Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коллекторный двигатель постоянного тока

Коллекторный двигатель постоянного тока

Преобразование электрического тока в механическое движение (вращение) осуществляется электромеханическим преобразователем энергии — электрической машиной. Принцип работы, которой, основан на явлениях электромагнитной индукции и силы Ампера, действующей на проводник с током, движущийся в магнитном поле.

Электрические машины делятся по видам преобразования энергии:

• Генератор — преобразует механическую энергию в электрическую и тепло;
• Электрический двигатель — преобразует электрическую энергию в механическую работу и тепло;
• Электромеханический преобразователь (трансформатор) — преобразуют электрическую энергию одного вида в электрическую энергию другого вида, отличающуюся по напряжению, частоте и другим параметрам;
• Электромагнитный тормоз — механическая и электрическая энергии преобразуются в тепло.

В большинстве случаев электрическая машина состоит из двух элементов рис. 1;
• Ротор (якорь) — вращающаяся часть, состоит из обмотки якоря и коллекторного узла;
• Статор — неподвижная часть, состоит из источника магнитного поля. Постоянный магнит или электромагнит.

Между ротором и статором присутствует воздушный зазор, который служит их разделителем.

Электрические машины делятся на:

КоллекторныеБесколлекторные
Постоянного токаСинхронные
УниверсальныеАсинхронные

Коллекторный двигатель постоянного тока

Коллекторный электродвигатель — электрическая машина, в которой датчиком положения ротора и переключателем тока в обмотках является одно и то же устройство — щёточно-коллекторный узел.

Щеточно-коллекторный узел — обеспечивает электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части двигателя. Состоит из коллектора (набора контактов, расположенных на роторе) и щёток (скользящих контактов, расположенных вне ротора и прижатых к коллектору), рис. 2.

Обычно в маломощных моторах всего два полюса обмотки возбуждения (одна пара) и трехзубцовый якорь. Три зуба это минимум для запуска из любого положения, но чем больше зубцов тем более эффективно используется обмотка, меньше токи и более плавный момент, т.к сила является проекцией на угол, а активный участок обмотки проворачивается на меньший угол.

В коллекторном электродвигателе щёточно-коллекторный узел одновременно выполняет две функции:
• является датчиком углового положения ротора (датчик угла) со скользящими контактами;
• переключателем направления тока со скользящими контактами в обмотках ротора в зависимости от углового положения ротора.

Щеточно-коллекторный узел является сам ненадежным элементом электрических машин, поскольку скользящие контакты интенсивно изнашиваются от трения.

Электродвигатели характеризуют два основных параметра — это скорость вращения вала (ротора) и момент вращения, развиваемый на валу. В общем плане оба этих параметра зависят от напряжения, подаваемого на двигатель и тока в его обмотках.

Принцип работы коллекторного двигателя постоянного тока.

Прямоугольная рамка (ротор), свободно вращающаяся вокруг своей оси, помещена между постоянными магнитами. Если через рамку пропустить ток, то на обе ее стороны начнут действовать электродинамические силы. Действие этих сил, приводит рамку в движение. Рамка будет двигаться до тех пор, пока не достигнет положения, когда щетки попадут на диэлектрический зазор между пластинами коллектора. Рамка по инерции проскочит это положение, направление тока в рамке поменяется на противоположное, но силы действующие на рамку не поменяют своего направления, и она продолжит свое вращение в том-же направлении.

Разновидности коллекторных двигателей постоянного тока :

Малой мощности (единицы Ватт), рабочее напряжение 3-9 В:
• трёхполюсной ротор на подшипниках скольжения;
• коллекторный узел из двух щёток — медных пластин;
• двухполюсной статор из постоянных магнитов.

Более мощные (десятки Ватт), рабочее напряжение 12–24 В:
• многополюсный ротор на подшипниках качения;
• коллекторный узел из двух или четырёх графитовых щёток;
• четырёхполюсный статор из постоянных магнитов.

Высокой мощности (сотни Ватт):
• Четырех полюсный статор из электромагнитов.

Подключение обмотки статора

Обмотки статора могут подключаться несколькими способами:

1. Последовательно с ротором (так называемое последовательное возбуждение, см. рис. 4

Преимущество: большой максимальный момент;

Недостаток: большие обороты холостого хода, способные повредить двигатель.

