Схема коллекторного двигателя переменного тока. Устройство и принцип работы коллекторного двигателя: основные характеристики и применение

Как устроен коллекторный двигатель и на каком принципе он работает. Каковы основные характеристики и преимущества коллекторных двигателей. Где применяются коллекторные двигатели в технике и промышленности.

Что представляет собой коллекторный двигатель

Коллекторный двигатель — это электрическая машина, в которой вращающаяся часть (ротор) получает питание через щеточно-коллекторный узел. Главными особенностями коллекторных двигателей являются:

• Возможность работы как от постоянного, так и от переменного тока (универсальные двигатели)
• Простота конструкции и невысокая стоимость
• Хорошие пусковые характеристики и высокий крутящий момент
• Легкость регулирования частоты вращения в широких пределах

Именно благодаря этим качествам коллекторные двигатели получили широкое распространение в бытовой технике, электроинструментах и промышленном оборудовании.

Устройство коллекторного двигателя

Основными конструктивными элементами коллекторного двигателя являются:

• Статор — неподвижная часть с обмотками возбуждения
• Ротор (якорь) — вращающаяся часть с обмотками
• Коллектор — узел для передачи тока на обмотки ротора
• Щетки — токосъемные элементы, контактирующие с коллектором
• Подшипники — опоры для вращения ротора

Статор представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого размещены магнитные полюса с обмотками возбуждения. Ротор состоит из сердечника с обмотками, вала и коллектора. При вращении ротора щетки скользят по пластинам коллектора, обеспечивая подвод тока к обмоткам ротора.

Принцип работы коллекторного двигателя

Принцип работы коллекторного двигателя основан на взаимодействии магнитных полей статора и ротора. При подаче напряжения на обмотки возбуждения статора создается магнитное поле. Через щетки и коллектор ток поступает в обмотки ротора, создавая собственное магнитное поле. Взаимодействие этих полей приводит к возникновению вращающего момента и вращению ротора.

Коллекторно-щеточный узел обеспечивает периодическое переключение тока в обмотках ротора, поддерживая вращение в одном направлении. За один оборот ротора происходит полный цикл коммутации тока во всех его обмотках.

Основные характеристики коллекторных двигателей

К основным характеристикам коллекторных двигателей относятся:

• Номинальная мощность — от десятков ватт до сотен киловатт
• Номинальное напряжение питания — 12-220 В для бытовых приборов
• Частота вращения — от сотен до десятков тысяч об/мин
• КПД — 60-85% в зависимости от мощности
• Пусковой момент — в 2-5 раз превышает номинальный

Важной особенностью является возможность регулирования частоты вращения в широких пределах путем изменения подводимого напряжения. Это позволяет эффективно управлять работой двигателя.

Преимущества и недостатки коллекторных двигателей

Основными преимуществами коллекторных двигателей являются:

• Простота конструкции и невысокая стоимость
• Хорошие пусковые характеристики и высокий момент
• Легкость регулирования частоты вращения
• Компактные размеры и малый вес
• Возможность работы от постоянного и переменного тока

К недостаткам можно отнести:

• Наличие щеточно-коллекторного узла, требующего обслуживания
• Искрение щеток, создающее радиопомехи
• Ограниченный срок службы щеток
• Повышенный шум при работе

Несмотря на недостатки, простота и низкая стоимость обеспечивают широкое применение коллекторных двигателей во многих областях.

Области применения коллекторных двигателей

Коллекторные двигатели нашли применение в следующих сферах:

• Бытовая техника — пылесосы, миксеры, блендеры, кухонные комбайны
• Электроинструменты — дрели, шлифмашины, лобзики, фены
• Автомобильное оборудование — стеклоочистители, вентиляторы, стеклоподъемники
• Промышленные приводы — станки, конвейеры, подъемники
• Тяговые электродвигатели — электровозы, трамваи, троллейбусы

Широкий диапазон мощностей и простота управления обеспечивают универсальность применения коллекторных двигателей в различных отраслях промышленности и бытовой технике.

Регулирование частоты вращения коллекторных двигателей

Частоту вращения коллекторного двигателя можно регулировать следующими способами:

• Изменением напряжения питания якоря
• Изменением тока возбуждения (для двигателей с независимым возбуждением)
• Введением добавочного сопротивления в цепь якоря
• Импульсным регулированием напряжения питания

Наиболее распространенным является способ изменения напряжения питания якоря. При снижении напряжения частота вращения уменьшается, при повышении — увеличивается. Это позволяет плавно регулировать скорость в широких пределах.

Техническое обслуживание коллекторных двигателей

Основные операции по обслуживанию коллекторных двигателей включают:

• Периодическую замену или притирку щеток
• Проточку и шлифовку коллектора при износе
• Очистку от пыли и продуктов износа щеток
• Контроль состояния подшипников
• Проверку сопротивления изоляции обмоток

Своевременное обслуживание позволяет значительно продлить срок службы коллекторных двигателей и обеспечить их надежную работу. Особое внимание следует уделять состоянию щеточно-коллекторного узла.

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.

Коллекторный двигатель

1. Применение коллекторных двигателей в стиральных машинах

Коллекторные двигатели получили широкое применение не только в электроинструменте (дрели, шуруповёрты, болгарки и т.д), мелких бытовых приборах (миксеры, блендеры, соковыжималки и т.п), но и в стиральных машинах в качестве двигателя привода барабана. Коллекторными двигателями оснащено большинство (примерно 85%) всех бытовых стиральных машин. Эти двигатели применялись уже во многих стиральных машинах ещё с середины 90-х годов и со временем полностью вытеснили однофазные конденсаторные асинхронные двигатели.

Коллекторные моторы более компактные, мощные и простые в управлении. Этим и объясняется их столь массовое применение. В стиральных машинах применяются коллекторные двигатели таких марок производителей как: INDESCO, WELLING, C.E.S.E.T., SELNI, SOLE, FHP, ACC. Внешне они немного отличаются друг от друга, могут иметь разную мощность, тип крепления, но принцип работы их совершенно одинаковый.

2. Устройство коллекторного двигателя для стиральной машины

1. Статор
2. Коллектор ротора
3. Щётка (применяются всегда две щётки,
вторую на рисунке не видно)
4. Магнитный ротор тахогенератора
5. Катушка (обмотка) тахогенератора
6. Стопорная крышка тахогенератора
7. Клеммная колодка двигателя
8. Шкив
9. Алюминиевый корпус

Рис.2 Конструкция коллекторного двигателя стиральной машины

Коллекторный двигатель — это однофазный двигатель с последовательным возбуждением обмоток, предназначенный для работы от сети переменного или постоянного тока. Поэтому его называют ещё универсальный коллекторный двигатель (УКД).

