Vikupautomsk.ru

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

Устройство дрели

Устройство дрели

Электродвигатель. Коллекторный электродвигатель дрели содержит три основных элемента — статор, якорь и угольные щетки. Статор выполнен из электротехнической стали высокой магнитной проницаемости. Имеет цилиндрическую форму и пазы для укладки статорных обмоток. Статорных обмоток две и расположены они друг напротив друга. Статор жестко крепиться в корпусе дрели.

Ротор представляет собой вал, на который прессуется сердечник из электротехнической стали. По всей длине сердечника протачиваются канавки, через равное расстояние, для укладки якорных обмоток. Обмотки наматываются цельным проводом с отводами для крепления к коллекторным пластинам. Таким образом, образовывается якорь, разделённый на сегменты. Коллектор находится на хвостовике вала и жестко укреплен на нем. Ротор во время работы вращается внутри статора на подшипниках, которые расположены в начале и конце вала.

По пластинам во время работы двигаются подпружиненные щетки. Кстати, когда проводится ремонт дрели, следует особое внимание уделить именно им. Щетки прессуются из графита, имеют вид параллелепипеда с вмонтированными гибкими электродами.

Регулятор оборотов. Обороты дрели регулирует симисторный регулятор, расположенный в кнопке включения. Надо отметить простую схему регулировки и малое количество деталей. Собран этот регулятор в корпусе кнопки на подложке из текстолита по микроплёночной технологии. Сама плата имеет миниатюрные размеры, что позволило поместить её в корпусе курка. Ключевой момент — это то, что в регуляторе дрели (в симисторе) происходит разрыв и замыкание цепи за миллисекунды. И регулятор никак не изменяет напряжение, которое приходит из розетки ( однако меняется среднеквадратичное значение напряжения, которое показывают все вольтметры измеряющее переменное напряжение ). Точнее, происходит импульсно-фазовое управление. Если кнопка нажата слегка, то время когда цепь замкнута самое маленькое. По мере нажатия, время, когда цепь замкнута, увеличивается. Когда кнопка нажата до предела, время, когда цепь замкнута, максимально или цепь вообще не размыкается.

Более научно это выглядит следующим образом. Принцип работы регулятора основан на изменении момента (фазы) включения симистора (замыкания цепи) относительно перехода сетевого напряжения через ноль (начала положительной или отрицательной полуволны питающего напряжения).

Чтобы легче было разобраться в работе регулятора, построим три временные диаграммы напряжений: сетевого, на управляющем электроде симистора и на нагрузке. После включения дрели в сеть на вход регулятора поступает переменное напряжение (верхняя диаграмма). Одновременно на управляющий электрод симистора подается напряжение синусоидальной формы (средняя диаграмма). В момент, когда его величина превысит напряжение включения симистора, симистор откроется (цепь замкнется) и сетевой ток потечет через нагрузку. После того как величина управляющего напряжения станет ниже пороговой, симистор остается открытым за счет того, что ток нагрузки превышает ток удержания. В тот момент, когда напряжение на входе регулятора меняет свою полярность, симистор закрывается. Далее процесс повторяется. Таким образом, напряжение на нагрузке будет иметь форму как на нижней диаграмме.

Чем больше амплитуда управляющего напряжения, тем раньше включится симистор, а следовательно, больше будет и длительность импульса тока в нагрузке. И наоборот, чем меньше амплитуда управляющего сигнала, тем меньше будет длительность этого импульса. Амплитуда управляющего напряжения управляется переменным резистором соединенным с курком дрели. Из диаграммы видно, что если не сдвигать по фазе управляющее напряжение, диапазон регулирования будет от 50 до 100%. Поэтому, чтобы диапазон расширить, управляющее напряжение сдвигают по фазе, и тогда в процессы нажатия на курок напряжение на выходе регулятора будет изменяться так, как показано на рисунке ниже.

Схема подключения проводов, и в частности схема подключения кнопки дрели, в разных моделях может отличаться. Самая простая схема, и лучше всего демонстрирующая принцип работы, следующая. Один повод из шнура питания подключается к регулятору оборотов.

Чтобы не путаться, важно понять, что регулятор оборотов и устройство управления реверсом — это две разные детали, которые часто имеют разные корпуса.

Единственный провод выходящий из регулятора оборотов подключается к началу первой обмотки статора. Если бы не было устройства реверса, конец первой обмотки соединялся бы с одной из щеток ротора, а вторая щетка ротора соединялась бы с началом второй обмотки статора. Конец второй обмотки статора ведет ко второму проводу шнура питания. Вот и вся схема.

Изменение направления вращения ротора происходит, когда конец первой обмотки статора подключается не к первой, а ко второй щетке, при этом первая щетка подключается к началу второй обмотки статора.

В устройстве реверса такое переключение и происходит, поэтому щетки ротора соединяются с обмотками статора через него. На этом устройстве может быть схема, показывающая, какие провода соединяются внутри.

Черные провода ведут к щеткам ротора (5-й контакт пусть будет первая щетка, а 6-й контакт пусть будет вторая щетка), серые — к концу первой обмотки статора (пусть будет 4-й контакт) и началу второй (пусть будет 7-й контакт). При положении переключателя изображенном на фото, замкнуты конец первой обмотки статора с первой щеткой ротора (4-й с 5-м), и начало второй обмотки статора со второй щеткой ротора (7-й с 6-м). При переключении реверса во второе положение, соединяются 4-й с 6-м, и 7-й с 5-м.

Конструкция регулятора оборотов электродрели предусматривает подключение конденсатора и подключение к регулятору обоих проводов идущих от розетки. Схема на рисунке ниже, для лучшего понимания, чуть упрощена: нет устройства реверса, ещё не показаны обмотки статора, к которым и подключаются провода от регулятора (см. схемы выше).

В случае описываемой электродрели, используется только два нижних контакта: крайний левый и крайний правый. Конденсатора нет, а второй провод сетевого шнура подключается прямо к статорной обмотке.

Редуктор. Редуктор дрели предназначен для уменьшения оборотов сверла и увеличения крутящего момента. Чаще встречается шестеренчатый редуктор с одной передачей. Встречаются дрели и с несколькими передачами, например двумя, при этом сам механизм чем-то напоминает коробку передач автомобиля.

Читать еще:  Что оформляется при покупке двигателя

Ударное действие дрели. Некоторые дрели имеют ударный режим, для долбления отверстий в бетонных стенах. Для этого сбоку большой шестеренки ставится волнистая «шайба», и такая же «шайба» напротив.

При сверлении с включенным режимом удара, когда сверло упирается, например, в бетонную стену, волнистые «шайбы» соприкасаются и за счет своей волнистости имитируют удары. «Шайбы» со временем стираются, и требую замены.

Как выполняется реверс электрического двигателя с различными типами тока

Реверс – изменение направления роторного вращения в противоположную сторону. Поменять вращение возможно у электрического двигателя с током, как постоянной величины, так и с переменным значением.

Реверс используется практически во всех устройствах (крановые балки, лебёдки, тельферы, подъёмные механизмы и так далее).

Изменение направления роторного вращения не применяется в затачивающем оборудовании, вытяжках и тому подобное.

Реверс двигателей с током постоянной величины

Очень просто выполняется реверс силовых установок, имеющих постоянный ток. Для этого достаточно поменять полярность, и ротор будет крутиться в противоположную сторону.

Более сложной задачей является реверсирование двигателя с электрическим последовательным либо параллельным возбуждением.

Простой сменой полярности питания здесь не обойтись. Потребуется изменить поляризацию в возбуждающей обмотке или на роторных щётках.

Для моторов, обладающих высокой мощностью применима смена якорной полярности.

Разрыв возбуждающей обмотки на функционирующем двигателе не допускается, потому что образовавшаяся электрическая движущаяся сила обладает большим напряжением, что приведёт к пробою изоляции и, в итоге, двигатель потеряет работоспособность.

Для выполнения реверсирования используют релейные, транзисторные мосты, либо контакторы. С транзисторной мостовой схемой можно контролировать и менять вращающую скорость.

На картинке показана транзисторная схема. Для иллюстрации функционала вместо транзисторов показаны переключающие контакты. Идентично выполняются мосты для полевых транзисторов.

Коэффициент полезного действия данной схемы на порядок больше транзисторной. Управление выполняется контроллером либо логическими схемами, исключающими одновременное поступление сигнала.

Реверс асинхронного мотора

Большой популярностью в производстве пользуются асинхронные моторы, которые питаются от 3-фазного напряжения в триста восемьдесят вольт. Для изменения вращения нужно поменять местами две фазы, какие – не имеет значения.

Для подключения часто применяют схему с использованием магнитных пускателей. Для моторов с постоянным током эта схема будет идентична, за исключением применения в ней контакторов с двумя полюсами либо пускателей.

Она называется «реверсивный запуск асинхронного 3-фазного электрического двигателя».

При запуске пускателя «KM 1» кнопочным включателем «Пуск 1», напряжение подаётся непосредственно к обмоткам, при этом «Пуск 2» блокируется от незапланированного срабатывания посредством разрыва контактов «KM 1».

Вращение двигателя, при этом, осуществляется в одном направлении.

Когда пускатель«KM 1» отключён кнопочным выключателем «Стоп» либо полным отключением напряжения, допускается включение«KM 2» выключателем «Пуск 2», вследствие чего напряжение по линии«L 2» подаётся напрямую, а линии«L1» и «L3» меняют места.

«Пуск 1» зафиксирован в результате размыкания контактов«KM 2». Начинается движение в обратном направлении.

Схема довольно популярна и широко применяется из-за своей простоты и доступности комплектующих деталей. Сейчас активно используются коммутационные управляющие системы, работающие на тиристорах.

Пускатели в такой цепи применяют для дистанционного управления.

Устройство более сложное, чем у контакторов, но и более надёжное. Управление осуществляется системой «СИФУ» и частотами.

Данные устройства имеют множество функций, благодаря которым можно выполнять и реверсирование асинхронного электрического мотора, и менять скорость вращения.

В быту может появиться надобность подключения мотора триста восемьдесят на двести двадцать вольт с реверсированием. Для этого нужно переключить схему со звезды на треугольник.

Здесь для изменения направления вращения, нужно перекинуть сетевой проводник с «B» на«A», затем отключить конденсатор от «A» и подключить к«B».

Эту процедуру удобно выполнить тумблером с шестью контактами. Так выглядит типовое подключение асинхронного мотора в сеть на двести двадцать вольт с конденсатором.

Подключение коллекторного электродвигателя с реверсом

При выполнении реверса такого двигателя, нужно помнить, что:

  1. Не все коллекторные двигатели могут реверсироваться. При наличии стрелки, указывающей направление вращения, мотор реверсироваться не может.
  2. Двигатели с высокой вращательной скоростью могут работать только в одном направлении, к примеру, болгарки.
  3. Если обороты низкие, то менять направление можно (дрели, стиральные машины и тому подобное).

Выше показана схема коллекторного мотора с реверсом, работающего от различных видов тока. Для изменения направления, достаточно будет сменить полярность на роторной либо статорной обмотке, также как в моторах с током постоянной величины.

При простой смене полярности питающего напряжения, роторное вращение не поменяется. Это нужно брать во внимание при сетевом подсоединении коллекторного двигателя с реверсом.

Учитывайте, что в силовых агрегатах с высокой мощностью происходит коммутация якорной обмотки. Когда обмотки переключаются, начинает расти само индуцирующее напряжение, достигающее значений, приводящих к поломке мотора.

Домашние умельцы часто используют разные виды моторов для создания своих поделок. Это может быть щёточный двигатель, устанавливаемый на автоматические стиральные машины, которые довольно удобны, поскольку включаются прямо в домашнюю сеть двести двадцать вольт.

Им не нужны дополняющие конденсаторы, а частоту вращения можно изменять обычным регулятором мощности. На колодку с клеммами выходят 6-7 проводов.

Это зависит от вида мотора:

  • Два проводника подаются на коллекторные щётки.
  • Два провода от датчика оборотов.
  • Возбуждающие обмотки имеют два либо три проводника. Третий проводник регулирует число оборотов.

Реверсирование мотора стиральной машинки выполняется перестановкой выводов возбуждающей обмотки. Третий вывод, при его наличии, не используется.

Реверс двигателя на «arduino»

При создании различного оборудования и в роботизированной технике используют компактные щёточные моторы постоянного тока, управляемые программным контроллером«arduino».

Читать еще:  Что сделал генри форд с двигателем

Когда реверс не нужен, мощность двигателя низкая, а питающее напряжение составляет от трёх до пяти вольт – схему упрощают и подать питание напрямую от «arduino», но это редкость.

В устройствах с удалённым управлением, где нужно применить реверс двигателей с питанием больше пяти вольт, используют ключи, выполненные по схеме моста. В такой схеме используют полевые транзисторы или подключающие драйвера.

Обращаем ваше внимание на то, что сборку реверсивной схемы двигателя лучше доверить специалисту.

Но если вы обладаете необходимыми знаниями и навыками, безусловно, это можно выполнить самому, главное – строго придерживаться требований безопасности, определиться с правильной схемой подключения и приобрести качественные детали.

На сегодня это вся информация, которой мы хотели поделиться с вами касательно схем реверсирования различных типов электрических двигателей.

Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментариях под статьёй либо на нашем форуме, мы обязательно постараемся вам помочь!

Реверс электродвигателя

Для электродвигателя режим работы с периодическим изменением направления вращения (реверсирование) является наиболее благоприятным. По той причине, что ликвидируется паразитное намагничивание, вызывающее перегрев и потерю мощности электрической машиной. Кроме того, схемы реверсивного пуска намного проще, чем механические трансмиссии, состоящие из системы зубчатых шестерней. Наибольшее число вопросов вызывает способ изменения направления вращения двигателей переменного тока, ведь изменить полярность питающего напряжения невозможно. В этой статье мы представим вам основные схемные решения для запуска асинхронных и коллекторных электродвигателей, в которых предусмотрена возможность их реверсирования.

Реверс трехфазных асинхронных машин

Направление движения вращающегося магнитного поля асинхронных электродвигателей зависит от порядка подачи фаз, независимо от того как соединены его статорные обмотки – звездой или треугольником. Например, если фазы A, B, C подать на входные клеммы 1, 2 и 3 соответственно, то вращение пойдет (предположим) по часовой стрелке, а если на клеммы 2, 1, и 3, то против нее. Схема подключения через магнитный пускатель избавит вас от необходимости откручивать гайки в клеммной коробке и производить физическую перестановку проводов.

Трехфазные асинхронные машины на 380 вольт принято подключать магнитным пускателем, в котором три контакта находятся на одной раме и замыкаются одновременно, подчиняясь действию так называемой втягивающей катушки – магнитного соленоида, работающего как от 380, так и от 220 вольт. Это избавляет оператора от близкого контакта с токоведущими частями, что при токах свыше 20 ампер может быть небезопасно.

Для реверсивного пуска используется пара пускателей. Клеммы питающего напряжения на входе соединяются по прямой схеме: 1–1, 2–2, 3–3. А на выходе встречно: 4–5, 5–4, 6–6. Чтобы избежать короткого замыкания при случайном одновременном нажатии двух кнопок «Пуск» на пульте управления, напряжение на втягивающие катушки подается через дополнительные контакты противоположных пускателей. Так, чтобы при замкнутой основной группе контактов линия, которая идет на соленоид соседнего прибора, была разомкнута.

На пульте управления устанавливается трехкнопочный пост с однопозиционными – одно действие за одно нажатие – кнопками: одна «Стоп» и две «Пуск». Разводка проводов в нем следующая:

  • один фазный провод подается на кнопку «Стоп» (она всегда нормально замкнута) и перемычками с нее на кнопки «Пуск», которые всегда нормально разомкнуты.
  • С кнопки «Стоп» два провода на дополнительные контакты пускателей, которые при их срабатывании замыкаются. Так обеспечивается блокировка.
  • С кнопок «Пуск» перекрестно по одному проводу на дополнительные контакты пускателей, которые при их срабатывании размыкаются.

Подробнее о схемах подключения магнитных пускателей для трехфазных электродвигателей читайте здесь.

Реверс однофазных синхронных машин

Для запуска этим моторам необходима вторая обмотка на статоре, в цепь которой включен фазосдвигающий элемент, обычно бумажный конденсатор. Реверсировать можно только те, у которых обе статорных обмотки равнозначны – по диаметру провода, числу витков, а также при условии, что одна из них не отключается после набора оборотов.

Суть схемы реверсирования в том, что фазосдвигающий конденсатор будет подключаться то к одной из обмоток, то к другой. Для примера рассмотрим асинхронный однофазный двигатель АИРЕ 80С2 мощностью 2,2 кВт.

В его клеммной коробке шесть резьбовых выводов, обозначенных литерами с цифрами W2 и W1, U1 и U2, V1 и V2. Чтобы двигатель вращался по часовой стрелке, коммутация производится следующим образом:

  • Сетевое напряжение подается на клеммы W2 и V1.
  • Концы одной обмотки соединяются с клеммами U1 и U2. Чтобы ее запитать, они соединяются перемычками по схеме U1–W2 и U2–V1.
  • Концы второй обмотки подключают к клеммам W2 и V2.
  • Фазосдвигающий конденсатор подключают к клеммам V1 и V2.
  • Клемма W1 остается свободной.

Чтобы вращение происходило против часовой стрелки, изменяют положение перемычек, они ставятся по схеме W2–U2 и U1– W1. Схема автоматического реверса строится так же на двух магнитных пускателях и трех кнопках – двух нормально разомкнутых «Пуск» и одной нормально замкнутой «Стоп».

Реверс коллекторных двигателей

Схема включения его обмоток аналогична той, что используется в двигателях постоянного тока с последовательным возбуждением. Одна токоснимающая щетка коллектора подключается к обмотке статора, а питающее напряжение подается на другую щетку и второй вывод статорной обмотки.

При изменении положения штепсельной вилки в розетке происходит одновременная переполюсовка магнитов ротора и статора. Поэтому направление вращения не изменяется. Так же, как это происходит в двигателе постоянного тока при одновременном изменении полярности питающего напряжения на обмотке возбуждения и якоря. Изменить порядок следования фаза – ноль надо только в одном элементе электрической машины – коллекторе, который обеспечивает не только пространственное, но электрическое разделение проводников – обмотки якоря изолированы друг от друга. На практике это выполняется двумя способами:

  1. Физической переменой места установки щеток. Это нерационально, поскольку связано с необходимостью внесения изменений в конструкцию устройства. Кроме того, приводит к преждевременному выходу щеток из строя, поскольку форма выработки на их рабочем конце не совпадает с формой поверхности коллектора.
  2. Изменением положения перемычки между щеточным узлом и обмоткой возбуждения в клеммной коробке, а также точки подключения сетевого провода. Можно реализовать с помощью одного многопозиционного выключателя или двух магнитных пускателей.
Читать еще:  Шелест в двигателе на холостых оборотах

Не забудьте, что все работы по перестановке перемычек в клеммной коробке или подключению схемы реверсирования должны проводиться при полностью снятом напряжении.

Устройство и подключение однофазных электродвигателей 220В

Однофазные электродвигатели 220В широко используются в разнообразных бытовых и промышленных устройствах: холодильниках, стиральных машинах, насосах, дрелях, заточных и подобных им обрабатывающих станках. Их технические характеристики несколько уступают свойствам трехфазных двигателей. Существует два наиболее распространенных типа однофазных электродвигателей для сети переменного тока промышленной частоты:

  • асинхронные;
  • коллекторные.

Первые более просты по своему устройству, но обладают рядом недостатков, главные из которых – трудности с изменением направления и частоты вращения ротора.

Далее рассмотрены однофазные асинхронные электродвигатели и коллекторные двигатели переменного тока.

Однофазные асинхронные электродвигатели

Устройство и принцип действия

Мощность такого однофазного двигателя 220В может в зависимости от конструкции находиться в пределах от 5 Вт до 10 кВт. Его ротор – это обычно короткозамкнутая обмотка («беличья клетка») – медные или алюминиевые стержни, замкнутые с торцов.

Такой однофазный двигатель, как правило, имеет две смещенные на 90° друг относительно друга обмотки. Рабочая (главная) при этом занимает большую часть пазов статора, а пусковая (вспомогательная) – оставшуюся. И однофазным его называют потому, что у него лишь одна рабочая обмотка.

Переменный ток, протекающий по главной обмотке, создает периодически меняющееся магнитное поле. Его можно считать состоящим из двух круговых с одинаковой амплитудой, вращающихся навстречу друг другу.

По закону электромагнитной индукции в замкнутых витках ротора меняющийся магнитный поток создает индукционный ток, взаимодействующий с порождающим его полем. Если ротор неподвижен, моменты действующих на него сил одинаковы, вследствие чего ротор остается неподвижным.

Если же ротор начать вращать, то равенство моментов этих сил нарушится, поскольку скольжение его витков относительно вращающихся магнитных полей станет разным. Как следствие – сила Ампера, действующая на витки ротора со стороны прямого магнитного поля, будет значительно больше, чем со стороны обратного.

Индукционный ток в витках ротора может возникать лишь при пересечении ими силовых линий магнитного поля. А для этого они должны вращаться со скоростью, чуть меньшей, чем частота вращения поля (при одной паре полюсов – 3000 об/мин). Отсюда и название, которое получили такие электродвигатели, асинхронные.

При увеличении механической нагрузки скорость вращения уменьшается, возрастает величина индукционного тока в витках ротора. Как следствие – возрастают и механическая мощность двигателя, и мощность потребляемого им переменного тока.

Схема запуска и подключения

Понятно, что раскручивать вручную ротор при каждом запуске электродвигателя неудобно. Для создания первоначального пускового момента и используется пусковая обмотка. Поскольку она составляет с рабочей обмоткой прямой угол, для создания вращающегося магнитного поля ток в ней должен быть сдвинут по фазе относительно тока в рабочей обмотке тоже на 90°.

Добиться этого можно включением в цепь ее питания фазосмещающего элемента. Резистор или дроссель обеспечить фазовый сдвиг в 90° не могут, поэтому в большинстве ситуаций логично использование конденсатора в качестве фазосмещающего элемента. В этом случае однофазный электродвигатель обладает наилучшими пусковыми свойствами.

Когда фазовращающий элемент является конденсатором, однофазные электродвигатели конструктивно могут быть такими:

  • с пусковым конденсатором (рис. а);
  • с пусковым и рабочим (рис. б);
  • только с рабочим конденсатором (рис. в).

Первый (наиболее распространенный) вариант предусматривает подключение пусковой обмотки с конденсатором ненадолго на время пуска, после чего они отключаются. Реализовать его можно с помощью реле времени, а то и просто за счет замыкания цепи во время нажатия пусковой кнопки. Эта схема запуска характеризуется сравнительно небольшим пусковым током, но в номинальном режиме характеристики невысоки. Причина в том, что поле статора является эллиптическим (в направлении полюсов оно сильнее, чем в перпендикулярном).

Схема с рабочим, постоянно включенным конденсатором лучше работает в номинальном режиме, но имеет посредственные пусковые характеристики. Вариант с пусковым и рабочим конденсатором является промежуточным между двумя описанными выше. Расчет значений их емкостей сравнительно прост: у рабочего 0,75 мкФ на 1 кВт мощности, у пускового – в 2,5 раза больше.

Коллекторный двигатель переменного тока

Рассмотрим коллекторный двигатель переменного тока. Универсальные коллекторные электродвигатели могут питаться от источников как переменного, так и постоянного тока. Они часто используются в электроинструментах, швейных и стиральных машинах, мясорубках – там, где нужен реверс, регулировка частоты вращения ротора или его вращение с частотой более 3000 об/мин.

Обмотки статора и ротора коллекторного электродвигателя соединяются последовательно. К обмоткам ротора ток подводится через щетки, соприкасающиеся с пластинами коллектора, к которым подсоединяются концы обмоток ротора.

Реверс однофазного двигателя с коллектором осуществляется за счет изменения полярности включения в сеть обмоток статора или ротора, а скорость вращения можно регулировать, изменяя величину тока в обмотках.

Основные недостатки такого двигателя:

  • высокая стоимость;
  • сложность устройства, практическая невозможность самостоятельно осуществить его ремонт;
  • значительный уровень шума, трудное управление, создание радиопомех.

Остается добавить, что при использовании устройств, содержащих однофазный электродвигатель, следует самое пристальное внимание уделить выбору его типа, схеме подключения, тому, как правильно осуществить расчет элементов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector