Коллекторный электрарухавік. Універсальны коллекторный электрарухавік

Коллекторный электрарухавік ўяўляе сабой сінхронную электрычную машыну, у якой перамыкач току ў абмотцы і датчык становішча ротара выкананы ў выглядзе аднаго і таго ж прылады - щеточно-коллекторного вузла. Гэта прылада бывае розных відаў.

разнавіднасці

Коллекторный электрарухавік пастаяннага току звычайна ўключае ў свой склад такія элементы, як:

- трехполюсной ротар на падшыпніках слізгацення;

- двухполюснай статар на пастаянных магнітах;

- медныя пласціны ў якасці шчотак коллекторного вузла.

Гэты набор характэрны для самых маламагутных рашэнняў, якія выкарыстоўваюцца звычайна ў дзіцячых цацках, дзе не патрабуецца вялікая магутнасць. У склад больш магутных рухавікоў ўключаецца яшчэ некалькі канструктыўных элементаў:

- чатыры графітавыя шчоткі ў выглядзе коллекторного вузла;

- ротар з некалькімі палюсамі на падшыпніках качэння;

- статар з пастаянных магнітаў з чатырма полюсамі.

Часцей за ўсё прылада электрарухавіка такога тыпу выкарыстоўваецца ў сучасных аўтамабілях для рэалізацыі прывада вентылятара сістэмы астуджэння і вентыляцыі, помпаў омывателей, дворнікаў і іншых элементаў. Існую і больш складаныя агрэгаты.

Магутнасць электрарухавіка ў некалькі сотняў ват мяркуе выкарыстанне ў складзе четырехполюсной статара, выкананага з электрамагнітаў. Для падлучэння яго абмотак можа выкарыстоўвацца адзін з некалькіх спосабаў:

- Паслядоўна з ротарам. У дадзеным выпадку атрымліваецца вялікі максімальны момант, аднак з-за вялікіх зваротаў халастога ходу вялікі рызыка пашкоджанні рухавіка.

- Паралельна з ротарам. У дадзеным выпадку абароты застаюцца стабільнымі ва ўмовах зменлівай нагрузкі, аднак максімальны момант прыкметна менш.

- Змяшанае ўзбуджэнне, калі частка абмоткі падключаецца паслядоўна, а частка паралельна. У дадзеным выпадку сумешчаныя годнасці папярэдніх варыянтаў. Выкарыстоўваецца гэты тып для стартэраў аўтамабіляў.

- Незалежнае ўзбуджэнне, пры якім выкарыстоўваецца асобны крыніца харчавання. У дадзеным выпадку атрымліваюцца характарыстыкі, якія адпавядаюць паралельны падлучэнні. Выкарыстоўваецца гэты варыянт даволі рэдка.

Коллекторный электрарухавік валодае пэўнымі добрымі якасцямі: іх проста вырабляць, рамантаваць, эксплуатаваць, а іх рэсурс працы досыць вялікі. У якасці недахопаў звычайна вылучаецца наступны: эфектыўныя канструкцыі падобных прылад звычайна з'яўляюцца хуткаходнымі і низкомоментными, таму большасць прывадаў патрабуе ўстаноўкі рэдуктараў. Гэта сцвярджэнне цалкам абгрунтавана, бо электрычная машына, арыентаваная на нізкую хуткасць, характарызуецца прыніжаных ККД, а таксама звязанымі з гэтым праблемамі астуджэння. Апошнія такія, што для іх складана знайсці вытанчанае рашэнне.

Універсальны коллекторный электрарухавік

Гэты варыянт уяўляе сабой разнавіднасць Калектарнай машыны пастаянна току, здольную працаваць на пастаянным і пераменным току. Прылада атрымала шырокае распаўсюджванне ў некаторых відах бытавой тэхнікі і ручным інструменце з-за малых памераў, малаважнай вагі, нізкай кошту і прастаты рэгуляцыі абаротаў. Даволі часта сустракаецца ў якасці цягавае машыны на чыгунках ЗША і Еўропы. Можна разгледзець прылада электрарухавіка.