2. Параллельно с ротором (параллельное возбуждение), см. рис. 5

Преимущество: большая стабильность оборотов при изменении нагрузки;

Недостаток: меньший максимальный момент.

3. Часть обмоток параллельно с ротором, часть последовательно (смешанное возбуждение), см. рис. 6.

До некоторой степени совмещает достоинства предыдущих типов.

4. Отдельным источником питания (независимое возбуждение), см. рис. 7.

Общие достоинства коллекторных двигателей постоянного тока — простота изготовления, эксплуатации и ремонта, достаточно большой ресурс.
К недостаткам можно отнести то, что эффективные конструкции (с большим КПД и малой массой) таких двигателей являются низкомоментыми и быстроходными (сотни и тысячи оборотов в минуту), поэтому для большинства приводов (кроме вентиляторов и насосов) необходимы редукторы.

Управление коллекторными двигателями постоянного тока.

Для работы двигателя достаточно подать на него напряжения питания постоянного тока. Проблемы начинают возникать, когда появляется необходимость в регулировке скорости вращения вала такого двигателя. Нужно учитывать, что при вращении на малых скоростях, крутящий момент на валу будет то же мал. Если требуются низкие скорости вращения, то применяются редуктора.

В коллекторных двигателях постоянного тока ярко выражен пусковой ток, который превышает номинальный в несколько раз (10-40 раз). Почему это происходит? Это работает противоэдс. Когда двигатель стоит, то ток который через него может пройти зависит только лишь от двух параметров — напряжения питания и сопротивления якорной обмотки, (8).

Ioя — ток обмотки якоря;
U — напряжение питающей сети;
∑r — сопротивление обмоток якоря;

Как только двигатель начнет движение, то возникает противоЭДС — Епр. Обмотка якоря движется поперек магнитного поля статора и в ней наводится ЭДС, как в генераторе, но направлена она встречно той, что вращает двигатель. И в результате, ток через якорь резко снижается, тем больше, чем выше скорость, формула 9.

Снижение пускового тока можно добится уменьшением напряжения питания или повышением сопротивления обмотки якоря. Для повышения сопротивления обмотки якоря применяется ввод дополнительного сопротивления Rд, формула (10).

Таким образом, можно добиться величины пускового тока, в нужном диапазоне, безопасном для двигателя. Добавочное сопротивление может быть как в виде реостата, так и в виде нескольких резисторов. Это нужно для того, чтобы в процессе запуска двигателя, менять сопротивление в якорной цепи.

Епр — противоэдс, зависит от конструкции двигателя, и оборотов, формула 11.

Ce — одна из конструктивных констант. Они зависят от конструкции двигателя, числа полюсов, количества витков, толщин зазоров между якорем и статором. Нам она не особо нужна, при желании ее можно вычислить экспериментально. Главное, что она константа и на форму кривых не влияет.
Ф — поток возбуждения. т.е. сила магнитного поля статора. В моторах, где она задается постоянным магнитом это тоже константа, а в двигателях с обмоткой возбуждения, этот параметр можно менять.
n — обороты якоря.

Зависимость момента M от тока и потока, формула 12.

См — конструктивная константа.

Вот тут стоит обратить внимание, что зависимость момента от тока совершенно прямая. Т.е. просто замеряя ток, при неизменном потоке возбуждения, мы можем совершенно точно узнать величину момента.

Импульсный способ управления.

Следующий метод управления, как более перспективный, основан на применении широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Он, действительно, самый распространенный. К двигателю подводятся импульсы неизменного по амплитуде напряжения управления U у.ном, в результате чего его работа состоит из чередующихся периодов разгона и торможения, рис 14. Если эти периоды малы по сравнению с полным временем разгона и остановки ротора, то угловая скорость ротора не успевает к концу каждого периода достигать установившихся значений и установится некоторая средняя угловая скорость. Значение при неизменных моменте нагрузки и напряжении возбуждения однозначно определяется относительной продолжительностью импульсов ε

tи — длительность импульса;
Ти — период.

