Коллекторные двигатели переменного тока

Машины коллекторного типа, работающие от сети переменного тока, используются в качестве двигателей, преобразующих электроэнергию в механическое действие.

Машины этого типа относительно похожи по устройству конструкции с электрическими машинами постоянного тока. В конструкции устройства используется ротор с петлевой (параллельной) или (симметричной) волновой обмоткой, присоединенной к коллектору. Статор, выполняющий важную основную функцию в устройстве машины, для которого используется переменное магнитное поле, набран из стальных электротехнических пластин.

К достоинствам коллекторных машин можно отнести возможность решения задач, зависящих от работы электропривода, для которого существует необходимость использования плавного регулирования скорости в энергосберегающем режиме с хорошим и качественным cosφ.

Недостаток этих машин, значительно влияющий на ширину их распространения, это:

  1. Сложное производство.
  2. Высокая стоимость.
  3. Тщательность технического обслуживания коллектора и щеточного механизма.
  4. Плохие токовые условия коммутации в якорной цепи.

Однофазный коллекторный двигатель

Коллекторный однофазный двигатель

Устройство однофазного двигателя состоит из обмоток. Первая выполняет функцию возбуждения, место ее размещения – электрические полюса, выполняющие основную функцию, вторая – используется в качестве компенсационной обмотки, она находится в роторных пазах и предназначена для компенсации отрицательного явления реакции якоря. Существует дополнительная обмотка, используемая для добавочных полюсов, она шунтируется при помощи активного сопротивления.

При взаимодействии магнитного поля при возбуждении основной обмотки и возникновении компенсационных токов, создается вращающийся момент. Направленное действие его характеризуется одним направлением, совпадающим с вращением магнитного поля. Можно изменить направление вращение при помощи переключения выводов возбуждающей обмотки.

Особенность двигателя однофазного тока заключается в использовании обмотки для компенсации, границы использования начинаются с 10 – 15 кВт. Обмотка предназначена для выполнения функции по компенсации процесса реакции якоря. Также она служит для выполнения ряда важных предназначений, это: уменьшение потокосцепления якорной обмотки, сопротивления индукции, повышения качества коэффициента мощности cosφ машины.

Использование в конструкции добавочных полюсов предназначено для повышения качества коммутации, которая отличается тяжелыми условиями и появлением в коммутируемой секции: ЭДС трех видов, это:  трансформаторная Етр, вращения и реактивная ЭДС.

Для компенсации трансформаторной и реактивной ЭДС используется ЭДС вращения, которая наводится в коммутируемой зоне за счет поля, сдвинутого по фазе, относительно тока ротора, это происходит при шунтировании добавочных обмоток и вспомогательных полюсов при помощи активного сопротивления.

При создании заданных токовых параметров в роторе машины и его скорости вращения, достигается взаимная компенсация ЭДС, отклонения от заданных величин, в случае использования других рабочих режимов, приводят к тяжелому пуску.

Для уменьшения недостатков выполняются компенсирующие их конструктивные особенности. Большие двигатели отличаются количеством витков с числом 1. Вследствие этого, увеличивают количество пластин в коллекторе, ввиду этого повышаются габаритные размеры двигателя. Для снижения трансформаторной ЭДС понижают частоту сетевого питающего тока в электрической сети напряжения. Скорость регулируется при использовании трансформатора с ответвлениями по вторичной обмотке. Трансформатор также служит для понижения напряжения питающей сети двигателя, вследствие чего на коллекторных щетках присутствует напряжение с небольшой величиной.

Наибольшее распространение имеют однофазные двигатели небольшой мощности — до 150 Вт. В их конструкции отсутствуют добавочные полюса и компенсирующая обмотка, это является следствием малого значения мощности и соответствия сети промышленной частоты 50 Гц, в этом случае коммутационные условия будут удовлетворять требованиям.

Однофазные двигатели коллекторного типа могут функционировать в сети как переменного, так и постоянного тока и признаются устройствами универсального типа.

