Подключение коллекторного двигателя со щетками: Коллекторный двигатель переменного тока: схема подключения

Коллекторный двигатель переменного тока: схема подключения

24.03.2019 0 bogdann.tech Электродвигатели Электрооборудование

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.

bogdann.tech

Администратор сайта Electricvdele.Ru

• Next Схемы и технические характеристики крановых электродвигателей
• Previous Схемы и рекомендации по подключению электродвигателя через конденсатор на 220В

Как подключить коллекторный электродвигатель

15.01.2017

Предлагаем посмотреть видео о подключении электродвигателя к сети 220В

---

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.

РЕГУЛЯТОР ОБОРОТОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ — TDA1085

 

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

Все, что вам нужно знать о щеточных двигателях

Если вы когда-нибудь видели искры, исходящие из вентиляционных отверстий двигателя дрели, вы видели электрические щеточные двигатели в действии. Дугообразование возникает из-за того, что электричество передается от статора, который является невращающейся частью двигателя, к якорю, который является вращающейся частью. Щетки — это части статора электродвигателя, которые проводят ток к ротору.

Что такое щеточный двигатель и как он работает?

Когда на электромагнит в якоре подается электричество, создается магнитное поле, которое притягивает и отталкивает магниты в статоре. Якорь вращается по кругу на 180 градусов. Чтобы электромагнит продолжал вращаться, необходимо поменять местами полюса. Щетки отвечают за смену полярности. Они контактируют с двумя вращающимися электродами якоря. Магнитная полярность электромагнита меняется на противоположную при его вращении.

Регулируя рабочее напряжение или напряженность магнитного поля, можно регулировать скорость и крутящий момент, чтобы получить постоянную скорость или скорость, обратно пропорциональную механической нагрузке. (Контроллер посылает импульсы тока на обмотки двигателя, которые регулируют скорость и крутящий момент двигателя.)

📌 Электрические двигатели, краны, бумагоделательные машины и сталепрокатные заводы используют щеточные двигатели. Коллекторные двигатели могут не работать, когда требуется большой крутящий момент. Трение щеток увеличивается с увеличением скорости, а реальный крутящий момент уменьшается.

Если вы хотите ознакомиться с полным ассортиментом электродвигателей, вы можете прочитать статью об электродвигателях, чтобы узнать больше об их типах и принципах работы электродвигателей.

Что такое угольная щетка?

Угольная щетка представляет собой скользящий контакт, используемый в щеточных двигателях и генераторах для передачи электрического тока от статической к вращающейся части, обеспечивая при этом безыскровую коммутацию.

Угольная щетка может быть любой из следующих: Она состоит из одного или нескольких атомов углерода. Включены один или несколько шунтов и клемм.

🔹 Кисти изготовлены из пяти различных семейств кистей. Каждый из них адаптирован к конкретным потребностям и имеет свой собственный метод производства.

Рабочие параметры

При эксплуатации электрических машин угольная щетка имеет решающее значение. Мы должны учитывать три типа параметров, чтобы он выполнял свою функцию:

• Механический
• Электрический
• Физико-химические

Инструменты с бесщеточным двигателем, такие как дрели, отбойные молотки, рубанки, кусторезы и шлифовальные машины, должны работать должным образом. Угольные щетки выбираются в зависимости от марки и типа инструмента. Их надевают на постоянную часть двигателя, чтобы гарантировать максимально эффективную передачу мощности на ротор (вращающаяся часть). Они позволяют переключаться без искры.

Эти компоненты, работающие парами, являются изнашиваемыми деталями, склонными к трению. Токосъемные кольца постоянно соприкасаются с угольными щетками. Эти графитовые компоненты бывают разных форм и размеров. Они могут иметь пружину, соединение (провод с вилкой) или вообще не иметь щеткодержателя. Коллекторные двигатели бывают разных размеров и форм (часто квадратных и прямоугольных) и могут иметь канавки для облегчения направления.

