Bir komütatör motor, sargıdaki akım anahtarının ve rotor konum sensörünün aynı cihaz şeklinde yapıldığı bir senkron elektrikli makinedir - bir fırça-toplayıcı tertibatı. Bu cihaz birçok biçimde gelir.
Çeşitler
Bir DC komütatör motoru genellikle aşağıdaki gibi öğeleri içerir:
- kovanlı yataklarda üç kutuplu rotor;
- iki kutuplu kalıcı mıknatıslı stator;
- komütatör tertibatının fırçaları olarak bakır plakalar.
Bu set, genellikle yüksek gücün gerekli olmadığı çocuk oyuncaklarında kullanılan en düşük güçlü çözümler için tipiktir. Daha güçlü motorlar birkaç yapısal öğe daha içerir:
- kollektör düzeneği şeklinde dört grafit fırça;
- rulmanlı yataklarda çok kutuplu rotor;
- dört kutuplu kalıcı mıknatıslı stator.
Çoğunlukla bu tür bir motor cihazımodern otomobillerde soğutma ve havalandırma sisteminin fanını, yıkama pompalarını, silecekleri ve diğer elemanları çalıştırmak için kullanılır. Daha karmaşık kümeler de vardır.
Birkaç yüz watt'lık bir elektrik motorunun gücü, elektromıknatıslardan yapılmış dört kutuplu bir statorun kullanılmasını içerir. Sargılarını bağlamak için çeşitli yöntemlerden biri kullanılabilir:
- Rotor ile seri olarak. Bu durumda büyük bir maksimum tork elde edilir, ancak yüksek rölanti devri nedeniyle motorun hasar görme riski yüksektir.
- Rotora paralel olarak. Bu durumda, değişen yük koşullarında hız sabit kalır, ancak maksimum tork belirgin şekilde daha azdır.
- Karışık uyarma, sargının bir kısmı seri ve bir kısmı paralel olarak bağlandığında. Bu durumda, önceki seçeneklerin avantajları birleştirilir. Bu tip araba marşları için kullanılır.
- Ayrı bir güç kaynağı kullanan bağımsız uyarma. Bu durumda paralel bağlantıya karşılık gelen özellikler elde edilir. Bu seçenek nadiren kullanılır.
Komütatör motorunun belirli avantajları vardır: Üretilmeleri, onarılmaları, çalıştırılmaları kolaydır ve hizmet ömürleri oldukça uzundur. Dezavantajlar olarak, genellikle aşağıdakiler vurgulanır: bu tür cihazların etkili tasarımları genellikle yüksek hızlı ve düşük torkludur, bu nedenle çoğu sürücü dişli kutularının kurulumunu gerektirir. Bu iddia iyi kurulmuşdüşük hızda yönlendirilen bir elektrikli makine, düşük tahmin edilen bir verimlilik ve bununla ilişkili soğutma sorunları ile karakterize edildiğinden. İkincisi öyle ki onlar için zarif bir çözüm bulmak zor.
Evrensel komütatör motor
Bu varyant, hem DC hem de AC üzerinde çalışabilen bir tür DC komütatör makinesidir. Cihaz, küçük boyutu, düşük ağırlığı, düşük maliyeti ve hız kontrol kolaylığı nedeniyle bazı ev aletleri ve el aletlerinde yaygınlaşmıştır. Oldukça sık Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa demiryollarında bir çekiş aracı olarak bulunur. Elektrik motorunun cihazını düşünebilirsiniz.
Tasarım Özellikleri
Bu konuyu daha iyi anlamak için, sunulan cihazın temelini neyin oluşturduğunu daha ayrıntılı olarak düşünmelisiniz. Evrensel komütatör motor tipi, bir ev güç kaynağı şebekesinin alternatif akımında çalışmak için optimize edilmiş, seri olarak bağlı uyarma sargılarına sahip bir doğru akım cihazıdır. Motor, polariteden bağımsız olarak tek yönde döner. Bunun nedeni, stator ve rotor sargılarının seri bağlanmasının manyetik kutuplarında aynı anda bir değişikliğe yol açması ve bundan dolayı ortaya çıkan torkun bir yöne yönlendirilmiş olmasıdır.
Neyden yapılmıştır?
AC komütatör motoru, manyetik olarakdüşük histerezisli yumuşak malzeme. Girdap akımı kayıplarını az altmak için bu eleman yalıtımlı istiflenmiş plakalardan yapılmıştır. AC kollektör makinelerinin bir alt kümesi olarak, tek fazlı bir devrenin akımının dalgalanma yumuşatma kullanılmadan doğrultulmasıyla elde edilen darbeli akım birimlerini ayırmak gelenekseldir.
Bir AC komütatör motoru çoğunlukla aşağıdaki özellikle karakterize edilir: düşük hız modunda, stator sargılarının endüktif direnci, akımın belirli limitlerden daha fazla tüketilmesine izin vermezken, maksimum motor torku ayrıca nominal değerin 3-5'i ile sınırlıdır. Mekanik özelliklerin yaklaşıklığı, stator sargılarının bölümlenmesinin kullanılmasıyla elde edilir - alternatif akımı bağlamak için ayrı çıkışlar kullanılır.
Oldukça zor bir görev, güçlü bir alternatif akım toplayıcı makineyi değiştirmeyi içerir. Kesit nötrden geçtiği anda rotor ile angajmanda olan manyetik alan yönünü tersine çevirir ve bu da kesitte reaktif EMF oluşumuna neden olur. Bu, AC gücüyle çalışırken olur. Alternatif akım toplayıcı makinelerde reaktif EMF de yer alır. Rotor, zamanla titreşen stator manyetik alanında olduğundan, transformatör EMF'si de burada belirtilmiştir. Kolektör motorunun düzgün bir şekilde başlaması mümkün değildir, çünkü bu anda makinenin genliği maksimum olacak ve senkron hızına yaklaştıkça orantılı olarak azalacaktır. devamı olarakhızlanma, yeni bir artış kaydedilecek. Bu durumda anahtarlama problemini çözmek için birkaç ardışık adım önerilmektedir:
- Debriyaj akışını az altmak için tasarımda tek dönüşlü bölüm tercih edilmelidir.
- İyi soğutmanın gözlemlendiği kollektör plakalarındaki en umut verici elemanların dirençler olduğu bölümün aktif direncinin arttırılması gerekiyor.
- Komütatör, en yüksek dirence sahip maksimum sertlikte fırçalarla aktif olarak topraklanmalıdır.
- Reaktif EMF, seri sargılı ek kutuplar kullanılarak telafi edilebilir ve trafo EMF telafisi için paralel sargılar uygulanabilir. İkinci parametrenin değeri rotorun açısal hızının ve mıknatıslama akımının bir fonksiyonu olduğundan, bu tür sargılar henüz mevcut olmayan bağımlı kontrol sistemlerinin kullanılmasını gerektirir.
- Besleme devrelerinin frekansı mümkün olduğunca düşük olmalıdır. En popüler seçenekler 16 ve 25 Hz'dir.
- UKD'nin ters çevrilmesi, stator veya rotor sargılarının polaritesi değiştirilerek gerçekleştirilir.
Artıları ve eksileri
Karşılaştırma için aşağıdaki koşullar kullanılır: cihazlar, motor gücü aynıyken 220 volt voltaj ve 50 Hz frekans ile bir ev elektrik şebekesine bağlanır. Cihazların mekanik özelliklerindeki farklılık, kullanımda bir dezavantaj veya avantaj olabilir.sürücünün gereksinimlerine bağlı olarak.
Yani, bir AC komütatör motoru: DC ünitesine kıyasla avantajlar:
- Ağa bağlantı doğrudan yapılır ve ek bileşenlerin kullanılmasına gerek yoktur. DC ünitesi olması durumunda düzeltme gereklidir.
- Başlangıç akımı çok daha azdır, bu da günlük hayatta kullanılan cihazlar için çok önemlidir.
- Bir kontrol devresi varsa, cihazı çok daha basittir - bir reostat ve bir tristör. Elektronik bileşen arızalanırsa, fiyatı güce bağlı olan ve 1.400 ruble veya daha fazla değişen kollektör motoru çalışmaya devam edecek, ancak hemen tam güçte açılacaktır.
Belirli dezavantajları da vardır:
- Stator ters çevrilmesi ve endüktanstan kaynaklanan kayıplar nedeniyle, genel verimlilik belirgin şekilde azalır.
- Maksimum tork da düşürüldü.
Tek fazlı kollektörlü elektrik motorları, asenkron motorlara kıyasla belirli avantajlara sahiptir:
- kompaktlık;
- ağ frekansına ve hızına bağlanma eksikliği;
- önemli başlangıç torku;
- besleme voltajı değişmeden kalırken, otomatik modda hızda orantılı azalma ve artış ve artan yük ile torkta bir artış;
- hız kontrolü, besleme voltajını değiştirerek oldukça geniş bir aralıkta düzgün olabilir.