С увеличением относительной продолжительности импульсов угловая скорость ротора растет (ωср>ωср).В период паузы tп ротор обязательно должен тормозиться. Если это условие не будет выполняться, то угловая скорость ротора при любом значении ω будет непрерывно увеличиваться, пока не достигнет значения угловой скорости х.х., так как во время импульса угловая скорость будет возрастать, а во время паузы — оставаться практически неизменной.
С ростом частоты управляющих импульсов амплитуда колебаний скорости уменьшается; среднее значение угловой скорости остается при этом неизменным.

Читать еще:  Двигатель бмв n46 работает как дизель

Коллекторный двигатель постоянного и переменного тока

В бытовом электрооборудовании, где используются электродвигатели, как правило, устанавливаются электромашины с механической коммутацией. Такой тип двигателей называют коллекторными (далее КД). Предлагаем рассмотреть различные виды таких устройств, их принцип действия и конструктивные особенности. Мы также расскажем о достоинствах и недостатках каждого из них, приведем примеры сферы применения.

Что такое коллекторный двигатель?

Под таким определением подразумевается электромашина, преобразовывающая электроэнергию в механическую, и наоборот. Конструкция устройства предполагает наличие хотя бы одной обмотки подсоединенной к коллектору (см. рис. 1).

Рисунок 1. Коллектор на роторе электродвигателя (отмечен красным)

В КД данный элемент конструкции используется для переключения обмоток и в качестве датчика, позволяющего определить положение якоря (ротора).

Виды КД

Классифицировать данные устройства принято по типу питания, в зависимости от этого различают две группы КД:

  1. Постоянного тока. Такие машины отличаются высоким пусковым моментом, плавным управлением частоты вращения и относительно простой конструкцией.
  2. Универсальные. Могут работать как от постоянного, так и переменного источника электроэнергии. Отличаются компактными размерами, невысокой стоимостью и простотой управления.

Первые, делятся на два подвида, в зависимости от организации индуктора он может быть на постоянных магнитах или специальных катушках возбуждения. Они служат для создания магнитного потока, необходимого для образования вращательного момента. КД, где используются катушки возбуждения, различают по типам обмоток, они могут быть:

  • независимыми;
  • параллельными;
  • последовательными;
  • смешанными.

Разобравшись с видами, рассмотрим каждый из них.

КД универсального типа

На рисунке ниже представлен внешний вид электромашины данного типа и ее основные элементы конструкции. Данное исполнение характерно практически для всех КД.

Конструкция универсального коллекторного двигателя

Обозначения:

  • А – механический коммутатор, его также называют коллектором, его функции были описаны выше.
  • В – щеткодержатели, служат для крепления щеток (как правило, из графита), через которые напряжение поступает на обмотки якоря.
  • С – Сердечник статора (набирается из пластин, материалом для которых служит электротехническая сталь).
  • D – Обмотки статора, данный узел относится к системе возбуждения (индуктору).
  • Е – Вал якоря.

У устройств данного типа, возбуждение может быть последовательным и параллельным, но поскольку последний вариант сейчас не производят, мы его не будем рассматривать. Что касается универсальных КД последовательного возбуждения, то типовая схема таких электромашин представлена ниже.

Схема универсального коллекторного двигателя

Универсальный КД может работать от переменного напряжения благодаря тому, что когда происходит смена полярности, ток в обмотках возбуждения и якоря также меняет направление. В результате этого вращательный момент не изменяет своего направления.

Особенности и область применения универсальных КД

Основные недостатки данного устройства проявляются при его подключении к источникам переменного напряжения, что отражается в следующем:

  • снижение КПД;
  • повышенное искрообразование в щеточно-коллекторном узле, и как следствие, его быстрый износ.

Ранее КД широко применялись, во многих бытовых электроприборах (инструмент, стиральные машины, пылесосы и т.д.). На текущий момент производители практически престали использовать данный тип двигателей отдав предпочтение безколлекторным электромашинам.

Теперь рассмотрим коллекторные электромашины, работающие от источников постоянного напряжения.

КД с индуктором на постоянных магнитах

Конструктивно такие электромашины отличаются от универсальных тем, что вместо катушек возбуждения используются постоянные магниты.

Конструкция коллекторного двигателя на постоянных магнитах и его схема

Этот вид КД получил наибольшее распространение по сравнению с другими электромашинами данного типа. Это объясняется невысокой стоимостью вследствие простоты конструкции, простым управлением скорости вращения (зависит от напряжения) и изменением его направления (достаточно изменить полярность). Мощность двигателя напрямую зависит от напряженности поля, создаваемого постоянными магнитами, что вносит определенные ограничения.