Большинство коллекторных двигателей применяемых в стиральных машинах имеют конструкцию и внешний вид представленный на (рис.2)
Данный двигатель имеет ряд таких основных частей как: статор (с обмоткой возбуждения), ротор, щетка (скользящий контакт, всегда применяются две щётки), тахогенератор (магнитный ротор которого крепится к торцевой части вала ротора, а катушка тахогенератора фиксируется стопорной крышкой или кольцом). Все составные части скрепляются в единую конструкцию двумя алюминиевыми крышками, которые образуют корпус двигателя . На клеммную колодку выводятся контакты обмоток статора, щёток, тахогенератора необходимые для подключения к электрической схеме. На вал ротора запрессован шкив, через который посредством ременной передачи приводится в движение барабан стиральной машины.

Чтобы в дальнейшем лучше понять как работает коллекторный двигатель, давайте рассмотрим устройство каждого из его основных узлов.

3. Ротор (якорь)

Ротор (якорь) — вращающаяся (подвижная) часть двигателя. На стальной вал устанавливается сердечник, который для уменьшения вихревых токов изготавливают из наборных пластин электротехнической стали. В пазы сердечника укладываются одинаковые ветви обмотки, выводы которых прикреплены к контактным медным пластинам (ламелям), образующие коллектор ротора. На коллекторе ротора в среднем может быть 36 ламелей располагающихся на изоляторе и разделённые между собой зазором.
Для обеспечения скольжения ротора, на его вал запрессовываются подшипники, опорами которых служат крышки корпуса двигателя. Так же, на вал ротора запрессован шкив с проточенными канавками для ремня, а на противоположной торцевой стороне вала есть отверстие с резьбой в которое прикручивается магнитный ротор

4. Статор

Статор — неподвижная часть двигателя. Для уменьшения вихревых токов, сердечник статора выполнен из наборных пластин электротехнической стали образующих каркас, на котором уложены две равные секции обмотки соединённые последовательно. У статора почти всегда есть только два вывода обеих секций обмотки. Но в некоторых двигателях применяется так называемое секционирование обмотки статора и дополнительно имеется третий вывод между секциями. Обычно это делается из-за того, что при работе двигателя на постоянном токе, индуктивное сопротивление обмоток оказывает меньшее сопротивление постоянному току и ток в обмотках выше, поэтому задействуются обе секции обмотки, а при работе на переменном токе включается лишь одна секция, так как переменному току индуктивное сопротивление обмотки оказывает большее сопротивление и ток в обмотке меньше. В универсальных коллекторных двигателях стиральных машин применяется тот же принцип, только секционирование обмотки статора необходимо для увеличения количества оборотов вращения ротора двигателя. При достижении определённой скорости вращения ротора, электрическая схема двигателя коммутируется таким образом, чтобы включалась одна секция обмотки статора. В результате индуктивное сопротивление снижается и двигатель набирает ещё большие обороты. Это необходимо на стадии режима отжима (центрифугирования) в стиральной машине. Средний вывод секций обмотки статора применяется не во всех коллекторных двигателях.
Для защиты двигателя от перегрева и токовых перегрузок, последовательно через обмотку статора включают тепловую защиту с самовосстанавливающимися биметаллическими контактами (на рисунке тепловая защита не показана). Иногда контакты тепловой защиты выводят на клеммную колодку двигателя.

5. Щётка

Щётка — это скользящий контакт, является звеном электрической цепи обеспечивающим электрическое соединение цепи ротора с цепью статора. Щётка крепится на корпусе двигателя и под определённым углом примыкает к ламелям коллектора. Применяется всегда как минимум пара щёток, которая образует так называемый щёточно-коллекторный узел.
Рабочая часть щётки — графитовый брусок с низким удельным электрическим сопротивлением и низким коэффициентом трения. Графитовый брусок имеет гибкий медный или стальной жгутик с припаянной контактной клеммой. Для прижима бруска к коллектору применяется пружинка. Вся конструкция заключена в изолятор и крепится к корпусу двигателя. В процессе работы двигателя, щётки из-за трения о коллектор стачиваются, поэтому они считаются расходным материалом.

6.Тахогенератор

Тахогенератор (от др.-греч. τάχος — быстрота, скорость и генератор) — измерительный генератор постоянного или переменного тока, предназначенный для преобразования мгновенного значения частоты (угловой скорости) вращения вала в пропорциональный электрический сигнал. Тахогенератор предназначен для контроля скорости вращения ротора коллекторного двигателя. Ротор тахогенератора крепится напрямую к ротору двигателя и при вращении в обмотке катушки тахогенератора по закону взаимоиндукции наводится пропорциональная электродвижущая сила (ЭДС). Значение переменного напряжения, считывается с выводов катушки и обрабатывается электронной схемой, а последняя в конечном итоге задаёт и контролирует необходимую, по

Трёхфазный бесколлекторный двигатель

1. Двигатель стиральной машины с прямым приводом

Пожалуй уже каждый слышал о стиральных машинах с прямым приводом барабана. Но до сих пор, даже не все специалисты по ремонту стиральных машин знают как устроен и как работает двигатель в такой машине.

Сама идея конечно не новая, ведь за основу взят шаговый двигатель, который уже давно получил распространение во многих электротехнических устройствах. А вот первое применение его в конструкции стиральной машины в качестве привода барабана, принадлежит корейскому концерну LG. С середины 2005 года, компания LG начала активно продвигать свою продукцию, заявляя о 10-ти летней гарантии на двигатель для стиральных машин с прямым приводом.

Сегодня, помимо LG, компании Samsung, Haier и Whirpool в ряде моделей стиральных машин стали применять подобные двигатели. Забегая вперёд, можно сказать, что компания LG не просчиталась и двигатель для прямого привода барабана действительно довольно надёжный и имеет преимущество по сравнению с более традиционным и распространённым коллекторным двигателем.

2. Устройство двигателя

Двигатель стиральной машины с прямым приводом, представляет собой трёхфазный бесколлекторный двигатель постоянного тока, отчасти похожий на шаговый двигатель, но это не совсем так. В иностранной литературе его ещё часто называют BLDC (Brushless Direct Current Motor — бесщёточный мотор постоянного тока), для удобства мы тоже будем применять эту аббревиатуру.

