Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что означает коллекторный двигатель

Какая разница между коллекторным и бесколлекторным двигателем, их преимущества и недостатки

Большое количество людей увлекаются созданием электромоделей, где одним из основных элементов выступает электродвигатель. При этом сборка и эксплуатация таких устройств часто вызывает споры относительно того, какие именно моторы лучше использовать.

Ведь на выбор предлагаются коллекторные и бесколлекторные двигатели, у каждого из которых есть свои поклонники и противники. Чтобы попытаться определить лучший вариант, нужно изучить особенности, принцип работы, их сильные и слабые стороны. Это во многом поможет принять окончательное решение.

Электромоторчики входят в состав разного автомобильного оборудования, включая стеклоомыватели, стеклоподъёмники, вентиляторы охлаждения и отопления, дворники и пр. Но также широко применяются в других сферах и отраслях.

Коллекторные двигатели

Электродвигатели, используемые в детских игрушках, имеют небольшие габариты и малую мощность. Конструктивно коллекторный двигатель представляет собой два постоянных магнита, установленных на статоре, и ротор (якорь) с обмотками. Отметим, что на статоре могут быть и обмотки возбуждения, вместо постоянных магнитов.

К обмоткам подводится постоянное напряжение через ламели коллектора. Для подачи напряжения используются графитовые щетки. В двигателях малой мощности в качестве щеток применяются медные пластины.

Питаются коллекторные двигатели как от постоянного тока, так и от переменного. Для подключения питания они имеют два провода.

Неисправности регуляторов скорости вращения

В электродрелях и шуруповертах скорость вращения регулируется устройством, представляющим единый узел с кнопкой управления. В нее иногда встраивается устройство реверса. Поэтому все неисправности, связанные с резкими изменениями скорости при регулировке и проблемами с реверсом, решаются заменой этого узла. Но основная его неисправность – отсутствие контакта, в результате которой инструмент не вращается. Проверить исправность кнопки включения можно мультиметром в режиме измерения напряжения. Для аккумуляторного инструмента измеряется постоянное напряжение после кнопки, с питанием от сети – переменное.

Регулятор скорости вращения

Поскольку для проверки инструмент придется разобрать, заранее предотвратите случайное включение инструмента. Исправность его может восстановиться, и вы получите травму. Для исключения такого варианта снимите с выключателя выходные клеммы с проводами (те, на которых предполагается провести измерения).

Пример схемы регулятора скорости вращения

Для миксеров и им подобной техники, имеющей механическое переключение ответвлений обмоток статора, лучше воспользоваться мультиметром в режиме измерения сопротивлений. Проверьте исправность переключателя и целостность коммутируемых им обмоток.

Сходства и различия интегральных схем для управления двигателем

Преимущество маломощных двигателей, помимо их скромных потребностей в токе и напряжении, заключается в том, что драйверы затвора MOSFET могут быть интегрированы с контроллерами и оптимизированы для конкретных потребностей. Рассмотрим трио соответствующих предложений от STMicroelectronics. Эти три микросхемы от ST имеют множество базовых характеристик, которые позволяют применять их совместно с различными типами двигателей. Помимо этого, они облегчают моделирование и просты в изучении.

Вот несколько преимуществ, которыми обладают эти изделия:

  • максимальная интеграция с использованием интерфейса микроконтроллера (MCU), логики управления, драйвера и моста МОП-транзистора (требуется только несколько пассивных компонентов и нет необходимости во внешних активных компонентах);
  • малое рабочее напряжение 1,8…10 В, которое хорошо подходит для низковольтных двигателей, в особенности – для работающих от небольших аккумуляторных батарей;
  • высокий выходной ток до 1,3 A (RMS) и 2 A (пиковое значение) для каждого выхода;
  • энергопотребление в режиме ожидания до 80 нA;
  • повышенная надежность благодаря блокировке при падении напряжения (UVLO), тепловой защите и защите от перегрузки по току;
  • небольшой QFN-корпус размером 3×3 мм.

Рассмотрим сходства и различия трех данных микросхем для управления двигателем. STSPIN220, предназначенная для шаговых двигателей, объединяет в себе логику управления, высокую эффективность и малое сопротивление «сток-исток» открытого канала RDS(ON) (рисунок 5). Контроллер реализует управление токовым режимом с помощью широтно-импульсной модуляции (PWM) с программируемым временем выключения. STSPIN220 поддерживает разрешение 256 микрошагов на один полный шаг, что позволяет сделать движение максимально плавным.

