Коммутаторлы қозғалтқыш – орамдағы ток қосқышы мен ротордың позициясының сенсоры бір құрылғы – щетка – коллектор жинағы түрінде жасалған синхронды электр машинасы. Бұл құрылғы әртүрлі түрде келеді.
Сұрттар
Тұрақты ток коммутатор қозғалтқышы әдетте келесі элементтерді қамтиды:
- жең мойынтіректеріндегі үш полюсті ротор;
- екі полюсті тұрақты магниттік статор;
- мыс тақталар коммутатор жинағының щеткалары ретінде.
Бұл жинақ әдетте жоғары қуат қажет емес балалар ойыншықтарында қолданылатын ең аз қуат шешімдеріне тән. Неғұрлым қуатты қозғалтқыштар тағы бірнеше құрылымдық элементтерді қамтиды:
- коллектор жинағы түріндегі төрт графит щеткасы;
- мойынтіректердегі көп полюсті ротор;
- төрт полюсі бар тұрақты магниттік статор.
Көбінесе қозғалтқыш құрылғысының бұл түріқазіргі заманғы автомобильдерде салқындату және желдету жүйесінің желдеткішін, жуғыш сорғыларды, тазалағыштарды және басқа элементтерді басқару үшін қолданылады. Күрделі жиынтықтар да бар.
Бірнеше жүз ватт электр қозғалтқышының қуаты электромагниттерден жасалған төрт полюсті статорды пайдалануды қамтиды. Оның орамдарын қосу үшін бірнеше әдістердің бірін қолдануға болады:
- Ротормен қатарда. Бұл жағдайда үлкен максималды айналу моменті алынады, алайда бос жүрістің жоғары жылдамдығына байланысты қозғалтқыштың зақымдану қаупі жоғары.
- Роторға параллель. Бұл жағдайда жылдамдық өзгеретін жүктеме жағдайында тұрақты болып қалады, бірақ максималды момент айтарлықтай аз болады.
- орамның бір бөлігі тізбектей және бір бөлігі параллель қосылған кездегі аралас қозу. Бұл жағдайда алдыңғы нұсқалардың артықшылықтары біріктіріледі. Бұл түрі көлікті іске қосу үшін пайдаланылады.
- Бөлек қуат көзін пайдаланатын тәуелсіз қозу. Бұл жағдайда параллель қосылуға сәйкес сипаттамалар алынады. Бұл опция сирек пайдаланылады.
Коммутатор қозғалтқышының белгілі бір артықшылығы бар: оларды жасау, жөндеу, пайдалану оңай және олардың қызмет ету мерзімі айтарлықтай үлкен. Кемшіліктер ретінде әдетте төмендегілер атап өтіледі: мұндай құрылғылардың тиімді конструкциялары әдетте жоғары жылдамдықты және төмен крутящий болып табылады, сондықтан көптеген жетектер редукторларды орнатуды талап етеді. Бұл бекіту жақсы негізделгенөйткені төмен жылдамдыққа бағытталған электр машинасы бағаланбаған тиімділікпен, сондай-ақ осыған байланысты салқындату проблемаларымен сипатталады. Соңғылары соншалық, олар үшін талғампаз шешім табу қиын.
Әмбебап коммутаторлы қозғалтқыш
Бұл нұсқа тұрақты токта да, айнымалы токта да жұмыс істей алатын тұрақты ток коммутатор машинасының бір түрі. Құрылғы шағын өлшемдері, салмағы аз, құны төмен және жылдамдықты басқарудың қарапайымдылығына байланысты тұрмыстық техника мен қол аспаптарының кейбір түрлерінде кең таралған. Америка Құрама Штаттары мен Еуропаның темір жолдарында тартқыш машина ретінде жиі кездеседі. Электр қозғалтқышының құрылғысын қарастыруға болады.