Основная сфера применения – маломощные приводы для различного оборудования, часто используется в детских игрушках.

КД на постоянных магнитах с игрушки времен СССР

К числу преимуществ можно отнести следующие качества:

  • высокий момент силы даже на низкой частоте оборотов;
  • динамичность управления;
  • низкая стоимость.

Основные недостатки:

  • малая мощность;
  • потеря магнитами своих свойств от перегрева или с течением времени.

Для устранения одного из основных недостатков данных устройств (старения магнитов) в системе возбуждения используются специальные обмотки, перейдем к рассмотрению таких КД.

Независимые и параллельные катушки возбуждения

Первые получили такое название вследствие того, что обмотки индуктора и якоря не подключаются друг к другу и запитываются отдельно (см. А на рис. 6).

Рисунок 6. Схемы КД с независимой (А) и параллельной (В) обмоткой возбуждения

Особенность такого подключения заключается в том, что питание U и UK должны отличаться, в противном случае н возникнет момент силы. Если невозможно организовать такие условия, то катушки якоря и индуктора подключается параллельно (см. В на рис. 6). Оба вида КД обладают одинаковыми характеристиками, мы сочли возможным объединить их в одном разделе.

Момент силы у таких электромашин высокий при низкой частоте вращения и уменьшается при ее увеличении. Характерно, что токи якоря и катушки независимы, а общий ток является суммой токов, проходящих через эти обмотки. В результат этого, при падении тока катушки возбуждения до 0, КД с большой вероятностью выйдет из строя.

Сфера применения таких устройств – силовые установки с мощностью от 3 кВт.

Положительные черты:

  • отсутствие постоянных магнитов снимает проблему их выхода из строя с течением времени;
  • высокий момент силы на низкой частоте вращения;
  • простое и динамичное управление.

Минусы:

  • стоимость выше, чем у устройств на постоянных магнитах;
  • недопустимость падения тока ниже порогового значения на катушке возбуждения, поскольку это приведет к поломке.

Последовательная катушка возбуждения

Схема такого КД представлена на рисунке ниже.

Схема КД с последовательным возбуждением

Поскольку обмотки включены последовательно, то ток в них будет равным. В результате этого, когда ток в обмотке статора становится меньше, чем номинальный (это происходит при небольшой нагрузке), уменьшается мощность магнитного потока. Соответственно, когда нагрузка увеличивается, пропорционально увеличивается мощность потока, вплоть до полного насыщения магнитной системы, после чего эта зависимость нарушается. То есть, в дальнейшем рост тока в обмотке катушки якоря не приводит к увеличению магнитного потока.

Указанная выше особенность проявляется в том, что КД данного типа непозволительно запускать при нагрузке на четверть меньше номинальной. Это может привести к тому, что ротор электромашины резко увеличит частоту вращения, то есть, двигатель пойдет «в разнос». Соответственно, такая особенность вносит ограничения на сферу применения, например, в механизмах с ременной передачей. Это связано с тем, что при ее обрыве электромашина начинает работать в холостом режиме.

Указанная особенность не распространяется на устройства, чья мощность менее 200 Вт, для них допустимы падения нагрузки вплоть до холостого режима работы.

Преимущества КД с последовательной катушкой, такие же, как у предыдущей модели, за исключением простоты и динамичности управления. Что касается минусов, то к ним следует отнести:

  • высокую стоимость в сравнении с аналогами на постоянных магнитах;
  • низкий уровень момента силы при высокой частоте оборотов;
  • поскольку обмотки статора и возбуждения подключены последовательно, возникают проблемы с управлением скоростью вращения;
  • работа без нагрузки приводит к поломке КД.

Смешанные катушки возбуждения

Как видно из схемы, представленной на рисунке ниже, индуктор на КД данного типа обладает двумя катушками, подключенных последовательно и параллельно обмотке ротора.

Схема КД со смешанными катушками возбуждения

Как правило, одна из катушек обладает большей намагничивающей силой, поэтому она считается, как основная, соответственно, вторая – дополнительная (вспомогательная). Допускается встречное и согласованное включение катушек, в зависимости от этого интенсивность магнитного потока соответствует разности или сумме магнитных сил каждой обмотки.