Читать еще:  602 980 двигатель мерседес характеристики

Рис. 5. Микросхема STSPIN220 для управления шаговым двигателем

Микросхемы, аналогичные модели STSPIN220:

  • STSPIN230 – монолитный драйвер для трехфазных двигателей BLDC;
  • STSPIN240 – монолитный драйвер для двух независимых двигателей постоянного тока;
  • STSPIN250 – монолитный драйвер для одного двигателя постоянного тока.

Примечание: драйвер STSPIN250 предназначен для одного двигателя в отличие от двухмоторного драйвера STSPIN240. STSPIN250 может обеспечивать более высокий ток 2,6 А (среднеквадратичное значение) и 4 А (пиковое значение).

Все эти интегральные схемы имеют максимально схожий внешний интерфейс и оперативные команды, функционально отличаются лишь их интерфейсы со стороны двигателя.

Какие двигатели используются в стиральной машине

Как было уже отмечено, в машинках-автоматах используют три типа моторов. Все они имеют разное строение, а также отличаются принципом работы. Об этом и пойдет речь дальше.

Асинхронный электродвигатель

Асинхронные двигатели для стиральных машинок тоже имеют разделение:

  • Двухфазные или конденсаторные;
  • Трехфазные.

Двухфазные считаются устаревшими и с 2000-х годов практически не применяются. На смену им пришли более продвинутые трехфазные. Они состоят из двух основных частей: неподвижного статора и размещенного внутри него ротора. Как раз последний и приводит в действие барабан. Как это происходит? Ротор соединен с барабаном ремнем, который передает вращение. Так что при кручении ротора крутится и барабан. Количество оборотов в минуту может доходить до 2800.

Асинхронный электромотор имеет следующие преимущества:

  • Небольшая стоимость;
  • Простая конструкция;
  • Низкий уровень шума во время работы;
  • Простое обслуживание. Максимум, что придется делать — это смазывать его или менять износившиеся подшипники.

Из недостатков отметим:

  • Низкий коэффициент полезного действия;
  • Большие габариты;
  • Сложность в управлении электросхемами.

Такой мотор встречается в дешевых моделях автоматов, а также в стиральных машинах-полуавтоматах. В более современных и мощных моделях их не ставят.

Коллекторные электродвигатели

Коллекторный или универсальный электромотор используется в большинстве автоматических машинок. Он может работать как от постоянного тока, так и от переменного. В этом и заключается его универсальность.

Основными составляющими элементами мотора являются:

  • Ротор (якорь), который является подвижной частью;
  • Статор — неподвижная часть;
  • Щетки. Обеспечивают электрический контакт якоря со статором;
  • Тахогенератор. Контролирует скорость вращения якоря.

В некоторых моделях автоматических машин марки Bosch и Siemens вместо тахогенератора стоит датчик Холла.

Передача вращения обеспечивается за счет ремня, который соединяет шкив барабана с приводом.

Преимущества универсального электродвигателя заключаются в следующем:

  • Простая схема управления;
  • Возможность плавно управлять оборотами, частота которых регулируется уменьшением или увеличением напряжения;
  • Компактные размеры;
  • Невысокая стоимость;
  • Ремонтопригодность.

К минусам относятся:

  • Шумность;
  • Небольшой срок службы;
  • Потребность в замене щеток и ремня, которые склонны к быстрому изнашиванию.

Невысокий коэффициент полезного действия также является недостатком. Это обусловлено тем, что часть энергии уходит на преодоление силы трения ремня, передающего вращение.

Инверторный мотор с прямым приводом

Инверторный электродвигатель или Digital Inverter впервые начала применять в своих машинках южнокорейская фирма LG . Они могут быть двух типов:

  • Inrunner — магниты ротора размещаются внутри статора;
  • Outrunner — магниты размещаются снаружи.

Главное их отличите — в приводе. В первом случае применяется ременная передача, во втором — привод подключается напрямую.

Именно последняя технология используется в автоматических машинках LG. Со временем ее стали применять и другие производители бытовой техники, поскольку машинки-автоматы с прямым приводом пришлись по вкусу потребителю за ряд существенных преимуществ. Но о них мы поговорим чуть позже.

В чем же особенность Digital Inverter? Он, как и коллекторный, состоит из ротора и статора, но щетки в нем отсутствуют. Принцип работы у него совсем другой.

Для подключения машинки к электросети используется инвертор.

Этот элемент управляет оборотами электродвигателя, преобразуя переменный ток в постоянный. Это позволяет управлять механизмом с предельной точностью.

Читать еще:  Двигатель ваз 411 характеристики

Плюсы стиральных машин с Digital Inverter:

  • Компактность;
  • Низкий уровень шума;
  • Долговечность — за счет отсутствия изнашиваемых деталей;
  • Высокий КПД (95%);
  • Большое количество оборотов барабана, а также возможность настраивать разные режимы его вращения. Пример: технология 6 Motion в машинках марки LG.

Недостатком Digital Inverter является его большая стоимость. А в случае поломки для ремонта понадобятся не менее дорогие комплектующие. Это обусловлено более сложной схемой управления. Впрочем, большинство производителей дают на эти двигатели гарантию в 10 лет.

Универсальные коллекторные электродвигатели УЛ06

Общие сведения

Универсальные коллекторные электродвигатели УЛ06 предназначены для привода различных механизмов и аппаратов.

Структура условного обозначения

УЛ-06Х 1 Х 2 4:
УЛ — универсальный коллекторный электродвигатель с литым
корпусом;
06 — габарит;
Х 1 — номер длины пакета;
Х 2 — климатическое исполнение по ГОСТ 15150-69: УХЛ, О;
4 — категория размещения по ГОСТ 15543-70.

Условия эксплуатации

Тип атмосферы I и II по ГОСТ 15150-69. При этом запыленность воздуха не более 1 мг/м 3 , нижнее значение рабочей температуры окружающего воздуха минус 20°С.
Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли в концентрациях, снижающих параметры двигателя в недопустимых пределах.
Степень защиты двигателей IР10 по ГОСТ 17494-92.
Режим работы продолжительный (S1) по ГОСТ 183-74.
Двигатели без повреждений и остаточных деформаций в течение 2 мин выдерживают аварийное повышение частоты вращения до 1,5 номинального значения.
Предельное отклонение напряжения питания от номинального значения составляет ± 10%.
Направление вращения любое со стороны привода.
Двигатели соответствуют группе условий эксплуатации М1 по ГОСТ 17516-72.
Конструктивное исполнение по способу монтажа IМ3681 и IМ2181 по ГОСТ 2479-79.
Средний уровень звука двигателей на расстоянии 1 м от контура: 70 дБА при частоте вращения 5000 мин -1 , 75 дБА при частоте вращения 8000 мин -1 .
Допустимые вибрации в соответствии с ГОСТ 16921-83.
Превышение температуры обмоток и коллектора двигателей над верхним значением температуры окружающей среды не более допустимого значения по ГОСТ 183-74.
Способ охлаждения двигателей IС01 по ГОСТ 20459-75.
Двигатели, поставляемые для внутреннего рынка и на экспорт, соответствуют требованиям ТУ 16-513.175-75.
Двигатели, поставляемые на экспорт, дополнительно соответствуют требованиям ОСТ 16 0.800.210-83.
Конструкция электродвигателей по технике безопасности отвечает ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 12.2.007.1-75.
Требования пожаробезопасности по ГОСТ 12.1.004-85.
По способу защиты человека от поражения электрическим током двигатели соответствуют классу 01 ГОСТ 12.2.007.0-75.
Эксплуатация двигателей должна производиться согласно «Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденным Госэнергонадзором, или инструкции по монтажу и эксплуатации для двигателей, предназначенных на экспорт.

