Устройство якоря электродвигателя переменного тока: Коллекторный двигатель переменного тока: схема подключения

Коллекторный двигатель переменного тока: схема подключения

Коллекторные двигатели переменного тока достаточно широко применяются как силовые агрегаты бытовой техники, ручного электроинструмента, электрооборудования автомобилей, систем автоматики. Схема подключения двигателя, а также его устройство напоминают схему и устройство электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Область применения таких моторов обусловлена их компактностью, малым весом, легкостью управления, сравнительно невысокой стоимостью. Наиболее востребованы в этом производственном сегменте электродвигатели малой мощности с высокой частотой вращения.

Особенности конструкции и принцип действия

По сути, коллекторный двигатель представляет собой достаточно специфичное устройство, обладающее всеми достоинствами машины постоянного тока и, в силу этого, обладающее схожими характеристиками. Отличие этих двигателей состоит в том, что корпус статора мотора переменного тока для снижения потерь на вихревые токи выполняется из отдельных листов электротехнической стали. Обмотки возбуждения машины подключаются последовательно для оптимизации работы в бытовой сети 220в.

Могут быть как одно-, так и трехфазными, благодаря способности работать от постоянного и переменного тока называются ещё универсальными. Кроме статора и ротора конструкция включает щеточно-коллекторный механизм и тахогенератор. Вращение ротора в коллекторном электродвигателе возникает в результате взаимодействия тока якоря и магнитного потока обмотки возбуждения. Через щетки ток подается на коллектор, собранный из пластин трапецеидального сечения и является одним из узлов ротора, последовательно соединенного с обмотками статора.

В целом принцип работы коллекторного мотора можно наглядно продемонстрировать с помощью известного со школы опыта с вращением рамки, помещенной между полюсами магнитного поля. Если через рамку протекает ток, она начинает вращаться под действием динамических сил. Направление движения рамки не меняется при изменении направления движения тока в ней.

Последовательное подсоединение обмоток возбуждения дает большой максимальный момент, но появляются большие обороты холостого хода, способные привести к преждевременному выходу механизма из строя.

Упрощенная схема подключения

Типовая схема подключения может предусматривать до десяти выведенных контактов на контактной планке. Ток от фазы L протекает до одной из щеток, затем передается на коллектор и обмотку якоря, после чего проходит вторую щетку и перемычку на обмотки статора и выходит на нейтраль N. Такой способ подключения не предусматривает реверс двигателя вследствие того, что последовательное подсоединение обмоток ведет к одновременной замене полюсов магнитных полей и в результате момент всегда имеет одно направление.

Направление вращения в этом случае можно изменить, только поменяв местами выхода обмоток на контактной планке. Включение двигателя «напрямую» выполняется только с подсоединенными выводами статора и ротора (через щеточно-коллекторный механизм). Вывод половины обмотки используется для включения второй скорости. Следует помнить, что при таком подключении мотор работает на полную мощность с момента включения, поэтому эксплуатировать его можно не более 15 секунд.

Управление работой двигателя

На практике используются двигатели с различными способами регулирования работы. Управление коллекторным мотором может осуществляться с помощью электронной схемы, в которой роль регулирующего элемента выполняет симистор, «пропускающий» заданное напряжение на мотор. Симистор работает, как быстросрабатывающий ключ, на затвор которого приходят управляющие импульсы и открывают его в заданный момент.

В схемах с использованием симистора реализован принцип действия, основанный на двухполупериодном фазовом регулировании, при котором величина подаваемого на мотор напряжения привязана к импульсам, поступающим на управляющий электрод. Частота вращения якоря при этом прямо пропорциональна приложенному к обмоткам напряжению. Принцип работы схемы управления коллекторным двигателем упрощенно описывается следующими пунктами:

электронная схема подает сигнал на затвор симистора,

затвор открывается, по обмоткам статора течет ток, придавая вращение якорю М двигателя,
тахогенератор преобразует в электрические сигналы мгновенные величины частоты вращения, в результате формируется обратная связь с импульсами управления,
в результате ротор вращается равномерно при любых нагрузках,
реверс электродвигателя осуществляется с помощью реле R1 и R

Помимо симисторной существует фазоимпульсная тиристорная схема управления.

Преимущества и недостатки

К неоспоримым достоинствам таких машин следует отнести:

компактные габариты,

увеличенный пусковой момент, «универсальность» работа на переменном и постоянном напряжении,
быстрота и независимость от частоты сети,
мягкая регулировка оборотов в большом диапазоне с помощью варьирования напряжения питания.

Недостатком этих двигателей принято считать использование щеточно-коллекторного перехода, который обуславливает:

снижение долговечности механизма,
искрение между и коллектором и щетками,
повышенный уровень шумов,
большое количество элементов коллектора.

Типичные неисправности

Наибольшего внимания к себе требует щеточно-коллекторный механизм, в котором наблюдается искрение даже при работе нового двигателя. Сработанные щетки следует заменить для предотвращения более серьезных неисправностей: перегрева ламелей коллектора, их деформации и отслаивания. Кроме того, может произойти межвитковое замыкание обмоток якоря или статора, в результате которого происходит значительное падение магнитного поля или сильное искрение коллекторно-щеточного перехода.

Избежать преждевременного выхода из строя универсального коллекторного двигателя может грамотная эксплуатация устройства и профессионализм изготовителя в процессе сборки изделия.

Устройство якоря — Студопедия

Вращающаяся часть машин – якорь 9 (рисунок 1.1) состоит из сердечника 7, обмотки 8 и коллектора 5.

Сердечник имеет цилиндрическую форму. Он набирается из колец или сегментов листовой электротехнической стали, на внешней поверхности которых выштампованы пазы. В пазы сердечника укладываются секции из медного провода. Концы секций, которые выводятся на коллектор и припаиваются к его пластинам, образуют замкнутую обмотку якоря. 

Принцип действия генератора. Простейший генератор можно представить в виде витка, вращающегося в магнитном поле (рис. 1.4, а, б). Концы витка выведены на две пластины коллектора. К коллекторным пластинам прижимаются неподвижные щетки, к которым подключается внешняя цепь.

Принцип работы генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Пусть виток приводится во вращение от внешнего приводного двигателя ПД. Проводники активной части витка пересекают магнитное поле и в них по закону электромагнитной индукции наводятся ЭДС e₁ и e₂, направление которых определяется по правилу правой руки. При вращении витка по направлению движения часовой стрелки в верхнем проводнике, находящемся под северным полюсом, ЭДС направлена от нас, а в нижнем, находящемся под южным полюсом, – к нам. По ходу витка ЭДС складываются, результирующая ЭДС е = е₁– е₂.

Если внешняя цепь замкнута, то по ней потечет ток, направленный от нижней щетки к потребителю и от него – к верхней щетке. Нижняя щетка оказывается положительным выводом генератора, а верхняя – отрицательным. При повороте витка на 180° проводники из зоны одного полюса переходят в зону другого полюса и направление ЭДС в них изменяется на обратное. Одновременно верхняя коллекторная пластина входит в контакт с нижней щеткой, а нижняя – с верхней, направление тока во внешней цепи не изменяется. Таким образом, коллекторные пластины не только обеспечивают соединение вращающего витка с внешней цепью, но и выполняют роль переключающегося устройства, т. е. являются простейшим механическим выпрямителем.При отсутствии нагрузки (при разомнутой внешней цепи генератора) имеет место режим холостого хода генератора. В этом случае от дизеля или турбины требуется только такое количество механической энергии, которое необходимо для преодоления трения и компенсации других внутренних потерь энергии в генераторе. При увеличении нагрузки генератора, т. е. отдаваемой им электрической мощности Р

эл, увеличиваются ток i, проходящий по проводникам обмотки якоря, и создаваемый им тормозящий момент М. Следовательно, должна быть соответственно увеличена и механическая мощность Р_мх, которую генератор должен получить от дизеля или турбины, для продолжения нормальной работы.

Таким образом, чем больше электрической энергии потребляется, например, электродвигателями тепловоза от тепловозного генератора, тем больше механической энергии забирает он от вращающего его дизеля и тем больше топлива необходимо подавать дизелю.

Из рассмотренных выше условий работы электрического генератора следует, что характерным для него является: совпадение по направлению тока i и э. д. с е в проводниках обмотки якоря; это указывает на то, что машина отдает электрическую энергию; возникновение электромагнитного тормозного момента М, направленного против вращения якоря; из этого вытекает необходимость получения машиной извне механической энергии.

