Vad är en DC-borstmotor och hur fungerar den

Samlarmotorer är ganska vanliga i vardagen och i produktionen. De används för att driva olika mekanismer, elverktyg, i bilar. En del av populariteten beror på den enkla justeringen av rotorhastigheten, men det finns vissa begränsningar för deras användning och naturligtvis nackdelar. Låt oss titta på vad en likströmssamlarmotor (KDTT), vilka sorter av denna typ av elmotor och var de används.

Definition och enhet

I kataloger och uppslagsverk leder en sådan definition:

”En kollektormotor kallas en elektrisk motor, i vilken axellägesgivaren och lindningsomkopplaren är samma enhet - kollektorn. "Sådana motorer kan fungera antingen endast på likström eller med likström och växelström."

En kollektormotor, som alla andra, består av rotor och stator. I detta fall är rotorn ett ankare. Kom ihåg att ankaret är den del av den elektriska maskinen som förbrukar huvudströmmen och där den elektromotiva kraften induceras.

Varför behövs det och hur arrangeras samlaren? Uppsamlaren är belägen på axeln (rotorn) och är en uppsättning av i längdriktningen placerade plattor isolerade från axeln och från varandra. De kallas lamellor. Krökningarna av armaturlindningens sektioner är anslutna till lamellerna (du kan se KDPT-ankarlindningsanordningen i gruppen av figurer nedan), eller snarare, slutet på föregående och början av nästa lindningssektion är anslutna till var och en av dem.

Strömmen tillförs lindningarna genom borstarna. Borstarna bildar en glidkontakt och under rotation av axeln är de i kontakt med den ena eller den andra lamellen. Således växlas ankarens lindningar, för detta behövs samlaren.

Borstmonteringen består av en konsol med borsthållare, och grafit- eller metallografitborstar installeras direkt i dem. För att säkerställa god kontakt trycks borstarna mot samlaren med fjädrar.

Permanenta magneter eller elektromagneter (fältlindning), som skapar ett stators magnetfält, är installerade på statorn. I litteraturen om elektriska maskiner används ofta termerna "magnetiskt system" eller "induktor" i stället för ordet "stator". Figuren nedan visar DPT: s utformning i olika projektioner. Låt oss nu se hur DC-kommutatormotorn fungerar!

Funktionsprincip

När strömmen flyter genom ankarlindningen visas ett magnetfält vars riktning kan bestämmas med gimlet regler. Statorns konstantmagnetiska fält interagerar med ankarens fält och det börjar rotera på grund av det faktum att liknande poler stöter, dragna till motsatsen. Vilket illustreras perfekt av figuren nedan.

När borstarna växlar till andra lameller börjar strömmen flyta i motsatt riktning (om vi betraktar exemplet ovan), magnetpolarna byter plats och processen upprepas.

I moderna kollektormaskiner används inte en tvåpolig konstruktion på grund av ojämn rotation, i det ögonblick då strömriktningen ändras kommer krafterna som verkar på ankaret att vara minimala. Och om du sätter på motorn, vars axel stannade i detta "övergång" -läge - kanske den inte börjar rotera alls. Därför har samlaren för en modern likströmsmotor betydligt fler poler och sektioner av lindningar lagda i spåren på den fodrade kärnan, vilket uppnår optimal rörlighet och vridmoment på axeln.

Principen för drift av kollektormotorn på ett enkelt språk för dummies avslöjas i nästa video, vi rekommenderar starkt att du läser den.

KDPT-typer och lindningsanslutningsscheman

Enligt exciteringsmetoden är likströmssamlarmotorer av två typer:

1. Med permanentmagneter (lågeffektmotorer med effekt på tiotals och hundratals watt).
2. Med elektromagneter (kraftfulla maskiner, till exempel på lyftmekanismer och maskinverktyg).

Skill dessa typer av KDTT med metoden att ansluta lindningarna:

• Sekventiell upphetsning (i den gamla ryska litteraturen och från gamla elektriker kan du höra namnet "Serial", från den engelska serien). Här är fältlindningen i serie ansluten till ankarlindningen. Ett högt startmoment är fördelen med ett sådant schema, och dess nackdel är ett fall i rotationshastigheten med ökande belastning på axeln (mjukt mekaniskt kännetecken), och det faktum att motorn rullar (okontrollerad ökning i hastighet med efterföljande skador på trycklager och ankar) om tomgång eller med en axellast på mindre än 20-30% av den nominella.
• Parallell (även kallad "shunt"). Fältlindningen är följaktligen ansluten parallellt med ankarlindningen. Vid låga hastigheter på axeln är vridmomentet högt och stabilt i ett relativt brett varvområde och med en ökning av varv minskar det. Fördelen är stabila varv över ett brett belastningsområde på axeln (begränsad av dess kraft), och nackdelen är att om kretsen bryts i exciteringskretsen kan den gå fel.
• Beroende. Fältlindningar och ankare drivs av olika källor. Denna lösning låter dig kontrollera axelns hastighet mer exakt. Funktioner i arbetet liknar DPT med parallell excitation.
• Blandad. En del av fältlindningen är parallellkopplad och en del i serie med ankaret. Kombinera fördelarna med seriella och parallella typer.

Den grafiska symbolen på diagrammet ser du nedan.

I utländsk och modern rysk litteratur, såväl som på diagram, kan man hitta en annan representation av UGO för KDT, som visades i föregående figur i form av en cirkel med två rutor, där cirkeln representerar ankaret och två rutor representerar penslarna.

Anslutningsdiagram och omvänd

Anslutningsdiagrammet för statorn och rotorlindningarna bestäms under tillverkningen, och beroende på var en viss motor används måste du välja lämplig lösning. I vissa driftslägen (till exempel bromsningsläge) kan lindningskopplingskretsarna byta eller införa ytterligare element.

De inkluderar lågeffekt DC-kollektormotorer som använder: halvledaromkopplare (transistorer), växlaromkopplare eller knappar, specialiserade drivrutinsmikrokretsar eller med lågeffektreläer. Stora kraftfulla maskiner är anslutna till DC-nätverket via bipolär kontaktorer.

Nedan ser du en omvänd krets för att ansluta en likströmsmotor till ett 220V-nätverk. I praktiken kommer kretsen att vara likadana i produktionen, men det kommer inte att finnas någon diodbrygga i den, eftersom alla ledningar för att ansluta sådana motorer läggs från dragstationer, där växelströmmen är likriktade.

Det omvända utförs genom att ändra polariteten på fältets lindning eller på ankaret. Det är omöjligt att ändra polariteten både där och där, eftersom axelns rotationsriktning inte kommer att förändras, som är fallet med universella kollektormotorer när man arbetar på växelström.

För att smidigt starta motorn, en justeringsanordning, till exempel en reostat, införs i kraftförsörjningskretsen för ankarlindningen eller ankarlindningen och exciteringslindningen (beroende på anslutningsschemat) styrs även axelhastigheten på samma sätt, men istället för en reostat använder de ofta en uppsättning konstant motstånd anslutna med en uppsättning kontaktorer.

I moderna applikationer ändras rotationshastigheten med hjälp av pulsbreddmodulering (PWM) och en halvledarnyckel, vilket är exakt vad som görs i ett trådlöst elverktyg (till exempel en skruvmejsel). Effektiviteten för denna metod är mycket högre.

Tillämpningsområde

DC-borstmotorer används överallt både i vardagen och i industriella apparater och mekanismer. Låt oss kort överväga deras omfattning:

• I bilar används 12V- och 24V-kollektor-DCT för att driva torkarblad (torkar), i fönsterhissar, för att starta motorn (en startmotor är en DC-kollektormotor av serie eller blandad excitation) och andra drivningar.
• I lyftmekanismer (kranar, hissar etc.) används KDPT, som arbetar i ett likströmsnät med en spänning på 220V eller någon annan tillgänglig spänning.
• I barnleksaker och lågstyrda radiostyrda modeller används KDTT med en trepolig rotor och permanentmagneter på statorn.
• I ett manuellt trådlöst elverktyg - en mängd borrar, slipmaskiner, elektriska skruvmejslar etc.

Observera att i ett modernt dyra elverktyg är borstfria motorer installerade, men borstfria motorer.

Fördelar och nackdelar

Vi kommer att analysera fördelar och nackdelar med en DC-kollektormotor. fördelar:

1. Förhållandet mellan storlek och effekt (vikt- och storleksindikatorer).
2. Enkel justering av svängar och implementering av mjukstart.
3. Startmoment.

Nackdelarna med KDPT är följande:

1. Slitna borstar. Högbelastade motorer som används regelbundet kräver regelbunden inspektion, byte av borstar och underhåll av grenrörsenheten.
2. Uppsamlaren slits på grund av borsternas friktion.
3. Det är möjligt att borsta gnistrar, vilket begränsar användningen på farliga platser (använd sedan KDTT explosionssäkert utförande).
4. På grund av den ständiga omkopplingen av lindningarna inför denna typ av likströmsmotor störningar och störningar i matningskretsen eller nätet, vilket leder till funktionsfel och problem vid drift av andra kretselement (särskilt relevant för elektroniska kretsar).
5. Med permanentmagnetmagneter försvagas (avmagnetiseras) magnetkrafterna med tiden och motoreffektiviteten minskar.

Så vi undersökte vad en likströmsborstmotor är, hur den är utformad och vad den fungerar. Om du har frågor, fråga dem i kommentarerna under artikeln!

Relaterade material:

• Vad är anoden och katoden
• Hur magnetstartaren fungerar
• Hur man sänker spänningen
• Vad är en induktionsmotor