Скорость сверла выражается в процентах от крутящего момента, который определяется интенсивностью магнитного поля. Угольные щетки подпружинены и прикреплены к пружине пластиной, что гарантирует плавную передачу мощности. При определенных обстоятельствах щетки удерживаются на месте щеткодержателем с пружиной, предназначенной для увеличения усилия.

Щетки-отбойники, с другой стороны, используются для остановки щеточного двигателя и, в конечном счете, сверла до полного износа графитового материала. Это делается для того, чтобы сохранить максимальную производительность.

Щетки, совместимые с портативными электроинструментами, такими как дрели, обычно продаются производителями. Толщина, глубина и ширина изделия измеряются в миллиметрах или дюймах соответственно. Однако эти характеристики могут отличаться от одного производителя к другому.

Компоненты двигателя угольной щетки

Процесс производства

• Комбинирующие элементы
• Добавление давления к комбинации
• Загорелись зеленые кисти.
• Оперативная поддержка

Что такое коллекторный двигатель постоянного тока?

Любой специалист по управлению движением должен уметь различать коллекторные и бесщеточные двигатели постоянного тока. Раньше щеточные двигатели были довольно распространены. Хотя бесщеточные двигатели постоянного тока полностью заменили их, правильный двигатель постоянного тока любого типа может значительно повысить эффективность проекта.

Ниже перечислены основные компоненты коллекторного двигателя постоянного тока:

• Статор — корпус с постоянными магнитами.
• Якорь представляет собой ротор с установленным на нем рядом электромагнитов. Внутри статора он вращается свободно.
• Коллектор — металлическое кольцо, прикрепленное к валу якоря, называется коллектором.
• Щетки. Чтобы обеспечить подачу электричества к обмоткам якоря, угольные пластины остаются в контакте с коллектором.

Крупный план двигателя Carbon

В чем разница между бесщеточными и коллекторными двигателями постоянного тока?

Якорь, состоящий из намотанных проволочных катушек, действует как двухполюсный электромагнит в щеточном двигателе постоянного тока. Коммутатор, механический поворотный переключатель, дважды за цикл меняет направление тока. В результате полюса электромагнита тянут и толкают постоянные магниты вдоль внешней части двигателя, позволяя электричеству более свободно проходить через якорь. Когда полюса коммутатора пересекают полюса постоянных магнитов, полярность электромагнита якоря меняется на противоположную.

С другой стороны, бесщеточный двигатель имеет в качестве ротора постоянный магнит. В нем также используются три ступени приводных катушек, а также уникальный датчик, отслеживающий положение ротора. Датчик передает опорные сигналы контроллеру, отслеживая положение ротора. Затем катушки систематически активируются контроллером, одна фаза за другой.

Преимущества коллекторных двигателей постоянного тока

• Общие затраты на строительство низкие.
• Восстановление — распространенный способ продлить срок службы изделия.
• Простой и недорогой контроллер
• Для фиксированной скорости контроллер не требуется.
• Идеально подходит для использования в тяжелых условиях эксплуатации

Недостатки щеточных двигателей постоянного тока

• Менее эффективный
• Электрические помехи: Переключение коммутаторов вызывает сильный электрический и электромагнитный шум из-за постоянного создания и разрыва индуктивных соединений.
• Срок службы: щетки и коллекторы изнашиваются из-за постоянного прямого контакта с валом.

Использование коллекторных двигателей постоянного тока

🔹 В бытовых товарах и автомобилях по-прежнему широко используются коллекторные двигатели постоянного тока. Они также имеют большое промышленное значение из-за возможности изменять отношение крутящего момента к скорости, что возможно только с щеточными двигателями.

Диаграмма, относящаяся к угольной щетке

Бесщеточный или щеточный двигатель: что лучше?

Как правило, бесщеточные двигатели превосходят щеточные. Пользователи могут извлечь выгоду из снижения затрат на техническое обслуживание, повышения эффективности, а также меньшего количества тепла и шума. Бесщеточные двигатели имеют один или несколько постоянных магнитов и являются синхронными. Электроинструменты с бесщеточным двигателем в настоящее время считаются предметами высокого класса.