асаблівасці канструкцыі

Для лепшага разумення дадзенага пытання варта падрабязней разгледзець, што лягло ў аснову прадстаўленага прылады. Тып электрарухавіка коллекторный універсальны ўяўляе сабой прыбор пастаяннага току, які мае паслядоўна ўключаныя абмоткі ўзбуджэння, аптымізаваныя для працы на пераменным току бытавой сеткі электрычнага харчавання. Кручэнне рухавіка адбываецца ў адзін бок па-за залежнасці ад палярнасці. Гэта звязана з тым, што паслядоўнае злучэнне абмотак статара і ротара прыводзіць да адначасовай змене іх магнітных палюсоў, а дзякуючы гэтаму выніковы момант накіроўваецца ў адзін бок.

З чаго ён выкананы?

Коллекторный электрарухавік пераменнага току мяркуе выкарыстанне ў канструкцыі статара з магнітна-мяккага матэрыялу, які характарызуецца малым гістарэзісам. Каб паменшыць страты на віхравыя токі, гэты элемент робіцца з наборных пласцін з ізаляцыяй. У якасці падмноства коллекторных машын пераменнага току прынята вылучаць агрэгаты пульсавалага току, якія атрыманы з дапамогай выпроствання току аднафазнай ланцуга без прымянення згладжвання пульсацыі.

Коллекторный электрарухавік пераменнага току часцей за ўсё характарызуецца такой асаблівасцю: у рэжыме малых абаротаў індуктыўны супраціў абмотак статара не дазваляе спажываць ток больш пэўных межаў, пры гэтым абмяжоўваецца і максімальны момант рухавіка да 3-5 ад намінальнага. Збліжэнне механічных характарыстык дасягаецца за кошт выкарыстання секционирования абмотак статара - для падлучэння пераменнага току выкарыстоўваюцца асобныя высновы.

Даволі складаная задача спалучаная з камутацыяй магутнай Калектарнай машыны пераменнага току. У той момант, калі секцыя праходзіць нейтралы, магнітнае поле, якое знаходзіцца ў счапленні з ротарам, мяняе свой кірунак на супрацьлеглае, а гэта становіцца прычынай генерацыі ў секцыі рэактыўнай ЭРС. Гэта здараецца пры працы ад пераменнага току. У коллекторных машынах пераменнага току таксама мае месца рэактыўная ЭРС. Тут жа адзначаецца і трансфарматарная ЭРС, так як ротар знаходзіцца ў магнітным полі статара, пульсуючая ў часе. Плыўны пуск коллекторного электрарухавіка немагчымы, так як у гэты момант амплітуда машыны будзе максімальнай, а па меры набліжэння да хуткасці синхронизма будзе прапарцыйна зніжацца. Па меры далейшага разгону будзе адзначацца новае ўзрастанне. Для вырашэння праблемы камутацыі ў гэтым выпадку прапануецца некалькі паслядоўных крокаў:

- Пры праектаванні варта аддаваць перавагу одновитковой секцыі, што дазволіць паменшыць паток счаплення.

- Актыўны супраціў секцыі патрабуецца павялічваць, для чаго найбольш перспектыўнымі элементамі з'яўляюцца рэзістары ў коллекторных пласцінах, дзе назіраецца добрае астуджэнне.

- Калектар павінен актыўна падшліфоўваць шчоткамі максімальнай цвёрдасці з найбольшым супрацівам.

- Рэактыўная ЭРС можа быць кампенсаваная з дапамогай выкарыстання дадатковых палюсоў з паслядоўнымі абмоткамі, а паралельныя абмоткі дастасавальныя для кампенсацыі трансфарматарнай ЭРС. Бо велічыня апошняга параметру ўяўляе сабой функцыю кутняй хуткасці ротара і току намагнічвання, падобныя абмоткі патрабуюць выкарыстання сістэм падначаленага рэгулявання, якіх пакуль яшчэ не існуюць.

- Частата тым, што кормяць ланцугоў павінна быць як мага ніжэй. Найбольш папулярнымі варыянтамі з'яўляюцца 16 і 25 Гц.