Asenkron motora kıyasla dezavantajları
- yük değiştiğinde hız kararsız olacaktır;
- fırça toplayıcı tertibatı, cihazı çok güvenilir yapmaz (en sert fırçaları kullanma ihtiyacı, kaynağı önemli ölçüde az altır);
- AC anahtarlama kollektörde güçlü bir kıvılcım oluşmasına neden olur ve radyo paraziti oluşur;
- çalışma sırasında yüksek gürültü seviyesi;
- manifold, motoru oldukça büyük yapan çok sayıda parça ile karakterize edilir.
Modern komütatör motor, mekanik dişlilerin ve çalışma gövdelerinin yetenekleriyle karşılaştırılabilir bir kaynak ile karakterize edilir.
Diğer karşılaştırmalar
Aynı güce sahip kollektör ve asenkron motorları karşılaştırırken, ikincisinin anma frekansından bağımsız olarak, farklı bir karakteristik elde edilir. Bu, aşağıda daha ayrıntılı olarak açıklanacaktır. Evrensel toplayıcı elektrik motoru "yumuşak" bir özellik uygular. Bu durumda, moment mil üzerindeki yük ile doğru orantılı, devirler ise onunla ters orantılıdır. Nominal tork genellikle maksimumdan 3-5 kat daha azdır. Rölanti hız sınırlaması, yalnızca motordaki kayıplarla karakterize edilir, güçlü bir ünite yüksüz olarak açılırken çökebilir.
Asenkron motorun özelliği "fan"dır, yani ünite nominal değere yakın bir hızı korur, hızda hafif bir düşüşle torku olabildiğince keskin bir şekilde artırır. Bu göstergede önemli bir değişiklikten bahsediyorsak, motor torku sadece artmaz, aynı zamanda azalır.sıfıra, bu da tamamen durmaya yol açar. Rölanti hızı, sabit kalırken nominalden biraz daha yüksektir. Tek fazlı asenkron motorun bir özelliği, normal koşullar altında başlatma torku geliştirmediğinden, başlatma ile ilgili ek bir dizi sorundur. Tek fazlı bir statorun manyetik alanı, zamanla titreşen, zıt fazlı iki alana bölünür, bu da her türlü hile olmadan başlamayı imkansız hale getirir:
- yapay bir faz oluşturan kapasitans;
- bölünmüş oluk;
- yapay bir faz oluşturan aktif direnç.
Teorik olarak, bir anti-faz dönen alan, aşırı doygun bir manyetik sistemdeki kayıplar ve karşı alan akımlarıyla yüklenen sargılar nedeniyle tek fazlı bir asenkron ünitenin maksimum verimini %50-60'a düşürür. Aynı şaft üzerinde iki elektrikli makine olduğu, biri motor modunda, ikincisi ise muhalefet modunda çalıştığı ortaya çıktı. Tek fazlı toplayıcı elektrik motorlarının ilgili ağlardaki rakipleri tanımadığı ortaya çıktı. Bu kadar yüksek popülerliği hak eden şey buydu.
Elektrik motorunun mekanik özellikleri ona belirli bir kullanım alanı sağlar. AC şebekenin frekansı ile sınırlanan düşük hızlar, evrensel kollektörlere kıyasla ağırlık ve boyut olarak benzer güçteki asenkron üniteleri büyük kılar. Ancak yüksek frekanslı inverterin güç devresine dahil edildiğinde karşılaştırılabilir boyutlar ve ağırlıklar elde edilebilir. Mekanik özelliğin sertliği kalırakım dönüşüm kayıplarının eklendiği motor, ayrıca frekanstaki artış, manyetik ve endüktif kayıplar artar.
Manifold montajı olmayan analoglar
Bir AC komütatör motorunun mekanik özellikler açısından kendisine en yakın bir analogu vardır - bir valf olan, burada fırça-toplayıcı tertibatının bir rotor konum sensörü ile donatılmış bir invertör ile değiştirildiği yer. Aşağıdaki sistem, bu ünitenin elektronik bir analogu olarak kullanılır: bir redresör, bir rotor açısal konum sensörlü bir senkron motor, bir invertör ile birlikte. Ancak rotorda kalıcı mıknatısların bulunması, boyutları korurken maksimum torku az altır.
Çalışma prensibi
Kolektör elektrik motoru cihazı, cihazın elektrik enerjisini mekanik enerjiye nasıl dönüştürdüğünü ve bunun tersini gösterir. Bu, jeneratör olarak kullanılabilme yeteneğini gösterir. Şeması yeteneklerini gösterecek olan toplayıcı elektrik motorunu daha ayrıntılı olarak düşünmeye değer.