Читать еще:  Авто датсун он до технические характеристики двигатель

При встречном включении характеристики КД становятся близкими к соответствующим показателям электромашин с последовательным или параллельным возбуждением (в зависимости от того, какая из катушек является основной). То есть, такое включение актуально, если необходимо получить результат в виде неизменной частоты оборотов или их увеличению при возрастании нагрузки.

Согласованное включение приводит к тому, что характеристики КД будут соответствовать среднему значению показателями электромашин с параллельными и последовательными катушками возбуждения.

Единственный недостаток такой конструкции – самая высокая стоимость в сравнении с другими типами КД. Цена оправдывается благодаря следующими положительными качествами:

  • не устаревают магниты, за отсутствием таковых;
  • малая вероятность выхода из строя при нештатных режимах работы;
  • высокий момент силы на низкой частоте вращения;
  • простое и динамичное управление.

Уход в эксплуатации за электродвигателями постоянного тока

Коллектор. Поверхность коллектора должна быть гладкой, отполированной и иметь красный цвет с фиолетовым оттенком. При загрязнении коллектора его протирают чистой, мягкой, неволокнистой сухой тряпкой, слегка смоченной в бензине или спирте. Если на поверхности коллектора есть значительные следы обгорания, чистить его нужно стеклянной бумагой № 180-220, навернутой на деревянную колодку, хорошо пригнанную по окружности коллектора.

Ширина бумаги должна быть равна длине коллектора. Шлифование коллектора без колодки недопустимо. Шлифование можно проводить при номинальной частоте вращения якоря машины без нагрузки.

Если в результате износа коллектора поверхность меди сравнялась с поверхностью межламельной миканитовой изоляции, то коллектор следует продорожить на глубину 1 — 1,5 мм, после чего дорожку прочистить щеткой и коллектор прошлифовать. Когда таким образом коллектор невозможно привести в нормальное состояние, его необходимо проточить и затем шлифовать.

Проточку коллектора выполняют только в холодном состоянии острым резцом. Коллектор при проточке не должен иметь осевых перемещений. При шлифовке его для предотвращения попадания внутрь машины медной пыли петушки и обмотку якоря следует оклеить бумагой, а по окончании шлифовки продуть машину сжатым воздухом.

На торце коллектора есть риска предельного износа, до которой его можно протачивать. Выступающая часть мнканитовой манжеты коллектора (конус) не должна иметь следов перебросов, пыли и грязи. Конус также необходимо протирать сухой и чистой тряпкой.

Щеткодержатели и щетки. Рабочая высота щетки должна быть для двигателей ДМК-1 не менее 15 мм и для двигателей П-11М не менее 10 мм. Износившиеся щетки необходимо заменить новыми. Вновь установленные щетки должны быть притерты к коллектору до полного их прилегания. Щетки притирают стеклянной шкуркой зернистостью от № 46 до 220, которую закладывают между коллектором и щеткой (шероховатой стороной к щетке). При этом стеклянную бумагу необходимо прижать к коллектору и протаскивать вперед и назад до тех пор, пока поверхность щетки не совпадет с окружностью коллектора.

После замены трех щеток и более не следует включать машину сразу на полную нагрузку. Рекомендуется в течение 8-10 ч давать 7з нормальной нагрузки, чтобы щетки приработались. Щетки должны свободно передвигаться вдоль обоймы (без заеданий) и в то же время зазор не должен быть более допустимого. При сработавшейся щетке можно допустить зазор по ширине не более 0,15 мм (по оси коллектора). Для машин П-11М и ДМК-1 применяют электрографитные щетки с размерами соответственно 8Х10X Х25 мм и 10X12,5X32 мм. Марки щеток ЭГ-4 и ЭГ-74.

Периодически следует проверять нажатие щеток на коллектор. Нормальное нажатие пальцев на щетки ЭГ-4 двигателей П-11М должно быть 120-160 гс, а для двигателей ДМК-1 — 190-250 гс. Для щеток марки ЭГ-74 двигателей П-11М нажатие должно составлять 200-320 гс, а для двигателей ДМК-1 — 310-500 гс. Слишком сильное нажатие ведет к чрезмерному нагреванию коллектора и быстрому износу как коллектора, так и щеток, а слабое вызывает опасное искрение. Зазор между нижней кромкой обоймы щеткодержателя и поверхностью коллектора у машин типа П составляет 1,5-2,5 мм.