- Реверсирование УКД вырабляецца пры дапамозе пераключэнне палярнасці ўключэння абмотак статара або ротара.

Вартасці і недахопы

Для параўнання выкарыстоўваюцца наступныя ўмовы: прыборы падлучаныя да бытавой электрычнай сеткі з напругай 220 вольт і частатой 50 Гц, магутнасць рухавікоў пры гэтым аднолькавая. Рознасць у механічных характарыстыках прылад можа быць недахопам або вартасцю ў залежнасці ад таго, якія прад'яўляюцца патрабаванні да прываду.

Такім чынам, коллекторный электрарухавік пераменнага току: годнасці ў параўнанні з агрэгатаў пастаяннага току:

- Уключэнне ў сетку вырабляецца напрамую, пры гэтым няма неабходнасці ў выкарыстанні дадатковых кампанентаў. У выпадку з агрэгатаў пастаяннага току патрабуецца выпростванне.

- Пускавы ток значна менш, што вельмі важна для прылад, якія выкарыстоўваюцца ў побыце.

- Пры наяўнасці кіруючай схемы яе прылада значна прасцей - рэастат і тырыстар. Калі электронны кампанент выйдзе іх ладу, то коллекторный электрарухавік, кошт якога залежыць ад магутнасці і складае ад 1400 рублёў і больш, застанецца працаздольным, але будзе адразу ж ўключацца на поўную магутнасць.

Маюцца і пэўныя недахопы:

- За кошт страт на перамагнічвання статара і індуктыўнасць агульны ККД прыкметна зніжаецца.

- Максімальны момант таксама паменшаны.

Электрарухавікі аднафазныя коллекторные валодаюць пэўнымі добрымі якасцямі ў параўнанні з асінхроннымі:

- кампактнасць;

- адсутнасць прывязкі да сеткавай частаце і хуткаходнасць;

- значны пускавы момант;

- прапарцыйнае зніжэнне і павелічэнне абаротаў у аўтаматычным рэжыме, а таксама павелічэнне моманту пры ўзрастанні нагрузкі, пры гэтым напружанне харчавання застаецца нязменным;

- рэгуляванне абаротаў можа быць плыўным ў даволі шырокім дыяпазоне з дапамогай змены сілкавальнай напругі.

Недахопы ў параўнанні з асінхронным рухавіком

- пры змене нагрузкі абароты будуць нестабільнымі;

- щеточно-коллекторный вузел робіць прылада не занадта надзейным (неабходнасць прымянення максімальна жорсткіх шчотак значна зніжае рэсурс);

- камутацыя пераменнага току выклікае моцнае іскрэнне на калектары, пры гэтым ўтвараюцца радыёперашкоды;

- высокі ўзровень шуму пры працы;

- калектар характарызуецца вялікім лікам дэталяў, што робіць рухавік даволі масіўным.

Сучасны коллекторный электрарухавік характарызуецца рэсурсам, супастаўным з магчымасцямі механічных перадач і рабочых органаў.

іншыя параўнання

Пры супастаўленні коллекторных і асінхронных рухавікоў аднолькавай магутнасці, па-за залежнасці ад намінальным частоты апошніх, атрымліваецца розная характарыстыка. Далей гэта будзе апісана больш падрабязна. Універсальны коллекторный электрарухавік рэалізуе «мяккую» характарыстыку. У дадзеным выпадку момант прама прапарцыйны нагрузцы на вале, пры гэтым абароты назад прапарцыйныя ёй. Намінальны момант звычайна менш максімальнага ў 3-5 разоў. Абмежаванне зваротаў халастога ходу характарызуецца выключна стратамі ў рухавіку, пры гэтым пры ўключэнні магутнага агрэгата без нагрузкі ён можа разбурыцца.