Такой двигатель состоит из ротора с постоянными магнитами и статора с обмотками. Различают два вида подобных двигателей:

Inrunner, у которых магниты ротора находятся внутри статора с обмотками, и Outrunner, у которых магниты расположены снаружи и вращаются вокруг неподвижного статора с обмотками. В стиральных машинах с прямым приводом применяется Outrunner тип двигателя.

В этой статье мы ознакомим с устройством двигателя от стиральной машины LG.

3. Ротор

Рис.2 Ротор двигателя стиральной машины LG с прямым приводом

Ротор BLDC — вращающаяся часть двигателя (Рис.2) По форме напоминает чашу, к внутренней стороне которой специальным клеем крепятся магниты прямоугольной формы. Магниты всегда имеют чётное количество и установлены с чередованием полюсов. В нашем случае установлено 12 магнитов, размер которых зависит от геометрии двигателя и характеристик мотора. Чем сильнее применяемые магниты, тем выше момент силы, развиваемый двигателем на валу. В центре ротора есть специальное посадочное отверстие с насечками, что позволяет, при помощи болта или гайки, закрепить ротор напрямую к валу барабана. С внешней стороны ротора, продавлено 10 щелей образующих на обратной его стороне небольшие лопасти для охлаждения обмоток статора.

4. Статор

Рис.3 Статор двигателя стиральной машины LG с прямым приводом

Статор BLDC — неподвижная часть двигателя и крепится к задней части бака стиральной машины (Рис.3) Статор состоит из нескольких листов магнитопроводящей стали заключённый в пластиковый каркас, который служит изолятором. В целом, каркас статора напоминает круг с прямоугольными зубьями. На каждый зуб статора наматывается катушка.

Обмотка трёхфазного бесколлекторного двигателя изготовлена из медной проволоки толщиной 1 мм. Классическая обмотка выполняется одним проводом для одной фазы, то есть все обмотки на зубьях одной фазы соединены последовательно. В данном случае статор имеет 36 зубьев — это значит по 12 зубьев на одну фазу. Сопротивление обмотки каждой фазы порядка 10 Ом.
Как известно, в трёхфазных двигателях, обмотки соединяют по схеме звезда или треугольник.
В нашем случае, обмотки статора соединены по схеме звезда, т.е. концы фаз имеют общую точку (Рис.4)

Поскольку в каждый момент времени работают только две фазы (при включении звездой), магнитные силы воздействуют на ротор неравномерно по всей окружности (Рис.5).

Силы, воздействующие на ротор, стараются его перекосить, что приводит к увеличению вибраций. Для устранения этого эффекта статор делают с большим количеством зубьев, а обмотку распределяют по зубьям всей окружности статора как можно равномернее (Рис.6)

Рис.4 Соединение обмоток по схеме «звезда»

Рис.5 Воздействие магнитных сил на ротор

Рис.6 Распределение магнитных сил в обмотке с несколькими зубьями

В двигателе стиральной машины LG, распределение фазных обмоток, а также относительное положение ротора и статора можно увидеть ниже (см. Рис.7). На схеме производителя, фазные обмотки обозначают буквами : V, W, U

Рис.7 Трёхфазный двигатель постоянного тока (BLDC) стиральной машины LG (общий вид)

Для контроля положения ротора применяется датчик работающий на эффекте Холла. Датчик реагирует на магнитное поле и поэтому его располагают на статоре таким образом, чтобы магниты ротора воздействовали на него.

5. Система управления трёхфазным двигателем (BLDC)

Стоит отметить, что система управления двигателем BLDC и схема её реализации аналогична схеме управления трёхфазным асинхронным двигателем описанной в другой нашей статье. Что бы в точности не повторяться, поясним всё же немного по другому.

Управление двигателем с прямым приводом построено на инверторе напряжения с широтно-импульсной модуляцией. Инвертор — (от лат. inverto — поворачивать, переворачивать) — элемент вычислительной схемы, осуществляющий определённые преобразования сигнала изменяемой амплитуды и частоты. К примеру, в инверторе, сетевое напряжение 220 вольт с частотой 50 Гц, преобразуется в постоянное напряжение, а параметры питания обмоток статора двигателя могут колебаться от 0 до 120 вольт с частотой до 300 Гц.

Двигатель постоянного тока имеет три вывода (т.е. три фазы), на которые в разный момент времени подаётся «+» и «-» питания. Это реализуется при помощи IGBT (биполярных транзисторов с изолированным затвором) представляющие электронные силовые ключи, включённые по мостовой схеме (Рис.8)

Рис.8 Условная схема силовой части инвертора и обмоток двигателя подключённых по схеме «звезда»

Замыкая ключ SW1 подаётся «+» на фазу V, а замыкая SW6 подаётся «-» на фазу U. Таким образом, ток потечет от «+» выпрямителя через фазы V и U. Для обеспечения обратного направления, открывается SW5 и SW2. В этом случае ток потечет от «+» выпрямителя через фазы U и V в обратном направлении. При работе двигателя одновреме

Коллекторный двигатель: устройство, управление, регулирование

Мы часто встречаемся с электродвигателями. Они обеспечивают работу бытовой и строительной техники, являются составной частью производственного оборудования. Немалая часть устройств имеет в составе коллекторный двигатель. Это один из простых и недорогих движков, который имеет хорошие характеристики. Именно этим, да ещё невысокой ценой, обусловлена его популярность. 

Содержание статьи

Что такое коллекторный двигатель и его особенности

Коллектором называют часть двигателя, контактирующую со щётками. Этот узел обеспечивает передачу электроэнергии в рабочую часть агрегата. Коллекторным называется двигатель, у которого хотя бы одна обмотка ротора соединена со щётками и коллектором. Коллекторные электродвигатели бывают:

• постоянного тока;
• переменного тока;
• универсальные.

Коллекторный двигатель может быть постоянного и переменного тока. Есть универсальные модели, которые могут работать от источника напряжения любого типа

Последние универсальные, работают как от постоянного, так и от переменного тока. Они сохраняют популярность, даже несмотря на то, что наличие щёток отрицательный момент, так как щётки стираются и искрят. За этим узлом требуется постоянное наблюдение, техническое обслуживание. К плюсам коллекторных двигателей относят возможность плавной регулировки скорости в широких пределах, невысокую стоимость.