При замене щеток необходимо проверить, не препятствует ли жгутик свободному перемещению щеток в обойме; крепление кабелей к щеткодержателям; межкатушечные соединения со стороны коллектора; состояние щитка зажимов и контактов; положение траверсы: нормальное положение траверсы обозначено яркой красной полоской, нанесенной на щите и на траверсе.

Уход за шариковыми подшипниками. Осматривать подшипники и менять в них смазку следует после 3000 ч работы и при текущем ремонте ТР-3 электровоза. Во время работы машины подшипники не должны нагреваться выше нормы, т. е. температура каждого подшипника при установившемся тепловом режиме машины не должна превышать-!-100°С, а их шум во время работы должен быть равномерным.

При появлении недопустимого превышения температуры, неравномерного или повышенного шума подшипники следует осмотреть,

для чего надо разобрать машину. После вскрытия подшипника необходимо промыть его вначале керосином, затем бензином, слегка наклонив машину обмоткой кверху.

В случае обнаружения трещин или других внешних повреждений подшипник заменить. Если при чистке и замене смазки повреждения не будут обнаружены, а шум не исчезнет и подшипник опять нагревается до температуры выше допустимой, то его следует заменить. Неисправный подшипник нужно снимать с вала специальным приспособлением — струбциной, съемником.

Для насадки на вал новый подшипник очистить от консервирующей смазки, промыв бензином, и подогреть его в масле при температуре 80-90° С. Подогреваемый подшипник ни в коем случае нельзя класть на дно сосуда, наполненного маслом и находящегося на источнике тепла. Нужно подвесить подшипник так, чтобы он не касался стенок и дна сосуда.

Подогретый подшипник легко насадить на вал, нанося легкие удары молотком по медной прокладке, упирающейся во внутреннее кольцо подшипника (но не в наружное). Удары непосредственно по подшипнику недопустимы.

После замены подшипника следует собрать машину. Прежде чем собрать подшипниковые узлы, надо заложить в них смазку, следя за тем, чтобы в подшипники не попали опилки, влага, пыль и т. п. Чрезмерное количество смазки может вызвать превышение допустимой температуры нагрева подшипников, поэтому полость каждого подшипника должна быть заполнена смазкой не более чем на 2/з ее объема. Пространство между шариками и сепараторами нужно заполнить смазкой по всей окружности, а углубления в наружной и во внутренней крышках — от ‘/з до 2/з объема углублений. Для наполнения каждого подшипника требуется 15-20 г смазки для двигателя П-11М марки ЖРО ТУ32ЦТ-015-71, а для двигателя ДМК-1 -марки ЦИАТИМ-221.

Можно применять смазку ЦИАТИМ-203. Смешивание смазок не допускается. После сборки подшипниковых узлов рекомендуется в течение 2-3 мин вращать якорь вручную (для первоначального распределения смазки), потом в течение 5 мин вращать якорь на холостом ходу при пониженном напряжении.

Для проверки качества сборки подшипниковых узлов нужно включить машину на холостой ход на 5-10 мин при номинальной частоте вращения. Превышение допустимой температуры подшипников, повышенный или неравномерный шум говорят о неудовлетворительной сборке или дефектах подшипников.

В двигателях П-11М и ДМК-1 заменить смазку можно, не разбирая их. Для этого необходимо:

открыть винтовые пробки, находящиеся в наружных крышках подшипниковых узлов или на фланцевых щитах;

через пресс-масленки, также находящиеся на наружной крышке подшипникового узла или на фланцевом щите, шприцем под давлением ввести новую смазку до полного вытеснения старой (отработанной) через спускное отверстие, закрываемое пробкой;

включить электродвигатель и дать ему поработать в течение 30 мин с открытыми спускными отверстиями для полного выхода из подшипниковых узлов излишка смазки;

выключить электродвигатель; после остановки открыть крышку переднего подшипникового щита и осмотреть внутреннюю подшипниковую крышку; при наличии смазки на поверхности крышки (в месте выхода вала) удалить ее ветошью;

Читать еще:  Вольво хс70 д3 что за двигатель

закрыть спускные отверстия винтовыми пробками и включить электродвигатель для нормальной работы.

