikan dan keburukan
Syarat berikut digunakan untuk perbandingan: peranti disambungkan ke rangkaian elektrik isi rumah dengan voltan 220 volt dan frekuensi 50 Hz, manakala kuasa enjin adalah sama. Perbezaan dalam ciri mekanikal peranti boleh menjadi kelemahan atau kelebihan dalambergantung pada keperluan pemacu.
Jadi, motor komutator AC: kelebihan berbanding unit DC:
- Sambungan ke rangkaian dibuat secara terus, dan tidak perlu menggunakan komponen tambahan. Dalam kes unit DC, pembetulan diperlukan.
- Memulakan arus adalah lebih sedikit, yang sangat penting untuk peranti yang digunakan dalam kehidupan seharian.
- Jika terdapat litar kawalan, perantinya adalah lebih mudah - reostat dan thyristor. Jika komponen elektronik gagal, maka motor pengumpul, yang harganya bergantung pada kuasa dan berkisar antara 1,400 rubel atau lebih, akan kekal beroperasi, tetapi akan segera dihidupkan pada kuasa penuh.
Terdapat juga kelemahan tertentu:
- Disebabkan kerugian akibat pembalikan stator dan kearuhan, kecekapan keseluruhan berkurangan dengan ketara.
- Tork maksimum juga telah dikurangkan.
Motor elektrik pengumpul fasa tunggal mempunyai kelebihan tertentu berbanding dengan motor tak segerak:
- kekompakan;
- kekurangan ikatan pada kekerapan dan kelajuan rangkaian;
- tork permulaan yang ketara;
- penurunan berkadar dan peningkatan kelajuan dalam mod automatik, serta peningkatan tork dengan peningkatan beban, manakala voltan bekalan kekal tidak berubah;
- kawalan kelajuan boleh lancar dalam julat yang agak luas dengan menukar voltan bekalan.
Keburukan berbanding dengan motor aruhan
- apabila beban berubah, kelajuan akan menjadi tidak stabil;
- pemasangan pengumpul berus menjadikan peranti tidak begitu boleh dipercayai (keperluan untuk menggunakan berus yang paling tegar dengan ketara mengurangkan sumber);
- Pensuisan AC menyebabkan percikan kuat pada pengumpul, dan gangguan radio terbentuk;
- tahap hingar tinggi semasa operasi;
- manifold dicirikan oleh sejumlah besar bahagian, yang menjadikan enjin agak besar.
Motor komutator moden dicirikan oleh sumber yang setanding dengan keupayaan gear mekanikal dan badan kerja.
Perbandingan lain
Apabila membandingkan pengumpul dan motor tak segerak dengan kuasa yang sama, tanpa mengira kekerapan undian yang terakhir, ciri berbeza diperoleh. Ini akan diterangkan dengan lebih terperinci di bawah. Motor elektrik pengumpul universal melaksanakan ciri "lembut". Dalam kes ini, momen adalah berkadar terus dengan beban pada aci, manakala pusingan adalah berkadar songsang dengannya. Tork terkadar biasanya kurang daripada maksimum sebanyak 3-5 kali. Had kelajuan melahu dicirikan secara eksklusif oleh kehilangan dalam enjin, semasa menghidupkan unit berkuasa tanpa beban, ia boleh runtuh.
Ciri motor tak segerak ialah "kipas", iaitu, unit mengekalkan kelajuan hampir dengan nominal, meningkatkan tork setajam mungkin dengan sedikit penurunan dalam kelajuan. Jika kita bercakap tentang perubahan ketara dalam penunjuk ini, maka tork enjin bukan sahaja tidak meningkat, tetapi juga berkurangankepada sifar, yang membawa kepada hentian sepenuhnya. Kelajuan melahu lebih tinggi sedikit daripada nominal, sambil kekal malar. Ciri motor aruhan satu fasa ialah set tambahan masalah yang berkaitan dengan permulaan, kerana ia tidak menghasilkan tork permulaan dalam keadaan biasa. Medan magnet stator fasa tunggal, berdenyut dalam masa, terpecah kepada dua medan dengan fasa bertentangan, yang menjadikannya mustahil untuk bermula tanpa pelbagai helah:
- kemuatan yang menghasilkan fasa buatan;
- alur belah;
- rintangan aktif membentuk fasa buatan.
Secara teorinya, medan berputar anti fasa mengurangkan kecekapan maksimum unit tak segerak fasa tunggal kepada 50-60% disebabkan oleh kehilangan dalam sistem magnet supertepu dan belitan yang dimuatkan dengan arus medan balas. Ternyata terdapat dua mesin elektrik pada aci yang sama, manakala satu beroperasi dalam mod motor, dan yang kedua dalam mod pembangkang. Ternyata motor elektrik pengumpul satu fasa tidak mengetahui pesaing dalam rangkaian masing-masing. Inilah yang patut mendapat populariti yang tinggi.
Ciri mekanikal motor elektrik memberikannya skop penggunaan tertentu. Kelajuan rendah, dihadkan oleh kekerapan sesalur kuasa AC, menjadikan unit tak segerak dengan kuasa serupa besar dalam berat dan saiz berbanding dengan pengumpul universal. Walau bagaimanapun, apabila dimasukkan ke dalam litar kuasa penyongsang dengan frekuensi tinggi, dimensi dan berat yang setanding boleh dicapai. Ketegaran ciri mekanikal kekalmotor, yang ditambah kerugian penukaran semasa, serta peningkatan dalam kekerapan, peningkatan kehilangan magnet dan induktif.