Fizik yasaları, manyetik alandaki bir iletkenden bir elektrik akımı geçtiğinde, üzerine belirli bir kuvvet uygulandığını açıkça belirtir. Bu durumda, elektrik motorunun gücü üzerinde doğrudan etkisi olan sağ el kuralı çalışır. Komütatör motoru tam olarak bu temel prensibe göre çalışır.
Fizik bize temelindoğru şeyleri yaratmak küçük kurallardır. Bu, manyetik bir alanda dönen bir çerçeve oluşturmanın temelini oluşturdu ve bu da bir toplayıcı elektrik motoru oluşturmayı mümkün kıldı. Diyagram, akımı zıt yönlerde yönlendirilen bir manyetik alana bir çift iletkenin yerleştirildiğini ve dolayısıyla kuvvetlerin de olduğunu göstermektedir. Toplamları gerekli torku verir. Bir elektrik motorunun cihazı çok daha karmaşıktır, çünkü ona, özellikle kutuplar üzerinde aynı akım yönünü sağlayan bir kollektör olmak üzere bir dizi gerekli eleman kompleksi eklenmiştir. Armatür üzerine daha fazla bobin yerleştirilerek düzensiz hareket ortadan kaldırılırken, kalıcı mıknatısların yerini bobinler alarak doğru akım ihtiyacını ortadan kaldırdı. Bu, torka tek bir yön vermeyi mümkün kıldı.
Kendin yap elektrik motoru tamiri
Diğer herhangi bir cihaz gibi, bu ünite de herhangi bir nedenle arızalanabilir. İncelememizde fotoğrafını gördüğünüz elektrik motoru gerekli devir sayısını alamıyorsa veya çalıştırıldığında mil dönmüyorsa, sigortalarının atıp atmadığını, kesinti olup olmadığını kontrol etmeniz gerekir. cihazın kendisi aşırı yüklenmişse armatür elektrik devresi. Çok sık olarak, aşırı yükleme anormal akım tüketimine neden olur. Bu arızayı ortadan kaldırmak için mekanik şanzımanı ve freni dikkatlice incelemek ve ardından aşırı yüklenme nedenlerini ortadan kaldırmak gerekir.
Elektrik motorunun tasarımı, çalıştığında tüketecek şekildedir.belirli bir miktar akım. Nominal değerden daha büyükse, paralel ve seri sargıların birbirine ve reosta göre bağlantısının tutarlılığını kontrol etmek gerekir. Kendin yap elektrik motoru onarımları yapıldığında, çoğu zaman oldukça spesifik hatalar yapılır. Özellikle, şönt sargı reostanın elektrik direnci ile seri olarak bağlanabilir veya elektrik şebekesinin bir kutbuna bağlanabilir.
Çalışan uyarma sargısının bağlantısının tutarlılığının kontrol edilmesi, şönt sargının uçlarından birinin ankraj ucuna ve ikincisinin - reosta arkından gelen bir elektrik iletkeni ile bağlanmasıyla gerçekleştirilir. Genellikle bu elektrik iletkeninin kesiti diğerlerinden biraz daha küçüktür, bu nedenle megger olmadan tespit edilebilir. Güç ş alterini açtıktan ve reosta kaydırıcısını orta konuma getirdikten sonra, serbest uçlara güç verilir. Bir kontrol lambası vasıtasıyla, tüm iletken uçların sıralı kontrolü gerçekleştirilir. Bunlardan birine dokunduğunuzda lamba yanmalı, diğerinde yanmamalıdır. Tüm motor bu şekilde test edilir. Yapılan işin fiyatı, ünitenin arıza türüne bağlı olacaktır.
Cihazın çalışması sırasında nominalden daha az devir sayısı varsa, bunun ana nedenleri genellikle şunlardır: düşük şebeke voltajı, cihazın aşırı yüklenmesi, büyük uyarı akımı. Ters nitelikte bir çalışmazlık not edilirse, uyarma devresini kontrol etmek, tanımlanan tüm kusurları ortadan kaldırmak ve ardındanuyarma akımının normal değerini ayarlayabilirsiniz. Bazı durumlarda motorları geri sarmak gerekebilir.
Ünitenin çalışmamasının nedeni paralel ve seri alan sargılarının hatalı eşleşmesi olduğunda, doğru bağlantı sırasını yeniden sağlamak gerekir. Böyle bir sorunu basit bir şekilde ortadan kaldırmak mümkün değilse, elektrik motorlarını geri sarmak gerekebilir. Nominal değerindeki bir artışla cihazın devirleri artabileceğinden, elektrik şebekesindeki voltajın büyüklüğünü de kontrol etmek gerekir.