Особенности по уходу в зимнее время. Зимой вводить в теплое помещение электровоз можно толоко с теплыми электродвигателями При текущих ремонтах ТР-1 и ТР-2 необходимо проверить сопротивление изоляции электродвигателей мегомметром напряжением 500 В. Электродвигатель с сопротивлением менее 0,5 МОм подвергнуть сушке электрическим током, включив его на пониженное напряжение. Якорь при этом нужно медленно поворачивать.

Сушку можно вести методом наружною обогрева (посредством ламп, сушильных печей и др.). Во время сушки температура обмотки не должна превышать +100° С. Сушку считать законченной, если сопротивление изоляции достигло 0,5 МОм и при дальнейшей сушке в течение 2-3 ч увеличивается незначительно.

Щетки перед установкой необходимо сушить в печи в течение 10 ч при температуре +70° С. После сушки щетки хранить в сухом месте.

Разборка. При разборке электродвигателя следует:

отсоединить от двигателя все провода, подходящие к нему, и спаренный с ним механизм;

отвернуть болты, крепящие электродвигатель к каркасу, и, закрепив строп за грузовой винт, поднять двигатель;

стяжным приспособлением снять муфту или шкив;

снять крышки с коллекторных люков переднего щита; ослабить болты, крепящие траверсу;

поднять щетки и отсоединить кабели от траверсы;

отвернуть болты, крепящие крышку подшипника переднего щита;

отвернуть болты, крепящие передний и задний подшипниковые щиты к станине;

избегая перекосов, снять передний подшипниковый щит;

отжать задний подшипниковый щит от расточки станины, также избегая перекосов;

осторожно, стараясь не повредить обмотку, вынуть (в сторону вентилятора) из двигателя якорь вместе с задним подшипниковым щитом, предварительно обернув бумагой коллектор;

если необходимо снять задний щит с подшипника, то отвернуть болты, крепящие крышку подшипника, и снять щит. Якорь положить на верстак так, чтобы вентилятор свешивался;

если нужно снять траверсу, то отвернуть гайки болтов, крепящих ее к торцовой стенке переднего подшипникового щита, и вынуть траверсу из расточки щита;

прочистить машину, шариковые подшипники сначала промыть в керосине, а затем в бензине и обернуть промасленной бума!ой-, шариковые подшипники снимают только при их неисправности для замены.

Сборка. Станину, катушки, полюсы и якорь протереть сухой чистой тряпкой. Установить полюсы с катушками в станину и затянуть болтами. Якорь поместить на верстак или настил так, чтобы вентилятор свешивался. На вал надеть внутренние крышки, а затем напрессовать подшипники. Со стороны вентилятора поставить подшипниковый щит, смазать подшипник, поставить наружную подшипниковую крышку и затянуть болты.

Осторожно, избегая повреждении обмотки якоря, коллектора и полюсных катушек, вставить якорь в станину до полной посадки подшипникового щита в расточку. Укрепить передний подшипниковый щит с предварительно установленной траверсой по метке, сделанной на траверсе и подшипниковом щите заводом-изготовителем. Подшипниковые щиты равномерно затянуть болтами. Смазать подшипник, поставить наружную крышку и затянуть болтами. Вставить щетки в щеткодержатели, а коллекторные люки закрыть крышками.

Коллекторный двигатель постоянного тока

В отечественной классификации двигатели, о которых пойдёт речь ниже, обычно называют двигателями постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов. Вообще говоря, двигатели постоянного тока могут иметь различную конструкцию (например, с возбуждением от обмотки возбуждения), но среди двигателей малой мощности, массово применяемых в сервоприводах в основном применяются именно двигатели с постоянными магнитами.

Как работает коллекторный двигатель?