Analog tanpa pemasangan manifold
Motor komutator AC mempunyai analog yang paling hampir dengannya dari segi ciri mekanikal - satu injap, di mana pemasangan pengumpul berus digantikan dengan penyongsang yang dilengkapi dengan sensor kedudukan rotor. Sistem berikut digunakan sebagai analog elektronik unit ini: penerus, motor segerak dengan penderia kedudukan sudut pemutar, digabungkan dengan penyongsang. Walau bagaimanapun, kehadiran magnet kekal dalam rotor mengurangkan tork maksimum sambil mengekalkan dimensi.
Prinsip operasi
Peranti motor elektrik pengumpul menunjukkan cara peranti menukar tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal dan sebaliknya. Ini menunjukkan keupayaannya untuk digunakan sebagai penjana. Perlu dipertimbangkan dengan lebih terperinci motor elektrik pengumpul, yang gambar rajahnya akan menunjukkan keupayaannya.
Undang-undang fizik dengan jelas menyatakan bahawa apabila arus elektrik dialirkan melalui konduktor dalam medan magnet, daya tertentu dikenakan ke atasnya. Dalam kes ini, peraturan tangan kanan berfungsi, yang mempunyai kesan langsung pada kuasa motor elektrik. Motor komutator berfungsi tepat pada prinsip asas ini.
Fizik mengajar kita bahawa asasnyamencipta perkara yang betul adalah peraturan kecil. Ini berfungsi sebagai asas untuk mencipta bingkai berputar dalam medan magnet, yang memungkinkan untuk mencipta motor elektrik pengumpul. Rajah menunjukkan bahawa sepasang konduktor diletakkan dalam medan magnet, yang arusnya diarahkan ke arah yang bertentangan, dan oleh itu daya juga. Jumlah mereka memberikan tork yang diperlukan. Peranti motor elektrik jauh lebih rumit, kerana keseluruhan kompleks elemen yang diperlukan telah ditambahkan padanya, khususnya, pengumpul yang memberikan arah arus yang sama di atas kutub. Perjalanan yang tidak rata telah dihapuskan dengan meletakkan lebih banyak gegelung pada angker, manakala magnet kekal digantikan dengan gegelung, yang menghapuskan keperluan untuk arus terus. Ini memungkinkan untuk memberikan tork satu arah.
Buat sendiri pembaikan motor elektrik
Seperti mana-mana peranti lain, unit ini boleh gagal atas sebarang sebab. Jika motor elektrik, foto yang boleh anda lihat dalam ulasan kami, tidak dapat memperoleh bilangan putaran yang diperlukan, atau aci tidak berputar apabila ia dimulakan, anda perlu menyemak sama ada fiusnya telah pecah, jika terdapat pecah dalam litar elektrik angker, jika peranti itu sendiri terbeban. Selalunya, beban berlebihan mengakibatkan penggunaan arus yang tidak normal. Untuk menghapuskan kerosakan ini, anda perlu memeriksa transmisi mekanikal dan brek dengan teliti, kemudian menghapuskan punca beban berlebihan.
Reka bentuk motor elektrik adalah sedemikian rupa sehingga apabila ia dihidupkan, ia menggunakanjumlah arus tertentu. Jika ia lebih besar daripada nilai nominal, ia diperlukan untuk memeriksa konsistensi sambungan belitan selari dan siri relatif kepada satu sama lain, serta berkaitan dengan reostat. Apabila pembaikan motor elektrik lakukan sendiri, kesilapan yang agak khusus sering dilakukan. Khususnya, belitan shunt boleh disambung secara bersiri dengan rintangan elektrik rheostat, atau disambungkan ke satu kutub rangkaian elektrik.
Menyemak ketekalan sambungan belitan pengujaan yang berfungsi dilakukan dengan menyambungkan salah satu hujung belitan shunt dengan hujung penambat, dan yang kedua - dengan konduktor elektrik yang datang dari arka rheostat. Biasanya keratan rentas konduktor elektrik ini lebih kecil sedikit daripada yang lain, jadi ia boleh dikesan tanpa megger. Selepas menghidupkan suis kuasa dan mengalihkan peluncur reostat ke kedudukan tengah, kuasa dibekalkan ke hujung bebas. Dengan menggunakan lampu kawalan, pemeriksaan berurutan bagi semua hujung konduktif dilakukan. Apabila anda menyentuh salah satu daripadanya, lampu akan menyala, tetapi tidak dengan yang lain. Ini adalah bagaimana keseluruhan motor diuji. Harga kerja yang dijalankan bergantung pada jenis pecahan unit.
Jika semasa pengendalian peranti terdapat beberapa putaran yang kurang daripada nominal, maka sebab utama untuk ini biasanya adalah seperti berikut: voltan sesalur rendah, beban lampau peranti, arus penguja yang besar. Sekiranya ketidakbolehoperasian sifat bertentangan diperhatikan, ia dikehendaki menyemak litar pengujaan, menghapuskan semua kecacatan yang dikenal pasti, selepas ituanda boleh menetapkan nilai normal arus pengujaan. Dalam sesetengah kes, anda mungkin perlu memundurkan motor.
Apabila sebab ketidakbolehoperasian unit adalah pemasangan yang salah bagi belitan medan selari dan bersiri, adalah perlu untuk memulihkan susunan sambungan yang betul. Sekiranya tidak mungkin untuk menghapuskan masalah sedemikian dengan cara yang mudah, mungkin perlu untuk memundurkan motor elektrik. Ia juga perlu untuk memeriksa magnitud voltan dalam rangkaian elektrik, kerana dengan peningkatan dalam nilai nominalnya, putaran peranti mungkin meningkat.