Статор и ротор — это два электрических компонента двигателя постоянного тока. Когда вы включаете двигатель, он создает магнитное соединение, которое толкает его вперед. Когда напряжение, управляющее двигателем, изменяется на противоположное, двигатель вращается в другом направлении.

Почему бесщеточные двигатели дороже, чем щеточные?

Ротор (вращающаяся часть машины) приводится в действие внутри статора в традиционном электродвигателе (неподвижная часть). Коллектор или коммутатор, который соприкасается с крошечными угольными щетками, соединяет их через электрическое соединение.

Ротор в бесщеточной технологии состоит из магнитов, тогда как статор состоит из катушек, которые попеременно заряжены положительно или отрицательно. В результате полюса притягиваются и отталкиваются друг от друга, позволяя двигателю вращаться. Преимущество заключается в том, что ротор и статор не имеют физического контакта. Электромагниты используют магнетизм для передачи энергии от одного к другому.

Двигатель питается от постоянного тока и работает от переменного тока, генерируемого электронной картой, которая преобразует постоянный ток в трехфазный переменный ток. В результате катушки питаются попеременно, что приводит к вращающемуся полю и, следовательно, к вращению. Электронный модуль, который либо встроен в двигатель, либо размещен в корпусе, постоянно регулирует ток, чтобы двигатель работал с оптимальной эффективностью. В результате улучшается общая производительность, и вы получаете больше отдачи от затраченных средств.

Ссылка: https://www.linquip.com

---

Часто задаваемые вопросы ❓

9012 6 Что такое коллекторный двигатель постоянного тока?
Одной из самых основных форм двигателя постоянного тока является коллекторный двигатель постоянного тока. Механическая коммутация используется для передачи тока на обмотки двигателя через щетки.

Где используются щеточные двигатели постоянного тока?
Щеточные двигатели постоянного тока, с другой стороны, обеспечивают высокий пиковый крутящий момент и могут приводиться в действие простыми регуляторами скорости для широкого спектра применений. Они часто дешевле, чем альтернативные варианты, особенно в больших количествах. Также они могут иметь линейную связь крутящий момент-скорость, что упрощает управление.

Чем отличается щеточный двигатель от бесщеточного?
Бесщеточные двигатели имеют три провода, а щеточные — два. Бесщеточные двигатели не имеют щеток, а щеточные двигатели имеют. Вы также можете узнать, осмотрев двигатель.

Как работают коллекторные двигатели постоянного тока?
Механическое переключение используется в щеточных двигателях постоянного тока для изменения полярности тока в обмотках якоря (и обеспечения плавного вращения якоря). Коммутатор представляет собой механический коммутационный узел (обычно состоящий из меди). Щетка (из углерода, металла, графита или смеси материалов), шунт и пружина, а также устройство позиционирования щетки и соединения составляют щеточный узел, взаимодействующий с коллектором.

Заключение 📜

Что мы можем сказать о щетках вкратце сейчас, так это то, что щетка представляет собой электрический контакт, который передает электричество от неподвижных проводов к движущимся элементам, чаще всего на вращающемся валу. Электродвигатели, генераторы переменного тока и генераторы являются примерами типичного использования. Срок службы угольной щетки определяется тем, как часто используется двигатель и какая мощность прикладывается к нему. Угольные щетки являются одним из самых недорогих компонентов электродвигателя. С другой стороны, они часто являются критическим компонентом, обеспечивающим долговечность двигателя («жизнь») и производительность. Их производство требует высокого уровня контроля качества и контроля производственного процесса на всех стадиях технологического процесса.