Принцип действия электрического двигателя. Принципиально электродвигатель выполнен так же, как генератор. Простейший электродвигатель представляет собой виток , расположенный на якоре, который вращается в магнитном поле полюсов. Проводники витка образуют обмотку якоря. Если подключить виток к источнику электрической энергии, например к электрической сети 6, то по каждому его проводнику начнет проходить электрический ток i. Этот ток, взаимодействуя с магнитным полем полюсов, создает электромагнитные силы F. На проводник, расположенный под южным полюсом, будет действовать сила F, направленная вправо, а на проводник, лежащий под северным полюсом сила F, направленная влево. В результате совместного действия этих сил создается электромагнитный вращающий момент М, направленный против часовой стрелки, приводящий якорь с проводником во вращение с некоторой частотой п. Если соединить вал якоря с каким-либо механизмом или устройством (колесной парой тепловоза или электровоза, станком и пр.), то электродвигатель будет приводить это устройство во вращение, т. е. отдавать ему механическую энергию. При этом внешний момент М_вн, создаваемый этим устройством, будет направлен против электромагнитного момента М.

Выясним, почему при вращении якоря электродвигателя, работающего под нагрузкой, расходуется электрическая энергия. Как было установлено, при вращении проводников якоря в магнитном поле в каждом проводнике индуцируется э. д. с, направлении вращение э. д. с. е, индуцированная в проводнике, расположенном под южным полюсом, будет направлена от нас, а э. д. с. е, индуцированная в проводнике, расположенном под северным полюсом, будет направлена к нам. Э. д. с. е, индуцированные в каждом проводнике, направлены против тока i, т. е. они препятствуют его прохождению по проводникам.

Для того чтобы ток i продолжал проходить по проводникам якоря в прежнем направлении, т. е. чтобы электродвигатель продолжал нормально работать и развивать требуемый вращающий момент, необходимо приложить к этим проводникам внешнее напряжение U, направленное навстречу э. д. с. и большее по величине чем суммарная э. д. с. E, индуцированная во всех последовательно соединенных проводниках обмотки якоря. Следовательно, необходимо подводить к электродвигателю из сети электрическую энергию.

При отсутствии нагрузки (внешнего тормозного момента, приложенного к валу двигателя) электродвигатель потребляет от внешнего источника (сети) небольшое количество электрической энергии и по нему проходит небольшой ток холостого хода. Эта энергия расходуется на покрытие внутренних потерь мощности в машине.

При возрастании нагрузки увеличивается потребляемый электродвигателем ток и развиваемый им электромагнитный вращающий момент. Следовательно, увеличение механической энергии, отдаваемой электродвигателем при возрастании нагрузки, вызывает автоматически увеличение электроэнергии, забираемой им от источника.

Из рассмотренных выше условий работы электрического двигателя следует, что характерным для него является:

совпадение по направлению электромагнитного момента М и частоты вращения п; это характеризует отдачу машиной механической энергии; возникновение в проводниках обмотки якоря э. д. с. е, направленной против тока i и внешнего напряжения U. Из этого вытекает необходимость получения машиной извне электрической энергии.

Коллектор (рис. 1.3) набран из медных пластин клинообразной формы, изолированных друг от друга, и корпуса 3миканитовыми прокладками 2, образующими в сборе цилиндр, который крепится на валу якоря.

Рисунок 1.3 устройство коллектора

Принцип обратимости электрических машин. Рассматривая принцип действия генератора и электродвигателя, мы установили, что устроены они одинаково и что в основе работы этих машин много общего. Процесс преобразования механической энергии в электрическую в генераторе и электрической энергии в механическую в двигателе связан с индуцированием э. д. с. во вращающихся в магнитном поле проводниках обмотки якоря и возникновением электромагнитных сил в результате взаимодействия магнитного поля и проводников с током. Отличие генератора от электродвигателя заключается только во взаимном направлении э. д. с, тока, электромагнитного момента и частоты вращения.

Рис. 68. Направление э. д. с. Е, тока I, частоты вращения якоря п и электромагнитного момента М при работе электрической машины постоянного тока в двигательном (а) и генераторном (б) режимах

Обобщая рассмотренные процессы работы генератора и электродвигателя, можно установить принцип обратимости электрических машин. Согласно этому принципу любая электрическая машина может работать и генератором и электродвигателем и переходить из генераторного режима в двигательный и наоборот.

Для выяснения этого положения рассмотрим работу электрической машины постоянного тока при различных условиях. Если внешнее напряжение U больше суммарной э. д. с. Г. во всех последовательно соединенных проводниках обмотки якоря, то ток I будет проходить в указанном на рис. 68, а направлении и машина будет работать электродвигателем, потребляя из сети электрическую энергию и отдавая механическую. Однако если по какой-либо причине э. д. с. Е станет больше внешнего напряжения U, то ток I в обмотке якоря изменит свое направление (рис. 68, б) и будет совпадать с э. д. с. Е. При этом изменится и направление электромагнитного момента М, который будет направлен против частоты вращения п. Совпадение по направлению э. д. с. E и тока Iозначает, что машина стала отдавать в сеть электрическую энергию, а появление тормозного электромагнитного момента М говорит о том, что она должна потреблять извне механическую энергию. Следовательно, когда э. д. с. Е, индуцированная в проводниках обмотки якоря, становится больше напряжения сети U, машина переходит из двигательного режима работы в генераторный, т. е. при E < U машина работает двигателем, при Е > U — генератором.

Перевод электрической машины из двигательного режима в генераторный можно осуществить различными способами: уменьшая напряжение U источника, к которому подключена обмотка якоря, или увеличивая э. д. с. E в обмотке якоря.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, КОНСТРУКЦИЯ,

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ПРИНЦИПЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ОБРАТИМОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

Машины переменного тока. Описание классификация.

Электрическая машина имеет статор и ротор, разделенные воздушным зазором (рис.1 и рис. 2). Активными частями ее являются магнитопровод и обмотки. Все остальные части — конструктивные, обеспечивающие необходимую жесткость, прочность, возможность вращения, охлаждения и т. п.

Магнитопровод машины, по которому замыкается переменный магнитный поток, выполняют шихтованным — из листов электротехнической стали, как и у трансформатора. Если поток постоянный, то магнитопровод можно выполнять массивным; в этом случае он может осуществлять и конструктивные функции, т. е. служить элементом, обеспечивающим прочность данной части машины (статора или ротора).

Так как в частях электрических машин магнитный поток замыкается по сложным контурам, отличным от прямолинейных, в них, как правило, применяется изотронная холоднокатаная сталь. Только для изготовления полюсов синхронных машин и крупных машин постоянного тока иногда применяется анизотропная холоднокатаная сталь, так как в полюсах направление магнитных линий совпадает с направлением прокатки, в котором магнитная проницаемость очень велика. Сердечники статоров и роторов асинхронных машин и якорей синхронных машин постоянного тока штампуют из изотронной рулонной холоднокатной стали, позволяющей при раскрое получать экономию порядка 10—15% по сравнению с листовой, вследствие чего листовая сталь применяется очень редко.

Рисунок 1 электрическая синхронная машина в разрезе

Рис. 2 Конструктивная схема вращающейся электрической машины: 1 — статор; 2 — обмотка статора; 3 — воздушный зазор; 4 — ротор; 5 — обмотка ротора; 6 — подшипники; 7 — подшипниковые щиты; 8 — вал ротора; 9 — вентилятор; 10 — станина

В микромашинах широко применяют также магнитопроводы, собранные из листов железоникелевых сплавов типа пермаллой.

Статор асинхронных и большинства синхронных машин состоит из шихтованного магнитопровода (рисунок 3 а), который запрессовывают в литую станину (рисунок 3 6). Поскольку через массивную станину переменный магнитный поток не замыкается, станину можно выполнять из немагнитного материала (алюминия) или ферромагнитного с малой магнитной проницаемостью (чугуна), сравнительно дешевых и хорошо приспособленных к литейной технологии. На внутренней поверхности шихтованного статора, в пазах, располагают обмотку статора.

Ротор асинхронной машины (рисунок 3, в) обычно состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали. Сердечник запрессовывают на вал или втулку ротора (при больших размерах машины) и сжимают специальными нажимными шайбами. В пазах, размещенных на наружной поверхности ротора (сходных по форме с пазами статора), располагают обмотку ротора. В синхронных машинах ротор выполняют массивным, так как на нем расположены полюсы с обмотками возбуждения, магнитный поток которых неподвижен относительно ротора. При изготовлении листов ротора и статора в них штампуют пазы (рисунок 4, а и б) для укладки проводников обмотки ротора и статора, а также вентиляционные каналы для прохода охлаждающего воздуха.