Дизайн мүмкіндіктері
Бұл мәселені жақсырақ түсіну үшін ұсынылған құрылғының негізін не құрағанын толығырақ қарастырған жөн. Әмбебап коммутаторлы қозғалтқыш түрі - бұл тұрмыстық электрмен жабдықтау желісінің айнымалы токында жұмыс істеу үшін оңтайландырылған, тізбектей қосылған қоздыру орамдары бар тұрақты ток құрылғысы. Мотор полярлыққа қарамастан бір бағытта айналады. Бұл статор мен ротор орамаларының тізбектей жалғануы олардың магниттік полюстерінің бір мезгілде өзгеруіне әкеліп соғады және осыған байланысты алынған момент бір бағытқа бағытталады.
Ол неден жасалған?
Айнымалы ток коммутаторының қозғалтқышы магнитті пайдалануды қамтидытөмен гистерезисі бар жұмсақ материал. Құйынды ток шығындарын азайту үшін бұл элемент оқшаулағышы бар қабатталған пластиналардан жасалған. Айнымалы ток коллекторлық машиналарының ішкі жиынтығы ретінде толқынды тегістеуді қолданбай бір фазалы тізбектің тогын түзету арқылы алынатын пульсирленген ток бірліктерін бөліп көрсету әдеттегідей.
Айнымалы ток коммутаторының қозғалтқышы көбінесе келесі ерекшелікпен сипатталады: төмен жылдамдық режимінде статор орамаларының индуктивті кедергісі токты белгілі бір шектен артық тұтынуға мүмкіндік бермейді, ал қозғалтқыштың максималды моменті сонымен қатар номиналды 3-5-пен шектеледі. Механикалық сипаттамаларды жуықтау статор орамаларын секциялау арқылы қол жеткізіледі - айнымалы токты қосу үшін бөлек шығыстар пайдаланылады.
Өте қиын тапсырма қуатты айнымалы ток жинағыш машинаны ауыстыруды қамтиды. Секция бейтараптан өткен кезде ротормен түйісетін магнит өрісі өз бағытын керісінше өзгертеді және бұл секцияда реактивті ЭҚК генерациясын тудырады. Бұл айнымалы ток қуатымен жұмыс істегенде орын алады. Айнымалы ток жинағыш машиналарда реактивті ЭҚК де орын алады. Трансформатордың ЭҚК мұнда да атап өтіледі, өйткені ротор статор магнит өрісінде болады, ол уақыт өте келе пульсирленеді. Коллекторлық қозғалтқышты біркелкі іске қосу мүмкін емес, өйткені осы сәтте машинаның амплитудасы максималды болады, ал синхронизм жылдамдығына жақындаған сайын ол пропорционалды түрде төмендейді. Әрі қарайжеделдету, жаңа өсу байқалады. Бұл жағдайда ауыстыру мәселесін шешу үшін бірнеше ретті қадамдар ұсынылады:
- Ілініс ағынын азайту үшін дизайнда бір бұрылыс бөлігін таңдау керек.
- Бөлімнің белсенді кедергісін арттыру қажет, ол үшін ең перспективалы элементтер жақсы салқындату байқалатын коллекторлық пластиналардағы резисторлар болып табылады.
- Коммутатор ең үлкен кедергісі бар максималды қаттылық щеткаларымен белсенді түрде жерленуі керек.
- Реактивті ЭҚК сериялық орамдары бар қосымша полюстерді пайдалану арқылы өтелуі мүмкін, ал параллель орамдар трансформатордың ЭҚК компенсациясына қолданылады. Соңғы параметрдің мәні ротордың бұрыштық жылдамдығы мен магниттеу тогының функциясы болғандықтан, мұндай орамдар әлі жоқ бағынышты басқару жүйелерін пайдалануды талап етеді.
- Қоректендіру тізбектерінің жиілігі мүмкіндігінше төмен болуы керек. Ең танымал опциялар: 16 және 25 Гц.
- УКД-ны өзгерту статор немесе ротор орамаларының полярлығын ауыстыру арқылы орындалады.
Артықшылықтары мен кемшіліктері
Салыстыру үшін келесі шарттар қолданылады: құрылғылар кернеуі 220 вольт және жиілігі 50 Гц болатын тұрмыстық электр желісіне қосылған, бұл ретте қозғалтқыштың қуаты бірдей. Құрылғылардың механикалық сипаттамаларындағы айырмашылық кемшілік немесе артықшылық болуы мүмкіндискінің талаптарына байланысты.
Сонымен, айнымалы ток коммутаторының қозғалтқышы: тұрақты ток блогымен салыстырғанда артықшылықтары:
- Желіге қосылу тікелей жүзеге асырылады және қосымша құрамдастарды пайдаланудың қажеті жоқ. Тұрақты ток бөлігінде түзету қажет.
- Іске қосу тогы әлдеқайда аз, бұл күнделікті өмірде қолданылатын құрылғылар үшін өте маңызды.
- Егер басқару тізбегі болса, оның құрылғысы әлдеқайда қарапайым - реостат және тиристор. Электрондық компонент істен шықса, бағасы қуатқа байланысты және 1400 рубль немесе одан да көп болатын коллекторлық қозғалтқыш жұмыс істейді, бірақ бірден толық қуатта қосылады.
Сондай-ақ белгілі бір кемшіліктер бар:
- Статордың кері айналуынан және индуктивтілікке байланысты жоғалтуларға байланысты жалпы тиімділік айтарлықтай төмендейді.
- Ең үлкен айналу моменті де төмендетілді.
Бір фазалы коллекторлы электр қозғалтқыштары асинхрондылармен салыстырғанда белгілі бір артықшылықтарға ие:
- жинақылық;
- желі жиілігі мен жылдамдығына байланыстырудың жоқтығы;
- маңызды іске қосу моменті;
- автоматты режимде жылдамдықтың пропорционалды төмендеуі және ұлғаюы, сондай-ақ қоректендіру кернеуі өзгеріссіз қалған кезде жүктеменің жоғарылауымен моменттің ұлғаюы;
- жылдамдықты басқару қоректендіру кернеуін өзгерту арқылы жеткілікті кең ауқымда біркелкі болуы мүмкін.
Асинхронды қозғалтқышпен салыстырғанда кемшіліктер
- жүктеме өзгерген кезде жылдамдық тұрақсыз болады;
- щетка-коллектор жинағы құрылғыны онша сенімді емес етеді (ең қатты щеткаларды пайдалану қажеттілігі ресурсты айтарлықтай азайтады);
- айнымалы токты ауыстыру коллекторда күшті ұшқын тудырады және радио кедергілер пайда болады;
- жұмыс кезінде жоғары шу деңгейі;
- коллектор бөлшектердің көптігімен сипатталады, бұл қозғалтқышты айтарлықтай массивті етеді.
Қазіргі коммутатор қозғалтқышы механикалық берілістердің және жұмыс органдарының мүмкіндіктерімен салыстырылатын ресурспен сипатталады.
Басқа салыстырулар
Бір қуаттағы коллекторлық және асинхронды қозғалтқыштарды салыстыру кезінде, соңғысының номиналды жиілігіне қарамастан, басқа сипаттама алынады. Бұл төменде толығырақ сипатталатын болады. Әмбебап коллекторлық электр қозғалтқышы «жұмсақ» сипаттаманы жүзеге асырады. Бұл жағдайда момент білікке түсетін жүктемеге тура пропорционал, ал айналымдар оған кері пропорционал. Номиналды момент әдетте максимумнан 3-5 есе аз. Бос жүріс жылдамдығын шектеу тек қозғалтқыштағы жоғалтулармен сипатталады, қуатты блокты жүктемесіз қосқан кезде ол құлап кетуі мүмкін.
Асинхронды қозғалтқыштың сипаттамасы «желдеткіш» болып табылады, яғни құрылғы номиналға жақын жылдамдықты сақтайды, айналу моментін жылдамдықтың аздап төмендеуімен мүмкіндігінше күрт арттырады. Егер бұл көрсеткіштің айтарлықтай өзгеруі туралы айтатын болсақ, онда қозғалтқыш моменті тек артып қана қоймайды, сонымен қатар төмендейді.нөлге дейін, бұл толық тоқтауға әкеледі. Бос жүріс жылдамдығы тұрақты болып қала отырып, номиналдыдан сәл жоғары. Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштың сипаттамасы іске қосуға байланысты мәселелердің қосымша жиынтығы болып табылады, өйткені ол қалыпты жағдайда іске қосу моментін дамытпайды. Уақыт өте келе пульсирленген бір фазалы статордың магнит өрісі қарама-қарсы фазалары бар екі өріске ыдырайды, бұл әр түрлі қулықтарсыз бастау мүмкін емес:
- жасанды фазаны жасайтын сыйымдылық;
- бөлінген ойық;
- жасанды фазаны құрайтын белсенді қарсылық.
Теориялық тұрғыдан антифазалық айналмалы өріс бірфазалы асинхронды блоктың максималды тиімділігін аса қаныққан магниттік жүйедегі және қарсы өріс токтарымен жүктелген орамдардағы жоғалтуларға байланысты 50-60%-ға дейін төмендетеді. Бір білікте екі электр машинасы бар екен, ал біреуі қозғалтқыш режимінде, екіншісі оппозициялық режимде жұмыс істейді. Бір фазалы коллекторлық электр қозғалтқыштары сәйкес желілердегі бәсекелестерді білмейтіні белгілі болды. Бұл жоғары танымалдыққа лайық болды.
Электр қозғалтқышының механикалық сипаттамалары оны белгілі бір қолдану аясын қамтамасыз етеді. Айнымалы ток желісінің жиілігімен шектелген төмен жылдамдықтар әмбебап коллекторлармен салыстырғанда салмағы мен өлшемдері бойынша ұқсас қуаттағы асинхронды қондырғыларды үлкен етеді. Дегенмен, жоғары жиіліктегі инвертордың қуат тізбегіне қосылған кезде салыстырмалы өлшемдер мен салмаққа қол жеткізуге болады. Механикалық сипаттаманың қаттылығы сақталадықозғалтқыш, оған ток түрлендіру шығындары қосылады, сондай-ақ жиіліктің артуы, магниттік және индуктивті жоғалтулар артады.
Коллектор жинағы жоқ аналогтар
Айнымалы ток коммутаторының қозғалтқышында механикалық сипаттамалары бойынша оған ең жақын аналогы бар - клапан, онда щетка-коллектор жинағы ротордың орналасу сенсорымен жабдықталған инвертормен ауыстырылған. Бұл қондырғының электронды аналогы ретінде келесі жүйе қолданылады: түзеткіш, ротордың бұрыштық орналасуының сенсоры бар синхронды қозғалтқыш, инвертормен біріктірілген. Дегенмен, ротордағы тұрақты магниттердің болуы өлшемдерді сақтай отырып, максималды айналдыру моментін азайтады.
Жұмыс принципі
Коллекторлық электр қозғалтқыш құрылғысы құрылғының электр энергиясын механикалық энергияға және керісінше қалай түрлендіретінін көрсетеді. Бұл оның генератор ретінде пайдалану мүмкіндігін көрсетеді. Коллекторлық электр қозғалтқышын толығырақ қарастырған жөн, оның диаграммасы оның мүмкіндіктерін көрсетеді.
Физика заңдарында магнит өрісіндегі өткізгіш арқылы электр тогы өткенде оған белгілі бір күш әсер ететіні анық көрсетілген. Бұл жағдайда электр қозғалтқышының қуатына тікелей әсер ететін оң қол ережесі жұмыс істейді. Коммутатор қозғалтқышы дәл осы негізгі принцип бойынша жұмыс істейді.
Физика бізге мұны негізге үйретедідұрыс нәрселерді жасау - бұл кішкентай ережелер. Бұл магнит өрісінде айналатын жақтауды құруға негіз болды, бұл коллекторлық электр қозғалтқышын жасауға мүмкіндік берді. Диаграмма ток күші қарама-қарсы бағытта бағытталған магнит өрісінде жұп өткізгіштер орналасқанын, демек күштерді де көрсетеді. Олардың қосындысы қажетті моментті береді. Электр қозғалтқышының құрылғысы әлдеқайда күрделі, өйткені оған қажетті элементтердің тұтас кешені, атап айтқанда, полюстердегі токтың бірдей бағытын қамтамасыз ететін коллектор қосылды. Арматураға көбірек катушкалар қою арқылы біркелкі емес қозғалыс жойылды, ал тұрақты магниттер катушкалармен ауыстырылды, бұл тұрақты ток қажеттілігін болдырмайды. Бұл айналу моментін бір бағытта беруге мүмкіндік берді.
Өз қолыңызбен электр қозғалтқышын жөндеу
Кез келген басқа құрылғы сияқты, бұл құрылғы кез келген себеппен істен шығуы мүмкін. Егер фотосуретті біздің шолуымызда көруге болатын электр қозғалтқышы қажетті айналым санын ала алмаса немесе іске қосу кезінде білік айналмаса, оның сақтандырғыштары жарылғанын, үзілістер бар-жоғын тексеру керек. арматура электр тізбегі, егер құрылғының өзі шамадан тыс жүктелген болса. Көбінесе шамадан тыс жүктеме токтың қалыпты емес тұтынуына әкеледі. Бұл ақаулықты жою үшін механикалық беріліс қорабы мен тежегішті мұқият тексеру керек, содан кейін шамадан тыс жүктемелердің себептерін жою керек.
Электр қозғалтқышының конструкциясы іске қосылғанда тұтынылатындай.токтың белгілі бір мөлшері. Егер ол номиналды мәннен жоғары болса, параллель және тізбекті орамдардың бір-біріне қатысты, сондай-ақ реостатқа қатысты қосылуының консистенциясын тексеру қажет. Электр қозғалтқышын өз қолыңызбен жөндеу кезінде нақты қателер жиі жіберіледі. Атап айтқанда, маневрлік ораманы реостаттың электр кедергісіне тізбектей қосуға немесе электр желісінің бір полюсіне қосуға болады.
Жұмыс қоздыру орамасының қосылу консистенциясын тексеру шунт орамының бір ұшын якорь ұшымен, ал екіншісін реостат доғасынан келетін электр өткізгішпен жалғау арқылы жүзеге асырылады. Әдетте бұл электр өткізгіштің көлденең қимасы басқаларға қарағанда біршама аз, сондықтан оны меггерсіз анықтауға болады. Қуат қосқышын қосып, реостат сырғытпасын ортаңғы күйге ауыстырғаннан кейін қуат бос ұштарға беріледі. Басқару шамының көмегімен барлық өткізгіш ұштарды дәйекті тексеру жүргізіледі. Олардың біреуіне қол тигізгенде, шам жануы керек, бірақ екіншісімен емес. Бүкіл қозғалтқыш осылай сыналады. Орындалатын жұмыстың бағасы құрылғының бұзылу түріне байланысты болады.
Егер құрылғының жұмысы кезінде номиналдыдан аз айналымдар саны болса, онда оның негізгі себептері әдетте төмендегілер болып табылады: төмен желі кернеуі, құрылғының шамадан тыс жүктелуі, үлкен қоздырғыш ток. Егер қарама-қарсы сипаттағы жұмыс істемеуі байқалса, қоздыру тізбегін тексеру, барлық анықталған ақауларды жою қажет, содан кейінқозу тогының қалыпты мәнін орнатуға болады. Кейбір жағдайларда қозғалтқыштарды кері айналдыру қажет болуы мүмкін.
Қондырғының жұмыс істемеу себебі параллельді және тізбекті өріс орамдарының қате жұптастырылуы болса, дұрыс қосылу тәртібін қалпына келтіру қажет. Егер мұндай ақаулықты қарапайым жолмен жою мүмкін болмаса, электр қозғалтқыштарын кері айналдыру қажет болуы мүмкін. Сондай-ақ электр желісіндегі кернеудің шамасын тексеру қажет, өйткені оның номиналды мәні жоғарылаған сайын құрылғының айналымдары артуы мүмкін.