Двигатели постоянного тока: общие проблемы и техническое обслуживание щеток

Щетки имеют жизненно важное значение для эффективности и продолжительности безотказной работы ваших двигателей постоянного тока и щеточных двигателей переменного тока, поскольку они представляют собой электрическое соединение между источником питания и коммутатором. Для эффективной и действенной передачи электричества щетки должны постоянно иметь полный плоский контакт с коммутатором. Техническое обслуживание щеток и коллекторов может помочь обеспечить долгий срок службы ваших двигателей постоянного тока.

На что обращать внимание при осмотре кистей:

• Поверхность кисти гладкая и блестящая
• Поверхность щетки не имеет сколов и трещин
• Форма щетки соответствует форме коллектора
• Щетка не слишком короткая (или изношена)
• Косичка щетки в хорошем состоянии
• Косичка щетки надежно крепится к щетке

Если какое-либо из этих условий не выполняется, замените щетку. Как правило, если щетка изношена на 1/4 90 182 90 183 от своей первоначальной длины, пора ее заменить. Если вам нужно заменить щетки, убедитесь, что размер, тип и класс щетки соответствуют двигателю. Как правило, вы можете найти эту информацию в руководстве по эксплуатации вашего двигателя.

4 распространенные проблемы с коллекторами и щетками:

Наиболее распространенные проблемы с двигателями постоянного тока включают в себя: резьбу, канавки, заедание меди и перекрытие.

Щетка двигателя постоянного тока Проблема: нарезание резьбы

Нарезание резьбы приводит к появлению тонких линий на поверхности коллектора. Тонкие линии появляются, когда медь переносится с коллектора на щетки. Медь внедряется в поверхность щетки и царапает поверхность коллектора. Закручивание может быть вызвано низким давлением щетки, загрязнением или использованием щетки неправильного типа. Если есть признаки резьбы, вы должны очистить коллектор, очистить или заменить щетки и установить щетки с надлежащим натяжением.

Нарезание резьбы щеткой постоянного тока

Щетка двигателя постоянного тока Проблема: нарезание канавок

Нарезание канавок оставляет на коллекторах гладкую область с прорезями. Распространенные причины образования канавок включают использование щетки неправильного класса, наличие щетки с примесями или загрязнение. При наличии канавок проверьте тип используемой щетки на предмет качества и загрязнения. При необходимости замените или очистите щетки.

Нарезка канавок щеткой постоянного тока

Щетка двигателя постоянного тока Проблема: медное сопротивление

Медное сопротивление — это когда частицы меди притягиваются к краям сегмента коллектора и обычно вызваны слишком слабым натяжением щеток, чрезмерной вибрацией или абразивной щеткой. Важно немедленно устранить медное сопротивление, потому что накопление меди в сегментах коммутатора может привести к короткому замыканию обмоток якоря. Коллектор следует очистить от медных чешуек, а щетки проверить на предмет надлежащего качества.

 

Щетка DC Медная тяга

Щетка двигателя постоянного тока Проблема: перекрытие

Перекрытие — это короткое замыкание между щетками двигателя. Короткое замыкание вызвано скоплением грязи, частиц меди и мусора между сегментами коммутатора. Затем сегменты замыкаются вместе, что приводит к возникновению дуги между щетками. Перекрытие может иметь катастрофические последствия для двигателя и его щеток. При возникновении пробоя двигатель необходимо очистить от всех загрязнений, очистить или отремонтировать поверхность коллектора, осмотреть щетки.

 

Перекрытие щеток постоянного тока

Поскольку в двигателях постоянного тока используются щетки, из-за которых могут возникать многие проблемы, необходимо регулярно проводить техническое обслуживание для проверки состояния двигателей. Регулярно проверяя свои коммутаторы, вы можете продлить срок службы ваших двигателей постоянного тока, предотвратив любые долгосрочные повреждения или катастрофические отказы. Всегда разумно иметь запасные щетки для ваших двигателей на случай, если вам понадобится заменить щетки из-за износа или загрязнения.

Как ремонтируются двигатели постоянного тока и коммутаторы?

Если ваш двигатель постоянного тока вышел из строя, для его восстановления в соответствии со стандартами OEM требуются обученные специалисты.