Как и другие электромоторы, коллекторный состоит из статора и ротора (часто называют «якорь»). Его отличительной чертой является наличие на валу коллекторного узла, через который на машину передаётся электропитание. Устройство коллекторных моторов постоянного и переменного тока похожи, но имеют определённые отличия, потому рассмотрим подробнее их по отдельности.

Общее устройство коллекторных двигателей

Как и любой электродвигатель, коллекторный преобразует электрическую энергию в механическую. Он состоит из неподвижной части – статора и подвижной – ротора. В статоре располагаются обмотки возбуждения, ротор отвечает за передачу возникающей механической энергии. Одна из составляющих частей ротора – вал. С одной стороны, на валу размещён коллекторный узел, с помощью которого на обмотки ротора передаётся электрическая энергия.

Коллекторный двигатель: устройство

Статор состоит из корпуса, который защищает компоненты мотора от повреждений. Сверху и снизу корпуса крепятся магнитные полюса. Они необходимы для поддержания магнитного потока между статором и ротором.

Ротор коллекторного двигателя

Ротор коллекторного двигателя состоит из вала, на который насаживается сборный магнитопровод. С одной стороны, на вал крепится коллекторный узел, с другой, лопасти вентилятора. Для обеспечения лёгкого вращения и для фиксации в корпусе на вал с двух сторон надеваются подшипники. Для нормальной работы электродвигателя, необходимо чтобы ротор был отлично сбалансирован. Потому к изготовлению этой части подходят особенно скрупулёзно.

Подвижная (вращающаяся) часть

Роторная обмотка

Сердечник ротора собирается из металлических пластин, отштампованных из магнитного металла. Толщина пластин 0,35-0,5 мм, каждая из них залита слоем диэлектрического лака, для избавления от паразитных токов. Пластины по внешнему краю имеют пазы, в которые затем укладываются витки медной проволоки. Эти пластины насаживаются на вал и закрепляются на нём, собирается пакет требуемого размера. Эта система является магнитопроводом.

Так выглядит ротор коллекторного двигателя

В пазы магнитопровода укладывается витки медного обмоточного провода. Выходы обмоток выводятся на коллекторный узел, где и происходит их переключение.

Как устроен коллекторный узел и как он работает

Коллекторный узел стоит рассмотреть подробнее. Иначе понять, как вращается ротор, сложно. Коллектор имеет цилиндрическую форму и набран из медных пластин (иногда называют ламелями), которые изолированы друг от друга слюдяными или текстолитовыми прокладками. Нет электрического контакта и с осью вала, к которому  он крепится.

Коллектор имеет вид цилиндра, который набран из медных пластин. Пластины сделаны в виде секторов, разделены диэлектрическими прокладками

Получается, коллектор собран из медных секторов и без обмотки электрически друг с другом не связанных. К каждой пластине коллектора крепится вывод одной рамки обмотки ротора. К плоскости двух противоположных рамок коллектора прижимается две щетки. Они плотно прилегают к поверхности медной пластины коллектора, что даёт хороший контакт. На эти щётки подаётся потенциал, который и передаётся в тот виток обмотки ротора, который подключён к этим пластинам.

К парным пластинам коллектора прижимаются графитовые щетки

Так как ротор с некоторой скоростью вращается, одна пара пластин сменяется другой. Таким образом, напряжение передаётся на все обмотки ротора. При этом возникающие друг за другом поля поддерживают вращение ротора, «проталкивая» его в нужном направлении.

Принцип работы

Вот теперь, после того как рассмотрели устройство ротора, можно поговорить о том, как работает коллекторный двигатель. Собственно, принцип действия не отличается от других моторов, ротор начинает вращаться в магнитном поле благодаря наведенным на нём токам. Но как именно и почему эти тока наводятся? Для понимания надо вспомнить, как возникает электродвижущая сила в постоянном магнитном поле. Если в поле постоянного магнита ввести прямоугольную рамку, под действием возникающего в ней тока она начинает вращение. Направление вращения определяется по правилу буравчика. Для постоянного поля оно гласит так, если ввести правую руку в поле так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, вытянутые пальцы укажут направление движения.

Иллюстрация к пояснению принципа работы коллекторного двигателя постоянного тока

Если посмотреть на устройство ротора, то видим, что каждая обмотка представляет собой такую рамку. Только состоит она не из одного провода, а из нескольких, но сути это не меняет. При помощи коллекторного узла, в какой-то момент времени, обмотка подключается к питанию, по ней протекает ток и вокруг проводника возникает магнитное поле. Оно взаимодействует с полем статора. В зависимости от типа, стоят там постоянные магниты или тоже протекает постоянный ток в обмотках, генерируя на полюсах собственное магнитное поле. Поля ротора и статора рассчитаны так, что при взаимодействии они «проталкивают» ротор в нужном направлении. Вот, коротко и без особых подробностей описание работы коллекторного двигателя постоянного тока.

Обмотки на роторе подключаются к пластинам коллектора. Когда с пластинами контактируют щетки, получаем замкнутый контур, по которому течет ток

Если немного вдуматься, можно понять, почему коллекторный двигатель позволяет легко и плавно регулировать скорость. Чем больше напряжение подается на обмотки ротора, тем более мощное поле генерирует статор, тем сильнее их взаимодействие и быстрее крутится ротор, так как его толкают с большей силой. Если напряжение уменьшить, взаимодействие меньше, результирующая скорость вращения тоже. Так что все что нужно регулировать напряжение, а это может даже простой потенциометр (переменное сопротивление).

Достоинства и недостатки

Как водится, начнём с перечисления плюсов. Достоинства коллекторных электромоторов такие:

• Простое устройство.
• Высокая скорость до 10 000 об/мин.
• Хороший крутящий момент даже на малых оборотах.
• Невысокая стоимость.
• Возможность регулировать скорость в широких пределах.
• Невысокие пусковые токи и нагрузки.

Схема коллекторного двигателя

Неплохие качества, но есть и недостатки, причём они не менее серьёзные. Минусы коллекторных электродвигателей такие:

• Высокий уровень шумов при работе. Особенно на высоких скоростях. Щетки трутся о коллектор, дополнительно создавая шумы.
• Искрение щёток, их износ.
• Необходимость частого обслуживания коллекторного узла.
• Нестабильность показателей при изменении нагрузки.
• Высокая частота отказов из-за наличия коллектора и щёток, малый срок службы этого узла.

В целом, коллекторный двигатель неплохой выбор, иначе его не ставили бы на бытовой технике. Справедливости ради стоит сказать, что при нормальном качестве исполнения, работают такие двигатели годами. Могут и 10-15 лет проработать без проблем.

