Një motor komutator është një makinë elektrike sinkrone në të cilën çelësi i rrymës në dredha-dredha dhe sensori i pozicionit të rotorit bëhen në formën e së njëjtës pajisje - një montim kolektori furçash. Kjo pajisje vjen në shumë forma.
Variantet
Një motor me komutator DC zakonisht përfshin artikuj të tillë si:
- rotor trepolësh në kushinetat e mëngës;
- stator me magnet të përhershëm me dy pol;
- pllaka bakri si furça të montimit të komutatorit.
Ky grup është tipik për solucionet me fuqi më të ulët që përdoren zakonisht në lodrat e fëmijëve ku nuk kërkohet fuqi e lartë. Motorët më të fuqishëm përfshijnë disa elementë të tjerë strukturorë:
- katër furça grafiti në formën e një asambleje kolektori;
- rotor shumëpolësh në kushinetat rrotulluese;
- stator magnet i përhershëm me katër pole.
Më shpesh ky lloj i pajisjes motorikepërdoret në makinat moderne për të drejtuar tifozin e sistemit të ftohjes dhe ventilimit, pompat e larjes, fshirëset dhe elementët e tjerë. Ka edhe agregate më komplekse.
Fuqia e një motori elektrik prej disa qindra vat përfshin përdorimin e një statori katërpolësh të bërë nga elektromagnet. Për të lidhur mbështjelljet e tij, mund të përdoret një nga disa metoda:
- Në seri me rotorin. Në këtë rast, përftohet një çift rrotullues i madh maksimal, megjithatë, për shkak të shpejtësisë së lartë të boshtit, rreziku i dëmtimit të motorit është i lartë.
- Paralelisht me rotorin. Në këtë rast, shpejtësia mbetet e qëndrueshme në kushtet e ndryshimit të ngarkesës, por çift rrotullimi maksimal është dukshëm më i vogël.
- Ngacmim i përzier, kur një pjesë e mbështjelljes lidhet në seri dhe një pjesë paralelisht. Në këtë rast, avantazhet e opsioneve të mëparshme kombinohen. Ky lloj përdoret për motorët e makinave.
- Ngacmim i pavarur, i cili përdor një furnizim të veçantë me energji elektrike. Në këtë rast, fitohen karakteristikat që korrespondojnë me lidhjen paralele. Ky opsion përdoret rrallë.
Motori i komutatorit ka disa avantazhe: ato janë të lehta për t'u prodhuar, riparuar, operuar dhe jeta e tyre e shërbimit është mjaft e madhe. Si disavantazhe, zakonisht theksohen sa vijon: modelet efektive të pajisjeve të tilla janë zakonisht me shpejtësi të lartë dhe çift rrotullues të ulët, kështu që shumica e disqeve kërkojnë instalimin e kutive të ingranazheve. Ky pohim është i bazuar mirëpasi një makinë elektrike e orientuar me shpejtësi të ulët karakterizohet nga një efikasitet i nënvlerësuar, si dhe nga problemet e ftohjes që lidhen me këtë. Këto të fundit janë të tilla që vështirë t'u gjesh një zgjidhje elegante.
Motor komutator universal
Ky variant është një lloj makinerie komutatori DC i aftë të funksionojë si në DC ashtu edhe në AC. Pajisja është bërë e përhapur në disa lloje të pajisjeve shtëpiake dhe mjeteve të dorës për shkak të madhësisë së saj të vogël, peshës së ulët, kostos së ulët dhe lehtësisë së kontrollit të shpejtësisë. Shpesh gjendet si një mjet tërheqës në hekurudhat e Shteteve të Bashkuara dhe Evropës. Ju mund të konsideroni pajisjen e motorit elektrik.
Veçoritë e projektimit
Për një kuptim më të mirë të kësaj çështjeje, duhet të konsideroni më në detaje se çfarë formoi bazën e pajisjes së paraqitur. Lloji i motorit të komutatorit universal është një pajisje me rrymë të drejtpërdrejtë me mbështjellje ngacmuese të lidhura në seri, e optimizuar për funksionimin në rrymë alternative të një rrjeti të furnizimit me energji shtëpiake. Motori rrotullohet në një drejtim, pavarësisht nga polariteti. Kjo për faktin se lidhja serike e mbështjelljes së statorit dhe rotorit çon në një ndryshim të njëkohshëm të poleve magnetike të tyre, dhe për shkak të kësaj, çift rrotullimi që rezulton drejtohet në një drejtim.
Nga çfarë përbëhet?
Motori i komutatorit AC përfshin përdorimin magnetikmaterial i butë me histerezë të ulët. Për të reduktuar humbjet e rrymës vorbull, ky element është bërë nga pllaka të grumbulluara me izolim. Si një nëngrup i makinave të kolektorëve AC, është zakon të veçohen njësitë e rrymës pulsuese, të cilat fitohen duke korrigjuar rrymën e një qarku njëfazor pa përdorur zbutjen e valëzimit.
Një motor komutator AC karakterizohet më shpesh nga karakteristikat e mëposhtme: në modalitetin me shpejtësi të ulët, rezistenca induktive e mbështjelljes së statorit nuk lejon që rryma të konsumohet më shumë se kufijtë e caktuar, ndërsa çift rrotullimi maksimal i motorit është kufizuar gjithashtu në 3-5 të nominales. Përafrimi i karakteristikave mekanike arrihet nëpërmjet përdorimit të seksionit të mbështjelljes së statorit - përdoren dalje të veçanta për të lidhur rrymë alternative.
Një detyrë mjaft e vështirë përfshin ndërrimin e një makine të fuqishme kolektore të rrymës alternative. Në momentin kur seksioni kalon neutralin, fusha magnetike, e cila është në lidhje me rotorin, ndryshon drejtimin e saj në të kundërt, dhe kjo shkakton gjenerimin e EMF reaktive në seksion. Kjo ndodh kur punon me rrymë AC. Në makinat e kolektorëve të rrymës alternative, ndodh gjithashtu EMF reaktive. Këtu shënohet edhe EMF i transformatorit, pasi rotori është në fushën magnetike të statorit, e cila pulson me kohë. Një fillim i qetë i motorit të kolektorit nuk është i mundur, pasi në këtë moment amplituda e makinës do të jetë maksimale dhe ndërsa i afrohet shpejtësisë së sinkronizmit, ajo do të ulet proporcionalisht. Si më tejpërshpejtim, do të vihet re një rritje e re. Për të zgjidhur problemin e ndërrimit në këtë rast, propozohen disa hapa vijues:
- Seksioni me një kthesë duhet të preferohet në dizajn për të reduktuar rrjedhën e tufës.
- Duhet të rritet rezistenca aktive e seksionit, për të cilin elementët më premtues janë rezistorët në pllakat e kolektorit, ku vërehet ftohje e mirë.
- Komutatori duhet të tokëzohet në mënyrë aktive me furça me fortësi maksimale me rezistencën më të madhe.
- EMF reaktive mund të kompensohet duke përdorur shtylla shtesë me mbështjellje seri, dhe mbështjelljet paralele janë të zbatueshme për kompensimin e EMF të transformatorit. Meqenëse vlera e parametrit të fundit është një funksion i shpejtësisë këndore të rotorit dhe rrymës magnetizuese, dredha-dredha të tilla kërkojnë përdorimin e sistemeve të kontrollit skllav, të cilat ende nuk ekzistojnë.
- Frekuenca e qarqeve të furnizimit duhet të jetë sa më e ulët që të jetë e mundur. Opsionet më të njohura janë 16 dhe 25 Hz.
- Kthimi i UKD kryhet duke ndërruar polaritetin e mbështjelljes së statorit ose rotorit.
Pro dhe kundër
Për krahasim përdoren kushtet e mëposhtme: pajisjet janë të lidhura me një rrjet elektrik shtëpiak me tension 220 volt dhe frekuencë 50 Hz, ndërsa fuqia e motorit është e njëjtë. Dallimi në karakteristikat mekanike të pajisjeve mund të jetë një disavantazh ose një avantazh nënë varësi të kërkesave të diskut.
Pra, një motor komutator AC: avantazhe në krahasim me një njësi DC:
- Lidhja me rrjetin bëhet drejtpërdrejt dhe nuk ka nevojë të përdorni komponentë shtesë. Në rastin e një njësie DC, kërkohet korrigjimi.
- Rryma e nisjes është shumë më pak, gjë që është shumë e rëndësishme për pajisjet e përdorura në jetën e përditshme.
- Nëse ka një qark kontrolli, pajisja e tij është shumë më e thjeshtë - një reostat dhe një tiristor. Nëse komponenti elektronik dështon, atëherë motori kolektor, çmimi i të cilit varet nga fuqia dhe varion nga 1400 rubla ose më shumë, do të mbetet funksional, por menjëherë do të ndizet me fuqi të plotë.
Ka gjithashtu disavantazhe të caktuara:
- Për shkak të humbjeve për shkak të kthimit të statorit dhe induktivitetit, efikasiteti i përgjithshëm është ulur ndjeshëm.
- çift rrotullimi maksimal është ulur gjithashtu.
Motorët elektrikë me kolektor njëfazor kanë disa avantazhe në krahasim me ata asinkron:
- kompaktësia;
- mungesa e lidhjes me frekuencën dhe shpejtësinë e rrjetit;
- çift rrotullues i rëndësishëm fillestar;
- ulje proporcionale dhe rritje e shpejtësisë në modalitetin automatik, si dhe një rritje në çift rrotullues me ngarkesë në rritje, ndërsa tensioni i furnizimit mbetet i pandryshuar;
- kontrolli i shpejtësisë mund të jetë i qetë në një gamë mjaft të gjerë duke ndryshuar tensionin e furnizimit.
Disavantazhet në krahasim me motorin me induksion
- kur ngarkesa të ndryshojë, shpejtësia do të jetë e paqëndrueshme;
- montimi i kolektorit të furçave e bën pajisjen jo shumë të besueshme (nevoja për të përdorur furçat më të ngurta redukton ndjeshëm burimin);
- Ndërrimi AC shkakton një shkëndijë të fortë në kolektor dhe krijohet interferenca radio;
- nivel i lartë zhurme gjatë funksionimit;
- kolektori karakterizohet nga një numër i madh pjesësh, gjë që e bën motorin mjaft masiv.
Motori modern i komutatorit karakterizohet nga një burim i krahasueshëm me aftësitë e ingranazheve mekanike dhe trupave të punës.
Krahasime të tjera
Kur krahasojmë kolektorët dhe motorët asinkron me të njëjtën fuqi, pavarësisht nga frekuenca e vlerësuar e kësaj të fundit, merret një karakteristikë e ndryshme. Kjo do të përshkruhet më në detaje më poshtë. Motori elektrik i kolektorit universal zbaton një karakteristikë "të butë". Në këtë rast, momenti është drejtpërdrejt proporcional me ngarkesën në bosht, ndërsa rrotullimet janë në përpjesëtim të zhdrejtë me të. Çift rrotullues i vlerësuar zakonisht është më i vogël se maksimumi 3-5 herë. Kufizimi i shpejtësisë së boshtit karakterizohet ekskluzivisht nga humbjet në motor, ndërsa ndezja e një njësie të fuqishme pa ngarkesë, mund të shembet.
Karakteristika e një motori asinkron është "tifoz", d.m.th., njësia ruan një shpejtësi afër nominales, duke rritur çift rrotullues sa më shumë që të jetë e mundur me një ulje të lehtë të shpejtësisë. Nëse po flasim për një ndryshim të rëndësishëm në këtë tregues, atëherë çift rrotullimi i motorit jo vetëm që nuk rritet, por edhe zvogëlohetnë zero, gjë që çon në një ndalesë të plotë. Shpejtësia e boshtit është pak më e lartë se ajo nominale, ndërsa mbetet konstante. Një karakteristikë e një motori me induksion njëfazor është një grup shtesë problemesh që lidhen me fillimin, pasi ai nuk zhvillon çift rrotullues fillestar në kushte normale. Fusha magnetike e një statori njëfazor, që pulson në kohë, ndahet në dy fusha me faza të kundërta, gjë që e bën të pamundur fillimin pa të gjitha llojet e mashtrimeve:
- kapaciteti që krijon një fazë artificiale;
- brazdë e ndarë;
- rezistencë aktive duke formuar një fazë artificiale.
Teorikisht, një fushë rrotulluese antifazore redukton efikasitetin maksimal të një njësie asinkrone njëfazore në 50-60% për shkak të humbjeve në një sistem magnetik të mbingopur dhe dredha-dredha të ngarkuara me rryma kundërfushe. Rezulton se ka dy makina elektrike në të njëjtin bosht, ndërsa njëra funksionon në modalitetin e motorit dhe e dyta në modalitetin e kundërt. Rezulton se elektromotorët me kolektorë njëfazor nuk njohin konkurrentë në rrjetet përkatëse. Kjo është ajo që meritonte një popullaritet kaq të lartë.
Karakteristikat mekanike të motorit elektrik i ofrojnë atij një fushë të caktuar përdorimi. Shpejtësitë e ulëta, të kufizuara nga frekuenca e rrjetit AC, i bëjnë njësitë asinkrone me fuqi të ngjashme të mëdha në peshë dhe madhësi në krahasim me kolektorët universalë. Megjithatë, kur përfshihet në qarkun e fuqisë së inverterit me një frekuencë të lartë, mund të arrihen dimensione dhe peshë të krahasueshme. Ngurtësia e karakteristikës mekanike mbetetmotori, të cilit i shtohen humbjet e konvertimit të rrymës, si dhe rritja e frekuencës, rriten humbjet magnetike dhe induktive.
Analogë pa montim të shumëfishtë
Një motor komutator AC ka një analog që është më afër tij për sa i përket karakteristikave mekanike - një valvul, ku montimi i kolektorit të furçës u zëvendësua me një inverter të pajisur me një sensor të pozicionit të rotorit. Sistemi i mëposhtëm përdoret si një analog elektronik i kësaj njësie: një ndreqës, një motor sinkron me një sensor pozicioni këndor të rotorit, i kombinuar me një inverter. Megjithatë, prania e magnetëve të përhershëm në rotor redukton çift rrotullues maksimal duke ruajtur dimensionet.
Parimi i funksionimit
Pajisja e motorit elektrik kolektor demonstron se si pajisja konverton energjinë elektrike në energji mekanike dhe anasjelltas. Kjo tregon aftësinë e tij për t'u përdorur si gjenerator. Vlen të merret në konsideratë më në detaje motori elektrik kolektor, diagrami i të cilit do të tregojë aftësitë e tij.
Ligjet e fizikës thonë qartë se kur një rrymë elektrike kalon nëpër një përcjellës në një fushë magnetike, një forcë e caktuar ushtrohet mbi të. Në këtë rast, rregulli i dorës së djathtë funksionon, i cili ka një ndikim të drejtpërdrejtë në fuqinë e motorit elektrik. Motori i komutatorit punon pikërisht mbi këtë parim bazë.
Fizika na mëson se bazakrijimi i gjërave të duhura janë rregulla të vogla. Kjo shërbeu si bazë për krijimin e një kornize që rrotullohej në një fushë magnetike, e cila bëri të mundur krijimin e një motori elektrik kolektor. Diagrami tregon se një çift përcjellësish është vendosur në një fushë magnetike, rryma e së cilës drejtohet në drejtime të kundërta, dhe si rrjedhim edhe forcat. Shuma e tyre jep çift rrotullues të kërkuar. Pajisja e një motori elektrik është shumë më e ndërlikuar, pasi i është shtuar një kompleks i tërë elementësh të nevojshëm, në veçanti, një kolektor që siguron të njëjtin drejtim të rrymës mbi polet. Udhëtimi i pabarabartë u eliminua duke vendosur më shumë bobina në armaturë, ndërsa magnetët e përhershëm u zëvendësuan me mbështjellje, gjë që eliminoi nevojën për rrymë të vazhdueshme. Kjo bëri të mundur dhënien e çift rrotullues një drejtim të vetëm.
Bëje vetë riparimin e motorit elektrik
Si çdo pajisje tjetër, kjo njësi mund të dështojë për çfarëdo arsye. Nëse motori elektrik, fotografia e të cilit mund të shihni në rishikimin tonë, nuk mund të fitojë numrin e kërkuar të rrotullimeve, ose boshti nuk rrotullohet kur ndizet, duhet të kontrolloni nëse siguresat e tij janë fryrë, nëse ka prishje qarku elektrik i armaturës, nëse vetë pajisja është e mbingarkuar. Shumë shpesh, mbingarkesa rezulton në konsum jonormal të rrymës. Për të eliminuar këtë mosfunksionim, është e nevojshme të inspektoni me kujdes transmetimin mekanik dhe frenimin dhe më pas të eliminoni shkaqet e mbingarkesave.
Dizajni i motorit elektrik është i tillë që kur ndizet, konsumonnjë sasi e caktuar rryme. Nëse është më e madhe se vlera nominale, kërkohet të kontrollohet qëndrueshmëria e lidhjes së mbështjelljeve paralele dhe serike në lidhje me njëra-tjetrën, si dhe në lidhje me reostatin. Kur kryhen riparime të motorit elektrik bëjeni vetë, më shpesh bëhen gabime mjaft specifike. Në veçanti, mbështjellja e shuntit mund të lidhet në seri me rezistencën elektrike të reostatit, ose të lidhet me një pol të rrjetit elektrik.
Kontrollimi i konsistencës së lidhjes së mbështjelljes së ngacmimit të punës kryhet duke lidhur një nga skajet e mbështjelljes së shuntit me skajin e ankorimit, dhe të dytin - me një përcjellës elektrik që vjen nga harku i reostatit. Zakonisht seksioni kryq i këtij përcjellësi elektrik është pak më i vogël se të tjerët, kështu që mund të zbulohet pa një megger. Pas ndezjes së çelësit të energjisë dhe zhvendosjes së rrëshqitësit të reostatit në pozicionin e mesëm, energjia furnizohet në skajet e lira. Me anë të një llambë kontrolli, kryhet një kontroll vijues i të gjitha skajeve përçuese. Kur prekni njërën prej tyre, llamba duhet të ndizet, por jo me tjetrën. Kështu testohet i gjithë motori. Çmimi i punës së kryer do të varet nga lloji i prishjes së njësisë.
Nëse gjatë funksionimit të pajisjes ka një numër rrotullimesh që është më i vogël se ai nominal, atëherë arsyet kryesore për këtë zakonisht janë si më poshtë: tension i ulët i rrjetit, mbingarkesa e pajisjes, rrymë e madhe emocionuese. Nëse vërehet një mosfunksionim i natyrës së kundërt, kërkohet të kontrollohet qarku i ngacmimit, të eliminohen të gjitha defektet e identifikuara, pas së cilësmund të vendosni vlerën normale të rrymës së ngacmimit. Në disa raste mund të jetë e nevojshme të rimbështillni motorët.
Kur arsyeja e mosfunksionimit të njësisë është çiftimi i gabuar i mbështjelljeve të fushës paralele dhe serike, është e nevojshme të rivendosni rendin e saktë të lidhjes. Nëse nuk është e mundur të eliminohet një problem i tillë në një mënyrë të thjeshtë, mund të jetë e nevojshme të ktheheni mbrapsht motorët elektrikë. Është gjithashtu e nevojshme të kontrollohet madhësia e tensionit në rrjetin elektrik, pasi me një rritje të vlerës së tij nominale, rrotullimet e pajisjes mund të rriten.