Для значения мощности более 60 Вт от цепи возбуждения предусмотрен отвод, это способствует уменьшению количества витков, вследствие чего значение количества оборотов вала сохраняется неизменным и расширяет функциональные возможности двигательной машины.

Двигатель используется при конструировании электрического инструмента, может применяться в виде исполнительных машин в системах автоматики, и для создания устройств домашней бытовой техники.

Трехфазный коллекторный двигатель

Коллекторные двигатели трехфазного тока

Существующие асинхронные машины, имеющие в своей конструкции коллектор и работающие от трехфазной электрической сети, функционируют при условии существования магнитного поля, которое вращается с частотой, различной от частоты вращения самого поля. Для выполнения процесса возбуждения применяется обмотка возбуждения с качествами шунтового двигателя с обмотками соединенными параллельно, питающее напряжение для двигателя поставляется от ротора самой машины.

В конструкции машины присутствует роторная обмотка, выполняющая основную функцию, она подключена к сети переменного напряжения посредством щеточного механизма при использовании токосъемных контактных колец. Статорная обмотка соединяется всеми фазами с коллектором машины, она расположена в роторных пазах вместе с основной обмоткой. Для каждой конкретной фазы в статоре машины соответствуют определенные щетки, они имеют возможность сдвигаться и раздвигаться за счет использования подвижных траверс. Установка щеток на одни и те же пластины коллектора, делает двигатель способным выполнять работу в режиме асинхронного двигателя. Отличие его от настоящего действительного асинхронного двигателя заключается в том, что роторная обмотка используется в виде первичной обмотки, а статорная – выполняет функцию вторичной.

Раздвижение щеток в механизме создает ЭДС с частотой ЭДС статорной цепи, равной частоте скольжения. ЭДС в щетках является добавочной и вызывает во вторичной цепи двигателя, то есть в его статоре – ток, создающий и определяющий момент вращения машины. Увеличение скольжения также достигается за счет раздвижения щеток. Это диктует создание рабочего режима, зависящего от тока необходимого, при получении величины момента аналогичного моменту торможения машины. Большое раздвижение щеток увеличивает добавочную ЭДС и снижает число оборотов вала отличных от значения синхронной скорости.

Регулировка скорости происходит за счет введения отсутствующий мощности в коллекторную цепь, в этом случае происходит сдвиг по фазе относительно тока во вторичке и дополнительной ЭДС на угол более 90о. Мощность, которая берется от статора, приходит обратно в электрическую сеть посредством использования трансформаторной связи между обмотками. За счет этого эффекта достигается экономия регулирования количества оборотов вала машины при добавлении во вторичную цепь ЭДС.

Раздвигая щетки, осуществляется процесс регулировки скорости, при которой работает машина относительной синхронной частоты вращения, увеличивая ее или уменьшая.

Кроме вышеперечисленных преимуществ, двигатель дает возможность регулировать cosφ. Это достигается посредством смещения щеток соответствующих своим фазам, происходит изменение ЭДС по фазе. Повышение качества cosφ при значении скорости менее синхронной, происходит смещение щеток в сторону противоположную направлению движения ротора.

Использование двигателей этого типа, работающих от трехфазной сети, характерно для предприятий легкой, текстильной промышленности, для специальных прядильных станков. Также используется в приводе ротационных машин в полиграфии, в металлургической промышленности для операции по резке металлов.

Из-за плохих коммутационных условий, трехфазные машины не выполняют на значение мощности превышающей 250 кВт, так как с повышением мощности происходит увеличение магнитного потока, что затрудняет получение трансформаторной ЭДС. Добавочная ЭДС, которая находится во вторичной цепи и используется в качестве экономичного регулятора количества оборотов вала повышения и cosφ, получается за счет введения асинхронной машины каскадным способом наряду с двигателями коллекторного типа, что происходит чрезвычайно редко.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Электродвигатель Май 28, 2015 admin в 7:15
6 010 1
Добавить отзыв

Свежие комментарии