Egyenáramú villanymotor készüléke és működési elve

Tartalom:

Hogyan működik a gyűjtőmotor
Ahogy a kefék a dob mentén mozognak, szikra jelenik meg
A varisztorokat gyakran használják szikra oltására
Kivehető pofák a testen
Forradalmak szikrái, kudarc
Hogyan működik az egyenáramú motor

Tudni kell, hogy nem minden villanymotort nevezhetünk egyértelműen egyenáramúnak. Most a gyűjtő típusáról beszélünk. Az egyenáramú villanymotor berendezése és működési elve ezen alapul. A lényeg az, hogy az állórész egy sor tekercsből áll, amelyek mindegyike csak a tengelylöket ívének korlátozott részén működik. Ellenkező esetben magát a koncepciót nehéz lenne megvalósítani. Más szóval, lehetetlen.

Hogyan működik a gyűjtőmotor

A gyűjtőcső pontosan olyan típusú motor, amelyet a mindennapi életben mindenhol használnak. Az otthoni alkalmazások körülbelül 90%-a ebbe a szegmensbe tartozik. Ezek mosógépek, porszívók, elektromos szerszámok motorjai. A kivétel nyilvánvalóan csak a hűtőszekrények, ventilátorok, ventilátorok és néhány páraelszívó. Ezt a csend követelményei okozzák. Aki hallotta, hogyan működik egy kisautó akkumulátorral, az érti, miről beszélünk. Éjszaka nagyon jól hall minden csikorgást, és egy kollektoros motor okozta volna. Reggel hat órakor próbáld meg bekapcsolni a bolgárt egy-két másodpercre – azonnal megérted, miről beszélünk.

A jogszabályok szerint a hangnyomásszint éjszaka nem haladhatja meg a 30 dB-t. Ellenkező esetben a technológia megzavarja a nyugodt alvást. A zajt a kollektoron lévő kefék súrlódása okozza, ráadásul a motor forgórésze viszonylag nehéz, a legkisebb eltérés pedig a csapágyakban adódik. Mindig van visszacsapás, és minél masszívabb a mozgó alkatrész, annál érezhetőbb az akusztikus hatás. Az elosztómotoroknak sok hátránya van, de működhetnekegyenáramból. És a méretek csökkentése érdekében a tekercsek száma csökken. Minimum három pólus szükséges a forgásirány egyértelmű hozzárendeléséhez, és soha nem működnek egyszerre. (Lásd még: Váltakozó áramú villanymotor készüléke és működési elve)

DC motor

A háztartási készülékekből származó kollektormotorok rotorján általában sok pólus található. Az alábbiakban az egyenáram egyszerűsített diagramja látható. Itt a kollektor motorja hasonló üzemmódban működik, de az állórészen több a mágnes, és ezek mind elektromosak. Ezenkívül a tápegységet 220 V-os váltakozó feszültség táplálja. És elérkeztünk a legfontosabb titokhoz! Nem mindegy, hogy a kollektormotort váltakozó vagy egyenárammal táplálja. Ez egy laikus szemszögből van. De van néhány funkció:

Egyenáramú táplálás esetén a hatásfok növekszik. Ezért a teljes leadott teljesítményt arányosan csökkenteni kell a nagyobb felhasználási hatékonyság miatt. Ebből a célból az állórész tekercsének általában nem két, hanem három következtetése van. Egyenáram táplálásakor pedig csak a fordulatok egy részét használják fel. Míg a váltakozó áram átfolyik a teljes állórész tekercsen.

Állandó mezők mellett az újramágnesezés hatása megszűnik. Ez drámaian csökkenti az egyenáramú motor mágneshuzalai elektrotechnikai acéljának felmelegedését. Ez tükröződik a forgórész és az állórész csapágyalapjának gyártására vonatkozó alacsonyabb követelményekben. Különösen lehetséges, hogy a mágneses vezetőket ne ossza fel lakkszigetelésű lemezekre. Bárhogy is legyen, a legtöbb egyenáramú kollektoros motor egyidejűleg váltóáramú működésre is alkalmas. Ezért minden mágneses vezető elektromos acéllemezből készül, és semmi más módon.

Közvetett plusz a forradalom valamivel magasabb stabilitása. Egyenáramú forgási sebesség beállításáhoza feszültség amplitúdójának változását alkalmazzák, és a tápvezeték mentén lévő szinusz egy részét egy tirisztoros kulcs segítségével levágják az AC-n. Ez az utolsó lehetőség, amelyet mosógépekben használnak.