Коллекторный двигатель постоянного тока имеет обмотку на роторе и постоянный магнит на статоре. Обмотка ротора состоит из нескольких сегментов, которые подключены к пластинам коллектора. Щётки, перемещающиеся по коллектору, обеспечивают передачу электрического тока между статором и ротором, а также переключение сегментов обмотки при вращении ротора. При подаче постоянного напряжения к выводам двигателя электрический ток протекает через щётки и коллектор в сегменты обмотки, подключённые к пластинам коллектора на которых в настоящий момент стоят щётки. Ток, протекающий по обмотке ротора, взаимодействует с магнитным полем постоянных магнитов, создавая крутящий момент, который поворачивает ротор. При вращении ротора сегменты коллектора переключаются, позволяя току протекать через другие участки обмотки. Ток, протекающий через постоянно поворачивающиеся секции обмотки ротора, постоянно создаёт крутящий момент. При приложении к обмотке постоянного напряжения коллекторный двигатель вращается с постоянной скоростью.

Возможные варианты и специальные случаи

Выпускаемые сейчас бесколлекторные двигатели могут иметь самую разную конструкцию.
Коллекторные двигатели постоянного тока могут выпускаться с различной технологией изготовления обмотки. Есть двигатели с классической обмоткой, намотанной на стальной сердечник, и двигатели с полой цилиндрической обмоткой без стального сердечника. С точки зрения параметров имеется определённая разница между обмотками различных типов. Во-первых, классическая обмотка имеет существенно большую индуктивность, чем полая цилиндрическая обмотка, и соответственно большую постоянную времени. По этой причине, полая цилиндрическая обмотка допускает более динамичное изменение тока (момента), однако при работе от контроллера двигателя с невысокой частотой ШИМ модуляции для сглаживания пульсаций тока требуются фильтрующие дроссели большей индуктивности (а соответственно и большего размера). Во-вторых, классическая обмотка имеет большой момент инерции. При расположении обмотки на роторе, момент инерции ротора увеличивается, что отрицательно сказывается на динамике двигателя, особенно в случае работы на малоинерционную нагрузку. Кроме того, классическая обмотка, как правило, имеет заметно больший момент магнитной фиксации, а также меньший КПД, чем полая цилиндрическая обмотка.

Коллекторные двигатели могут также отличаться материалом, использованным при изготовлении щёток. В настоящее время при изготовлении коллекторных двигателей малой мощности применяются главным образом две технологии – графитовые и металлические щётки. Графитовые щётки изготавливаются из медно-графитового сплава и представляют собой бруски сложной формы, прижимаемые к коллектору пружинами. Коллектор в этом случае изготавливается из меди. Такие щётки хорошо работают с большими токами и в тяжёлых режимах (старт-стоп, реверс). При этом они создают больше помех и приводят к большим значениям тока холостого хода двигателя и к несколько более высоким потерям. Металлические щётки изготавливаются с использованием благородных металлов. В качестве материала для щёток применяется бронза с напылением в области контакта с коллектором. Щётки имеет форму плоской пластины, которая пружинит при прижатии к коллектору. В качестве материала для коллектора используется сплавы благородных металлов. Эти щётки плохо выдерживают большие токи и резкие броски тока, но хорошо работают на постоянных нагрузках и имеют низкие шумы.

Отличия от других типов двигателей

Одно из основных отличий коллекторного двигателя от бесколлекторных ДПТ и от синхронных двигателей с постоянными магнитами – это наличие щёточно-коллекторного узла. Эта часть двигателя отличается повышенным износом, поскольку представляет собой электрическое соединение подвижных частей. Щёточно-коллекторный узел – это один из факторов ограничивающих срок службы и скорость коллекторного двигателя. С другой стороны, коллекторные двигатели выгодно отличаются простотой управления.

Когда нужен коллекторный двигатель?

Несмотря на срок службы и удельную мощность меньшие, чем у бесколлекторных двигателей, коллекторные двигатели по-прежнему представлены в каталогах производителей и продолжают применяться в различных проектах.

В тех случаях, когда в системе предполагается использование управления двигателем без использования обратной связи, коллекторный двигатель имеет очевидные преимущества: для его работы в таком случае можно обойтись без специализированного контроллера – достаточно обычного источника питания. Если двигатель подключается к управляющей электронике более или менее длинным кабелем, то будет существенна разница по количеству проводов, требуемых для подключения двигателя: 2 у коллекторного против 8 у бесколлекторного (с учётом датчиков Холла). В проектах, где пользователь управляющую электронику разрабатывает самостоятельно, может быть существенно то, что для коллекторного двигателя структура её программной части и аппаратная часть могут быть несколько проще.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector