Застосування універсального колекторного двигуна 220В

Практично всі види електроустаткування оснащені потужними елементами з механічною комутацією. Їх злагоджена робота залежить від універсального колекторного двигуна, який прекрасно справляється з різними навантаженнями. Але щоб такий агрегат справно служив, потрібно ретельно вивчити не тільки його конструктивні особливості, але і принцип дії.

Коротка характеристика пристрою

Фахівці звикли називати колекторним двигуном ті електричні машини, де перемикач струму і датчик ротора – це один і той же елемент. Саме він забезпечує надійне з'єднання різних ланцюгів в нерухомому відсіку агрегату з ротором.

його конструкція складається з потужних щіточок (Це специфічні контакти ковзного типу, які розташовані біля обертається мотора) і колектора (ця деталь встановлена ​​виробником на рухоме вузлі механізму).

До основних переваг такого елемента можна сміливо віднести те, що високоякісний двигун простий в догляді і експлуатації, піддається ремонту і має великий робочий ресурс. Серед недоліків самі виробники виділяють те, що агрегат має невелику вагу і великий відсоток ККД. Звичайно, найчастіше два цих показника є позитивними, але не в цій ситуації.

Поєднання швидкохідності (може досягати декількох тисяч обертів на хвилину) і низької маси загрожує тим, що для нормальної експлуатації споживачеві потрібно додатково купувати хороший редуктор. Якщо ж машина буде перебудована на меншу швидкість, то рівень ККД може серйозно впасти, через що виникають проблеми з якісним охолодженням.

Різновиди модельного ряду

Колекторний мотор – це обертається електрична машина змінного струму, яка легко перетворює постійний струм в механічну енергію. Мінімум одна обмотка, яка бере участь в цьому процесі з'єднана з головним колектором.

Практично кожна модель складається з таких елементів:

1. Якісний статор двополюсного типу на постійних магнітах.
2. Професійний триполюсні ротор на специфічних підшипниках з ефектом ковзання.
3. Мідні пластини, які використовуються в якості щіток для колекторного двигуна.

Варто зазначити, що цей набір є мінімальним, через що часто зустрічається в бюджетних моделях. Це стосується і дитячих іграшок, де не потрібна велика робоча потужність.

У комплектацію більш якісних виробів зазвичай додають ще кілька елементів:

• Багатополюсною ротор на спеціальних підшипниках кочення.
• Чотири щітки з графіту, які представлені у вигляді колекторного агрегату.
• Статор з чотирма полюсами, який складається з постійних магнітів.

такі агрегати прийнято використовувати в сучасних автомобілях для облаштування високоякісного приводу для вентилятора системи охолодження і вентиляції, двірників і насосів омивача лобового скла. Звичайно, у продажу можна зустріти і більш складні агрегати, які відрізняються не тільки експлуатаційними характеристиками і сферою застосування, але і ціною.

Якщо потужність електродвигуна знаходиться в межах декількох сотень ват, то в його комплектацію обов'язково входить чотириполюсні статор, який виготовлений зі спеціальних магнітів. А ось якісне підключення обмотки може бути виконано по одному з наступних способів:

• Паралельно. В умовах, що коливається навантаження все обороти залишаються стабільними, але от максимальний момент трохи знижений.
• Послідовно з ротором. Цей варіант відрізняється тим, що максимальний момент набуває досить значні показники, але є великий ризик поломки мотора, так як агрегат експлуатується користувачем на великих оборотах.
• Незалежне збудження від окремого джерела живлення. Для цієї ситуації використовуються ті ж самі характеристики, які властиві паралельного типу підключення. Варто зазначити, що цей варіант застосовується фахівцями вкрай рідко.
• Змішаний тип порушення, коли певна частина наявної обмотки підключається послідовно, а друга частина – паралельно. У цій конфігурації вдало поєднані всі переваги попередніх варіантів. Такий тип підключення ідеально підходить для автомобільних стартерів.

Але відомі виробники передбачили наявність універсальних колекторних двигунів. Ключова їх особливість полягає в тому, що вони відмінно працюють як на постійному, так і на змінному струмі. Їх активно експлуатують в побутовій техніці, електроінструментах, а також у складах залізничного транспорту.

Така популярність обумовлена ​​тим, що вони мають досить невелику вагу і розмір. Крім цього, їх ціна більш ніж доступна і кожен користувач може самостійно встановити необхідне для роботи кількість обертів. За рахунок цього колектор електродвигуна відноситься до категорії пристроїв змінного струму, він показує відмінні результати і з нестабільними джерелами енергії.

Складові елементи конструкції

Щоб максимально правильно розібратися з особливостями будови колекторного електродвигуна, потрібно вивчити всі комплектуючі деталі цього агрегату. Адже сам пристрій представлено у вигляді приладу постійного струму, де присутні послідовно включені обмотки збудження. Вони призначені для роботи на змінному струмі побутової електромережі.

В незалежності від полярності двигун завжди обертається тільки в одну сторону. Така особливість пов'язана з тим, що послідовне з'єднання обмоток ротора і статора призводить до одночасної зміни магнітних полюсів. В результаті цього результуючий момент спрямовується виключно в одну і ту ж сторону.

Висока ефективність використання колекторного електродвигуна обумовлена наявністю таких елементів:

• Статор – це нерухома частина установки.
• Якір – невід'ємна деталь колекторного агрегату, в якому відбувається индуктирование електрорушійної сили і протікає струм навантаження. Варто відзначити, що в якості якоря може виступати як статор, так і ротор.
• Індуктор – спеціалізована система збудження. Ця деталь створює магнітний потік для своєчасного освіти крутний момент. Індуктор обов'язково оснащується обмоткою збудження або ж постійними магнітами. Сама деталь може виступати в якості невід'ємної частини статора або ротора.
• Ротор – обертовий елемент машини.
• Колектор – базова частина мотора, яка контактує зі щітками (дві ці деталі розподіляють електричний струм по котушок обмотки якоря).
• Щітки – це складова частина ланцюга, по якій передається електроенергія від джерела живлення до якоря. Ці елементи випускаються з міцного графіту. Двигун постійного струму може містити від однієї пари щіток і більш.

Функціональні можливості мотора

Схема пристрою колекторного двигуна прекрасно демонструє, як цей агрегат перетворює електрику в механічну енергію і в зворотному порядку. Це говорить про те, що такий пристрій може використовуватися навіть в якості генератора. Коли струм проходить крізь провідник, який розташований в магнітному полі, то на нього впливають певні сили. При цьому активно працює правило правої руки, що надає безпосередній вплив на підсумкову потужність двигуна. Колекторний агрегат функціонує саме за таким принципом.

У стандартній схемі чітко показано, що в магнітне поле поміщена одна пара провідників, ток яких спрямований в різні боки так само, як і сили.Утворена ними сума дає необхідний для обладнання крутний момент. У колекторному двигуні виробники додали ще й цілий комплекс додаткових вузлів, які гарантують ідентичне напрямок струму над полюсами.

За рахунок того, що на якорі розташовано ще кілька котушок, повністю усунулася нерівномірність ходу. Крім цього, у майстрів більше немає необхідності задіяти постійний струм, так як звичайні магніти були замінені на більш потужні котушки. На фінальному етапі виробництва крутний момент прийняв єдиний напрямок.

Плюси і мінуси експлуатації

Для порівняння кваліфіковані фахівці використовували такі параметри: обидва агрегати підключили до домашньої електромережі з частотою 50 Гц і напругою 220 В. Потужність мотора пристроїв повністю ідентична. Підсумкова різниця в механічних параметрах може виступати як величезний плюс, так і як мінус (все залежить тільки від того, які вимоги пред'являє користувач до приводу).

колекторний двигун має наступні переваги над агрегатом постійного струму:

1. Менший показник пускового струму, що особливо важливо для тієї техніки, яка використовується споживачами в побуті.
2. Агрегат можна включати безпосередньо в мережу, повністю відсутня необхідність в установці допоміжних пристосувань. А ось агрегат з постійним струмом потребує безперервного випрямленні.
3. Швидкохідність і повна відсутність залежності від мережевої частоти.
4. Якщо є керуюча схема, то пристрій колектора виходить більш простим – тиристор і реостат. Коли електронна деталь виходить з ладу, то сам агрегат залишається в робочому стані (але буде експлуатуватися на повну потужність).

Не варто забувати про недоліки, які повинні бути ретельно вивчені кожним споживачем ще до покупки агрегату. Тільки в цьому випадку можна бути впевненим у відповідності пристрою всім висунутим вимогам.

колекторний електродвигун володіє наступними мінусами:

1. Загальний відсоток ККД суттєво знижений, так як присутня індуктивність і втрати на перемагнічування статора.
2. Істотно зменшено максимальний обертовий момент.
3. Відносно невелика надійність і нетривалий експлуатаційний термін.

Будь-які зміни в настройках можливі тільки в тому випадку, якщо в агрегаті передбачено наявність регулятора обертів. Різна кількість подається електроенергії може змінювати цей показник всього на 10%. У той час як якісний регулятор оборотів дозволяє зменшити їх кількість в кілька разів. Зробити таке пристосування можна самостійно або купити в спеціалізованому магазині. Але потрібно перевірити, чи зможе воно працювати в колекторі з певною потужністю і кількістю обертів. Якщо ж регулятор буде слабким, то він просто зламається.

Ремонт двигуна в домашніх умовах

Як і будь-який інший пристрій, колектор може вийти з ладу в самий невідповідний момент. Якщо електродвигун не набирає задану кількість оборотів або ж після старту не починає крутитися вал, тоді потрібно перевірити працездатність запобіжників. Проблема також може бути викликана обривом в ланцюзі якоря і перевантаженням пристрою. Досить часто нераціональне використання агрегату призводить до споживання сили струму підвищеного значення. Усунути цю несправність можна тільки після огляду гальма і механічної частини.

Якщо під час роботи агрегат не видає номінальна кількість обертів, то це може бути викликано недостатнім мережевим напругою, перевантаженням, а також великим збудливим струмом. Якщо користувач помітив непрацездатність зворотного типу, тоді необхідно перевірити електричний ланцюг, а також усунути всі утворені дефекти. У деяких випадках агрегат починає функціонувати тільки після перемотування двигуна.

Коли пристрій не працює через помилкове сполучення паралелей і послідовної обмотки збудження, тоді користувачеві необхідно відновити правильний порядок з'єднань.

Не варто забувати про регулярну перевірку величини напруги в електромережі, так як обороти двигуна можуть істотно зростати.