Uniwersalny silnik szczotkowy: charakterystyka, konstrukcja silnika AC, naprawa

Prawie wszystkie rodzaje urządzeń elektrycznych są wyposażone w potężne elementy z przełączaniem mechanicznym. Ich dobrze skoordynowana praca zależy od uniwersalnego silnika szczotkowego, który doskonale radzi sobie z różnymi obciążeniami. Ale aby taka jednostka działała prawidłowo, konieczne jest dokładne przestudiowanie nie tylko jej cech konstrukcyjnych, ale także zasady działania.

Krótki opis urządzenia

Eksperci przywykli nazywać te maszyny elektryczne silnikiem kolektorowym, w którym przełącznik prądu i czujnik wirnika są jednym i tym samym elementem. To on zapewnia niezawodne połączenie różnych łańcuchów w stacjonarnym przedziale jednostki z wirnikiem.

Jego projekt składa się z mocnych pędzli (są to specyficzne styki typu ślizgowego, które znajdują się w pobliżu wirującej części silnika) i kolektor (ta część jest montowana przez producenta na ruchomym zespole mechanizmu).

Główne zalety takiego elementu można bezpiecznie przypisać temu, że wysokiej jakości silnik jest łatwy w utrzymaniu i obsłudze, podatny na naprawę i ma długą żywotność. Wśród niedociągnięć sami producenci podkreślają fakt, że urządzenie ma niską wagę i duży procent wydajności. Oczywiście najczęściej te dwa wskaźniki są pozytywne, ale nie w tej sytuacji.

Połączenie dużej prędkości (może osiągnąć kilka tysięcy obrotów na minutę) i niskiej wagi jest obarczone faktem, że przy normalnej pracy konsument trzeba dodatkowo dokupić dobrą skrzynię biegów. Jeśli samochód jest odbudowywany z mniejszą prędkością, to poziom wydajności może poważnie spaść, co powoduje problemy z jakością chłodzenia.

Odmiany składu

Silnik komutatorowy to wirująca maszyna elektryczna prądu przemiennego, która z łatwością przekształca prąd stały w energię mechaniczną. Co najmniej jedno uzwojenie, które bierze udział w tym procesie, jest podłączone do głównego kolektora.

Prawie każdy model składa się z takich elementów:

1. Wysokiej jakości bipolarny stojan z magnesem trwałym.
2. Profesjonalny trójbiegunowy wirnik na specjalnych łożyskach z efektem ślizgowym.
3. Płyty miedziane używane jako szczotki do silnika szczotkowego.

Należy zauważyć, że zestaw ten jest minimalny, dlatego często można go spotkać w modelach budżetowych. Dotyczy to również zabawek dziecięcych, które nie potrzebują dużej mocy roboczej.

W kompletnym zestawie produktów wyższej jakości, zwykle dodaj jeszcze kilka elementów:

• Wirnik wielobiegunowy ze specjalnymi łożyskami tocznymi.
• Cztery pędzle wykonane z grafitu, które prezentowane są w formie kolektora.
• Stojan czterobiegunowy składający się z magnesów trwałych.

Takie jednostki stosowane w nowoczesnych samochodach za rozmieszczenie wysokiej jakości napędu wentylatora układu chłodzenia i wentylacji, wycieraczek i pomp spryskiwaczy. Oczywiście w sprzedaży można znaleźć również bardziej złożone jednostki, które różnią się nie tylko wydajnością i zakresem, ale także ceną.

Jeśli moc silnika elektrycznego mieści się w zakresie kilkuset watów, to jego kompletny zestaw koniecznie zawiera czterobiegunowy stojan, który jest wykonany ze specjalnych magnesów. A oto wysokiej jakości połączenie uzwojenia można to zrobić na jeden z poniższych sposobów:

• Równoległy. W warunkach zmiennego obciążenia wszystkie obroty pozostają stabilne, ale maksymalny moment obrotowy jest nieznacznie zmniejszony.
• Szeregowo z rotorem. Ta opcja różni się tym, że maksymalny moment uzyskuje dość imponujące wskaźniki, ale istnieje duże ryzyko uszkodzenia silnika, ponieważ urządzenie jest obsługiwane przez użytkownika na dużych powierzchniach rewolucje.
• Niezależne wzbudzenie z oddzielnego zasilacza. W tej sytuacji używane są te same cechy, co w przypadku połączenia równoległego. Należy zauważyć, że ta opcja jest rzadko używana przez specjalistów.
• Mieszany typ wzbudzenia, gdy pewna część istniejącego uzwojenia jest połączona szeregowo, a druga część jest połączona równolegle. Ta konfiguracja z powodzeniem łączy wszystkie zalety poprzednich opcji. Ten rodzaj połączenia jest idealny do rozruszników samochodowych.

Ale znani producenci zapewnili obecność uniwersalnych silników kolektorowych. Ich kluczową cechą jest to, że działają doskonale zarówno na prąd stały, jak i przemienny. Są aktywnie wykorzystywane w sprzęcie AGD, elektronarzędziach, a także w pojazdach szynowych.

Taka popularność wynika z faktu, że mają dość niewielką wagę i rozmiar. Ponadto ich cena jest bardziej niż przystępna i każdy użytkownik może samodzielnie ustawić liczbę obrotów potrzebnych do pracy. Dzięki temu kolektor silnika elektrycznego należy do kategorii urządzeń prądu przemiennego, wykazuje doskonałe wyniki nawet przy niestabilnych źródłach energii.

Elementy składowe konstrukcji

Aby właściwie zrozumieć cechy kolektora, musisz przestudiować wszystkie części składowe tego urządzenia. W końcu samo urządzenie jest prezentowane w postaci urządzenia prądu stałego, w którym uzwojenia polowe są połączone szeregowo. Są przeznaczone do pracy przy zasilaniu z sieci domowej.

Niezależnie od biegunowości silnik obraca się zawsze tylko w jednym kierunku. Cecha ta wynika z faktu, że szeregowe połączenie uzwojeń wirnika i stojana prowadzi do jednoczesnej zmiany biegunów magnetycznych. W rezultacie powstały moment obrotowy jest kierowany wyłącznie w tym samym kierunku.

Wysoka sprawność wykorzystania kolektorowego silnika elektrycznego wynika z: obecność następujących elementów:

• Stojan jest stacjonarną częścią instalacji.
• Zwora jest integralną częścią zespołu kolektora, w którym indukowana jest siła elektromotoryczna i płynie prąd obciążenia. Należy zauważyć, że zarówno stojan, jak i wirnik mogą pełnić rolę kotwicy.
• Cewka to wyspecjalizowany system wzbudzania. Ta część wytwarza strumień magnetyczny do szybkiego generowania momentu obrotowego. Cewka indukcyjna musi być wyposażona w uzwojenie wzbudzenia lub magnesy trwałe. Sama część może działać jako integralna część stojana lub wirnika.
• Wirnik jest elementem obrotowym maszyny.
• Kolektor to podstawa silnika, która styka się ze szczotkami (te dwie części rozprowadzają prąd elektryczny po cewkach uzwojenia twornika).
• Szczotki są częścią obwodu, który przenosi energię elektryczną ze źródła zasilania do twornika. Elementy te produkowane są z wytrzymałego grafitu. Silnik prądu stałego może zawierać co najmniej jedną parę szczotek.

Funkcjonalność silnika

Schemat ideowy kolektorowego urządzenia silnikowego doskonale pokazuje, w jaki sposób ta jednostka przekształca energię elektryczną w energię mechaniczną i w odwrotnej kolejności. Sugeruje to, że takie urządzenie może być nawet używane jako generator. Kiedy prąd przepływa przez przewodnik znajdujący się w polu magnetycznym, działają na niego pewne siły. W tym przypadku aktywnie działa zasada prawej ręki, która ma bezpośredni wpływ na końcową moc silnika. Kolektor działa zgodnie z tą zasadą.

W standardowym obwodzie wyraźnie widać, że jedna para przewodów umieszczona jest w polu magnetycznym, którego prąd jest kierowany w różnych kierunkach w taki sam sposób jak siły. Utworzona przez nie ilość daje moment obrotowy wymagany dla sprzętu. W silniku kolektorowym producenci dodali również cały kompleks dodatkowych jednostek, które gwarantują identyczny kierunek prądu nad biegunami.

Dzięki temu, że na kotwie znajduje się jeszcze kilka cewek, nierówności skoku zostały całkowicie wyeliminowane. Ponadto rzemieślnicy nie muszą już używać prądu stałego, ponieważ konwencjonalne magnesy zostały zastąpione mocniejszymi cewkami. W końcowej fazie produkcji moment obrotowy przyjął jeden kierunek.

Plusy i minusy działania

Dla porównania wykwalifikowani specjaliści zastosowali następujące parametry: obie jednostki były podłączone do domowej sieci elektrycznej o częstotliwości 50 Hz i napięciu 220 V. Moc silników urządzeń jest całkowicie identyczna. Wynikająca z tego różnica parametrów mechanicznych może być ogromnym plusem lub minusem (wszystko zależy od tego, czego użytkownik wymaga od napędu).

Silnik kolektora ma następujące zalety w porównaniu z jednostką DC:

1. Niższy prąd rozruchowy, co jest szczególnie ważne w technologii wykorzystywanej przez konsumentów w życiu codziennym.
2. Urządzenie można podłączyć bezpośrednio do sieci, absolutnie nie ma potrzeby instalowania akcesoriów. Ale jednostka z prądem stałym wymaga ciągłego prostowania.
3. Duża prędkość i całkowity brak zależności od częstotliwości sieci.
4. Jeśli istnieje obwód sterujący, wówczas urządzenie kolektora okazuje się prostsze - tyrystor i reostat. Gdy część elektroniczna ulegnie awarii, samo urządzenie pozostaje sprawne (ale będzie działać z pełną wydajnością).

Nie zapomnij o niedociągnięciach, które każdy konsument musi dokładnie przestudiować jeszcze przed zakupem urządzenia. Tylko w tym przypadku możesz mieć pewność, że urządzenie spełnia wszystkie wymagania.

Silnik kolektora ma następujące wady:

1. Ogólny procent sprawności jest znacznie zmniejszony, ponieważ występuje indukcyjność i straty spowodowane odwróceniem namagnesowania stojana.
2. Maksymalny moment obrotowy został znacznie zmniejszony.
3. Stosunkowo niska niezawodność i krótka żywotność.

Ewentualne zmiany w ustawieniach są możliwe tylko wtedy, gdy urządzenie wyposażone jest w regulator prędkości. Różne ilości dostarczonej energii elektrycznej mogą zmienić ten wskaźnik tylko o 10%. Natomiast wysokiej jakości regulator prędkości pozwala na kilkukrotne zmniejszenie ich liczby. Możesz samodzielnie wykonać takie urządzenie lub kupić je w specjalistycznym sklepie. Ale trzeba sprawdzić czy może pracować w kolektorze z określoną mocą i liczbą obrotów. Jeśli regulator jest słaby, po prostu się zepsuje.

Naprawa silnika domowego

Jak każde inne urządzenie, kolektor może zawieść w najbardziej nieodpowiednim momencie. Jeśli silnik elektryczny nie podnosi określonej liczby obrotów lub wał nie zaczyna się obracać po uruchomieniu, należy sprawdzić działanie bezpieczników. Problem może być również spowodowany przerwą w obwodzie twornika i przeciążeniem urządzenia. Dość często nieracjonalne użytkowanie urządzenia prowadzi do zwiększonego poboru prądu. Tę usterkę można wyeliminować dopiero po sprawdzeniu hamulca i części mechanicznej.

Jeżeli podczas pracy urządzenie nie wykonuje znamionowej liczby obrotów, może to być spowodowane niedostatecznym napięciem sieciowym, przeciążeniem, a także dużym prądem wzbudzenia. Jeśli użytkownik zauważył niesprawność przeciwnego typu, konieczne jest sprawdzenie obwodu elektrycznego, a także wyeliminowanie wszystkich powstałych wad. W niektórych przypadkach urządzenie zaczyna działać dopiero po przewinięciu silnika.

Gdy urządzenie nie działa z powodu nieprawidłowego parowania równoległości i szeregowego uzwojenia pola, użytkownik musi przywrócić prawidłową kolejność połączeń.

Nie zapomnij o regularnym sprawdzaniu napięcia w sieci, ponieważ prędkość obrotowa silnika może znacznie wzrosnąć.