Коллекторный двигатель постоянного тока с магнитами

В коллекторных двигателях постоянного тока постоянное магнитное поле обеспечивают:

• постоянные магниты;
• обмотки возбуждения.

Магниты и обмотки располагаются на корпусе статора, и чаще всего, вверху и внизу. Если говорить о маломощных моторах, то более популярны коллекторные двигатели с постоянными магнитами. Они проще в производстве, дешевле, быстро реагируют на изменение напряжения, что позволяет плавно регулировать скорость. Недостаток моторов с постоянными магнитами является их невысокая мощность, а еще то, что со временем или при перегреве магниты теряют свои свойства и это приводит к ухудшению характеристик двигателя.

Устройство коллекторного двигателя постоянного тока

 

Такие моторы имеют небольшую мощность, от единиц до сотен Ватт. Они используются в технике, для которой важна плавная регулировка скоростей. Это обычно детские игрушки, некоторые виды бытовой техники (в основном вентиляторы). Недостатком коллекторного мотора с магнитами является постепенная потеря мощности, магниты со временем становятся слабее, и без того небольшая мощность падает. Но в последнее время появились новые магнитные сплавы с большой магнитной силой, позволяющие создавать двигатели с большой мощностью.

С обмотками возбуждения

Коллекторные двигатели постоянного тока с обмотками возбуждения нашли более широкое применение. От двигателей этого типа работает аккумуляторный электроинструмент: болгарки, дрели, шуруповерты т.д. Обмотки возбуждения делают из изолированного медного провода (в лаковой оболочке). В качестве основы используются канавки в полюсных наконечниках. На них как на основу наматываются обмотки.

Коллекторный двигатель с системой обмоточного возбуждения

Если посмотреть на устройство коллекторного двигателя, мы видим два несвязанных между собой устройства, ротор и обмотки возбуждения. От способа их подключения зависят характеристики и свойства двигателя. Различают четыре способа соединения ротора и обмоток возбуждения. Эти способы называют способами возбуждения. Вот они:

• Независимое. Возможно только если напряжения на обмотке возбуждения и на якоре неравны (бывает очень редко). Если они равны, используется схема параллельного возбуждения.
• Параллельное. Хорошо регулируется скорость, стабильная работа на низких оборотах, постоянные характеристики, независимы от времени. К недостаткам подключения этого типа относится нестабильность двигателя при падении тока индуктора ниже нуля.
• Последовательное. При таком подключении нельзя включать двигатель с нагрузкой на валу ниже 25% от номинальной. При отсутствии нагрузки скорость вращения сильно возрастает, что может разрушить двигатель. Потому с ременной передачей такой тип подключения не используют, при обрыве ремня мотор разрушается. Схема последовательного возбуждения имеет высокий момент на низких оборотах, но не слишком хорошо работает на высоких, управлять скоростью сложно.
• Смешанное. Считается одним из лучших. Хорошо управляется, имеет высокий крутящий момент на низких оборотах, редко выходит из-под контроля. Из недостатков самая высокая цена по сравнению с другими типами.

Способы подключения обмоток возбуждения

Коллекторные двигатели постоянного тока могут иметь КПД от 8-10% до 85-88%. Зависит от типа подключения. Но высокопродуктивные отличаются высокими оборотами (тысячи оборотов в минуту, реже сотни) и низким моментом, так что они идеальны для вентиляторов. Для любой другой техники используют низкооборотистые модели с малым КПД, либо к продуктивным моделям добавляют редуктор, другого решения пока не нашли.

Универсальные коллекторные двигатели

Несмотря на то, что коллекторный узел можно назвать самым слабым местом электродвигателя, подобные модели нашли широкое применение. Все благодаря невысокой цене и легкости управления скоростью. Коллекторные двигатели переменного тока стоят практически в любой бытовой технике, как крупной, так и мелкой. Миксеры, блендеры, кофемолки, строительные фены, даже стиральные машины (привод барабана).

Универсальный коллекторный двигатель работает от постоянного и переменного напряжения

По строению универсальные коллекторные двигатели не отличаются от моделей постоянного тока с обмотками возбуждения. Разница, безусловно есть, но она не в устройстве, а в деталях:

• Схема возбуждения всегда последовательная.
• Магнитные системы ротора и статора для компенсации магнитных потерь делают шихтованного типа (единая система без сплошных разрезов).
• Обмотка возбуждения состоит из нескольких секций. Это необходимо, чтобы режимы работы на постоянном и переменном напряжении были схожи.

Работа коллекторных электродвигателей универсального типа основана на том, что если одновременно (или почти одновременно) поменять полярность питания на обмотках статора и ротора, направление результирующего момента останется тем же. При последовательной схеме возбуждения полярность меняется с очень небольшой задержкой. Так что направление вращения ротора остается тем же.

Достоинства и недостатки

Хотя универсальные коллекторные двигатели активно используются, они имеют серьёзные недостатки:

• Более низкий КПД при работе на переменном токе (если сравнивать с работой на постоянном такого же напряжения).
• Сильное искрение коллекторного узла на переменном токе.
• Создают радиопомехи.
• Повышенный уровень шума при работе.

Во многих моделях строительной техники

Но все эти недостатки нивелируются тем, что при частоте питающего напряжения в 50 Гц они могут вращаться со скоростью 9000-10000 об/мин. По сравнению с синхронными и асинхронными двигателями это очень много, максимальная их скорость — 3000 об/мин. Именно это обусловило использование этого типа моторов в бытовой технике. Но постепенно они заменяются современными бесщеточными двигателями. С развитием полупроводников их производство и управление становится всё более дешёвым и простым.

Подключение коллекторного двигателя со щетками

Плата регулировки оборотов
электродвигателя с поддержанием мощности​

Многие задаются вопросом как проверить двигатель от стиральной машины перед покупкой, как правильно подключить его и использовать с платой регулировки оборотов без потери мощности. Все очень просто.

Для проверки двигателя нам понадобиться:

• сетевой провод (желательно с клеммами для удобства),
• перемычка,
• мультиметр.

На что следует обратить внимание при проверке двигателя?

1. Состояние коллекторно-щеточного узла,
2. Работу таходатчика.

Для начала мы разберемся с подключением двигателя и его проводами. Нам необходимо найти его обмотку, щетки и таходатчик. Для этого мы ставим мультиметр в режим “прозвонки” и поочередно начинаем перебирать провода.

Бывают двигатели с 6, 8 и 9-ю контактами. Для начала нам нужно определить какие контакты нам необходимы.

Двигатель с 6 контактами (3 пары)

Если двигатель открытого типа, то его провода найти легко. Осталось найти еще 2 пары контактов. Это не имеет принципиального значения что из них обмотка, а что щетки. Но для ясности можно один щуп мультиметра прикоснуть к одной из клеммы любой пары контактов, а второй щуп прикоснуть к коллектору двигателя. Если при этом мы видим замыкание цепи, значит эта пара клемм относится к щеткам, а оставшаяся пара будет являться обмоткой двигателя.

Теперь подключим провода. Для начала подключаем нашу перемычку. Для этого мы берем один конец щеток и один контакт от обмотки и соединяем их перемычкой. На оставшиеся контакты щеток и обмотки мы прикрепляем сетевой провод. Все, двигатель подключен и его можно подключать в сеть.

Двигатель с 8 и 9-ю контактами

Откуда же так много проводов?
Одна пара – это “термопара”. Как правило ее провода имеют контрастную расцветку – черного или белого цвета. Для нашего подключения эти провода не понадобятся.
Остается еще один неизвестный провод – это так называемая “средняя точка обмотки”. На каких то двигателях она есть, а на каких то нет. Проще говоря обмотка этих двигателей разделена на две части. Но какую же часть этой обмотки выбрать нам?
Для этого мы берем мультиметр и ставим его в режим “измерения сопротивления” и находим обмотку с меньшим сопротивлением. За счет этого в цепи будет проходить больше тока, а следовательно двигатель будет вращаться быстрее и мощнее.
Выбираем обмотку с меньшим сопротивлением и подключаем все точно так же, как в случае с тремя парами контактов.

Если двигатель закрытого типа и мы не можем найти провода таходатчика, то его клеммы можно найти с помощью мультиметра в режиме “прозвонки”.
Прозвонка его клемм отличается от прозвонки всех остальных клемм. Клеммы таходатчика либо не пищат совсем, а показывают только сопротивление. Либо их звук отличается от стандартного.

Поменять направления двигателя

Чтобы поменять направление двигателя, нам нужно поменять положение перемычки подсоединив ее конец к другому концу обмотки либо щетки.

На что стоит обратить внимание при покупке двигателя

Первое, что мы проверяем – это состояние коллекторно щеточного узла. Для этого нам необходимо включить двигатель в сеть и посмотреть как сильно искрят щетки. Если щетки искрят сильно (как показано на видео), то коллектор данного двигателя не исправен и приобретать его мы не советуем.

Второе, – нам нужно проверить таходатчик. Для этого мы вновь берем мультиметр и ставим его в режим “переменного напряжения” и замеряем выходное напряжения на клеммах таходатчика при включенном двигателе. Оно должно быть от 20 до 70 вольт. Это значит, что таходатчик исправен.

После проверки двигателя, его можно подключить к плате регулировки оборотов с поддержанием мощности и регулировать обороты в широком диапазоне – от 200 до 15000 об/мин. При подаче нагрузки на вал двигателя он не будет просаживать обороты за счет обратной связи – таходатчика. А если Вам нужно менять направление вращения двигателя, можно поставить кнопку реверса как мы можем видеть на видео.

Теперь это устройство можно использовать везде где необходима вращающаяся механическая энергия с регулировкой оборотов без потери мощности. Это могут быть различные медогонки, пилы, гриндеры, сверлильные станки, гончарные круги, токарные станки, дровоколы, точила, зернодробилки и многое другое.

Работа коллекторного электродвигателя переменного тока

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.

Рекомендуем:

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

{SOURCE}

Оценка статьи:

Загрузка… Подключение коллекторного двигателя со щетками Ссылка на основную публикацию wpDiscuzAdblock
detector

Щеточный электродвигатель переменного тока по выгодной цене — Выгодные предложения на щеточный электродвигатель переменного тока от мировых продавцов щеточных электродвигателей переменного тока

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для щеточного двигателя переменного тока. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как этот электродвигатель переменного тока с высококачественной щеткой скоро станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели на AliExpress свой очищенный мотор переменного тока. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в щеточном двигателе переменного тока и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе.Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, мы думаем, вы согласитесь, что вы получите двигатель переменного тока с щеткой по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

Мотор-редуктор | демпфирующий двигатель | Двигатель переменного тока | бесщеточные двигатели | угловые двигатели | моторы с тормозом

Профессор Мао Цяньде, Пекинский технологический институт, школа машиностроения и автомобилестроения; Профессор Лю Яойи, Пекинский технологический институт науки и технологий.На ранних этапах проектирования передающего устройства необходимо учитывать большое количество рабочих параметров и определять размер, мощность и положение между геометрической границей и данными о соотношении, а также должны быть определены многие другие параметры. При определении размера вала редуктора передаваемый крутящий момент, напряжение изгиба и поперечная сила с учетом концентрации напряжений в опасной зоне — все это играет решающую роль в расчетах. Для расчета подшипников качения определение размеров должно быть включено в прикладные требования с заданным сроком службы и ограничениями по пространству.

Теперь компоненты технологии трансмиссии, такие как зубчатый редуктор, требуют легкого веса, прочная конструкция редуктора, высокая удельная мощность, длительный срок службы компонентов редуктора. От редукторов серии редукторов единичного производства до большого количества требований на стадии планирования, точной оценки отдельных компонентов системы, эти компоненты должны быть установлены в условиях и различных рабочих условиях без сбоев. На этапе разработки этот тип сложной системы все чаще изучается с помощью цифрового моделирования.

Чтобы идентифицировать статические, особенно динамические предельные рабочие отношения, в технологии механической трансмиссии создается имитационная модель, которая пытается изобразить реальную систему как можно ближе в процессе моделирования. Вычислительная модель каждой реальной приводной системы представляет собой лишь абстрактную концепцию. В дополнение к получению зависимости деформации и смещения в зацеплении зубчатых колес, специально разработана расчетная модель для анализа динамических характеристик, в которой делается акцент на следующих аспектах:

Экономьте время и деньги за счет динамического моделирования во время разработки или оптимизации.

Уточните возникшие проблемы (резонанс, поломка вала или коробки, шум и т. Д.).

Определите оптимальные параметры, связанные с заданными предельными показателями (например, потребление энергии, жесткость, предельная скорость, конструктивное пространство, шумовое излучение и т. Д.).