Рисунок 3 Устройство статора и ротора машины переменного тока: 1 — пакет статора; 2 — станина; 3 — сердечник ротора; 4 — вал
Рисунок 4 Устройство ротора) и статора (б): 1 — лист ротора; 2 — зубец; 3- паз; 4 — вентиляционный канал; 5- отверстие под вал; 6- лист статора

Конфигурация зубцов и пазов (рисунок 4, рисунок 5) зависит от типа машины и ее мощности. В машинах большой мощности обмотки статора и ротора выполняют из проводников прямоугольного сечения; в этом случае применяют открытые пазы прямоугольной формы, позволяющие наилучшим образом разместить проводники и обеспечить надежную их изоляцию. В машинах малой и средней мощности обмотки ротора и статора обычно выполняют из провода круглого сечения; в таких машинах применяют полузакрытые пазы овальной или трапецеидальной формы. В ряде случаев при проводниках прямоугольного сечения применяют полуоткрытые пазы, уменьшающие магнитное сопротивление слоя «зубцы — пазы -воздушный зазор» по сравнению с открытыми пазами. В микромашинах роторы часто имеют пазы круглой формы; при этом существенно упрощается и удешевляется изготовление штампов.

Рисунок 5 Пазы ротора открытый (а), полуоткрытый (б) и полуза-крытый (в, г): 1- клин; 2- проводники; 3- изоляция слоя; 4— межслой-ная изоляция; 5 — пазовая часть
Рисунок 6 Пазы статора открытый (а), полуоткрытый (б) и полузакрытые (в): 1— проводники; 2 — изоляция слоя; 3 — межслойнаяизоляция; 4 — изоляция паза; 5 – клин

При укладке проводников в пазы дно и стенки покрывают изоляционным материалом (электрокартоном, лакотканью, миканитом и пр.). Проводники, а также их верхний и нижний слои тоже изолируют друг от друга. Чем выше напряжение, при котором работает машина, тем большую электрическую прочность должна иметь изоляция проводников от сердечника ротора или статора. Проводники укрепляют в пазах ротора и статора с помощью клиньев, а на роторе, кроме того, с помощью проволочных бандажей или стеклобандажей, которые наматывают на лобовые части его обмотки (части обмотки, выходящие из сердечника ротора). В некоторых случаях бандажи располагают и в нескольких местах вдоль сердечника ротора.

Для подвода тока к обмотке ротора или подключения к ней реостата на роторе должны быть расположены контактные кольца: три кольца при трехфазном токе и два кольца при постоянном токе. Исключение составляют асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, которым контактные кольца не требуются. Токосъем с контактных колец осуществляют с помощью щеток — прямоугольных брусков, изготовленных из смеси угля, графита и порошка металла (меди и свинца). Щетки устанавливают в специальных щеткодержателях и прижимают к контактной поверхности с помощью пружин. Электрические машины мощностью примерно до 2000 кВт имеют шариковые или роликовые подшипники, которые располагают в подшипниковых щитах. При больших мощностях применяют скользящие подшипники.

Электрические машины переменного тока — асинхронные и синхронные, несмотря на различия в устройстве и конструкции, имеют много общего в принципе работы и теории. В этих машинах при прохождении по обмоткам статора или ротора переменного тока, синусоидально изменяющегося во времени, создается вращающееся магнитное поле. Это поле, в свою очередь, пересекает обмотки статора и ротора (или одну из них) и наводит в них переменную ЭДС. Общность физических процессов обусловливает общность теории и сходность конструкции многофазных обмоток переменного тока и принципов устройства статора асинхронной машины и якоря синхронной машины.

Принцип работы электродвигателя переменного тока, устройство электромотора.

Электрические двигатели – это силовые машины, применяющиеся для превращения электрической энергии в механическую. Общая классификация разделяет их по типу питающего тока на двигатели постоянного и переменного тока. В статье ниже рассматриваются электрические двигатели со спецификацией под переменный ток, их виды, отличительные характеристики и преимущества.

Для общей информации, рекомендуем прочитать нашу отдельную статью о принципах работы электродвигателей.

Содержание:

Электродвигатель переменного тока промышленного типа

Принцип преобразования энергии

Среди электрических двигателей, применяемых во всех отраслях промышленности и бытовых электроприборах, наибольшее распространение имеют двигатели переменного тока. Они встречаются практически в каждой сфере жизнедеятельности – от детских игрушек и стиральных машин до автомобилей и мощных производственных станков.

Принцип работы всех электрических двигателей основывается на законе электромагнитной индукции Фарадея и законе Ампера. Первый из них описывает ситуацию, когда на замкнутом проводнике, находящемся в изменяющемся магнитном поле, генерируется электродвижущая сила. В двигателях это поле создается через обмотки статора, по которым протекает переменный ток. Внутри статора (представляющего собой корпус устройства) находится подвижный элемент двигателя – ротор. На нем и возникает ток.

Вращение ротора объясняется законом Ампера, который утверждает, что на электрические заряды, протекающие по проводнику, находящемуся внутри магнитного поля, действует сила, движущая их в плоскости, перпендикулярной силовым линиям этого поля. Проще говоря, проводник, которым в конструкции двигателя является ротор, начинает вращаться вокруг своей оси, а закрепляется он на валу, к которому подключаются рабочие механизмы оборудования.

Виды двигателей и их устройство

Электрические двигатели переменного тока имеют различное устройство, благодаря которому можно создавать машины с одинаковой частотой вращения ротора относительно магнитного поля статора, и такие машины, где ротор «отстает» от вращающегося поля. По данному принципу эти двигатели разделяют на соответствующие типы: синхронные и асинхронные.

Асинхронные

Основу конструкции асинхронного электродвигателя составляет пара важнейших функциональных частей:

Статор – блок цилиндрической формы, сделанный из листов стали с пазанми для укладки токопроводящих обмоток, оси которых располагаются под углом 120˚ относительно друг друга. Полюса обмоток уходят на клеммную коробку, где подключаются разными способами, в зависимости от необходимых параметров работы электродвигателя.
Ротор. В конструкции асинхронных электродвигателей используются роторы двух видов:
- Короткозамкнутый. Называется так, потому что изготавливается из нескольких алюминиевых или медных стержней, накоротко замкнутых с помощью торцевых колец. Эта конструкция, представляющая собой токоповодящую обмотку ротора, называется в электромеханике «беличьей клеткой».
- Фазный. На роторах данного типа устанавливается трехфазная обмотка, похожая на обмотку статора. Чаще всего концы её проводников идут в клеммную площадку, где соединяются «звездой», а свободные концы подключаются к контактным кольцам. Фазный ротор позволяет с помощью щеток добавить в цепь обмотки добавочный резистор, позволяющий изменять сопротивление для уменьшения пусковых токов.

Помимо описанных ключевых элементов асинхронного электродвигателя, в его конструкцию также входит вентилятор для охлаждения обмоток, клеммная коробка и вал, передающий генерируемое вращение на рабочие механизмы оборудования, работа которого обеспечивается данным двигателем.

Работа асинхронных электрических двигателей основывается на законе электромагнитной индукции, утверждающем, что электродвижущая сила может возникнуть лишь в условиях разности скоростей вращения ротора и магнитного поля статора. Таким образом, если бы эти скорости были равны, ЭДС не могла бы появиться, но воздействие на вал таких «тормозящих» факторов, как нагрузка и трение подшипников, всегда создает достаточные для работы условия.

Синхронные

Конструкция синхронных электродвигателей переменного тока несколько отлична от устройства асинхронных аналогов. В этих машинах ротор крутится вокруг своей оси со скоростью, равной скорости вращения магнитного поля статора. Ротор или якорь этих устройств тоже оснащается обмотками, которые одними концами подключены друг к другу, а другими – к вращающемуся коллектору. Контактные площадки на коллекторе смонтированы так, что в определенный момент времени возможна подача питания через графитовые щетки лишь на два противоположных контакта.

Принцип работы синхронных электродвигателей:

При взаимодействии магнитного потока в обмотке статора с током ротора возникает вращающий момент.
Направление движения магнитного потока изменяется одновременно с направлением переменного тока, благодаря чему сохраняется вращение выходного вала в одну сторону.
Настройка нужной частоты вращения осуществляется регулировкой входящего напряжения. Чаще всего, в быстроходном оборудовании, например, перфораторах и пылесосах, эту функцию выполняет реостат.

Чаще всего причинами выхода синхронных электродвигателей из строя является:

износ графитовых щеток или ослабление прижимной пружины;
износ подшипников вала;
загрязнение коллектора (чистится наждачной бумагой или спиртом).

Трехфазный генератор переменного тока

История изобретения

Изобретение простейшего способа преобразования энергии из электрической в механическую принадлежит Майклу Фарадею. В 1821 году этот великий английский ученый провел эксперимент с проводником, опущенным в сосуд с ртутью, на дне которого лежал постоянный магнит. После подачи электричества на проводник он приходил в движение, вращаясь соответственно силовым линиями магнитного поля. В наши дни этот опыт часто проводят на уроках физики, заменяя ртуть рассолом.

Дальнейшее изучение вопроса привело к созданию Питером Барлоу в 1824 году униполярного двигателя, названного колесом Барлоу. В его конструкцию входят два зубчатых колеса из меди, расположенных на одной оси между постоянными магнитами. После подачи тока на колеса, в результате его взаимодействия с магнитными полями, колеса начинают вращаться. Во время опытов ученый установил, что направление вращения можно изменить, поменяв полярность (перестановкой магнитов или контактов). Практического применения «колесо Барлоу», но сыграло важную роль в изучении взаимодействия магнитных полей и заряженных проводников.

Первый рабочий образец устройства, ставшего прародителем современных двигателей, был создан русским физиком Борисом Семеновичем Якоби в 1834 году. Принцип использования вращающегося ротора в магнитном поле, продемонстрированный в этом изобретении, практически в неизменном виде применяется современных двигателях постоянного тока.

А вот создание первого двигателя с асинхронным принципом работы принадлежит сразу двум ученым – Николе Тесла и Галилео Феррарис, по удачному стечению обстоятельств продемонстрировавшим свои изобретения в один год (1888). Через несколько лет двухфазный бесколлекторный двигатель переменного тока, созданный Николой Тесла уже использовался на нескольких электростанциях. В 1889 году русский электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский усовершенствовал изобретение Теслы для работы в трехфазной сети, благодаря чему смог создать первый асинхронный двигатель переменного тока мощностью более 100 Вт. Ему же принадлежит изобретение используемых сегодня способов подключения фаз в трехфазных электродвигателях: «звезда» и «треугольник», пусковых реостатов и трехфазных трансформаторов.

Система переменного тока, предложенная Вестингаузом

Подключение к однофазным и трехфазным источникам питания

По типу питающей сети электродвигатели переменного тока классифицируют на одно- и трехфазные.

Подключение асинхронных однофазных двигателей осуществляет очень легко – для этого достаточно подвести к двум выходам на корпусе фазный и нулевой провод однофазной 220В сети. Синхронные двигатели тоже можно запитывать от сети данного типа, однако подключение немного сложнее – необходимо соединить обмотки ротора и статора так, чтобы их контакты однополюсного намагничивания были расположены напротив друг друга.

Подключение к трехфазной сети представляется несколько более сложным. В первую очередь, следует обратить внимание, что клеммная коробка содержит 6 выводов – по паре на каждую из трех обмоток. Во-вторых, это дает возможность использовать один из двух способов подключения («звезда» и «треугольник»). Неправильное подключение может привести в поломке двигатель от расплавления обмоток статора.

Главное функциональное отличие «звезды» и «треугольника» заключается в различном потреблении мощности, что сделано для возможности включения машины в трехфазные сети с различным линейным напряжением — 380В или 660В. В первом случае следует соединять обмотки по схеме «треугольник», а во втором – «звездой». Такое правило включения позволяет в обоих случаях иметь напряжение 380В на обмотках каждой фазы.

На панели подключения выводы обмоток располагаются таким образом, чтобы перемычки, используемых для включения, не перекрещивались между собой. Если коробка выводов двигателя содержит только три зажима, значит, он рассчитан для работы от одного напряжения, которое указано в технической документации, а обмотки соединены между собой внутри устройства.

Преимущества и недостатки электрических двигателей переменного тока

В наши дни среди всех электродвигателей устройства для переменного тока занимают лидирующую позицию по объему использования в силовых установках. Они обладают низкой себестоимостью, простой в обслуживании конструкцией и КПД не менее 90%. Кроме того, их устройство позволяет плавно изменять скорость вращения, не прибегая к помощи дополнительного оборудования вроде коробок передач.

Главным недостатком двигателей переменного тока с асинхронным принципом работы является тот факт, что регулировать их частоту вращения вала можно только изменяя входную частоту тока. Это не позволяет добиться постоянной скорости вращения, а также снижает мощность. Для асинхронных электродвигателей характерны высокие пусковые токи, но низкий пусковой момент. Для исправления этих недостатков применяется частотный привод, однако его цена противоречит одному из главных достоинств этих двигателей – низкой себестоимости.

Слабым местом синхронного двигателя является его сложная конструкция. Графитовые щетки довольно быстро выходят из строя под нагрузкой, а также теряют плотный контакт с коллектором из-за ослабления прижимной пружины. Кроме того, эти двигатели, как и асинхронные аналоги, не защищены от износа подшипников вала. К недостаткам также относится более сложный пуск, необходимость наличия источника постоянного тока и исключительно частотная регулировка частоты вращения.

Применение

На сегодняшний день электродвигатели со спецификацией на переменный ток распространены во всех сферах промышленности и жизнедеятельности. На электростанциях они устанавливаются в качестве генераторов, используются в производственном оборудовании, автомобилестроении и даже бытовой технике. Сегодня в каждом доме можно встретить как минимум одно устройство с электрическим двигателем переменного тока, например, стиральную машину. Причины столь большой популярности заключаются в универсальности, долговечности и легкости обслуживания.

Среди асинхронных электрических машин наибольшее распространение получили устройства с трехфазной спецификацией. Они являются наилучшим вариантом для использования во многих силовых агрегатах, генераторах и высокомощных установках, работа которых связана с необходимостью контроля скорости вращения вала.

Устройство и принцип работы электродвигателя

Электродвигатель – это электротехническое устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Сегодня повсеместно применяются электромоторы в промышленности для привода различных станков и механизмов. В домашнем хозяйстве они установлены в стиральной машине, холодильнике, соковыжималке, кухонном комбайне, вентиляторах, электробритвах и т. п. Электродвигатели приводят в движение, подключенные к ней устройства и механизмы.

В этой статье Я расскажу о самых распространенных видах и принципах работы электрических двигателей переменного тока, широко используемых в гараже, в домашнем хозяйстве или мастерской.

Содержание статьи

Как работает электродвигатель

Двигатель работает на основе эффекта, обнаруженного Майклом Фарадеем еще в 1821 году. Он сделал открытие, что при взаимодействии электрического тока в проводнике и магнита может возникнуть непрерывное вращение.

В результате рамка повернется в горизонтальное положения, в котором будет нулевым воздействие магнитного поля на проводник. Для того что бы вращение продолжилось необходимо добавить еще одну рамку под углом или изменить направление тока в рамке в подходящий момент.

На рисунке это делается при помощи двух полуколец, к которым примыкают контактные пластины от батарейки. В результате после совершения полуоборота меняется полярность и вращение продолжается.

В современных электродвигателях вместо постоянных магнитов для создания магнитного поля используются катушки индуктивности или электромагниты. Если разобрать любой мотор, то Вы увидите намотанные витки проволоки, покрытой изоляционным лаком. Эти витки и есть электромагнит или как их еще называют обмотка возбуждения.

В быту же постоянные магниты используются в детских игрушках на батарейках.

В других же более мощных двигателях используются только электромагниты или обмотки. Вращающаяся часть с ними называется ротор, а неподвижная- статор.

Виды электродвигателей

Сегодня существуют довольно много электродвигателей разных конструкций и типов. Их можно разделить по типу электропитания:

Переменного тока, работающие напрямую от электросети.
Постоянного тока, которые работают от батареек, АКБ, блоков питания или других источников постоянного тока.

По принципу работы:

Синхронные, в которых есть обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.
Асинхронные, самый простой и распространенный вид мотора. В них нет щеток и обмоток на роторе.

Синхронный мотор вращается синхронно с магнитным полем, которое его вращает, а у асинхронного ротор вращается медленнее вращающегося магнитного поля в статоре .

Принцип работы и устройство асинхронного электродвигателя

В корпусе асинхронного двигателя укладываются обмотки статора (для 380 Вольт их будет 3), которые создают вращающееся магнитное поле. Концы их для подключения выводятся на специальную клеммную колодку. Охлаждаются обмотки, благодаря вентилятору, установленному на вале в торце электродвигателя.

Ротор, являющиеся одним целым с валом, изготавливается из металлических стержней, которые замыкаются между собой с обоих сторон, поэтому он и называется короткозамкнутым.
Благодаря такой конструкции отпадает необходимость в частом периодическом обслуживании и замене токоподающих щеток, многократно увеличивается надежность, долговечность и безотказность.

Как правило, основной причиной поломки асинхронного мотора является износ подшипников, в которых вращается вал.

