Двигун постійного струму

Доброго часу доби, дорогі читачі! У попередніх статтях були розглянуті електромотори змінного струму. У цій же статті я розповім про движки, що працюють на постійному струмі. Буде розглянуто їх пристрій і, трохи, історія і принцип роботи. Почнемо.

Принцип дії двигуна постійного струму цих машин грунтується на ефекті відштовхування однойменних і притягання різнойменних полюсів магніту. Першим такий пристрій придумав російський інженер Якобі. У 38-му році 19-го століття з`явилася перша модель промислового масштабу і, з того часу, великих змін в конструкції не було.

Колекторні двигуни постійного струму

Якщо брати мотори з невеликою потужністю, то в них обов`язково явно присутній один з магнітів (він кріпиться прямо на корпус машини).

Другий з`являється після подачі напруги на обмотку якоря. З цією метою застосовується пристрій особливого типу, що називається колекторно-щітковим вузлом. Колектор є кільцем, які проводять струм, який кріпиться на вал мотора. До нього підключаються висновки обмоток якоря.

Для виникнення обертального моменту потрібна безперервна зміна полюсів якірного магніту. Це повинно виконуватися в той момент, коли якір проходить через «магнітну нейтраль». Конструктивним чином це виконується завдяки поділу колекторного кільця на частини (сектори) за допомогою непровідних струм пластин.

Висновки якірних обмоток чіпляють до секторів по черзі. Для з`єднання колектора і мережі живлення застосовуються щітки - стрижні з графіту з високою електропровідністю і маленьким коефіцієнтом тертя по ковзанню.

Мотори великий потужністю не забезпечуються фізичними магнітами в силу того, що це сильно обтяжить їх конструкцію.

У цих машинах, для створення постійного магнітного поля, застосовують металеві стрижні з обмотками, що підключаються до позитивної, або негативної шини живлення. Полюса однойменного типу підключають один за іншим (послідовним чином).

Двигун може мати одну, або чотири пари полюсів. Кількість же щіток-струмознімачів має відповідати числу пар полюсів. У моторів з великою потужністю передбачаються деякі конструктивні хитрощі. Одна з них полягає в зрушуванні щіткового вузла на деякий кут по відношенню проти обертання після старту мотора і зміни навантаження на ньому.

Робиться це з метою компенсації ефекту «якірної реакції», який призводить до гальмування вала, в результаті чого відбувається зменшення ефективності мотора.

Безколекторні двигуни постійного струму

Ми роздивились двигуни колекторного типу. Однак крім них, є і пристрої не мають колекторів. Двигуни подібного типу мають ротор, на якому є постійні магніти і статор з обмотками. Існує два види таких моторів: Inrunner (З магнітами усередині ротора) і Outrunner (У них магніти знаходяться зовні, обертаючись навколо статора, що має обмотки).

Машини першого типу, як правило, використовуються в моторах з високим числом обертів і малим числом полюсів. Другий же тип застосовують, якщо потрібно отримати движок з великим моментом і малими оборотами. По конструкції двигуни Inrunner найбільш прості в силу того, що їх статор може, одночасно, служити корпусом, а, значить, на нього можна змонтувати пристрої для кріплення.

У двигунів системи Outrunner обертається частиною є зовнішня його частина. Движок кріпиться за нерухомий вал або інші частини статора. Якщо ж такий двигун використовується як мотор-колесо, то кріпиться він за допомогою нерухомої осі і закладом проводів статора через його порожнисту вісь.

Число полюсів ротора завжди парне. Магніти, використовувані в цих двигунах, зазвичай мають прямокутну форму. Маємо приклади застосування, звичайно, магніти циліндричної форми, але це набагато рідше. Монтуються ж магніти так, щоб їх полюса чергувалися.

Не завжди трапляється збіг кількості магнітів і полюсів (може траплятися так, що кілька магнітів формують один полюс).

Розміри встановлюваних в моторах магнітів різні й залежать вони від самого движка і його характеристик. Від потужності використовуваних магнітів залежить те, яким буде момент розвивається на валу сили.

До ротора магніти кріпляться за допомогою спеціального клею (зустрічаються, звичайно, варіанти з магнітодержателямі, але набагато рідше). Сам ротор може бути виготовлений як з магнітопроводящего матеріалу (сталь), так і з немагнітопроводящего (сплави алюмінію, пластик та ін.), І комбінованим.

Обмотки трифазних моторів без колектора намотуються проводом з міді. Провід же використовується і одножильний і багатожильний. Статори цих двигунів виготовляють зі складених листів стали, що є магнітопроводящей.

Статор повинен мати стільки зубів, щоб їх кількість ділилося на кількість робочих фаз. Статор може мати таке число зубів, що воно як більше, так і менше, ніж полюсів у ротора.

Найбільш простий движок, що має три полюси статора. Однак використовується подібна конструкція досить рідко (оскільки, в будь-який момент часу в роботі лише пара фаз, в результаті чого виникає вібрація і перекіс). Щоб позбутися від цих неприємних явищ, робиться багато полюсів, а обмотки рівномірно розподіляються між ними. В такому випадку не виникає розбалансування магнітних сил.

Крім усього іншого, такі мотори можуть забезпечуватися, або не забезпечуватися датчиками положення ротора. Датчики, в більшості своїй, працюють на принципі ефекту Холла. Вони реагують на магнітні поля і розташовуються по статора так, щоб магніти ротора діяли на них (тобто під кутом 120 градусів між собою). Природно, мається на увазі 120 електричних градусів.

Датчики можуть розташовуватися і всередині і зовні двигуна. Другим способом можна оснащувати движки, що спочатку не мають датчиків.

Іноді датчики ставлять на спеціальне пристосування, що дає можливість невеликого переміщення датчиків. У той же час, якщо необхідний реверс такого мотора, то встановлюється другий комплект датчиків Холла, що настроюються на зворотній напрямок обертання.

Пишіть коментарі, доповнення до статті, може я щось пропустив. Ви можете подивитися на карту сайту, буду радий, якщо ви знайдете на моєму сайті ще що-небудь корисне. Всього найкращого.