Чтобы удовлетворить растущий рыночный спрос, в последние годы было разработано программное обеспечение SKF, и была проделана большая работа, особенно уделяя внимание разработке как подшипников качения для разработки, так и модели описания системы и программного обеспечения для эмуляции.Одним из программных пакетов, разработанных SKF для моделирования сложных систем, является программа Orpheus, которая является наиболее полным приближением к реальным рабочим условиям программы моделирования и симуляции.

С помощью этого программного пакета можно рассчитать статические и динамические характеристики всей детали или машины (например, шестерни, буксы и подшипников качения).

Чтобы предоставить профессиональные знания и технические возможности инженеров SKF всем пользователям, было создано подразделение по предоставлению вычислительных услуг пользователям SKF под названием «Инженерно-консультационная служба SKF».Основное внимание в сервисе уделяется аналитическому моделированию и статическому и динамическому моделированию производительности инженерного приложения. Приоритетной областью применения является цилиндрический зубчатый редуктор и планетарный редуктор, компрессор, насос, двигатель или приводная цепь, в их проблемах дефекты в анализе деформации шума и вибрации или производительности или в целях оптимизации системы могут очень точно учись.

Прототип редуктора 218K взят в качестве примера для иллюстрации процесса проектирования прототипа редуктора 18K, который был оптимизирован различными отделами компании SKF на промышленной выставке в Ганновере в 2003 году.

Схема редуктора 18K основана на прототипе редуктора с 280 прямыми зубьями, после детального моделирования и анализа соответствующей конструкции и при тех же данных скорости и мощности межосевое расстояние уменьшено до 250 мм. Для того, чтобы все компоненты и удельная мощность нового соответствовали требованиям системы, срок службы которых превышал 5000 ч, необходимо выполнить повторный расчет отдельных частей редуктора. В дополнение к новой и более высокой несущей способности подшипника SKF, то есть, среднее количество подшипников увеличивается на 15%, характеристики гибкости, характеристики деформации и цифровое моделирование нагрузки компонентов, анализируется редуктор.

При моделировании учитываются все детали, валы, зацепленные подшипники и одиночное зацепление шестерен. Сложность моделирования заключается в подробном описании подшипников качения с учетом предварительного натяга, зазора подшипника, перепада температур и других рабочих параметров и прогиба. Производственные отклонения (такие как ошибки сборки или ориентации, округлость подшипниковых комбинаций), хотя и смоделированы в принципе, не рассматриваются в исследовании.

По оригинальной конструкции коробки можно очень быстро построить 3D-модель коробки.Модель вводится в коммерческое программное обеспечение конечных элементов «ANSYS *», которое вставляется в единственный узел (внешний конец подшипника качения) и соединяется с решеткой ящика.

Структура сетки содержит много общих данных, которые часто не подходят для практического анализа из-за слишком длительного времени обработки. Поэтому для дальнейшей обработки блочной структуры используется метод, называемый CMS (компонентный модальный синтез), технология интеллектуального сжатия, которая значительно снижает количество степеней свободы l2J.в этом методе поле деформации по функции формы соответствующего описания, выберите функцию формы, чтобы они удовлетворяли граничному условию.

С помощью этого метода можно рассчитать деформацию и естественным образом получить режимы колебаний в широком диапазоне частот. В качестве базовой структуры для дальнейших вычислений она представляет собой замедление всех компонентов, помимо вычислительного ядра, программа Orpheus также предоставляет возможность целенаправленной анимации и визуализации.Деформационные свойства конструкции или динамические свойства приложения могут быть обработаны таким образом (или) или просмотрены в виде видеопрезентации. Сравнительные данные наблюдений для разных структур или программ могут быть перечислены для контраста.

Как проверить вакуумный двигатель, трансформатор, щетки двигателя и реле

Как проверить и устранить неисправность центрального вакуумного двигателя

Что означает щелчок при попытке включить пылесос?

• Если все, что вы слышите, — это щелчок в вакуумной установке, когда вы пытаетесь запустить вакуумный двигатель изнутри дома, значит, двигатель в установке неисправен и требует замены.

Сильный запах от вакуумной установки

• Сильный запах шеллака, которым покрыты обмотки медной катушки, указывает на то, что двигатель вот-вот сгорел.
• Если двигатель все еще работает, даже если он включается и выключается сам по себе во время нагрева и охлаждения, вы все равно можете запустить двигатель, пока он не остановится навсегда. Примечание. Это может привести к перегоранию теплового мини-выключателя, и тогда вам придется заменить его или всю печатную плату, на которой он находится.
• Если запаха нет, то вам нужно будет включить пылесос и понаблюдать за двигателем. Если вы видите много синих искр, прочитайте ниже о щетках двигателя.

Как подогреть вакуумный блок

• Если двигатель находится вне вакуумного агрегата, осторожно подключите его прямым проводом на 110 В.
• К двигателю идут два провода — черный и белый или два черных.Используйте эти провода и игнорируйте зеленый, если он есть.
• Подключите электрический провод с помощью патч-корда (шнур переменного тока с обычной электрической вилкой на одном конце и двумя зажимами типа «крокодил» на другом конце) и подсоедините один вывод к каждому из проводов двигателя (провода двигателя не чувствительны к полярности). Примечание. Убедитесь, что двигатель поднят вверх, чтобы воздух мог попасть в нижнюю часть двигателя.
• Если в двигателе все еще есть жизнь, он запустится, но если он выйдет из строя, он проработает только 10-15 минут или меньше.Если вообще не запускается — это явно плохо. Иногда удары по мотору или вакуумному устройству приводят к сотрясению мотора и заставляют его снова работать на несколько минут. Прерывистые двигатели следует заменить.
• По опыту, реле и трансформаторы выходят из строя редко. Обычно сгорает двигатель, и обычно это происходит быстро, когда заканчивается жизнь.

Всегда проверяйте соединения проводов пылесоса

• Найдите время, чтобы проверить все свои проводные соединения — часы можно потратить на диагностику вакуума только для того, чтобы выяснить, что это было плохое соединение.

Как проверить и устранить неисправности щеток вакуумного двигателя

Проверка вакуумного коммутатора на наличие проблем с щеткой двигателя

• При работающем двигателе вы захотите осмотреть коммутатор — центр менее широкой части двигателя в целом, где две щетки двигателя (толстые графитовые / свинцовые детали) касаются внутреннего вращающегося медного якоря.
  • Легкая синяя искра прямо у угольной щетки коллектора — это нормально.
  • Если синяя искра большая и огибает коллектор, то вам нужно будет заменить угольные щетки, но только если подшипник двигателя все еще твердый и совсем не шатается.
    • Проверьте это, выключив двигатель и надавив на центральный вал, якорь. Если в нем есть люфт, кроме вращения, замените двигатель. Если твердые, замените щетки — инструкция по замене щеток мотора.

Как узнать, что щетка двигателя нуждается в замене

• «Ход» щеток двигателя составляет около 3/4 дюйма в новом состоянии. Когда он приближается к 3/8 дюйма, его необходимо заменить.
• Примечание: Если он становится слишком низким и царапает или повреждает коммутатор, замените двигатель. Если медный коммутатор серьезно поврежден — полностью почернел и шероховат — замените двигатель.

Как проверить и устранить неисправность вакуумного трансформатора

Как устранить неполадки вакуумного трансформатора на печатной плате

• У старых пылесосов было отдельное реле и трансформатор. В новых моделях вся электроника находится на одной плате. На трансформаторе, помимо печатной платы, будет в общей сложности четыре или более проводов: черный и белый — это вход питания / нейтраль, а цветные провода (обычно синий и желтый) — выход 24 вольт.
• Проведите простой тест, подключив черный и белый провод к напряжению 110 вольт, затем посмотрите, не возникнет ли небольшая искра низкого напряжения, соприкоснув синий и желтый провода вместе. Отсутствие искры означает, что трансформатор неисправен.
• У нас есть несколько трансформаторов, но они не для всех пылесосов. Они работают с пылесосами с аналогичной настройкой, как показано на рисунке ниже, и доступны здесь в разделе «Электроника и трансформаторы».

Как тестировать и устранять неисправности вакуумных реле

Как проверить реле вакуума на печатной плате

• У старых пылесосов было отдельное реле и трансформатор.Более новые имеют всю электронику и одну печатную плату. Наше сменное реле будет работать только с подобными проводными пылесосами, как показано выше. У реле есть точки контакта, которые могут выйти из строя, но их можно проверить.
• Когда вы подаете 24 В (от трансформатора) на низковольтную сторону реле (сторона с небольшим медным проводом, ведущим к клеммам), реле должно «щелкнуть». Примечание: если вы поместите провода не на те клеммы, повреждений не будет.
• Мы продаем сменное реле, номер детали 242, и оно заменяет одно вышеупомянутое и некоторые другие. Если вы заменяете реле на # 242, вам также придется заменить трансформатор на более мощную модель. Реле доступно здесь в электронике и реле.

Как проверить и устранить неисправности вакуумных печатных плат

1. Убедитесь, что вы включаете плату с правильным напряжением (120 или 240).
2. Подсоедините белый провод шнура питания к «нейтрали» (NTL).
3. Подсоедините черный провод шнура питания к разъему «питание» или «линия».
4. Подключите шнур питания к источнику питания.
5. Теперь дуговой провод через клеммы низкого напряжения.
6. При прикосновении к клеммам вы должны увидеть небольшую искру и услышать «щелчок» внутри платы.
7. Если искры нет, значит трансформатор неисправен. Если искры нет и вы не слышите «щелчка», значит, реле неисправно. В любом случае замените всю плату.
8. Если вы видите искру и слышите «щелчок», то вы хотите проверить выходное напряжение. Подключите любое электронное устройство на 110 В (или работающий вакуумный двигатель) к выходным клеммам — «Нейтраль двигателя» и «Мощность двигателя» для полной цепи (выход 240 В не может быть протестирован на приборе на 110 В.) Если электронное устройство не запускается, значит, у вас неисправное реле и необходимо заменить плату.

Наши плиты производятся компанией Alutron, распространенным поставщиком многих производителей вакуумных систем. Так как основные функции плат одинаковы, наши платы могут заменить платы других производителей. Монтаж может немного отличаться, да и на нашей плате нет идиотских лампочек. В этих индикаторах нет необходимости, поскольку они основаны на часах работы, а не на действительно полезных данных. Вот образец печатной платы, и они доступны в разделе электронных и вакуумных плат.

Заявление об отказе от ответственности: Любые действия, предпринятые в отношении информации на этом веб-сайте, являются строго на ваш страх и риск, и MD Manufacturing не несет ответственности за любые убытки или ущерб. в связи с использованием нашего веб-сайта. MD Manufacturing никоим образом не несет ответственность за использование вами информации, содержащейся на этих веб-сайтах или связанных с ними страниц.

Сервопривод постоянного тока

с щеточным покрытием | Hackaday

Бесщеточные двигатели постоянного тока и связанная с ними приводная электроника обычно дороги и сложны. [Ottoragam] искал более дешевую альтернативу и построил сервоконтроллер двигателя постоянного тока с щеточным покрытием, и результаты выглядят довольно многообещающими. Посмотрите видео после перерыва.

Ему нужен был недорогой привод с замкнутым контуром для его самодельного ЧПУ. Сервопривод может подавать на щеточный двигатель постоянного тока до 7 А непрерывного тока при напряжении до 36 В, что обеспечивает мощность около 250 Вт или 1/3 л.с.Он выполняет управление с обратной связью с квадратурным энкодером. Привод принимает простые сигналы ШАГ и НАПРАВЛЕНИЕ, что упрощает взаимодействие с микроконтроллерами и использование его в качестве замены шаговых двигателей в приложениях позиционирования. Все управление осуществляется ATmega328P. Он принимает входные сигналы и данные энкодера, выполняет ПИД-регулирование и управляет двигателем через полномостовой драйвер MOSFET DRV8701. Также есть обнаружение ошибок для перегрузки по току двигателя и пониженного напряжения драйвера.Четыре полевых МОП-транзистора IRFH7545 в конфигурации H-моста образуют выходной силовой каскад.

Это все еще работа, и у [Отторагама] есть несколько функций, ожидающих решения в его списке желаний. Важные из них включают добавление последовательного интерфейса, чтобы упростить настройку параметров PID, и создание графического интерфейса для упрощения настройки. Это проект с открытым исходным кодом, и все исходные файлы доступны в его репозитории на Github. Плата в основном монтируется на поверхность, но все пассивы — 0805, поэтому сборка должна быть простой.Посадочное место QFN для микроконтроллера могло быть единственной сложной задачей. [Отторагам] хотел бы иметь несколько бета-тестеров для его плат и, возможно, некоторые полезные комментарии для улучшения его дизайна.

.