Принцип работы. Для того что бы работал асинхронный двигатель необходимо, что бы ротор вращался медленнее электромагнитного поля статора, в результате чего наводится ЭДС (возникает электроток) в роторе. Здесь важное условие, если бы ротор вращался с такой же скоростью как и магнитное поле, то в нем по закону электромагнитной индукции не наводилось бы ЭДС и, следовательно не было бы вращения. Но в реальности, из-за трения подшипников или нагрузки на вал, ротор всегда будет вращаться медленнее.

Магнитные полюса постоянно вращаются в обмотках мотора, и постоянно меняется направление тока в роторе. В один момент времени, например направление токов в обмотках статора и ротора изображено схематично в виде крестиков (ток течет от нас) и точек (ток на нас). Вращающееся магнитное поле изображено изображено пунктиром.

Например, как работает циркулярная пила. Наибольшие обороты у нее без нагрузки. Но как только мы начинаем резать доску, скорость вращения уменьшается и одновременно с этим ротор начинает медленнее вращаться относительно электромагнитного поля и в нем по законам электротехники начинает наводится еще большей величины ЭДС. Вырастает потребляемый ток мотором и он начинает работать на полной мощности. Если же нагрузка на вал будет столь велика, что его застопорит, то может возникнуть повреждение короткозамкнутого ротора из-за максимальной величины наводимой в нем ЭДС. Вот почему важно подбирать двигатель, подходящей мощности. Если же взять большей, то неоправданными будут энергозатраты.

Скорость вращения ротора зависит от количества полюсов. При 2 полюсах скорость вращения будет равна скорости вращения магнитного поля, равного максимум 3000 оборотов в секунду при частоте сети 50 Гц. Что бы понизить скорость вдвое, необходимо увеличить количество полюсов в статоре до четырех.

Весомым недостатком асинхронных двигателей является то, что они подаются регулировке скорости вращения вала только при помощи изменения частоты электрического тока. А так не возможно добиться постоянной частоты вращения вала.

Принцип работы и устройство синхронного электродвигателя переменного тока

Данный вид электродвигателя используется в быту там, где необходима постоянная скорость вращения, возможность ее регулировки, а так же если необходима скорость вращения более 3000 оборотов в минуту (это максимум для асинхронных).

Синхронные моторы устанавливаются в электроинструменте, пылесосе, стиральной машине и т. д.

В корпусе синхронного двигателя переменного тока расположены обмотки (3 на рисунке), которые также намотаны и на ротор или якорь (1). Их выводы припаяны к секторам токосъемного кольца или коллектора (5), на которые при помощи графитовых щеток (4) подается напряжение. При чем выводы расположены так, что щетки всегда подают напряжение только на одну пару.

Наиболее частыми поломками коллекторных двигателей является:

Износ щетокили их плохой их контакт из-за ослабления прижимной пружины.
Загрязнение коллектора.Чистите либо спиртом или нулевой наждачной бумагой.
Износ подшипников.

Принцип работы. Вращающий момент в электромоторе создается в результате взаимодействия между током тока якоря и магнитным потоком в обмотке возбуждения. С изменением направления переменного тока будет меняться и направление магнитного потока одновременно в корпусе и якоре, благодаря чему вращение всегда будет в одну сторону.

Регулировка скорости вращения меняется методом изменения величины подаваемого напряжения. В дрелях и пылесосах для этого используется реостат или переменное сопротивление.

Изменение направления вращения происходит также как и у двигателей постоянного тока, о которых Я расскажу в следующей статье.

Самое главное о синхронных двигателях Я постарался изложить, более подробно Вы можете прочитать на них на Википедии.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Устройство и принцип работы электродвигателя переменного тока

Как работает электродвигатель

Если в однородном магнитном поле расположить в вертикальном положении рамку и пропустить по ней ток, тогда вокруг проводника возникнет электромагнитное поле, которое будет взаимодействовать с полюсами магнитов. От одного рамка будет отталкиваться, а к другому притягиваться. В результате рамка повернется в горизонтальное положения, в котором будет нулевым воздействие магнитного поля на проводник. Для того что бы вращение продолжилось необходимо добавить еще одну рамку под углом или изменить направление тока в рамке в подходящий момент. На рисунке это делается при помощи двух полуколец, к которым примыкают контактные пластины от батарейки. В результате после совершения полуоборота меняется полярность и вращение продолжается.

В быту же постоянные магниты используются в детских игрушках на батарейках.

Виды электродвигателей

Переменного тока, работающие напрямую от электросети.
Постоянного тока, которые работают от батареек, АКБ, блоков питания или других источников постоянного тока.

По принципу работы:

Синхронные, в которых есть обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.
Асинхронные, самый простой и распространенный вид мотора. В них нет щеток и обмоток на роторе.

Принцип работы и устройство асинхронного электродвигателя

Принцип работы и устройство синхронного электродвигателя переменного тока

Синхронные моторы устанавливаются в электроинструменте, пылесосе, стиральной машине и т. д.

Наиболее частыми поломками коллекторных двигателей является:

Износ щеток или их плохой их контакт из-за ослабления прижимной пружины.
Загрязнение коллектора. Чистите либо спиртом или нулевой наждачной бумагой.
Износ подшипников.

Режимы работы электродвигателя в следующей статье.

Коллекторный электродвигатель переменного тока — устройство

В бытовой технике, ручном электроинструменте, автомобильном электрооборудовании и системах автоматики очень часто применяется коллекторный электродвигатель переменного тока, схема подключения которого, как и устройство схожи с двигателями постоянного возбуждения постоянного тока.

Столь распространенное применение их объясняется компактностью, небольшим весом, невысокой стоимостью и простотой управления. В этом сегменте наиболее востребованы двигатели с высокой частотой и малой мощностью.

Принцип работ и конструктивные особенности

Устройство это достаточно специфичное, обладающее в силу схожести с машинами постоянного тока, похожими характеристиками и присущими им достоинствами.

Отличие от двигателей постоянного тока состоит в материале корпуса статора, изготовленном из листов электротехнической стали, благодаря чему удается добиться снижения потерь на вихревые токи.

Чтобы двигатель мог работать от обычной сети, т.е. 220 в, обмотки возбуждения соединяются последовательно.

Эти двигатели, называемые универсальными благодаря тому, что работают они от переменного и постоянного тока, бывают одно- и трехфазными.

Видео: Универсальный коллекторный двигатель

Из чего состоит конструкция?

Устройство электродвигателя переменного тока включает помимо ротора и статора:

тахогенератор;
щеточно-коллекторный механизм.

Ток якоря взаимодействует с магнитным потоком обмотки возбуждения, вызывая в коллекторном механизме вращение ротора. Ток подается через щетки на коллектор, являющийся узлом ротора и соединенным с обмоткой статора последовательно. Он собран из пластин, имеющих в сечении форму трапеции.

Продемонстрировать принцип работы такого двигателя можно с помощью хорошо известного со школьной программы опыта с вращающейся рамкой, которую поместили между разноименными полюсами магнитного поля. Она вращается под воздействием динамических сил, когда по ней протекает ток. При изменении направления тока, рамка не меняет направления вращения.

Примести к выходу из строя механизма могут высокие обороты холостого хода, вызванные максимальным моментом при последовательном подсоединении обмоток возбуждения.

Схема подключения (упрощенная)

Типовая схема подключения предусматривает вывод на контактную планку до десяти контактов. Протекающий по одной из щеток ток L поступает на коллектор и якорь, затем переходит на обмотки статора через вторую щетку и перемычку, выходя на нейтраль N.

Реверса мотора подобный способ подключения не предусматривает, поскольку подсоединение обмоток параллельное приводит к одновременной смене полюсов магнитных полей. В итоге, направление момента всегда одинаково.

Изменить направление вращения возможно, если поменять на контактной планке местами выхода обмоток. Напрямую двигатель включают, когда вывода ротора и статора подсоединены щеточно-коллекторный механизм. Для включения второй скорости используются выводы половины обмотки. Нельзя забывать, что с момента такого подключения мотор работает на максимальную мощность, поэтому время его эксплуатации не может превышать 15 секунд.

Видео: Подключение и регулировка оборотов двигателя от стиральной машины

Управление двигателем

На практике применяют различные способы регулирования работы двигателя. Это может быть электронная схема, где регулирующим элементом выступает симистор, который на мотор «пропускает» заданное напряжение. Работает он как мгновенно срабатывающий ключ, открываясь, когда на его затвор поступает управляющий импульс.

В основе принципа действия, реализованного в схемах с симистором, лежит двухполупериодное фазовое регулирование, где к импульсам, которые поступают на электрод, привязано напряжение, подаваемое на двигатель. При этом, частота, с которой вращается якорь, прямо пропорциональна напряжению, подаваемому на обмотки.

Упрощенно этот принцип можно описать такими пунктами:

на затвор симистора подается сигнал от электронной схемы;
затвор открывается, ток течет по обмоткам статора, вызывая вращение якоря мотора М;
мгновенные величины частоты вращения преобразуются тахогенератором в электрические сигналы, формируя с импульсами управления обратную связь;
как следствие, вращение ротора при любых нагрузках, остается равномерным;
с помощью реле R и R1 осуществляется реверс мотора.

Другая схема – тиристорана фазоимпульсная.

Преимущества машин и недостатки

К достоинствам относят:

небольшие размеры;
универсальность, т.е. работу на напряжении постоянном и переменном;
большой пусковой момент;
независимость от сетевой частоты;
быстроту;
мягкую регулировку оборотом в широком диапазоне при варьировании напряжением питания.

Недостатки связаны и использованием щеточно-коллекторного перехода, влекущего:

уменьшение срока службы механизма;
возникновение между щетками и коллектором искры;
высокий уровень шума;
большое число коллекторных элементов.

Основные неисправности

Искрение, возникающее между щетками и коллектором – самый главный вопрос, требующий внимания. Чтобы избежать неисправностей более серьезных, таких как их отслаивание и деформация или перегрев ламелей, сработавшуюся щетку необходимо заменить.

Помимо этого, возможно замыкание между обмотками якоря и статора, вызывающее сильное искрение на переходе коллектор-щетка или значительное падение магнитного поля.

Чтобы продлить срок службы двигателя, необходимо соблюдение двух условий – профессиональный изготовитель и грамотный пользователь, т.е. строгое соблюдение режима работы.

Видео: Коллекторный электрический двигатель

Устройство обмотки якоря — Знаешь как
Обмотка машины постоянного тока состоит из одинаковых частей, называемых секциями. На рис. 8-8 представлена одна секция, состоящая из одного витка (ɯ = 1), вторая — из двух витков (ɯ = 2), Число витков в секции может быть и большим. Начало и конец каждой секции припаиваются к петушкам двух коллекторных пластин, находящихся рядом или на некотором расстоянии друг от друга. Так как конец каждой секции и начало следующей за ней секции припаиваются к одной коллекторной пластине, то образуется замкнутая обмотка.
Боковые части секции (рис 8-8) лежат в пазах. При вращении в них наводится э. д. с, почему они и называются активными сторонами секции. Остальные части секций лежат на торцах якоря, вне пазов. Они называются лобовыми частями и в них э. д. с. не наводится.
Активные стороны лежат в пазах в два слоя: нечетные сверху, а четные снизу, у дна паза. Цифры на рис. 8-8 обозначают номер паза, а буквы, стоящие рядом, — слой: верхний (в) и нижний (н). Упрощенная схема обмотки якоря, составленная из секций, показана на рис. 8-9. Число витков в секции принято равным единице.
Рис. 8-8. Секция обмотки якоря.
Активные стороны, лежащие в пазах, идущие от зрителя за плоскость рисунка, изображены кружками, а лобовые части — сплошными линиями на лицевой стороне торца якоря и пунктиром на торце за плоскостью рисунка. Таким образом, из коллекторной пластины № 1 провод идет в верхний слой паза 7,затем по невидимому торцу (пунктир) в нижний слой паза 4 и из него в коллекторную пластину № 2. Из коллекторной пластины № 2 провод идет в верхний слой паза 2 и т. д. После полного обхода якоря обмотка замыкается на себя у коллекторной пластины № 1.
Если обмотка якоря вращается по направлению, указанному на рис: 8-9, то в активных частях ее проводов появятся э. д. с, направление которых определено правилом правой руки. В каждой секции наводится э. д. с. е = Е_м sin ωt (рис. 5-2) и естественно, что сумма их всех в замкнутой на себя обмотке равна нулю. Однако при обходе всей обмотки можно заметить, что в одной части проводов э. д. с, имеют одно направление, в другой части — противоположное. Это указывает на наличие двух параллельных ветвей обмотки.
Рис. 8-9. Схема обмотки якоря.
На рис. 8-10 показано, как образуются параллельные ветви между коллекторными пластинами 1 и 4. Как и ранее, цифры на рисунке обозначают номер паза, а буквы рядом слой — верхний (в) или нижний (н). Оказывается, что коллекторная пластина 4 является точкой высшего, а коллекторная пластина 1 — низшего потенциала. На эти места и ставятся щетки. На рис. 8-9 щетки показаны условно расположенными внутри коллектора, в действительности же они всегда расположены на его наружной поверхности.
В момент времени, соответствующий положению якоря, показанного на рис. 8-9, между щетками будет действовать разность потенциалов, равная напряжению машины
U = e₁ + e₂ + e₃ = e₆ + e₅ + e₄
Рис. 8-10. Упрощенное изображение схемы рис. 8-9
Можно заметить, что при повороте якоря на угол 60° величина напряжения U и полярность щеток сохраняется прежними, так как шестой паз займет место первого, первый — второго и т. д. На схеме на рис. 8-10 секция (3в—6н) из верхней параллельной ветви переключится в нижнюю, а равноценная ей секция (3н—6в)переключится из нижней ветви в верхнюю. Такое же положение будет и при повороте на любой угол, кратный 60°.
Однако при повороте якоря на угол, меньший чем 60°, положение будет несколько иное.
На рис 8-11 показано положение якоря при повороте на угол 30°, Лобовые части для простоты показаны только для секций (3в — 6н) и (3н 6в). В этом положении указанные секции замкнуты щетками накоротко и, следовательно, исключены из параллельных ветвей обмотки якоря. Напряжение машины теперь определяется суммой э. д. с
U = e₁ + e₂ = e₄+ e₅
а сами e₁ и е₂ будут иметь другие мгновенные значения, чем при первом положении якоря. Очевидно, напряжение будет меньше, чем при положении якоря, представленном на рис. 8-10. При вращении машины ее напряжение будет непрерывно колебаться в некоторых пределах
U_макс ≥ U ≥ U_мин
Рис 8-11. Расположение обмотки при повороте якоря на 30° (сравнить рис. 8-9).
Чем больше секций включено в параллельную ветвь, тем меньше величина пульсаций напряжения U. В современных машинах пульсации настолько малы, что напряжение считают постоянным.
Геометрической нейтралью машины называется плоскость, проходящая через ось вала машины и делящая расстояние между полюсами пополам. Электродвижущая сила, наводимая в секции обмотки, проходящей через геометрическую нейтраль, равна нулю или очень мала. В этот момент времени и происходит замыкание секции щеткой накоротко. О процессах, происходящих при переключении секций из одной параллельной ветви в другую.

Статья на тему Устройство обмотки якоря
Как проверить якорь двигателя на предмет повреждения обмоток
Иногда мы получаем этот вопрос от наших клиентов: «Как я могу быстро проверить мою арматуру, чтобы убедиться, что она в порядке?»
Если у вас есть доступ к вольт / омметру, вы можете выполнить три быстрые проверки, которые покажут вам, правильно ли функционирует якорь двигателя. Но сначала мы должны понять некоторые основы конструкции арматуры.
Базовая конструкция якоря
$Diagram of motor armature fractional horsepower electric$ Якорь (изображенный справа) имеет непрерывную серию обмоток от каждого стержня на коммутаторе, которые обвивают зубцы стальной стопки и соединяются со следующим стержнем на коммутаторе.Обмотка продолжает таким же образом обматывать якорь. Петли представляют собой одиночные или параллельные проводники (провода), которые могут проходить любое количество раз вокруг зубцов стопки (называемых витками в катушке). Калибр провода может быть разным в зависимости от конструкции двигателя. Каждый провод изолирован эмалевым покрытием, изолирующим его от всех остальных проводов в петле, и оканчивается только на шине коммутатора. Витки в каждой катушке наматываются на железную батарею, создавая электромагнит.При подаче напряжения в якоре двигателя создается электромагнитное поле. Это электромагнитное поле взаимодействует с магнитными полями постоянных магнитов в двигателе (в случае двигателя с постоянными магнитами) или с электромагнитным полем, создаваемым статором (в случае универсального двигателя). Эти магнитные силы притягивают друг друга, создавая крутящий момент на валу якоря, заставляя его вращаться.
Если двигатель приводится в движение слишком сильно для окружающей его среды, и температурам может быть превышена тепловая граница изоляции, возможно, что изоляция на проводах сломается и закорочится вместе, или замкнет блок якоря.Если обмотки закорочены вместе, электромагнитные поля не могут быть созданы для этой катушки, что приведет к хаотической работе двигателя или отказу всего двигателя.
Испытание якоря № 1
Для проверки состояния обмоток якоря, вероятно, придется снять якорь с двигателя. Однако, если конструкция двигателя имеет внешние держатели щеток, вы можете отвинтить колпачки щеток и снять щетки. В зависимости от размера щетки это может обеспечить доступ к коммутатору без снятия якоря с двигателя.
$Groschopp fractional horsepower electric motor diagrams and parts$
Первая проверка, чтобы увидеть, не закорочены ли обмотки якоря, — это тест «Сопротивление 180 °». С помощью вольт / омметра можно проверить сопротивление последовательных обмоток, подключенных между двумя переключающими стержнями каждой катушки. Установите измеритель на измерение сопротивления (Ом), а затем измерьте сопротивление на двух переключающих планках на 180 ° друг от друга. Поверните якорь и проверьте сопротивление между каждой парой стержней на коммутаторе. На рисунке 3 изображен коммутатор на 32 бар, поэтому эту проверку необходимо проводить между каждой из 16 пар.Сопротивление, которое вы будете измерять, зависит от количества витков в каждой катушке и калибра используемого провода. Это также зависит от рабочего напряжения, на которое рассчитан двигатель. Например, двигатель постоянного тока на 90 В будет иметь проводники меньшего размера и большее количество витков на катушку для повышения сопротивления, тогда как двигатель на 12 В постоянного тока будет иметь более крупные проводники и меньшее количество витков на катушку для снижения сопротивления. Хотя вы, вероятно, не знаете предполагаемое значение сопротивления якоря, каждое измерение должно показывать примерно одно и то же.Если сопротивление резко меняется, проблема может быть в
.
обмоток. Падение сопротивления может указывать на короткое замыкание между проводами в катушке. Огромный всплеск сопротивления может указывать на то, что провод перегоревший или обрыв, прерывая цепь.
Испытание якоря № 2
Вторая проверка — это тест «Сопротивление стержня к стержню» (на фото справа). Это проверит каждую катушку в якоре двигателя. Опять же, конкретное значение зависит от конструкции двигателя (количество проводов на петлю, количество витков на катушку и калибр проводов).Как и в случае с первым тестом, важно отметить, что каждое измерение должно быть примерно одинаковым. (Примечание: сопротивление, которое вы будете измерять в этом тесте, будет намного меньше, чем в первом тесте, потому что вы будете измерять только одну катушку. В первом тесте измеряется сопротивление всех катушек, последовательно соединенных между собой. бара). Как и в тесте № 1, падение сопротивления будет указывать на короткое замыкание между проводами в этой катушке, а скачок сопротивления может указывать на сломанный или сгоревший провод в катушке.
Испытание якоря № 3
Третий и последний тест заключается в измерении сопротивления каждого стержня коммутатора железному блоку якоря. Если пакет якоря двигателя прижат непосредственно к валу якоря, вы можете использовать вал якоря для измерения. Однако в некоторых случаях даже вал якоря изолирован от пакета якоря. В этом случае вам придется проводить измерения от каждой стержневой коммутатора до стека якоря. В любом случае стержни коммутатора никогда не должны иметь электрического соединения с блоком якоря и / или валом якоря.
Если какое-либо из этих измерений не удалось, можно предположить, что якорь поврежден.
Не уверены, какой тип двигателя подходит для вашего применения? Попробуйте наш простой инструмент поиска двигателей. .
Управление скоростью двигателя постоянного тока: управление сопротивлением якоря и управление магнитным потоком
Двигатель постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока. Одной из наиболее важных особенностей двигателей постоянного тока является то, что их скорость можно легко регулировать в соответствии с требованиями, используя простые методы. В двигателе переменного тока такое управление невозможно.
Концепция регулирования скорости отличается от управления скоростью. При регулировании скорости скорость двигателя изменяется естественным образом, тогда как в двигателе постоянного тока скорость двигателя изменяется вручную оператором или каким-либо устройством автоматического управления.Скорость двигателя постоянного тока определяется соотношением, показанным ниже:
Здесь уравнение (1) показывает, что скорость зависит от напряжения питания V, сопротивления цепи якоря R _a и потока поля ϕ, который создается током возбуждения.

Состав:
Для управления скоростью двигателя постоянного тока учитывается изменение напряжения, сопротивления якоря и магнитного потока поля. Существует три основных метода управления скоростью двигателя постоянного тока.
Они следующие.
Изменение сопротивления в цепи якоря.
Этот метод называется контролем сопротивления якоря или реостатическим контролем.
Изменение магнитного потока поля
Этот метод известен как Field Flux Control.
Изменение приложенного напряжения
Этот метод также известен как Контроль напряжения якоря.
Подробное описание различных методов управления скоростью приведено ниже.
Контроль сопротивления якоря двигателя постоянного тока
Параллельный двигатель
Схема подключения шунтирующего двигателя с методом контроля сопротивления якоря представлена ниже. В этом методе в цепь якоря ставится переменный резистор R _e. Изменение переменного сопротивления не влияет на поток, так как поле напрямую подключено к питающей сети.
Токовая характеристика параллельного двигателя показана ниже.
Двигатель серии
Теперь рассмотрим схему подключения управления скоростью двигателя постоянного тока методом контроля сопротивления якоря.
Изменение сопротивления цепи якоря влияет на ток и магнитный поток. Падение напряжения на переменном сопротивлении снижает приложенное к якорю напряжение и, как следствие, снижает скорость двигателя.
Токовая характеристика последовательного двигателя показана на рисунке ниже.

.
Как проверить наличие повреждений якоря

Вот три быстрые проверки, которые вы можете выполнить с помощью вольт / омметра, чтобы проверить обмотку якоря двигателя постоянного тока, чтобы определить, правильно ли работает якорь двигателя.
ВИДЕО РАСШИФРОВКА: ТЕХНИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ GROSCHOPP — КАК ПРОВЕРИТЬ НА ПОВРЕЖДЕНИЕ АРМАТУРЫ
Привет, я Джим. Я инженер-конструктор в Groschopp и получил технический совет Groschopp. В сегодняшнем техническом совете мы расскажем, как измерить якорь на наличие сломанных или поврежденных обмоток.На этой арматуре есть вал и коммутатор, на котором есть стержни. Штанги коммутатора соединены с обмоткой якоря, и обмотка наматывается на зубья пакета ламинирования. Это создает электромагнитный эффект, который взаимодействует с постоянными магнитами в корпусе двигателя, заставляя двигатель вращаться. У нас также есть система изоляции, изолирующая все эти элементы от земли.
Компания Groschopp использует три метода измерения для проверки обмоток на предмет повреждений или короткого замыкания.Первый называется тестом на 180 градусов, и, как следует из названия, мы собираемся измерить сопротивление обмоток на шинах коммутатора, разнесенных на 180 градусов. И мы будем измерять все обмотки, которые включены последовательно, по всей длине из стержней, расположенных напротив друг друга. В этом конкретном измерении мы получаем около 0,6 Ом. Фактическое значение не имеет значения. Важно то, что каждый раз, когда мы проводим это измерение, вращая арматуру, оно оставалось неизменным.Если он резко меняется, достигает нуля или обрыв цепи, это может указывать на повреждение обмотки.
Следующий тест, который мы проведем, — это тест от полосы к полосе, который измеряет каждую отдельную петлю. И снова, как следует из названия, прилегающие друг к другу полоски измеряем 0,3 Ом, 0,4. Теперь вы можете не знать, что будет читать ваша конструкция арматуры. Опять же, просто важно, чтобы они не менялись радикально.
Последний тест — это тест заземления. В этом тесте мы измеряем сопротивление каждой шины относительно земли, в данном случае вала якоря.И мы никогда не хотим иметь непрерывность между стержнями и землей. Это всегда должно быть разомкнутой цепи.
Если ваши измерения не соответствуют ни одному из этих параметров, вполне возможно, что якорь сломал или повредил обмотки и не будет работать должным образом. Это был технический совет Groschopp. Если вам нужна дополнительная информация о двигателях с дробной мощностью, посетите Groschopp.com.
Прочтите в нашем блоге о том, как проверить якорь на наличие повреждений обмоток: https: //www.groschopp.ru / how-to-check-a-motor-armature /
Дополнительные видео

Основы мотор-редукторов | Примеры из практики
Мы берем все, что обсуждали, и применяем это в трех сценариях. Для большинства применений подойдет любой мотор-редуктор, но обычно лучше всего подходят только один или два типа.

Основы мотор-редукторов | Подходящие мотор-редукторы — комплексные решения
В этом видео мы обсудим, как выбрать мотор-редуктор в четыре простых шага, выбрав встроенный мотор-редуктор.

Основы мотор-редукторов | Подходящие мотор-редукторы — выбор двигателя
В этом видео мы продолжаем обсуждение выбора мотор-редуктора путем соединения отдельных компонентов. Теперь посмотрим, как выбрать двигатель в зависимости от редуктора, выбранного для приложения.

Основы мотор-редукторов | Подходящие мотор-редукторы — выбор редуктора
В этом видео мы начинаем наше глубокое погружение в выбор мотор-редуктора.Есть два метода соединения двигателей и редукторов для создания оптимального мотор-редуктора. Здесь мы начнем с первого метода, посмотрев на выбор коробки передач.

Основы мотор-редукторов | Параметры приложения
В этом видеоролике рассматриваются важные критерии применения, которые необходимо учитывать при выборе мотор-редуктора.

Основы мотор-редукторов | Редукторы угловые
Редукторы
Right Angle отлично подходят для приложений, где размер и пространство имеют большое значение.С возможностью выхода поворота на угол 90 градусов.

Основы мотор-редукторов | Планетарные редукторы
Планетарные редукторы
идеально подходят для применений, требующих высокого крутящего момента в небольшом корпусе и выходном валу с соосным выравниванием. Обсудим конструкцию, характеристики, преимущества и недостатки планетарных редукторов.

Основы мотор-редукторов | Редуктор с параллельным валом
Редукторы
с параллельными валами — идеальное решение для непрерывного режима работы; приложения, требующие низкого крутящего момента; приложения с более высокими температурами окружающей среды; или экономичные приложения.

Основы мотор-редукторов | Введение в мотор-редукторы
В этом видео мы даем краткий обзор двигателей и объясняем обоснование использования мотор-редукторов — почему использование редуктора (коробки передач) с двигателем позволяет использовать двигатель меньшего размера и увеличить крутящий момент и / или скорость.

Технический совет: устранение неисправностей перегрева двигателя
Даже если двигатель соответствует заявлению на бумаге, вы все равно можете столкнуться с новыми переменными во время тестирования.Вот шесть общих проверок, которые помогут определить, почему ваш двигатель может перегреваться.

Технический совет: планетарные редукторы
В этом видео мы обсуждаем планетарные редукторы. Изучите все тонкости работы этих редукторов, а также их преимущества и недостатки.

Как выбрать электродвигатель: инструменты для проектирования
Завершая эту серию видеороликов, мы поделимся несколькими формулами расчета двигателя и другими инструментами, которые помогут вам в процессе выбора.

Как выбрать электродвигатель: примеры из практики
Мы берем все, что обсуждали, и применяем это в трех сценариях с разными уровнями индивидуальных двигателей. Любой двигатель подойдет для большинства приложений, но обычно лучше всего подходят только один или два типа.

Как выбрать электродвигатель: электродвигатели, изготовленные на заказ
В этом видео мы надеемся развеять любые сомнения, которые могут у вас возникнуть по поводу настройки двигателя для вашего приложения.Вам не нужно брать стандартный двигатель и пытаться подогнать его под ваше приложение.

Как выбрать электродвигатель: бесщеточные двигатели постоянного тока
В этом видео мы обсуждаем конструкцию, характеристики, преимущества и недостатки двигателей BLDC. Мы также рассмотрим кривые производительности двигателя BLDC для определения скорости, крутящего момента и эффективности.

Как выбрать электродвигатель: двигатели переменного тока
В этом видео мы обсуждаем конструкцию, характеристики, преимущества и недостатки асинхронных двигателей.Мы также рассмотрим кривые рабочих характеристик двигателя переменного тока для определения скорости, крутящего момента и эффективности.

Как выбрать электродвигатель: двигатели постоянного тока
В этом видео мы обсуждаем конструкцию, характеристики, преимущества и недостатки двигателей постоянного тока. Мы также рассмотрим кривые производительности двигателя постоянного тока для определения скорости, крутящего момента и эффективности.

Как выбрать электродвигатель: Universal Motors
В этом видео мы обсуждаем конструкцию, характеристики, преимущества и недостатки Universal Motors.Мы также рассмотрим кривые производительности универсального двигателя для определения скорости, крутящего момента и эффективности.

Как выбрать электродвигатель: критерии применения (часть 2)
Это вторая часть нашего обсуждения критериев подачи заявок. Это кажется очевидным, но мы хотели бы напомнить нашим клиентам, что всегда следует учитывать максимальный размер и вес двигателя, которые позволяет их применение, и знать, какой ожидаемый срок службы двигателя потребуется.

Как выбрать электродвигатель: критерии применения (часть 1)
В этом (и следующем) видео рассматриваются важные критерии приложения. Сначала мы сосредоточимся на ограничениях приложения, которые необходимо учитывать в процессе проектирования.

Как выбрать электродвигатель: введение и основы
Выбор подходящего двигателя может быть сложным процессом.В этом первом видео мы познакомим вас с основными концепциями электродвигателей.

Как переключить напряжение между 12В и 24В-48В на бесщеточном контроллере Groschopp
В этом видео показано короткое пошаговое руководство по переключению выходного напряжения на бесщеточном элементе управления Groschopp.

Как установить предел тока на бесщеточном контроллере Groschopp
В этом коротком видео показано, как установить текущий предел для бесщеточного элемента управления Groschopp.

Как установить усиление на бесщеточном регуляторе Groschopp
Посмотрите это видео, чтобы узнать об усилении и о том, как установить его на бесщеточном регуляторе Groschopp.

Groschopp Tech Tips: Инструмент для поиска двигателей
В этом обучающем видео показано, как использовать инструмент поиска двигателя Groschopp, чтобы найти свой идеальный двигатель.

Технические советы: основы бесщеточного управления
Посмотрев это видео, вы узнаете основы всех бесщеточных средств управления Groschopp, их типы корпусов, а также варианты низкого и высокого напряжения.

Технические советы: масло против смазки
В этом видео мы объясним 7 факторов, которые следует учитывать при выборе масла и смазки, чтобы определить, какой тип смазки лучше всего подходит для вашего мотор-редуктора.

Планетарные мотор-редукторы постоянного тока с прямым углом
Groschopp предлагает линейку планетарных прямоугольных мотор-редукторов постоянного тока, которые обладают преимуществами стандартных прямоугольных мотор-редукторов без снижения эффективности.
.
AC220 240V Якорь двигателя Двигатель для HITACHI 360857E Dh38PC Dh38PCY Якорь | Якорь двигателя | Якорь двигателя Hitachi Якорь двигателя
Пожалуйста, всегда сравнивайте размеры запасной части с отображаемым

Платежная информация
1. Мы принимаем VISA, Master Card, TT и Western Union в качестве способов оплаты;
2. Оплата должна быть произведена в течение 3 дней после создания заказа, если заказ не будет оплачен в течение 3 дней, он будет закрыт;
3.Если вы не можете оплатить новый заказ, подождите несколько минут или свяжитесь с нами, мы поможем вам проверить, нет ли проблем с новым заказом.
Транспортное состояние
1.Если ваш заказ составляет менее 2 кг, мы отправим его заказной авиапочтой России / PostNL / China Post / ePacket в соответствии с вашей страной. Доставка занимает 15-35 дней и более.
2.Если более 2 кг, мы разложим ваши товары двумя посылками или отправим экспресс-почтой.(DHL.EMS.FEDEX.etc)
3. Если вы хотите отправить товар экспресс-почтой, свяжитесь с нами, и мы организуем для вас все необходимые действия.
4. Мы отправим ваши товары, когда получим ваш платеж, и загрузим номер для отслеживания сразу после отправки посылки.
5. Если вы хотите знать, где находится товар, вы сможете отслеживать его по ссылке 17TRACK.
Ответственность и бизнес
1. Мы будем нести ответственность за все экспортные процедуры.И любые импортные пошлины или сборы будут нести ответственность покупателя.
2. Фотографии и спецификации продукта предоставлены оригинальными заводами, поэтому может случиться так, что производители изменили некоторые технические данные или внешний вид, которые мы еще не обновляли. И мы не можем сообщить вам об этом заранее. Пожалуйста, поймите.
3.После появления дефекта, пожалуйста, свяжитесь с нами в течение 3 дней с момента доставки данных. Мы абсолютно решим для вас положительно.
таможенная служба
1.Наше рабочее время 09: 00-18: 00 с понедельника по воскресенье по пекинскому времени.
2. Вы можете связаться с нами, оставив сообщение в центре сообщений, мы ответим вам как можно скорее.
3.Если вам нравится товар, пожалуйста, оставьте свой заказ с 5-звездочной обратной связью. Положительные отзывы помогают нам расти здесь.
.
No related posts.