Коллекторный двигатель постоянного и переменного тока

Во многих современных электрических установках используются универсальные моторы, предназначенные для работы как с переменным, так и с постоянным током. Коллекторный двигатель для мясорубок, стиральных машин и прочих устройств с реверсом можно подключить своими руками, если имеется схема и чертеж.

Принцип действия и конструкция

Коллекторные двигатели очень похожи на двухполюсные моторы. Блок состоит из рамки прямоугольной формы, которая размещена в электромагните. Полюсы магнита способствуют тому, что рамка под напряжением начинает вращаться в их пределах. Асинхронный двигатель получает электрическую энергию при помощи контактов в форме полуколец. Иногда коллекторное устройство питается за счет щеток, которые соприкасаются с рамкой. Щетки изготавливаются из металлического сплава.

конструкция
Фото — конструкция

При этом, если микродвигатель может иметь одну или две рамки, то реальный движок для различных аппаратов оснащен большим количеством подобных отводов. Для их подключения редко используется несколько контактов-полуколец, гораздо чаще они соединяются со щетками, которые способны захватить большую площадь.

модель без полюсной обмотки
Фото — модель без полюсной обмотки

Намотка якоря коллекторного двигателя представляет собой набор из медных пластинок на специальный цилиндр. После к ним привариваются при помощи сварочных работ концы обмотки, что гарантирует безопасность и эффективность работы. Аварии и соскакивания пластин и обмоток с цилиндра невозможны в связи с «мертвым» соединением.

принцип работы

Электрический мотор, в общей сложности, состоит из двух частей: статора и якоря. Статор, размещенный между магнитами, при включении в сеть начинает вращаться, в то время, как якорь остается неподвижным. Исходя из такой конструкции, принцип работы коллекторного двигателя основан на последовательном соединении всех рабочих частей. Он соприкасается со щетками или контактами-полукольцами. В свою очередь, к коллектору присоединяется обмотка ротора. Универсальный коллекторный мотор имеет последовательное соединение статора и ротора.

Достоинства:

  1. Коллекторный двигатель от 2 кВт можно использовать как для постоянного тока, так и для переменного. Это является большим преимуществом сравнительно с многочисленными двигателями определенного типа работы;
  2. Высокие скорости вращения ротора. Поэтому он используется для различных авиамоделей (импеллерный Su-47 XL), вращения шпинделя токарного станка и прочих промышленных приборов. Помимо этого, такие механизмы также применяются для работы стиральной машины, пылесосов и т. д.;
  3. Реверс скоростей;
  4. Его можно использовать как генератор;
  5. Этот двигатель – тяговый. На его вал можно устанавливать рабочие части механизмов (как, к примеру, у пылесоса), при этом, не боясь, что они повредятся. Это обусловлено высокой скоростью и отсутствием нагрузки на рабочие части при включении.

Но при эксплуатации наблюдаются следующие недостатки:

  1. Высокий уровень шума и трудное управление;
  2. Наиболее известным минусом является создание радиопомех. Поэтому такие устройства не используются в электромеханической и радиопромышленности;
  3. Высокая стоимость;
  4. Сложность в разработке, нельзя самостоятельно проводить ремонт. Своими руками сделать коллекторный мотор практически невозможно, т. к. он является одним из самых сложных пусковых механизмов.

Регулятор

Зачем требуется подключение регулятора? Для уменьшения скорости и мощности старта безколлекторный двигатель 220В просто перенастраивается на другую скорость, к примеру, как однофазный или трехфазный асинхронный. Для этого изменяется частота используемого тока. Но, у коллекторных моделей главная особенность работы в постоянном магнитном поле вокруг вращающейся рамки, т. е., его нельзя изменить или перенастроить. Чтобы работать с таким редуктором, нужно обязательно уменьшать первичные обороты во время включения.

регулятор скорости
Фото — регулятор скорости

Для того, чтобы снизить резкость старта, в устройство устанавливается регулятор оборотов коллекторного двигателя. Этот контроллер необходим, чтобы защитить подключаемые к пусковому механизму устройства от пережога и неисправности в связи со скачками мощности.

Принципиально регулятор работает за счет уменьшения скольжения и снижения крутящего момента на валу. Система очень проста в реализации и удобна в использовании, такие контроллеры устанавливаются во все стиральные машины для снижения нагрузки на вращающиеся части.

схема регулятора
Фото — схема регулятора

Теоретически, есть еще один способ, как перемотать двигатель – это подключить к нему автотрансформатор. Но такой способ не уместен для домашних условий, и даже на производстве,\ не является наиболее удобным из-за большого размера трансформирующего прибора.

Если нужно мягко уменьшить обороты вала и крутящий момент, рекомендуется следующая схема подключения коллекторного двигателя, которую легко можно собрать своими руками:

схема для плавной регулировки
Фото — схема для плавной регулировки

Чтобы проверить ротор двигателя без сборки, к коллекторному мотору последовательным путем присоединяется омметр. Предел работы устанавливается на уровне 2 Ом, если с ротором все нормально, то он прозванивается на этом уровне.

К слову, если регулятор установить не выходит, то можно собрать другую схему, по принципу работы аналогичную коллекторному двигателю: соединить датчик угла и вентильный синхронный электродвигатель. К движку в таком случае добавляется выпрямитель.

Если нужно обеспечить регулировку коллекторных двигателей широтно-импульсной модуляции (ШИМ), то используется следующий чертеж:

схема ШИМ-контроллера

Этот стабилизатор может установить нужные частоты сигнала, обеспечить определенный уровень ШИМ на выходе и установить нужные значения вращения при включении движка в сеть.

Видео: универсальные коллекторные двигатели

Характеристики

Рассмотрим другие характеристики различных коллекторных моделей.

Модель ДК-105-550-10:

Напряжение сети, В 220
Частота, Гц 50
Мощность, Вт 550
Ток, А 4,5
КПД, % 63

Тип ДП-77:

Напряжение, В 12
Частота, Гц 50
Мощность, Вт 40
Ток, А 3
КПД, % 62

Один из самых известных европейских моделей коллекторных двигателей – это HSP Racing RC380, его микросхемы с регуляторами используются во многих радиоуправляемых моделях детских автомобилей.

HSP RC370
Фото — HSP RC370

Купить коллекторный двигатель можно в любом городе Российской Федерации, его цена будет зависеть от характеристик и конкретной модели. К примеру, в Москве устройство HSP обойдется менее, чем в 10 долларов.


Похожие материалы:


Отзывы и комментарии

Вы можете оставить отзывы и комментарии к записи: "Коллекторный двигатель постоянного и переменного тока"


  • http://www.odnoklassniki.ru/profile/537440070440 Валентина Солдатова-(Гавриш)

    отличная статья