Az irányváltás váltakozó árammal történik a tekercsek átkapcsolásával. Például úgy, hogy megváltoztatják a befogadás irányát egymáshoz képest. Az ilyen eljárásokat ugyanabban a mosógépben speciális relék hajtják végre. Az egyenáramú motorokban az állórész pólusát gyakran vas (neodímium) mágnes helyettesíti. Ezért elegendő a tápegység polaritásának megváltoztatása a fordított érték eléréséhez. Ez a művelet relé vagy mágneskapcsoló segítségével is végrehajtható. Ha az összes tekercs elektromos árammal működik, akkor kommutációt használnak a tengely forgásirányának megváltoztatására.

A háztartási készülékek kollektormotorjában az állórész általában sorba van kötve a rotorral. A szakaszokra osztott dob alakú áramszedőt használják az energia tengelybe történő továbbítására. A nyomórugóval ellátott grafitkefék elektródaként szolgálnak. A házon az állórész és a forgórész kimenetei el vannak határolva, így biztosítva a fordított funkció megvalósításának lehetőségét. Ezenkívül az érintkezők között lehet segédeszköz: a Hall-érzékelő három kimenete (vagy kettő a fordulatszámmérőhöz), a hőbiztosíték vége stb.

Ahogy a tengely forog, a kefék fokozatosan átváltanak a következő szakaszra, és a rotor pólusa eltolódik. Ugyanakkor az állórész a korábbi helyén marad. Vegye figyelembe, hogy a hálózati frekvencia megkétszerezésekor (50 Hz) a polaritás megváltozik, de a kölcsönhatás jellege változatlan marad. A hasonló pólusok taszítják, és a pólusokkal ellentétben vonzzák. A tekercselés speciális elosztása és a kollektorral való kommutáció miatt a kívánt forgásirány biztosított. Ez azt mutatja, hogy egy ilyen motor független a tápfeszültség típusától (DC vagy AC). Néhánylásd alább a kollektor berendezés jellemzőit, amelyek csak az ilyen típusú készülékekre vonatkoznak.

Ahogy a kefék a dob mentén mozognak, szikra jelenik meg

Ezt a parazita hatást gyakran kihasználják, az akadályok formájában jelentkező hátrányok pedig a tengely forgási sebességének becslését szolgálják. Ha a tengely terhelése nő, a fordulatszám csökken. Ennek köszönhetően csökken a parazita back-EMF mennyisége, ami a szikraképződés szintjének csökkenéséhez vezet. Egy speciális áramkör figyeli ezt a tényezőt, és szükség esetén kissé megnöveli a tápfeszültséget. Ennek köszönhetően a forgási sebesség visszaáll. Hasonló sémák találhatók például az élelmiszer-feldolgozókban, míg a mosógépekben speciális érzékelőket (tachométer) használnak a forgás szabályozására.

Működés elve

A varisztorokat gyakran használják szikra oltására

Amint az EMF érték elfogadhatatlan méretűre nő, a védelem ellenállása több tízezerszeresére csökken, és a többletáram rövidre záródik a házba. A varisztorokat általában párban használják. Mindkét kefét közvetlenül a kollektormotor házán keresztül kombinálják. Éppen ezért a porszívóknál gyakran nincs földelés a csatlakozón, ugyanakkor sikeresen ellátják a varisztoros védelemmel. A szikra az acélházon keresztül záródik, nagy mérete és tömege miatt nem történik felmelegedés. Akárhogy is van, halálosan veszélyes az egyik kezünkkel egy kollektoros motort megfogni ilyen remekművekkel, a másikkal pedig földelt fémszerkezeteket (tűzlépcsők; víz-, csatorna- és gázcsövek; villámhárító gyűjtősín; antennakábelek fonása stb.). ).

Kivehető pofák a testen

Az elektromos kéziszerszám teste általában kivehető pofákkal rendelkezik, amelyeken keresztül a kefék percek alatt kicserélhetők. Ez megkímél minket attól, hogy szétszereljük a készüléketkarbantartás. A kefe kopásának jele az erős szikrázás. Ez arra az esetre vonatkozik, amikor a berendezés már elhasználódott. Mert az új kefék dörzsöléskor is sokat szikráznak. A teljesítmény csökkenése gyakran megfigyelhető a kopással. Ebben az esetben a fúrógép nem forgatja a fúrót, vagy a mosógép dobja megáll a betöltött ruha névleges súlyánál. Nem mindig lehet eredeti kefét beszerezni, és tudni kell, hogy ezek az alkatrészek bármilyen csiszolószerszámmal a kívánt méretre élesíthetők. (Lásd még: Váltakozó áramú generátor készüléke és működési elve)

Megfordította a villanymotort

Forradalmak szikrái, kudarc

Koszos dob esetén szikraképződés és még forgáskiesés is megfigyelhető. Ebben az esetben a rotort eltávolítják, és megfelelő szerrel (például alkohollal) megtisztítják.

Korábban már említettük, hogy az egyenáramú villanymotor eszköze elvileg nem különbözik a váltakozó feszültség alatt működő modellektől. Ezért a fentiek mindegyike teljes mértékben vonatkozik bármilyen típusú berendezésre.

Hogyan működik az egyenáramú motor

A legegyszerűbb motornak csak két része van az áramszedő alatt. Ez az, amivé a gyűjtődob fejlődött. Minden érintkező lamella (lemez a tengelyen) fél fordulatot vesz igénybe. Az egyik kefe pozitív, a másik negatív potenciállal rendelkezik, ennek megfelelően változik a pólusok mágneses terének iránya. Ezek közül csak kettő (a fent leírt szerkezetből) aktív minden pillanatban. Ami az állórészt illeti, lehet állandó elektromos és hagyományos fémmágnes formájában. Ez utóbbit például ugyanazon gyerekautókban használják.

És most az egyenáramú villanymotor működéséről. Tegyük fel, hogy a kezdeti pillanatban a tekercsek úgy vannak elrendezveábrán látható módon. Példánkban már nem két pólus van, mint fentebb tárgyaltuk, hanem három. Ez a minimális szám az egyenáramú villanymotor stabil indításához a kívánt irányban. A tekercsek a csillagrendszer szerint vannak csatlakoztatva, azaz minden párnak van egy közös pontja. Ezért a térerősség olyan, hogy két negatív és egy pozitív pólus van. Állandó mágnes az ábrán látható módon.

Egyszerűsített rajz egyenáramhoz

Minden harmadik körben a mező újraelosztásra kerül, így a pólusok a léceken lévő tápfeszültség változásának megfelelően eltolódnak. Ennek eredményeként a második diagramon azt látjuk, hogy a tekercsek száma eltolódott, és a térbeli kép változatlan maradt. Ez a stabilitás kulcsa: az egyik pólust egy állandó mágnes vonzza, a másikat taszítja. Ha fordítva kell beszereznie, akkor megváltozik az akkumulátorcsatlakozás (akkumulátorok) polaritása. Az eredmény két pozitív és egy negatív pólus. És a tengely az óramutató járásával ellentétes irányba fog mozogni.

Úgy gondoljuk, hogy az egyenáramú villanymotor működési elve ma már rendkívül világos. Ezenkívül a szelep típusú motorok ma már széles körben elterjedtek. Valószínűleg sokan gondolkoztak azon, hogyan lehetne az állórészen váltakoztatni a mezőket, és a rotor állandó mágnes lenne. Pontosan ilyen az első közelítésben egy szelep típusú motor. Ebben az esetben az egyenáramot a szükséges állórész tekercsekhez kapcsolt kapcsolókon, például tirisztorokon keresztül táplálják. Ennek eredményeként létrejön a szükséges mezőeloszlás.

Az ilyen rendszer előnyei a mozgó alkatrészek számának csökkentésében, amelyek általában a karbantartás vagy javítás szükségességét okozzák. Maga a tirisztoros vezérlőegység azonban meglehetősen bonyolult lehet. Bár megengedett a váltás megszervezéseugyanazokat a lamellákat használva. Ugyanakkor ez az egész szerkezet a tengely helyzetének durva érzékelőjeként szolgálhat (plusz vagy mínusz az érintkezőbetétek közötti távolság a tengely tengelye mentén). Ne gondolja, hogy a szelepmotorok valami újdonság. Széles körben használják, de bizonyos iparágakban. Ahol pontosan el kell viselnie a forgási frekvenciát. A mindennapi életben meglehetősen nehéz szelepmotorokat találni. Némi hasonlóság megfigyelhető például egy mosógépben. Most a víz elvezetésére szolgáló szivattyúkról beszélünk (mágneses forgórész, csak az áramerősség ebben az esetben változó).

Az egyenáramú villanymotorok műszaki jellemzői jobbak, mint a váltakozó árammal működő motorok esetében. Emiatt ezt az eszközosztályt széles körben használják. De még gyakrabban egyenáramú villanymotorokat használnak, ha különféle típusú akkumulátorok táplálják. Amikor nincs választási lehetőség. És az ilyen energiagazdálkodási séma előnyei lehetővé teszik az akkumulátorok hosszabb élettartamát.

Meg kell jegyezni, hogy az állórész és a forgórész tekercselése sorosan és párhuzamosan is csatlakoztatható. Ez utóbbit akkor használják, ha a tengelyt a kezdeti állapotban terhelik. Ebben az esetben a fordulatszám élesen megnövekszik, ami negatív következményekkel járhat, ha a rotor túl könnyen megy. De már említettük az ilyen finomságokat a motorok saját kezű tervezésének témakörében.

Következő