Нормативно-технический документ

Технические характеристики

Основные технические данные двигателей приведены в табл. 1 и 2.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ УЛ-061

Номинальная мощность, Вт



Частота питающей сети, Гц

Потребляемый ток, А:


Частота вращения, мин -1

Номинальный вращающий момент, Н·м



ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ УЛ-061

Наименование параметровЗначение параметров электродвигателей
для нужд народного хозяйства и для поставок на экспортдля поставок на экспорт
120180120180
127220127220127220127220
110220110220110220110220
5060
2,051,182,71,62,31,33,01,7
1,90,952,651,352,11,02,91,45
5000±10008000±16005000±10008000±1600
0,230,210,230,21
59645964
0,830,870,830,87

Номинальная мощность, Вт


Частота питающей сети, Гц

Потребляемый ток, А:


Частота вращения, мин -1

Номинальный вращающий момент, Н·м



Схемы подключения двигателей ( 127/=110 В, 5000 мин -1 ; 220/=220 В, 5000 мин -1 ; 127/=220 В, 8000 мин -1 ) и помехоподавляющего устройства к сети
а — переменного тока;
б — постоянного тока
Для изменения направления вращения якорные концы на обоймах щеткодержателя поменять местами

Схемы подключения двигателей ( 127/=110 В, 8000 мин -1 ) и помехоподавляющего устройства к сети
а — переменного тока;
б — постоянного тока
Для изменения направления вращения якорные концы на обоймах щеткодержателя поменять местами
Средняя наработка двигателей:
1200 ч при частоте вращения 5000 мин -1 ;
720 ч при частоте вращения 8000 мин -1 .
Гарантийный срок службы двигателей для внутреннего потребления — 2,5 года со дня начала эксплуатации;
для двигателей, предназначенных на экспорт,- 2,5 года со дня начала эксплуатации и не более 3 лет с момента проследования через государственную границу.

Станина электродвигателей образуется путем обливки алюминиевым сплавом сердечника статора под давлением при одновременной опрессовке статорных листов. Листы статора имеют два полюса.
Сердечник статора цилиндрической формы с аксиальными вентиляционными каналами.
Лапы из алюминиевого сплава крепятся к статору винтами, которые ввертываются в стальную планку, расположенную в аксиальном канале между сердечником статора и станиной.
Обмотка возбуждения выполняется в виде изолированных катушек, надеваемых на полюсы. Изоляция класса Е по ГОСТ 8865-87.
Сердечник якоря состоит из насаженных на вал листов якоря. Пазы полузакрытые. Обмотка всыпная из круглого провода, закрепленного в пазах текстолитовыми клиньями.
Коллектор состоит из пластин твердой электролитической меди, запрессованных во втулку из пластмассы. Щеткодержатели — «куркового типа».
Подшипниковые щиты и крышки — из алюминиевого сплава.
Щит со стороны привода имеет в нижней части отверстия для прохода вентилирующего воздуха. Этот щит имеет фланец для крепления.
Щит со стороны коллектора имеет окна, обеспечивающие доступ к коллектору и щеткодержателю; во время работы электродвигателя щит закрыт стальным кожухом с отверстиями в нижней части для прохода вентилирующего воздуха.
Двигатели изготовляются на подшипниках качения.
Вентиляция электродвигателей осевая. Наружный воздух входит через отверстия в щите со стороны коллектора и выбрасывается через отверстия со стороны привода при помощи вентилятора, насаженного на вал. Вентилятор выполняется из алюминиевого сплава литьем под давлением.
Коробка выводов крепится в верхней части станины и состоит из пластмассовой доски зажимов и крышки из алюминиевого сплава.
Помехоподавляющее устройство, которым по требованию заказчика снабжаются коллекторные электродвигатели, представляет собой комплект конденсаторов необходимой емкости или же специальный конденсаторный блок, рассчитанный на подавление помех радиоприему в соответствии с требованиями действующих норм для промышленных или бытовых установок. Устройство устанавливается на верхней части станины и имеет скобу для крепления к электродвигателю.
Габаритные размеры двигателя представлены на рис.3.

Габаритные, установочные и присоединительные размеры электродвигателей УЛ-061 и УЛ-062 ¦

В комплект поставки входят: электродвигатель, запасные щетки — 2 шт., помехоподавляющее устройство (в составе двигателя по требованию потребителя), паспорт, сертификат качества.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector
Наименование параметровЗначение параметров электродвигателей
для нужд народного хозяйства и для поставок на экспортдля поставок на экспорт
180250180250
127220127220127220127220
5060
3,01,753,652,13,31,83,82,2
2,751,43,61,83,01,53,81,9
5000±10008000±16005000±10008000±1600
0,340,300,340,30
60666066
0,830,870,830,87