Характарыстыкай асінхроннага рухавіка з'яўляецца «вентылятарнага», гэта значыць агрэгат падтрымлівае частату кручэння, набліжаную да намінальным, павялічваючы момант максімальна рэзка пры нязначным зьніжэньні абаротаў. Калі гаворка ідзе аб значным змене гэтага паказчыка, то момант рухавіка не толькі не расце, але і падае да нуля, што прыводзіць да поўнай прыпынку. Абарачэнні халастога ходу трохі перавышаюць намінальныя, пры гэтым застаюцца пастаяннымі. Характарыстыкай аднафазнага асінхроннага рухавіка з'яўляецца дадатковы набор праблем, звязаных з запускам, бо ён не развівае пускавога моманту ў нармальных умовах. Магнітнае поле аднафазнага статара, пульсавалае ў часе, распадаецца на два полі з процілеглымі фазамі, з-за чаго пуск без разнастайных хітрыкаў становіцца немагчымым:

- ёмістасць, якая стварае штучную фазу;

- расшчэплены пазу;

- актыўны супраціў, фармавалую штучную фазу.

Тэарэтычна поле, якое верціцца ў противофазе, зніжае максімальны ККД аднафазнага асінхроннага агрэгата да 50-60% з-за страт у перанасычэннем магнітнай сістэме і абмотках, нагружалі токамі противополя. Атрымліваецца, што на адным вале знаходзяцца дзве электрычныя машыны, пры гэтым адна працуе ў рухальным рэжыме, а другая - рэжыме противовключения. Атрымліваецца, што электрарухавікі аднафазныя коллекторные не ведаюць канкурэнтаў у адпаведных сетках. Чым і заслужылі такую высокую папулярнасць.

Механічныя характарыстыкі электрарухавіка забяспечвае яму пэўную сферу выкарыстання. Малыя абароты, абмежаваныя частатой сеткі пераменнага току, робяць асінхронныя агрэгаты аналагічнай магутнасці вялікімі па вазе і памеры ў параўнанні з універсальнымі Калектарнай. Аднак пры ўключэнні ў ланцуг харчавання інвертар з высокай частатой можна дамагчыся сувымерных памераў і вагі. Застаецца калянасць механічнай характарыстыкі электрарухавіка, да якой дадаюцца страты на токопреобразование, а таксама павелічэнне частоты, павышаюцца магнітныя і індуктыўныя страты.

Аналагі без коллекторного вузла

Коллекторный электрарухавік пераменнага току мае аналаг, які бліжэй за ўсё да яго па механічнай характарыстыцы, - вентыльны, дзе щеточно-коллекторный вузел замянілі на інвертар, абсталяваны датчыкам становішча ротара. У якасці электроннага аналага дадзенага агрэгата выкарыстоўваецца наступная сістэма: выпрамнік, сінхронны матор з датчыкам кутняга становішча ротара, камбінаваны з інвертарам. Аднак прысутнасць у ротары сталых магнітаў прыводзіць да памяншэння максімальнага моманту пры захаванні габарытаў.

прынцып дзеяння

Прылада электрарухавіка коллекторного дэманструе, як прыбор пераўтворыць электрычную энергію ў механічную і ў адваротным кірунку. Гэта сведчыць аб яго магчымасці выкарыстання ў якасці генератара. Каштуе больш падрабязна разгледзець коллекторный электрарухавік, схема якога прадэманструе яго магчымасці.

Законы фізікі ясна кажуць пра тое, што пры прапусканні электрычнага току скрозь правадыр, які знаходзіцца ў магнітным полі, з'яўляецца ўздзеянне на яго пэўнай сілы. Пры гэтым працуе правіла правай рукі, якая аказвае непасрэдны ўплыў на магутнасць электрарухавіка. Коллекторный электрарухавік працуе менавіта па такім асноўнаму прынцыпу.

Фізіка вучыць нас таму, што асновай стварэння патрэбных рэчаў служаць маленькія правілы. Гэта і паслужыла базай для стварэння рамкі, якая верціцца ў магнітным полі, што і дазволіла стварыць коллекторный электрарухавік. Схема паказвае, што ў магнітнае поле змешчана пара правадыроў, ток якіх накіраваны ў супрацьлеглыя бакі, а значыць, і сілы таксама. Іх сума і дае неабходны крутоўны момант. Прылада электрарухавіка нашмат складаней, так як у яго дададзены цэлы комплекс неабходных элементаў, у прыватнасці, калектар, які забяспечвае аднолькавае кірунак току над полюсамі. Нераўнамернасць ходу была ліквідаваная за кошт размяшчэння яшчэ некалькіх шпулек на якары, пры гэтым пастаянныя магніты былі заменены на шпулькі, што дазволіла адысці ад неабходнасці выкарыстання пастаяннага току. Гэта дазволіла надаць крутоўнаму моманту адзіны кірунак.

Рамонт электрарухавікоў сваімі рукамі

Як і любое іншае прылада, гэты агрэгат можа выйсці з ладу па любой прычыне. Калі электрарухавік, фота якога вы можаце ўбачыць у нашым аглядзе, не можа набраць патрэбную колькасць абаротаў, альбо пры яго пуску ня круціцца вал, патрабуецца праверыць, ці не згарэлі Ці яго засцерагальнікі, ці няма абрываў ў электрычнай ланцугу якара, ня перагружана Ці само прылада. Вельмі часта перагрузка прыводзіць да спажывання сілы току ненармальнага значэння. Для ліквідацыі гэтай няспраўнасці патрабуецца старанна агледзець механічную перадачу і тормаз, а потым ліквідаваць прычыны перагрузак.

Прылада электрарухавіка такое, што пры запуску ён спажывае пэўную сілу току. Калі яна больш намінальнага значэння, патрабуецца праверыць ўзгодненасць падлучэння паралельнай і паслядоўнай абмотак адносна адзін аднаго, а таксама ў адносінах да рэастатам. Калі праводзіцца рамонт электрарухавікоў сваімі рукамі, часцей за ўсё дапускаюцца цалкам канкрэтныя памылкі. У прыватнасці, шунтовой абмотка можа быць паслядоўна падключана з электрычным супрацівам рэастата, альбо злучаная з адным полюсам электрычнай сеткі.

Праверка ўзгодненасці падлучэння рабочай абмоткі ўзбуджэння робіцца з дапамогай падлучэння аднаго з канцоў шунтовой абмоткі з якарным канцом, а другога - з электрычным правадніком, якія ідуць ад дугі рэастата. Звычайна папярочны перасек гэтага электрычнага правадыра трохі менш за астатніх, таму яго можна выявіць без мегаомметра. Пасля ўключэння сілавога рубільніка і зруху паўзунка рэастата ў сярэдняе становішча на вольныя канцы падаецца харчаванне. Пасродкам кантрольнай лямпы вырабляецца паслядоўная праверка ўсіх якія праводзяць рэшт. Пры дотыку з адным з іх лямпа павінна загарацца, а з іншым - не. Так тэстуецца ўвесь электрарухавік. Кошт праводзімай работы будзе залежаць ад выгляду паломкі агрэгата.

Калі падчас працы прылады назіраецца колькасць абаротаў, якое менш намінальнага, то ў якасці асноўных прычын гэтага звычайна служаць такія: малое сеткавае напружанне, перагрузка прылады, вялікі ўзбуджальны ток. Калі адзначаецца непрацаздольнасць зваротнага характару, патрабуецца праверыць электроцепь ўзбуджэння, ліквідаваць усе выяўленыя дэфекты, пасля чаго можна ўсталяваць нармальную велічыню току ўзрушанасці. У некаторых выпадках можа спатрэбіцца перамотка электрарухавікоў.

Калі прычына непрацаздольнасці агрэгата заключаецца ў памылковым спалучэнні паралельнай і паслядоўнай абмоткі ўзбуджэння, патрабуецца аднавіць правільны парадак злучэння. Пры немагчымасці ліквідацыі падобнай непаладкі простым шляхам можа спатрэбіцца перамотка электрарухавікоў. Патрабуецца праверыць і велічыню напружання ў электрычнай сеткі, так як пры павышэнні яе намінальнага паказчыка абароты прыбора могуць павялічвацца.