Двигатель универсальный: Универсальный двигатель

Универсальный двигатель

Дмитрий Левкин

Универсальный двигатель — вращающийся электродвигатель, который может работать при питании от сети как постоянного, так и однофазного переменного тока [1].

Конструкция универсального коллекторного электродвигателя не имеет принципиальных отличий от конструкции коллекторного электродвигателя постоянного тока с обмотками возбуждения, за исключением того, что вся магнитная система (и статор, и ротор) выполняется шихтованной и обмотка возбуждения делается секционированной. Шихтованная конструкция и статора, и ротора обусловлена тем, что при работе на переменном токе их пронизывают переменные магнитные потоки, вызывая значительные магнитные потери.

Универсальный двигатель

Секционирование обмотки возбуждения вызвано необходимостью изменения числа витков обмотки возбуждения с целью сближения рабочих характеристик при работе электродвигателя от сетей постоянного и переменного тока [2].

Схема универсального коллекторного двигателя

Универсальный коллекторный электродвигатель может быть выполнен как с последовательным, так и с параллельным и независимым возбуждением.

В настоящее время универсальные коллекторные электродвигатели выполняют только с последовательным возбуждением.

Возможность работы универсального двигателя от сети переменного тока объясняется тем, что при изменении полярности подводимого напряжения изменяются направления токов в обмотке якоря и в обмотке возбуждения. При этом изменение полярности полюсов статора практически совпадает с изменением направления тока в обмотке якоря. В итоге направление электромагнитного вращающего момента не изменяется:

,

• где M — электромагнитный момент, Н∙м,
• – постоянный коэффициент, определяемый конструктивными параметрами двигателя,
• – ток в обмотке якоря, А,
• Ф — основной магнитный поток, Вб.

В качестве универсального используют двигатель последовательного возбуждения, у которого ток якоря является и током возбуждения, что обеспечивает почти одновременное изменение направления тока в обмотке якоря I_а и магнитного потока возбуждения Ф при переходе от положительного полупериода переменного напряжения сети к отрицательному.

Если двигатель подключить к сети синусоидального переменного тока, то ток якоря I_a и магнитный поток Ф будут изменяться по синусоидальному закону:

,

• где i — ток, А,
• – амплитуда тока, А,
• – частота, рад/c.

,

• где – наибольшее значение магнитного потока, Вб,
• – угол сдвига фаз между током возбуждения и магнитным потоком, обусловленный магнитными потерями в двигателе, рад.

Отсюда получим формулу электромагнитного момента коллекторного двигателя последовательного возбуждения, включенного в сеть синусоидального переменного тока, Нм:

.

После преобразования:

.

Первая часть выражения представляет собой постоянную составляющую электромагнитного момента M_пост, а вторая часть — переменную составляющую этого момента М_пер, изменяющуюся во времени с частотой, равной удвоенной частоте напряжения питания.

Таким образом, результирующий электромагнитный момент при работе двигателя от сети переменного тока пульсирует. Пульсации электромагнитного момента практически не нарушают работу двигателя. Объясняется это тем, что при значительной частоте пульсаций электромагнитного момента () и большом моменте инерции якоря вращение последнего оказывается равномерным.

Коэффициент полезного действия универсального двигателя при его работе от сети переменного тока более низкий, чем при его работе от сети постоянного тока. Другой недостаток универсального двигателя — тяжелые условия коммутации, вызывающие интенсивное искрение на коллекторе при включении двигателя в сеть переменного тока. Этот недостаток объясняется наличием трансформаторной связи между обмотками возбуждения и якоря, что ведет к наведению в коммутируемых секциях трансформаторной ЭДС, ухудшающей процесс коммутации в двигателе.

Наличие щеточно-коллекторного узла является причиной ряда недостатков универсальных коллекторных двигателей, особенно при их работе на переменном токе (искрение на коллекторе, радиопомехи, повышенный шум, невысокая надежность). Однако эти двигатели по сравнению с асинхронными и синхронными при частоте питающего напряжения f = 50 Гц позволяют получать частоту вращения до 10 000 об/мин и более (наибольшая синхронная частота вращения при f = 50 Гц равна 3000 об/мин) [3].

Благодаря тому, что универсальный двигатель может иметь высокую скорость вращения при работе от однофазной сети переменного тока без использования дополнительных преобразовательных устройств, он получил широкое применение в таких домашних приборах как пылесосы, блендеры, фены и др. Так же универсальный электродвигатель широко используется в таких инструментах, как дрели и шуруповерты.

Благодаря тому, что скорость вращения универсального двигателя легко регулируется изменением величины питающего напряжения ранее он широко использовался в стиральных машинах. Сейчас благодаря развитию преобразовательной техники более широкое использование получают бесщеточные электродвигатели (СДПМ, АДКР) скорость вращения которых регулируется изменением частоты напряжения питания.

Смотрите также

характеристика, конструкция электродвигателя переменного тока, ремонт

Практически все виды электрооборудования оснащены мощными элементами с механической коммутацией. Их слаженная работа зависит от универсального коллекторного двигателя, который прекрасно справляется с различными нагрузками. Но чтобы такой агрегат исправно служил, нужно тщательно изучить не только его конструктивные особенности, но и принцип действия.

Краткая характеристика устройства

Специалисты привыкли называть коллекторным двигателем те электрические машины, где переключатель тока и датчик ротора — это один и тот же элемент. Именно он обеспечивает надёжное соединение разных цепей в неподвижном отсеке агрегата с ротором.

Его конструкция состоит из мощных щёточек (это специфические контакты скользящего типа, которые расположены возле вращающейся части мотора) и коллектора (эта деталь установлена производителем на движимом узле механизма).

К основным преимуществам такого элемента можно смело отнести то, что высококачественный двигатель прост в уходе и эксплуатации, поддаётся ремонту и имеет большой рабочий ресурс. Среди недостатков сами производители выделяют то, что агрегат имеет небольшой вес и большой процент КПД. Конечно, чаще всего два этих показателя являются положительными, но не в этой ситуации.

Сочетание быстроходности (может достигать нескольких тысяч оборотов в минуту) и низкой массы чревато тем, что для нормальной эксплуатации потребителю нужно дополнительно приобретать хороший редуктор. Если же машина будет перестроена на меньшую скорость, то уровень КПД может серьёзно упасть, из-за чего возникают проблемы с качественным охлаждением.

Разновидности модельного ряда

Коллекторный мотор — это вращающаяся электрическая машина переменного тока, которая легко преобразует постоянный ток в механическую энергию. Минимум одна обмотка, которая участвует в этом процессе соединена с главным коллектором.

Практически каждая модель состоит из таких элементов:

1. Качественный статор двухполюсного типа на постоянных магнитах.
2. Профессиональный трёхполюсной ротор на специфических подшипниках с эффектом скольжения.
3. Медные пластины, которые используются в качестве щёток для коллекторного мотора.

Стоит отметить, что этот набор является минимальным, из-за чего часто встречается в бюджетных моделях. Это касается и детских игрушек, где не нужна большая рабочая мощность.

В комплектацию более качественных изделий обычно добавляют ещё несколько элементов:

• Многополюсной ротор на специальных подшипниках качения.
• Четыре щётки из графита, которые представлены в виде коллекторного агрегата.
• Статор с четырьмя полюсами, который состоит из постоянных магнитов.

Такие агрегаты принято использовать в современных автомобилях для обустройства высококачественного привода для вентилятора системы охлаждения и вентиляции, дворников и насосов омывателей лобового стекла. Конечно, в продаже можно встретить и более сложные агрегаты, которые отличаются не только эксплуатационными характеристиками и сферой применения, но и ценой.

Если мощность электродвигателя находится в пределах нескольких сотен ватт, то в его комплектацию обязательно входит четырехполюсной статор, который изготовлен из специальных магнитов. А вот качественное подключение обмотки может быть выполнено по одному из следующих способов:

• Параллельно. В условиях колеблющейся нагрузки все обороты остаются стабильными, но вот максимальный момент немного снижен.
• Последовательно с ротором. Этот вариант отличается тем, что максимальный момент приобретает довольно внушительные показатели, но присутствует большой риск поломки мотора, так как агрегат эксплуатируется пользователем на больших оборотах.
• Независимое возбуждение от отдельного источника питания. Для этой ситуации используются те же самые характеристики, которые свойственны параллельному типу подключения. Стоит отметить, что этот вариант применяется специалистами крайне редко.
• Смешанный тип возбуждения, когда определённая часть имеющейся обмотки подключается последовательно, а вторая часть — параллельно. В этой конфигурации удачно совмещены все преимущества предыдущих вариантов. Такой тип подключения идеально подходит для автомобильных стартеров.

Но известные производители предусмотрели наличие универсальных коллекторных двигателей. Ключевая их особенность состоит в том, что они отлично работают как на постоянном, так и на переменном токе. Их активно эксплуатируют в бытовой технике, электроинструментах, а также в составах железнодорожного транспорта.

Такая популярность обусловлена тем, что они имеют достаточно небольшой вес и размер. Помимо этого, их цена более чем доступна и каждый пользователь может самостоятельно установить необходимое для работы количество оборотов. За счёт этого коллектор электродвигателя относится к категории устройств переменного тока, он показывает отличные результаты и с нестабильными источниками энергии.

Составляющие элементы конструкции

Чтобы максимально правильно разобраться с особенностями устройства коллекторного электродвигателя, нужно изучить все комплектующие детали этого агрегата. Ведь само устройство представлено в виде прибора постоянного тока, где присутствуют последовательно включённые обмотки возбуждения. Они предназначены для работы на переменном токе бытовой электросети.

В независимости от полярности двигатель всегда вращается только в одну сторону. Такая особенность связана с тем, что последовательное соединение обмоток ротора и статора приводит к одновременной смене магнитных полюсов. В результате этого результирующий момент направляется исключительно в одну и ту же сторону.

Высокая эффективность использования коллекторного электродвигателя обусловлена наличием следующих элементов:

• Статор — это неподвижная часть установки.
• Якорь — неотъемлемая деталь коллекторного агрегата, в котором происходит индуктирование электродвижущей силы и протекает ток нагрузки. Стоит отметить, что в качестве якоря может выступать как статор, так и ротор.
• Индуктор — специализированная система возбуждения. Эта деталь создаёт магнитный поток для своевременного образования крутящегося момента. Индуктор обязательно оснащается обмоткой возбуждения или же постоянными магнитами. Сама деталь может выступать в качестве неотъемлемой части статора или ротора.
• Ротор — вращающийся элемент машины.
• Коллектор — базовая часть мотора, которая контактирует со щётками (две эти детали распределяют электрический ток по катушкам обмотки якоря).
• Щётки — это составляющая часть цепи, по которой передаётся электроэнергия от источника питания к якорю. Эти элементы выпускаются из прочного графита. Двигатель постоянного тока может содержать от одной пары щёток и более.

Функциональные возможности мотора

Схема устройства коллекторного двигателя прекрасно демонстрирует, как этот агрегат преобразует электричество в механическую энергию и в обратном порядке. Это говорит о том, что такое устройство может использоваться даже в качестве генератора. Когда ток проходит сквозь проводник, который расположен в магнитном поле, то на него воздействуют определённые силы. При этом активно работает правило правой руки, оказывающее непосредственное влияние на итоговую мощность двигателя. Коллекторный агрегат функционирует именно по такому принципу.

В стандартной схеме чётко показано, что в магнитное поле помещена одна пара проводников, ток которых направлен в разные стороны так же, как и силы. Образуемая ими сумма даёт необходимый для оборудования крутящийся момент. В коллекторном двигателе производители добавили ещё и целый комплекс дополнительных узлов, которые гарантируют идентичное направление тока над полюсами.

За счёт того, что на якоре расположено ещё несколько катушек, полностью устранилась неравномерность хода. Помимо этого, у мастеров больше нет необходимости задействовать постоянный ток, так как обычные магниты были заменены на более мощные катушки. На финальном этапе производства крутящийся момент принял единое направление.

Плюсы и минусы эксплуатации

Для сравнения квалифицированные специалисты использовали следующие параметры: оба агрегата подключили к домашней электросети с частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Мощность мотора устройств полностью идентична. Итоговая разность в механических параметрах может выступать как огромный плюс, так и как минус (всё зависит только от того, какие требования предъявляет пользователь к приводу).

Коллекторный двигатель обладает следующими преимуществами над агрегатом постоянного тока:

1. Меньший показатель пускового тока, что особенно важно для той техники, которая используется потребителями в быту.
2. Агрегат можно включать напрямую в сеть, полностью отсутствует необходимость в установке вспомогательных приспособлений. А вот агрегат с постоянным током нуждается в непрерывном выпрямлении.
3. Быстроходность и полное отсутствие зависимости от сетевой частоты.
4. Если есть управляющая схема, то устройство коллектора получается более простым — тиристор и реостат. Когда электронная деталь выходит из строя, то сам агрегат остаётся в рабочем состоянии (но будет эксплуатироваться на полную мощность).

Не стоит забывать о недостатках, которые должны быть тщательно изучены каждым потребителем ещё до покупки агрегата. Только в этом случае можно быть уверенным в соответствии устройства всем предъявленным требованиям.

Коллекторный электродвигатель обладает следующими минусами:

1. Общий процент КПД существенно снижен, так как присутствует индуктивность и потери на перемагничивание статора.
2. Существенно уменьшен максимальный крутящийся момент.
3. Относительно небольшая надёжность и непродолжительный эксплуатационный срок.

Любые изменения в настройках возможны только в том случае, если в агрегате предусмотрено наличие регулятора оборотов. Разное количество подаваемой электроэнергии может менять этот показатель всего на 10%. В то время как качественный регулятор оборотов позволяет уменьшить их количество в несколько раз. Сделать такое приспособление можно самостоятельно или купить в специализированном магазине. Но нужно проверить, сможет ли оно работать в коллекторе с определённой мощностью и количеством оборотов. Если же регулятор будет слабым, то он просто сломается.

Ремонт двигателя в домашних условиях

Как и любое другое устройство, коллектор может выйти из строя в самый неподходящий момент. Если электродвигатель не набирает заданное количество оборотов или же после старта не начинает крутиться вал, тогда нужно проверить работоспособность предохранителей. Проблема также может быть вызвана обрывом в цепи якоря и перегрузкой устройства. Довольно часто нерациональное использование агрегата приводит к потреблению силы тока повышенного значения. Устранить эту неисправность можно только после осмотра тормоза и механической части.

Если во время работы агрегат не выдаёт номинальное количество оборотов, то это может быть вызвано недостаточным сетевым напряжением, перегрузкой, а также большим возбуждающим током. Если пользователь заметил неработоспособность обратного типа, тогда необходимо проверить электрическую цепь, а также устранить все образовавшиеся дефекты. В некоторых случаях агрегат начинает функционировать только после перемотки двигателя.

Когда устройство не работает из-за ошибочного сопряжения параллелей и последовательной обмотки возбуждения, тогда пользователю необходимо восстановить правильный порядок соединений.

Не стоит забывать о регулярной проверке величины напряжения в электросети, так как обороты двигателя могут существенно возрастать.

Универсальный двигатель • ru.knowledgr.com

Универсальный двигатель так называют, потому что это — тип электродвигателя, который может воздействовать и на AC и на власть DC. Это — commutated двигатель серийной раны, где полевые катушки статора связаны последовательно с ротором windings через коммутатор. Это часто упоминается, когда ряд AC едет. Универсальный двигатель очень подобен серийному двигателю DC в строительстве, но изменен немного, чтобы позволить двигателю воздействовать должным образом на мощность переменного тока. Этот тип электродвигателя может воздействовать хорошо на AC, потому что ток и в полевых катушках и в арматуре (и проистекающие магнитные поля) чередуется (обратная полярность) синхронно с поставкой. Следовательно получающаяся механическая сила произойдет в последовательном направлении вращения, независимого от направления прикладного напряжения, но определенного коммутатором и полярностью полевых катушек.

Универсальные двигатели имеют высоко стартовый вращающий момент, могут бежать на высокой скорости, и легки и компактны. Они обычно используются в портативных электроприборах и оборудовании, а также многие живут, держат приборы. Ими также относительно легко управлять, электромеханически используя выявляемые катушки или в электронном виде. Однако у коммутатора есть щетки, которые изнашиваются, таким образом, они намного менее часто используются для оборудования, которое является в непрерывном употреблении. Кроме того, частично из-за универсальных двигателей коммутатора типично очень шумные.

Свойства

Не все серийные двигатели раны воздействуют хорошо на ток AC.

Если бы обычный серийный электродвигатель постоянного тока раны был связан с поставкой AC, то он бежал бы очень плохо. Универсальный двигатель изменен несколькими способами допускать надлежащую операцию по поставке AC. Есть компенсация, вьющаяся, как правило, добавленный, наряду со слоистыми частями полюса, в противоположность твердым частям полюса, найденным в электродвигателях постоянного тока. У арматуры универсального двигателя, как правило, есть намного больше катушек и пластин, чем электродвигатель постоянного тока, и следовательно меньше windings за катушку. Это уменьшает индуктивность.

Эффективность

Даже когда используется с мощностью переменного тока эти типы двигателей в состоянии бежать в частоте вращения много больше того из электропитания от сети, и потому что большинство свойств электродвигателя улучшается со скоростью, это означает, что они могут быть легкими и сильными. Однако универсальные двигатели обычно относительно неэффективны — приблизительно 30% для двигателей меньшего размера и до 70-75% для больших.

Особенности скорости вращающего момента

Серийные электродвигатели раны отвечают на увеличенный груз, замедляясь; ток увеличивается и повышения вращающего момента пропорции к квадрату тока начиная с тех же самых электрических токов и в арматуре и в области windings. Если двигатель остановлен, ток ограничен только полным сопротивлением windings, и вращающий момент может быть очень высоким, и есть опасность windings становление перегретым. Противоэдс помогает сопротивлению арматуры ограничивать ток через арматуру. Когда власть сначала применена к двигателю, арматура не вращается. В тот момент противоэдс — ноль, и единственным фактором, ограничивающим ток арматуры, является сопротивление арматуры. Обычно сопротивление арматуры двигателя низкое; поэтому ток через арматуру был бы очень большим, когда власть применена. Поэтому потребность может возникнуть для дополнительного сопротивления последовательно с арматурой, чтобы ограничить ток, пока моторное вращение не может создать противоэдс. Поскольку моторное вращение растет, сопротивление постепенно выключается. Особенность вращающего момента скорости продукции — самая известная особенность серийных двигателей раны. Скорость, являющаяся почти полностью зависящим от вращающего момента, требуемого вести груз. Это удовлетворяет большой инерционной нагрузке, когда скорость понизится, пока двигатель медленно не начнет вращаться, и у этих двигателей есть очень высокий вращающий момент остановки.

Когда скорость увеличивается, индуктивность ротора означает, что идеал commutating указывает изменения. Маленькие двигатели, как правило, фиксировали замену. В то время как у некоторых более крупных универсальных двигателей есть способная вращаться замена, это редко. Вместо этого у более крупных универсальных двигателей часто есть уравнительные обмотки последовательно с двигателем, или иногда индуктивно соединенный и помещенный в девяносто электрических градусов к оси основной области. Они уменьшают реактанс арматуры и улучшают замену.

Одна полезная собственность наличия области windings последовательно с проветриванием арматуры состоит в том, что, поскольку скорость увеличивается, встречная ЭДС естественно уменьшает напряжение через, и ток через область windings, давая область, слабеющую на высоких скоростях. Это означает, что у двигателя нет теоретической максимальной скорости ни для какого особого прикладного напряжения. Универсальные двигатели могут быть и обычно управляются на высоких скоростях, 4000-16000 об/мин, и могут пробежаться через 20 000 об/мин. Посредством контраста синхронный AC и асинхронные двигатели клетки для белок не может повернуть шахту быстрее, чем позволенный частотой сети. В странах с 60 Гц (цикл/Секунда) поставка AC эта скорость ограничена 3 600 об/мин.

Моторное повреждение может произойти от езды с превышением скорости (бегущий в скорости вращения сверх пределов дизайна), если единица управляется без значительного механического груза. На более крупных двигателях нужно избежать внезапной потери груза, и возможность такого возникновения включена в защиту двигателя и схемы контроля. В некоторых меньших заявлениях лопасть вентилятора, приложенная к шахте часто, действует как искусственный груз, чтобы ограничить частоту вращения двигателя безопасным уровнем, а также средство распространить охлаждающийся поток воздуха по арматуре и области windings. Если бы не было никаких механических границ, установленных для универсального двигателя, то он мог бы теоретически ускориться неконтролируемый таким же образом, любой электродвигатель постоянного тока серийной раны может.

Преимущество универсального двигателя состоит в том, что поставки AC могут использоваться на двигателях, у которых есть некоторые особенности, более распространенные в электродвигателях постоянного тока, определенно высоко начиная вращающий момент и очень компактный дизайн, если высоко бегущие скорости используются.

Недостатки

Отрицательный аспект — обслуживание и короткие жизненные проблемы, вызванные коммутатором, а также электромагнитное вмешательство (EMI) выходит из-за любого зажигания. Из-за относительно высоких щеток коммутатора обслуживания универсальные двигатели подходят лучше всего для устройств, таких как миксеры и электроприборы, которые используются только периодически, и часто имеют высокие требования стартового вращающего момента.

Другой отрицательный аспект — то, что эти двигатели могут только использоваться, где главным образом чистый воздух присутствует в любом случае. полностью приложенный вентилятор охладился, универсальные двигатели будут непрактичны, хотя некоторые были сделаны, из-за существенно повышенного риска перегревания. Такому двигателю был бы нужен крупный поклонник, чтобы распространить достаточно воздуха, уменьшая эффективность, так как двигатель должен использовать больше энергии охладить себя. impracticality прибывает из получающегося размера, у веса и тепловых проблем управления, которые открывают двигатели, нет ни одного из.

Регулировка скорости

Непрерывная регулировка скорости универсального двигателя, бегущего на AC, легко получена при помощи тиристорной схемы, в то время как многократные сигналы на полевой катушке обеспечивают (неточный), ступил регулировка скорости. Домашние блендеры, которые рекламируют много скоростей часто, объединяют полевую катушку с несколькими сигналами и диодом, который может быть вставлен последовательно с двигателем (то, чтобы заставлять двигатель бежать на полуволне исправило AC).

Изменения

Проветривание шунта

Универсальные двигатели — серийная рана. Проветривание шунта использовалось экспериментально, в конце 19-го века, но было непрактично вследствие проблем с заменой. Различные схемы вложенного сопротивления, индуктивности и перекрестной связи антифазы были предприняты, чтобы уменьшить это. Универсальные двигатели, включая рану шунта, были одобрены как электродвигатели переменного тока в это время, поскольку они самоначинали. Когда самостартовые асинхронные двигатели и автоматические начинающие стали доступными, они заменили более крупные универсальные двигатели (выше 1 л. с.) и рана шунта.

Начало отвращения

В прошлом двигатели ротора раны начала отвращения обеспечили высоко стартовый вращающий момент, но с добавленной сложностью. Их роторы были подобны тем из универсальных двигателей, но их щетки были связаны только друг с другом. Действие трансформатора вызвало ток в ротор. Положение щетки относительно полевых полюсов означало, что старт вращающего момента был развит отвращением ротора из полевых полюсов. Центробежный механизм, когда близко к бегущей скорости, соединил все бары коммутатора вместе, чтобы создать эквивалент ротора клетки белки. Также, когда близко к операционной скорости, лучшие двигатели подняли щетки из контакта.

Заявления

Предметы домашнего обихода

Работая в нормальных частотах сети, универсальные двигатели часто считаются в диапазоне меньше, чем. Их высокая скорость делает их полезными для приборов, таких как блендеры, пылесосы и фены, где высокая скорость и легкий вес желательны. Они также обычно используются в портативных электроприборах, таких как тренировки, sanders, проспект и зажимное приспособление saws, где особенности двигателя работают хорошо. Многие, которых превышают пылесос и двигатели оппортуниста сорняка, в то время как много Dremel и подобные миниатюрные дробилки превышают.

Универсальные двигатели также предоставляют себя электронной регулировке скорости и, как таковые, был идеальный выбор для внутренних стиральных машин. Двигатель может использоваться, чтобы взволновать барабан (и вперед и наоборот), переключая область, вьющуюся относительно арматуры. Двигатель может также быть увеличен к высоким скоростям, требуемым для цикла вращения. В наше время двигатели двигателя переменной частоты более обычно используются вместо этого.

Тяга Железной дороги

Универсальные двигатели также сформировали основание традиционного железнодорожного тягового двигателя в электрических железных дорогах. В этом применении использование AC, чтобы привести в действие двигатель, первоначально разработанный, чтобы бежать на DC, привело бы к потерям эффективности, подлежащим выплате вертеться в водовороте текущее нагревание их магнитных компонентов, особенно моторные полевые части полюса, которые, для DC, будут использовать твердое (неслоистое) железо. Хотя нагревающиеся эффекты уменьшены при помощи слоистых частей полюса, как используется для ядер трансформаторов и при помощи расслоений высокой проходимости электрическая сталь, одно решение, доступное в начале 20-го века, было для двигателей, которые будут управляться от очень низкой частоты поставки AC, с (последние впоследствии повторно определяемые 16,7 Гц) операция, являющаяся распространенным. Поскольку они использовали универсальные двигатели, локомотивы, используя этот дизайн могли работать от третьего рельса или верхнего провода, приведенного в действие DC. Также, полагая, что паровые двигатели непосредственно привели много генераторов переменного тока в действие, их относительно низкие скорости одобрили низкие частоты, потому что сравнительно немного полюсов статора были необходимы.

См. также

• Railgun другой тип ряда ‘ранили’ электродвигатель

Универсальный коллекторный двигатель устройство и принцип действия

Конструкция универсального электродвигателя

Конструкция универсального коллекторного электродвигателя не имеет принципиальных отличий от конструкции коллекторного электродвигателя постоянного тока с обмотками возбуждения, за исключением того, что вся магнитная система (и статор, и ротор) выполняется шихтованной и обмотка возбуждения делается секционированной. Шихтованная конструкция и статора, и ротора обусловлена тем, что при работе на переменном токе их пронизывают переменные магнитные потоки, вызывая значительные магнитные потери.

Секционирование обмотки возбуждения вызвано необходимостью изменения числа витков обмотки возбуждения с целью сближения рабочих характеристик при работе электродвигателя от сетей постоянного и переменного тока [2].

Универсальный коллекторный электродвигатель может быть выполнен как с последовательным, так и с параллельным и независимым возбуждением.

В настоящее время универсальные коллекторные электродвигатели выполняют только с последовательным возбуждением .

Таким образом, результирующий электромагнитный момент при работе двигателя от сети переменного тока пульсирует. Пульсации электромагнитного момента практически не нарушают работу двигателя. Объясняется это тем, что при значительной частоте пульсаций электромагнитного момента () и большом моменте инерции якоря вращение последнего оказывается равномерным.

Особенности универсального двигателя

Коэффициент полезного действия универсального двигателя при его работе от сети переменного тока более низкий, чем при его работе от сети постоянного тока. Другой недостаток универсального двигателя — тяжелые условия коммутации, вызывающие интенсивное искрение на коллекторе при включении двигателя в сеть переменного тока. Этот недостаток объясняется наличием трансформаторной связи между обмотками возбуждения и якоря, что ведет к наведению в коммутируемых секциях трансформаторной ЭДС, ухудшающей процесс коммутации в двигателе.

Наличие щеточно-коллекторного узла является причиной ряда недостатков универсальных коллекторных двигателей, особенно при их работе на переменном токе (искрение на коллекторе, радиопомехи, повышенный шум, невысокая надежность). Однако эти двигатели по сравнению с асинхронными и синхронными при частоте питающего напряжения f = 50 Гц позволяют получать частоту вращения до 10 000 об/мин и более (наибольшая синхронная частота вращения при f = 50 Гц равна 3000 об/мин) [3].

Области использования

Благодаря тому, что универсальный двигатель может иметь высокую скорость вращения при работе от однофазной сети переменного тока без использования дополнительных преобразовательных устройств, он получил широкое применение в таких домашних приборах как пылесосы, блендеры, фены и др. Так же универсальный электродвигатель широко используется в таких инструментах, как дрели и шуруповерты.

Благодаря тому, что скорость вращения универсального двигателя легко регулируется изменением величины питающего напряжения ранее он широко использовался в стиральных машинах. Сейчас благодаря развитию преобразовательной техники более широкое использование получают бесщеточные электродвигатели (СДПМ, АДКР) скорость вращения которых регулируется изменением частоты напряжения питания.

Большое количество оборудования имеет силовые установки, работающие от электрической сети питания. Коллекторный двигатель это силовая установка, преобразующая электрическую энергию в физическую силу. Отличие коллекторного двигателя от бесколлекторного состоит в наличии коллекторно-щеточного узла.

Виды коллекторных двигателей

В зависимости от источника тока, к которому подключается мотор, коллекторные установки делят на два вида:

• Работающий от источника постоянного тока. Используются в автомобилях, самоходной технике, детских игрушках и т.д. Отличаются простотой конструкции. Подключаются только к источнику постоянного тока;
• Универсальный коллекторный двигатель. Работает как от постоянного, так и от переменного тока. Применяется в бытовых электрических приборах.

СПРАВКА: Универсальный коллекторный силовой агрегат отличается простотой конструкции и небольшими габаритно массовыми параметрами. Благодаря этому может быть использован в качестве силовой установки ручного инструмента.

В зависимости от максимальной мощности силовые установки делятся на три типа:

1. Небольшой мощности. Используются в детских игрушках, аудио – видеотехнике и т.д. Напряжение питания таких установок составляет от 1.5 до 9 Вольт. Оси якоря устанавливаются на специализированные втулки. Они играют роль подшипников скольжения. Токопроводящие щетки выполнены в виде двух пластин;
2. Средней мощности. Якорь устанавливается на втулках или подшипниках. Применяются на автомобильной и самоходной технике. Напряжение питания составляет от 12 до 24 вольта;
3. Высокой мощности. Отличаются высокими показателями мощности и наличием электрических магнитов.

Устройство коллекторного двигателя

Для того чтобы понять как работает коллекторный двигатель, необходимо разобраться в его конструкции. Независимо от вида силового агрегата он состоит из следующих основных элементов:

• Якорь. Состоит из металлического вала, на который установлены обмотки. Вал устанавливается на подшипниках скольжения или качения в корпусе мотора. Якорь является движущейся частью мотора, которая передаёт крутящий момент к необходимому оборудованию;
• Коммутатор (коллектор). Необходим для определения положения якоря. Располагается на роторе. Выполнен в виде медных контактов трапециевидного сечения;

• Щётки. Изготовлены из графита. Щетки используются для подачи напряжения к обмоткам ротора;
• Держатели щёток. Изготавливаются из металла или пластика. Держатели щёток устанавливаются на корпус мотора при помощи не проводящих ток прокладок. Такая конструкция исключает подачу напряжения на корпус мотора;

ВАЖНО: Щётки или держатели оснащаются пружинами. Они необходимы для прижимания щетки к коллектору во время работы силовой установки.

• Подшипники. На небольших моторах используются пластиковые или металлические втулки. Мотор оборудован двумя подшипниками. Они необходимы для нормального вращения вала якоря;
• Сердечник статора. Изготавливается из большого количества металлических пластин;
• Обмотки. Необходимы для создания магнитного поля.

Принцип работы коллекторного двигателя

Коллекторный двигатель переменного тока 220 Вольт и мотор постоянного тока, преобразуют электрическую энергию в физическую силу. Создание физической силы осуществляется путём раскручивания якоря, установленного на двух подшипниках в корпусе мотора.

Ротор и статор силового агрегата имеют обмотки. Они изготовлены из провода. Во избежание замыкание витков обмотки между собой провод выполнен в изолирующей оболочке. Напряжение подается на обмотку статора при помощи провода.

Якорь коллекторного мотора подвижный. Для передачи напряжения на обмотку якоря используется коллектор.

Он выполнен в виде медных контактов. На них передаётся напряжение через графитовые щетки. Такая конструкция позволяет передавать напряжение на обмотку якоря независимо от скорости его вращения.

При прохождении электрического тока через обмотки возникает магнитное поле. Обмотка якоря имеет магнитное поле противоположной полярности полю обмотки статора. Под воздействием электромагнитных полей разной полярности якорь двигателя начинает вращаться.

ВНИМАНИЕ: Коллекторный двигатель может быть использован в качестве генератора постоянного тока.

Варианты обмоток возбуждения

Подключить коллекторный двигатель постоянного тока можно несколькими способами. Возбуждение мотора зависит от способа подключения обмоток.

• Независимое подключение. Обмотки мотора постоянного тока подключаются отдельно. Для подключения используется два источника постоянного тока. Обмотка статора оснащается реостатом. Он необходим для установки необходимой частоты вращения ротора. Обмотка ротора оборудуется пусковым реостатом. Он нужен для контроля над силой тока в обмотке ротора при запуске силовой установки;
• Параллельное подключение. Питание обмоток якоря и статора осуществляется от одного и того же источника питания. Обмотки оснащены регуляторами;
• Последовательно-соединенное. Электродвигатель такой конструкции имеет обмотку статора, последовательно подключенную с обмоткой якоря. Ротор может быть оснащен регулятором, необходимым для ограничения силы тока при запуске. Статор оснащается реостатом, регулирующим в частоту вращения вала.

ВАЖНО: Использование коллекторного мотора с последовательным подключением без нагрузки, может привести к выходу его из строя.

• Смешанное возбуждение. Данная конструкция использует две катушки подключенные параллельно, и последовательно одновременно.

Преимущества и недостатки коллекторного двигателя

Однофазный коллекторный двигатель переменного тока или аналогичный работающий от источника постоянного тока имеют плюсы и минусы.

1. Однофазный мотор коллекторного типа ( универсальный), можно подключить к любой сети питания. Такая конструкция позволяет использовать мотор от источника питания переменного тока, без использования выпрямителей;
2. В отличие от бесколлекторных двигателей, модели с коллекторами имеют небольшие размеры. Это позволяет использовать силовые установки для монтажа на электрический инструмент, детские игрушки, и т.п;
3. Небольшая сила тока при запуске. Позволяет использовать моторы от бытовой сети питания;
4. Простота регулировки вращения вала ротора. Для управления оборотами применяется реостат. При выходе из строя регулятора, мотор останется работоспособным;

1. Необходимость регулярного обслуживания. Графитовые щетки при длительной работе стираются. Необходимо вовремя менять щетки на новые. Нарушение этого правила может привести к выходу из строя коллектора;
2. Отсутствие стабильности показателей мощности. При изменении нагрузки на якорь показатели мощности силового агрегата могут изменяться.

Возможные поломки и способы их ремонта

В результате работы коллекторного двигателя могут возникнуть неисправности. Большинство из них самостоятельно сможет устранить человек не имеющий специализированных технических знаний и оборудования. Ниже представлены наиболее часто возникающие неисправности.

Повышенный шум при работе узла. Сильный уровень шума при работе мотора может свидетельствовать о выходе из строя подшипников, на которые установлен якорь.

При выходе из строя подшипников качения необходимо заменить изношенные детали новыми.

Износ щёток. Критическая изношенность щёток сопровождается повышенным уровнем шума при работе. Несвоевременная замена может привести к поломке коллектора. При возникновении неисправности необходимо заменить графитовые щётки. При выборе щёток необходимо обратить внимание на их толщину. Новые детали не должны застревать в держателях.

Отсутствие вращения якоря при подключении мотора к сети питания. Отсутствие вращения может возникнуть в результате обрыва цепи питания. Обрыв может произойти в результате поломки пружины прижимающей щётку к коллектору или при обрыве провода. При поломке пружины необходимо заменить ее новой деталью. При обрыве провода необходимо восстановить его целостность.

Отсутствие вращения ротора может возникнуть в результате выхода из строя предохранителя. Для восстановления работоспособности необходимо установить новый предохранитель. Перед установкой предохранителя необходимо определить причину, по которой старое устройство вышло из строя. После устранения причины можно установить предохранитель и провести испытание двигателя.

Отсутствие регулировки вращения вала якоря. После запуска агрегат работает на максимальных оборотах. Такая неисправность возникает в результате поломки реостата. Для восстановления работоспособности двигателя необходимо заменить регулятор.

Медленное вращение ротора. Снижение частоты вращения вала может возникнуть в результате низкого напряжения в сети питания. Необходимо проверить напряжение. Снижение оборотов якоря может быть спровоцировано высокой нагрузкой. Необходимо снизить нагрузку на якорь.

Из вышеперечисленного следует, что коллекторный мотор преобразовывает электрическую энергию в физическую силу. Для передачи напряжения к обмоткам якоря используются щётки. Моторы отличаются простотой конструкции и небольшими габаритно массовыми параметрами.

Принцип действия коллекторного электродвигателя (рис.) основан на следующем: если проводник с током — рамку прямоугольной формы, имеющую ось вращения, — поместить между полюсами постоянного магнита (или электромагнита), то эта рамка начнет вращаться. Направление вращения будет зависеть от направления тока в рамке. Ток в рамку от источника постоянного тока может подаваться через контакты-полукольца, прикрепленные к концам рамки, и через упругие скользящие контакты — щетки (рис, а). Отметим, что вращающаяся часть электродвигателя называется якорем, а неподвижная — статором.
Контакты-полукольца обеспечивают переключение тока в рамке через каждые пол-оборота, т. е. непрерывное вращение рамки в одном направлении. У реальных коллекторных двигателей таких рамок много, поэтому вся контактная окружность делится уже не на две, а на большее количество контактов.

Рис.. Коллекторный электродвигатель: а — принцип действия; б — учебный коллекторный двигатель; в — якори учебных коллекторных двигателей; г — якорь реального электродвигателя
Эти контакты образуют коллектор — отсюда и название этого электродвигателя. Контакты коллектора изготовляют из меди, а щетки — из графита. Простейший ремонт электродвигателя заключается в замене щеток, запасной комплект которых часто прилагается при продаже устройств с такими двигателями.
Коллекторные электродвигатели имеют широкое применение

Коллекторные электродвигатели. Они названы по одному из узлов ротора — коллектору (цилиндр, набранный из изолированных пластинок меди, к которому припаяны концы проводов обмотки). С коллектором соприкасаются щетки статора. Коллектор подводит ток к обмотке ротора, последовательно соединенной с обмоткой статора.

Коллекторные электродвигатели отличаются высокой скоростью вращения ротора, поэтому их используют в таких изделиях и машинах, как пылесосы, кухонные машины, и др. Они имеют малые массу и габаритные размеры. Для бытовых машин в основном применяют универсальный встраиваемый коллекторный электрический двигатель.

Коллекторные двигатели, работающие от источника переменного и постоянного тока, называют универсальными. Существуют двигатели для работы на низком напряжении от источников тока. Коллекторные двигатели развивают большие скорости вращения без нагрузки, поэтому их пуск в бытовых машинах чаще всего осуществляется под нагрузкой, для чего приводимые в движение части машины насаживают непосредственно на вал двигателя, например вентилятор у пылесоса.

В процессе эксплуатации коллекторных двигателей проявляются такие их недостатки, как повышенный уровень шума, создание помех радиоприему, искрение и выход из строя угольных щеток, сложность ухода. Такие двигатели являются менее надежными, слож­ными в производстве и дорогостоящими. Однако они имеют и ряд существенных преимуществ перед асинхронными, благодаря которым и используются в бытовых машинах. Это хорошие пусковые данные, возможность получения больших скоростей вращения (до 25000 об/мин) и плавной регулировки скорости в широких пределах, универсальность.

Эффективность работы двигателя в бытовых приборах зависит от соблюдения требований к режиму работы изделия, который обязательно указывается в эксплуатационном документе. Особенно важно соблюдение этих требований для изделий и машин с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работу (фены, миксеры и др.), чтобы исключить перегрев двигателя и выход его из строя.

По способу охлаждения двигатели подразделяются на двигатели с естественным и искусственным охлаждением. Кроме того, необходимо вентилирующее приспособление, особенно независимое, которое следует поддерживать в рабочем состоянии.

Что за универсальный двигатель для истребителей разрабатывают в России? | Армия | Общество

В России создадут универсальный двигатель для истребителей. Разработкой по заказу Минобороны займется ОКБ имени А. Люльки Уфимского моторостроительного производственного объединения (входит в ОДК «Ростех»). Об этом сообщил управляющий директор предприятия Евгений Семивеличенко.

«Каждый год опытно-конструкторское бюро имени А. Люльки получает 60-80 патентов на что-то новое. Более того, мы сегодня рассматриваем возможность создания некоего универсального двигателя с применением узлов предыдущих двигателей», — сказал Семивеличенко РБК.

На какие истребители можно будет установить новый двигатель?

По словам Семивеличенко, новый универсальный двигатель будет предназначен для истребителей Су поколений 4+ и 4++. 

Четвертое поколение реактивных истребителей разрабатывалось в 1975-2010 годах. Эксперты отдельно выделяют поколения 4+ и 4++, эти самолеты по характеристикам и эффективности приближены к истребителям пятого поколения. К 4+ относятся Су-33, Су-30, Eurofighter Typhoon, Dassault Rafale, J-10. Представителями поколения 4++ являются Су-35 и МиГ-35. 

Какие двигатели он заменит?

По словам Семивеличенко, установить двигатель можно будет на истребители Су-27, Су-30, Су-35. В настоящий момент на эти самолеты ставятся три двигателя: на Су-27 — АЛ-31Ф, на Су-30 — АЛ-31ФП и на Су-35 — АЛ-41Ф1С.

АЛ-31 — базовый двигатель серии авиационных высокотемпературных турбореактивных двухконтурных двигателей с форсажными камерами. Его проектирование началось еще в 1973 году. С 1985 года двигатели семейства АЛ-31 производятся на Уфимском моторостроительном производственном объединении (УМПО) и московском АО «„ОДК“ Производственный Комплекс „Салют“»

АЛ-31Ф — это базовый вариант двигателя. Его длина составляет 4945 мм, диаметр входа — 905 мм, масса — 1488 кг, стендовая тяга на форсаже — 12 500 кгс, тяга на режиме максимал — 7770 кгс, температура газов перед турбиной — 1665 К, степень сжатия — 23:1, степень двухконтурности — 0,56, расход воздуха — 112 кг/с, удельный расход топлива в крейсерском режиме — 0,67 кг·кгс/час, в режиме максимал — 0,75 кг·кгс/час, на режиме полный форсаж — 1,92 кг·кгс/час. 

На базе АЛ-31Ф производится большое количество модификаций. Например, АЛ-31ФП (форсажный поворотный), предназначенный для истребителей Су-30СМ и Су-30МКИ, в отличие от базового АЛ-31Ф, имеет управляемый вектор тяги, который повышает маневренные характеристики самолета. Его масса несколько больше чем у АЛ-31Ф: 1520 кг. 

АЛ-41Ф1С также известен как изделие 117С. Это двигатель «первого этапа» для истребителя Су-35С. Он был создан на основе АЛ-31Ф, АЛ-31ФП и АЛ-41Ф. Двигатель на 80% состоит из новых деталей, от предшественников его отличает повышенная тяга на режиме форсаж (14000 кгс (14500 в чрезвычайном режиме) против 12500 у АЛ-31Ф), полностью цифровая система управления, плазменная система зажигания, новый компрессор большего диаметра, повышенный ресурс (4000 часов против 1000 у АЛ-31Ф), а также улучшенные расходные характеристики.

Зачем нужен универсальный двигатель?

Как пояснил РБК исполнительный директор агентства «Авиапорт» Олег Пантелеев, новая разработка позволит Минобороны сократить номенклатуру закупаемых изделий, а также упростить техобслуживание и логистику. По его оценкам, на создание такого двигателя с учетом всех необходимых испытаний потребуется около двух лет.

Заместитель директора Центра анализа стратегий и технологий Константин Макиенко в беседе с «Коммерсантом» отметил, что проект позволит постепенно унифицировать двигатели тяжелых истребителей Су на основе использования технологии изделия 117. По словам Макиенко, новый универсальный двигатель позволит уйти от устаревающих АЛ-31Ф и АЛ-31ФП. Кроме того, фронтовые бомбардировщики Су-34 и многоцелевые истребители Су-30СМ нуждаются в более мощных двигателях, особенно это относится к более тяжелому Су-34.

По мнению экспертов, новый двигатель может быть интересен также заказчикам из других стран, в частности Китаю и Индии.

Универсальный мотор — Universal motor

Современный недорогой универсальный мотор, от пылесоса . Обмотки возбуждения выполнены из медного провода, обращенного назад, с обеих сторон. Ламинированный металлический сердечник ротора серый, с более темными прорезями для намотки катушек, имеющих высокий КПД. Металлический коммутатор аналогичной формы (частично скрытый спереди) потемнел от использования. Большая коричневая деталь из формованного пластика на переднем плане поддерживает направляющие и щетки (с обеих сторон), а также передний подшипник двигателя.

Универсальный двигатель представляет собой тип электродвигателя , который может работать на любом переменного или постоянного тока , мощности и использует электромагнит как его статор для создания его магнитного поля. Это Commutated серии намотка двигатель , где статор «сек полевых катушки соединены последовательно с обмоткой ротора через коммутатор . Его часто называют двигателем серии переменного тока. Универсальный двигатель очень похож на двигатель постоянного тока по конструкции, но немного изменен, чтобы двигатель мог нормально работать от сети переменного тока. Этот тип электродвигателя может хорошо работать от переменного тока, потому что ток как в катушках возбуждения, так и в якоре (и результирующие магнитные поля) будет чередоваться (обратная полярность) синхронно с источником питания. Следовательно, результирующая механическая сила будет действовать в постоянном направлении вращения, независимо от направления приложенного напряжения, но определяется коммутатором и полярностью катушек возбуждения.

Универсальные двигатели обладают высоким пусковым моментом , могут работать с высокой скоростью, легки и компактны. Они обычно используются в портативных электроинструментах и ​​оборудовании, а также во многих бытовых приборах. Они также относительно легко управляются электромеханически с помощью катушек с отводами или электронным способом. Однако на коммутаторе есть щетки, которые изнашиваются, поэтому они гораздо реже используются для оборудования, которое постоянно используется. Кроме того, отчасти из-за коммутатора универсальные двигатели обычно очень шумные как в акустическом, так и в электромагнитном отношении.

Свойства

Обмотки возбуждения универсальных двигателей последовательно намотаны с обмотками ротора и коммутатором.

Эквивалентная схема

Не все двигатели с последовательной обмоткой хорошо работают от переменного тока. Если бы обычный двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой был подключен к источнику переменного тока, он бы работал очень плохо. Универсальный двигатель модифицирован несколькими способами, чтобы обеспечить правильную работу источника переменного тока. Существует компенсирующая обмотку обычно добавляют вместе с ламинированными полюсными наконечниками, в отличие от твердых полюсных наконечников найдено в двигателях постоянного тока. Якорь универсального двигателя обычно имеет гораздо больше катушек и пластин, чем двигатель постоянного тока, и, следовательно, меньше обмоток на катушку. Это снижает индуктивность.

Эффективность

Даже при использовании с питанием переменного тока эти типы двигателей могут работать с частотой вращения, значительно превышающей частоту вращения сети, а поскольку большинство характеристик электродвигателей улучшаются с увеличением скорости, это означает, что они могут быть легкими и мощными. Однако универсальные двигатели обычно относительно неэффективны: около 30% для двигателей меньшего размера и до 70–75% для более крупных.

Характеристики крутящего момента-скорости

Электродвигатели с последовательной обмоткой реагируют на повышенную нагрузку замедлением; ток увеличивается, а крутящий момент увеличивается пропорционально квадрату тока, поскольку один и тот же ток течет как в якоре, так и в обмотках возбуждения. Если двигатель остановился, ток ограничивается только общим сопротивлением обмоток, и крутящий момент может быть очень высоким, и существует опасность перегрева обмоток. Противо-ЭДС помогает сопротивлению якоря ограничивать ток через якорь. При первом подаче питания на двигатель якорь не вращается. В этот момент противо-ЭДС равна нулю, и единственным фактором, ограничивающим ток якоря, является сопротивление якоря. Обычно сопротивление якоря двигателя невелико; следовательно, ток через якорь при подаче питания будет очень большим. Следовательно, может возникнуть необходимость в дополнительном сопротивлении, включенном последовательно с якорем, для ограничения тока до тех пор, пока вращение двигателя не создаст противо-ЭДС. По мере увеличения вращения двигателя сопротивление постепенно снижается. Характеристика «скорость-момент» представляет собой почти идеально прямую линию между крутящим моментом при остановке и скоростью холостого хода. Это подходит для больших инерционных нагрузок, так как скорость будет падать до тех пор, пока двигатель не начнет медленно вращаться, и эти двигатели будут иметь очень высокий тормозной момент.

По мере увеличения скорости индуктивность ротора означает, что идеальная точка коммутации изменяется. Маленькие двигатели обычно имеют фиксированную коммутацию. Хотя некоторые более крупные универсальные двигатели имеют вращающуюся коммутацию, такое бывает редко. Вместо этого более крупные универсальные двигатели часто имеют компенсационные обмотки, включенные последовательно с двигателем, или иногда индуктивно связанные и размещенные под углом 90 электрических градусов к оси главного поля. Это снижает реактивное сопротивление якоря и улучшает коммутацию.

Одно полезное свойство наличия обмоток возбуждения последовательно с обмоткой якоря заключается в том, что по мере увеличения скорости противо-ЭДС естественным образом снижает напряжение на обмотках возбуждения и ток через обмотки возбуждения, вызывая ослабление поля на высоких скоростях. Это означает, что двигатель не имеет теоретической максимальной скорости для любого конкретного приложенного напряжения. Универсальные двигатели могут работать и обычно работают на высоких скоростях, 4000–16000  об / мин, и могут развивать скорость более 20 000  об / мин. В отличие от этого, синхронные асинхронные двигатели переменного тока и асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором не могут вращать вал быстрее, чем разрешено частотой сети . В странах с  питанием от сети переменного тока 60 Гц эта скорость ограничена 3600  об / мин.

Повреждение двигателя может произойти из-за превышения скорости (работа с частотой вращения, превышающей расчетные пределы), если агрегат эксплуатируется без значительной механической нагрузки. На более мощных двигателях следует избегать внезапной потери нагрузки, и возможность такого явления включена в схемы защиты и управления двигателя. В некоторых небольших приложениях лопасть вентилятора, прикрепленная к валу, часто действует как искусственная нагрузка, ограничивая скорость двигателя до безопасного уровня, а также как средство для циркуляции охлаждающего воздушного потока по якорю и обмоткам возбуждения. Если бы универсальный двигатель не имел механических ограничений, он теоретически мог бы выйти из-под контроля так же, как любой двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой .

Преимущество универсального двигателя заключается в том, что источники питания переменного тока могут использоваться на двигателях, которые имеют некоторые характеристики, более общие для двигателей постоянного тока, в частности, высокий пусковой момент и очень компактную конструкцию, если используются высокие скорости вращения.

Недостатки

Отрицательным аспектом является проблемы с обслуживанием и коротким сроком службы, вызванные коммутатором , а также проблемы с электромагнитными помехами (EMI) из-за любого искрения. Из-за относительно сложных щеток коллектора, требующих технического обслуживания, универсальные двигатели лучше всего подходят для таких устройств, как миксеры для пищевых продуктов и электроинструменты, которые используются только с перерывами и часто требуют высокого пускового момента.

Еще один отрицательный аспект заключается в том, что эти двигатели можно использовать только там, где постоянно присутствует преимущественно чистый воздух. Из-за резко возросшего риска перегрева полностью закрытые универсальные двигатели с вентиляторным охлаждением были бы непрактичными, хотя некоторые из них были изготовлены. Такому двигателю потребуется большой вентилятор для циркуляции достаточного количества воздуха, что снижает эффективность, поскольку двигатель должен потреблять больше энергии для собственного охлаждения. Непрактичность возникает из-за возникающих в результате проблем с размером, весом и терморегулированием, которых у открытых двигателей нет.

Контроль скорости

Непрерывное управление скоростью универсального двигателя, работающего от сети переменного тока, легко достигается с помощью тиристорной схемы, в то время как несколько отводов на катушке возбуждения обеспечивают (неточное) ступенчатое управление скоростью. Бытовые блендеры , рекламирующие множество скоростей, часто сочетают в себе катушку возбуждения с несколькими ответвлениями и диод, который можно вставить последовательно с двигателем (в результате чего двигатель работает от полуволнового выпрямленного переменного тока).

Вариации

Шунтовая обмотка

Универсальные двигатели серийно заводятся. Шунтирующая обмотка использовалась экспериментально в конце 19 века, но оказалась непрактичной из-за проблем с коммутацией. Различные схемы встроенного сопротивления, индуктивности и перекрестной связи в противофазе пытались уменьшить это. Универсальные двигатели, в том числе с шунтирующей обмоткой, в то время считались двигателями переменного тока, поскольку они самозапускались. Когда стали доступны самозапускающиеся асинхронные двигатели и автоматические пускатели, они заменили более крупные универсальные двигатели (более 1 л.с.) и шунтирующие двигатели.

Отталкивание-старт

В прошлом двигатели с отталкивающим пуском с фазным ротором обеспечивали высокий пусковой момент, но с дополнительной сложностью. Их роторы были похожи на роторы универсальных двигателей, но их щетки были связаны только друг с другом. Трансформатор индуцировал ток в ротор. Положение щетки относительно полюсов поля означало, что пусковой момент создавался за счет отталкивания ротора от полюсов поля. Центробежный механизм, когда он близок к рабочей скорости, соединил все стержни коллектора вместе, чтобы создать эквивалент ротора с короткозамкнутым ротором. Кроме того, когда скорость работы приближается к 80%, эти двигатели могут работать как асинхронные.

Приложения

Бытовая техника

Универсальные двигатели, работающие на нормальных частотах линии электропередачи , часто имеют мощность менее 1000 Вт . Их высокая скорость делает их полезными для таких приборов, как блендеры , пылесосы и фены, где желательны высокая скорость и легкий вес. Они также обычно используются в портативных электроинструментах, таких как дрели , шлифовальные машины , циркулярные и лобзиковые пилы , где характеристики двигателя хорошо работают. Дополнительным преимуществом электроинструментов, используемых сварщиками, является то, что классические сварочные аппараты с приводом от двигателя могут быть чистым генератором постоянного тока, а их вспомогательные розетки по-прежнему будут работать от постоянного тока, даже несмотря на типичную домашнюю конфигурацию NEMA 5-15. Источник постоянного тока подходит для обычных ламп накаливания на рабочем месте и универсальных двигателей в дрелях и шлифовальных машинах. Моторы многих пылесосов и триммеров для сорняков превышают 10000 об / мин , в то время как многие Dremel и подобные миниатюрные шлифовальные машины превышают 30 000 об / мин .

Универсальные двигатели также поддаются электронному регулированию скорости и, как таковые, были идеальным выбором для бытовых стиральных машин . Двигатель можно использовать для перемешивания барабана (как вперед, так и назад), переключая обмотку возбуждения относительно якоря. Двигатель также может работать до высоких скоростей, необходимых для цикла отжима. В настоящее время вместо них чаще используются двигатели с частотно-регулируемым приводом .

Рельсовая тяга

Универсальные двигатели также легли в основу традиционного железнодорожного тягового двигателя на электрических железных дорогах . В этом приложении использование переменного тока для питания двигателя, изначально предназначенного для работы на постоянном токе, привело бы к потерям эффективности из-за нагрева вихревым током их магнитных компонентов, в частности полюсных наконечников поля двигателя, которые для постоянного тока использовали бы твердые ( ламинированный) утюг. Хотя эффекты нагрева уменьшаются за счет использования многослойных полюсных наконечников, используемых для сердечников трансформаторов, и использования пластин из электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью , одним из решений, доступных в начале 20-го века, было использование двигателей от очень низкие частоты поставок переменного тока, с 25 и 16 ² / ₃ Гц операции является общим.

Пусковой двигатель

Стартеры двигателей внутреннего сгорания обычно представляют собой универсальные двигатели с тем преимуществом, что они имеют небольшой размер и высокий крутящий момент при низкой скорости. Некоторые пускатели имеют постоянные магниты, другие имеют 1 из 4 полюсов, намотанных шунтирующей катушкой, а не последовательно намотанной катушкой.

Ссылки

Устройство и отличия от бесколлекторного двигателя

Большое количество оборудования имеет силовые установки, работающие от электрической сети питания. Коллекторный двигатель это силовая установка, преобразующая  электрическую энергию в физическую силу. Отличие коллекторного двигателя от бесколлекторного состоит в наличии коллекторно-щеточного узла.

Виды коллекторных двигателей

В зависимости от источника тока, к которому подключается мотор, коллекторные установки делят на два вида:

• Работающий от источника постоянного тока. Используются в автомобилях, самоходной технике, детских игрушках и т.д. Отличаются простотой конструкции. Подключаются только к источнику постоянного тока;
• Универсальный коллекторный двигатель. Работает как от постоянного, так и от переменного тока. Применяется в бытовых электрических приборах.

СПРАВКА: Универсальный коллекторный силовой агрегат  отличается простотой конструкции и небольшими габаритно массовыми параметрами. Благодаря этому может быть использован в качестве силовой установки ручного инструмента.

В зависимости от максимальной мощности силовые установки делятся на три типа:

1. Небольшой мощности. Используются в детских игрушках, аудио – видеотехнике и т.д. Напряжение питания таких установок составляет от 1.5 до 9 Вольт. Оси якоря устанавливаются на специализированные втулки. Они играют роль подшипников скольжения. Токопроводящие щетки выполнены в виде двух пластин;
2. Средней мощности. Якорь устанавливается на втулках или подшипниках. Применяются на автомобильной и самоходной технике. Напряжение питания составляет от 12 до 24 вольта;
3. Высокой мощности. Отличаются высокими показателями мощности и наличием электрических магнитов.

Устройство коллекторного двигателя

Для того чтобы понять как работает коллекторный двигатель, необходимо разобраться в его конструкции. Независимо от вида силового агрегата он состоит из следующих основных элементов:

• Якорь. Состоит из металлического вала,  на который установлены обмотки. Вал устанавливается на подшипниках скольжения или качения в корпусе мотора. Якорь является движущейся частью мотора, которая передаёт крутящий момент к необходимому оборудованию;
• Коммутатор (коллектор). Необходим для определения положения якоря. Располагается на роторе. Выполнен в виде медных контактов трапециевидного сечения;

• Щётки. Изготовлены из графита. Щетки используются для подачи напряжения к обмоткам ротора;
• Держатели щёток. Изготавливаются из металла или пластика. Держатели щёток устанавливаются на корпус мотора при помощи не проводящих ток прокладок. Такая конструкция исключает  подачу напряжения на корпус мотора;

ВАЖНО: Щётки или держатели оснащаются пружинами. Они необходимы для прижимания щетки к коллектору во время работы силовой установки.

• Подшипники. На небольших моторах используются пластиковые или металлические втулки. Мотор оборудован двумя подшипниками. Они необходимы для нормального вращения вала якоря;
• Сердечник статора. Изготавливается из большого количества металлических пластин;
• Обмотки. Необходимы для создания магнитного поля.

Принцип работы коллекторного двигателя

Коллекторный двигатель переменного тока 220 Вольт и мотор постоянного тока, преобразуют электрическую энергию в физическую силу. Создание физической силы осуществляется путём раскручивания якоря, установленного на двух подшипниках в корпусе мотора.

Ротор и статор силового агрегата имеют обмотки. Они изготовлены из провода. Во избежание замыкание витков обмотки между собой провод выполнен в изолирующей оболочке. Напряжение подается на обмотку статора при помощи провода.

Якорь коллекторного мотора подвижный. Для передачи напряжения на обмотку якоря используется коллектор.

Он выполнен в виде медных контактов. На них передаётся напряжение через графитовые щетки. Такая конструкция позволяет передавать напряжение на обмотку якоря независимо от скорости его вращения.

При прохождении электрического тока через обмотки возникает магнитное поле. Обмотка якоря имеет магнитное поле противоположной полярности полю обмотки статора. Под воздействием электромагнитных полей разной полярности якорь двигателя начинает вращаться.

ВНИМАНИЕ: Коллекторный двигатель может быть использован в качестве генератора постоянного тока.

Варианты обмоток возбуждения

Подключить коллекторный двигатель постоянного тока можно несколькими способами. Возбуждение мотора зависит от способа подключения обмоток.

• Независимое подключение. Обмотки мотора постоянного тока подключаются отдельно. Для подключения используется два источника постоянного тока. Обмотка статора оснащается реостатом. Он необходим для установки необходимой частоты вращения ротора. Обмотка  ротора оборудуется пусковым реостатом. Он нужен для контроля над силой тока в обмотке ротора при запуске силовой установки;
• Параллельное подключение. Питание обмоток якоря и статора осуществляется от одного и того же источника питания. Обмотки оснащены регуляторами;
• Последовательно-соединенное. Электродвигатель такой конструкции имеет обмотку статора, последовательно подключенную с обмоткой якоря. Ротор может быть оснащен регулятором, необходимым для ограничения силы тока при запуске. Статор оснащается реостатом, регулирующим в частоту вращения вала.

ВАЖНО: Использование коллекторного мотора с последовательным подключением без нагрузки, может привести  к выходу его из строя.

• Смешанное возбуждение. Данная конструкция использует две катушки подключенные параллельно, и последовательно одновременно.

Преимущества и недостатки коллекторного двигателя

Однофазный коллекторный двигатель переменного тока или аналогичный работающий от источника постоянного тока имеют плюсы и минусы.

Плюсы

1. Однофазный мотор коллекторного типа ( универсальный), можно подключить к любой сети питания. Такая конструкция позволяет использовать мотор от источника питания переменного тока, без использования выпрямителей;
2. В отличие от бесколлекторных двигателей, модели с коллекторами имеют небольшие размеры. Это позволяет использовать силовые установки  для монтажа на электрический инструмент, детские игрушки, и т.п;
3. Небольшая сила тока при запуске. Позволяет использовать моторы от бытовой сети питания;
4. Простота регулировки вращения вала ротора. Для управления оборотами применяется реостат. При выходе из строя регулятора, мотор останется работоспособным;

Недостатки

1. Необходимость регулярного обслуживания. Графитовые щетки при длительной работе стираются. Необходимо вовремя менять щетки на новые. Нарушение этого правила может привести к выходу из строя коллектора;
2. Отсутствие стабильности показателей мощности. При изменении нагрузки на якорь показатели мощности силового агрегата могут изменяться.

Возможные поломки и способы их ремонта

В результате работы коллекторного двигателя могут возникнуть неисправности. Большинство из них самостоятельно сможет устранить человек не имеющий специализированных технических знаний и оборудования. Ниже представлены наиболее часто возникающие неисправности.

Повышенный шум при работе узла. Сильный уровень шума при работе мотора может свидетельствовать о выходе из строя подшипников, на которые установлен якорь.

При выходе из строя подшипников качения необходимо заменить изношенные детали новыми.

Износ щёток. Критическая изношенность щёток сопровождается повышенным уровнем шума при работе. Несвоевременная замена может привести к поломке коллектора. При возникновении неисправности необходимо заменить графитовые щётки. При выборе щёток необходимо обратить внимание на их толщину. Новые детали не должны застревать в держателях.

Отсутствие вращения якоря при подключении мотора к сети питания. Отсутствие вращения может возникнуть в результате обрыва цепи питания. Обрыв может произойти в результате поломки пружины прижимающей щётку к коллектору или при обрыве провода. При поломке пружины необходимо заменить ее новой деталью. При обрыве провода необходимо восстановить его целостность.

Отсутствие вращения ротора может возникнуть в результате выхода из строя предохранителя. Для восстановления работоспособности необходимо установить новый предохранитель. Перед установкой предохранителя необходимо определить причину, по которой старое устройство вышло из строя. После устранения причины можно установить предохранитель и провести испытание двигателя.

Отсутствие регулировки вращения вала якоря. После запуска агрегат работает на максимальных оборотах. Такая неисправность возникает в результате поломки реостата. Для восстановления работоспособности двигателя необходимо заменить регулятор.

Медленное вращение ротора. Снижение частоты вращения вала может возникнуть в результате низкого напряжения в сети питания. Необходимо проверить напряжение. Снижение оборотов якоря может быть спровоцировано высокой нагрузкой. Необходимо снизить нагрузку на якорь.

Из вышеперечисленного следует, что коллекторный мотор  преобразовывает электрическую энергию в физическую силу. Для передачи напряжения к обмоткам якоря используются щётки. Моторы отличаются простотой конструкции и небольшими габаритно массовыми параметрами.

Б / У ДВИГАТЕЛИ | ПЕРЕОБРАБОТАННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

ДВИГАТЕЛИ Б / У | РЕКОНДИЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

ПОСТАВКИ ПО ЕВРОПЕ

Мы специалисты, знатоки своего дела, более 25 лет поставляем двигатели б / у. Мы поставляем только лучшие движки и все идеально согласованные, код за кодом.

ОПЫТ

Компания Universal Engines имеет более чем 25-летний опыт работы в сфере утилизации автомобилей. У нас большой опыт поставок качественных двигателей в Великобританию и Европу.

ЭКСПЕРТИЗА

Когда дело доходит до поиска подходящего двигателя, наш опыт не имеет себе равных. Мы сопоставляем каждый код и тестируем каждый двигатель по высочайшим стандартам.

НАДЕЖНЫЙ

Мы работаем с логистическими компаниями номер один в Европе.Благодаря отслеживанию в реальном времени вы можете быть уверены, что ваш двигатель прибудет, когда вы этого захотите.

Когда вы отправляете запрос, наша команда Engine Finder начинает действовать. Благодаря нашему обширному складу и сети поддержки они найдут для вас подходящий двигатель. Каждый двигатель проходит через наш инспекционный центр и проходит полную проверку. Это гарантирует, что двигатель работает и все компоненты не повреждены, а наш отчет о проверке будет отправлен вместе с

двигатель.По окончании испытаний двигатель очищается и готов к отправке. Когда наши партнеры по логистике заберут двигатель, вы получите уведомление по электронной почте и получите код отслеживания. Это означает, что вы в любое время сможете увидеть, где находится ваш двигатель, и когда именно ожидать доставки.

.

Универсальный модуль отладки (UDE)

С универсальным механизмом отладки (UDE®) PLS предлагает лучшие решения для разработки программного обеспечения кремниевых систем, включая поддержку отладки для 16- / 32- и 64-разрядных микроконтроллеров XC166, XC2000, XE166, XMC4500, STM32, C166S V2, SDA6000, TriCore ™ и AURIX ™ TC25, TC27, TC29, TC33, TC35, TC36, TC37, TC38, TC39 от Infineon и STMicroelectronics, Power Architecture® MPC56, MPC57, MPC58, S32, S32V234 от NXP ™, S32R от NXP ™, PowerPC ™ PPC440SPe от AMCC, Cortex®-R52 Stellar от STMicroelectronics, Power Architecture® SPC56, SPC57, SPC58 от STMicroelectronics, Arm7 ™, Arm9 ™, Arm11 ™, Cortex, Cortex-M0, Cortex-M0 +, Cortex -M3, Cortex-M4, Cortex-M7, Cortex-R4, Cortex-R52, Cortex-A8, Cortex-A9, XScale ™, RH850, SuperH ™ SH-2A, STM32, S32V, S32K, производные в новом мульти- основная среда отладки, а также техническая поддержка.

Последние улучшения UDE

Обширный список функций включает такие функции, как: высокоскоростной и гибкий целевой доступ через JTAG, cJTAG с OCDS L1, EmbeddedICE, OnCE, COP, DAP, DAP2, поддержка SWD, трассировка OCDS L2, трассировка MCDS, трассировка miniMCDS, трассировка CoreSight ™, трассировка ETM, трассировка ETB, трассировка Nexus, ASC, SSC, 3Pin и CAN, внутрисистемное программирование флэш-памяти флэш / выходов с UDE MemTool , поддержка различных RTOS , OSEK® и средства автоматизации тестирования.Последняя версия UDE предлагает новые функции:

Полная платформа разработки TriCore на основе Eclipse

Полная платформа разработки архитектуры питания на основе Eclipse

Enhanced Arm7, Arm9, Arm11, Cortex, Cortex-M0, Cortex-M0 +, Cortex-M3, Cortex-M4 , Cortex-M7, Cortex-R4, Cortex-R52, Cortex-A8, Cortex-A9, Cortex-A53, RH850 поддерживают

• Multi-core Debug через поддержку одной цепочки JTAG и CoreSight GigaByte Trace
• Cortex- A9, Cortex-A53, Cortex-M0, Cortex-M3, Cortex-M4, Cortex-R4, Cortex-R52 Xilinx Zynq-700, LPC1850, LPC4300, XMC1000, XMC4000, K60 Kinetis, FM3, TMS570, STM32, S32V, S32K , S32V234, Stellar support
• RH850 support
• SPIFI Programming support
• Arm / Cortex Thumb / Thumb2 Поддерживается код режима .

Дополнительные функции и усовершенствования

• AURORA Trace с UAD3 + для устройств эмуляции AURIX, MPC57, MPC58, S32R и SPC57, SPC58
• AURORA Trace для Cortex-R52 Stellar Automotive Devices
• UTF) с постоянными потоками трассировки для автономного анализа захваченных и сохраненных данных трассировки
• Уникальная функция поиска поддерживает быстрый анализ очень больших объемов данных трассировки, добавлены закладки точек трассировки
• Анализ графика вызовов для эффективного расследования поведения во время выполнения
• Отображение переменных ЭБУ для целей измерения и калибровки на основе файлов A2L в соответствии со стандартом описания ASAM MCD-2 MC
• Улучшенные функции трассировки, такие как постоянное хранение сеансов трассировки для анализа, комплексные фильтры
• Ядро — или пользовательские группы видимости в UDE Visual Platform
• Диаграмма последовательности выполнения для визуализации потока программы и ее последовательности во времени
• Улучшенная диаграмма последовательности функций
• Графическое покрытие кода Анализ позволяет охвату ветвей соответствовать требованиям ISO26262
• Автоматическое создание покрытия кода отчетов для дальнейшего анализа
• Профилирование функций на основе данных трассировки кода от встроенных эмуляторов ( MCDS, miniMCDS и SPU ), включая Aurora, Nexus, ETM, ETB, ITM, PTM, трассировку FTM, а также IP отслеживание или вывод симулятора
• Накопление данных Профилирование и по нескольким задачам измерения трассировки
• Трассировка данных для GTM Многоканальные секвенсоры
• Поддержка трассировки GTM для miniMCDS
• PikeTec’s Разработка систематического тестового случая Time Partition Testing (TPT) поддерживаемые
• Tool Qualification Packages (TQP) для тестовой платформы TESSY для различных архитектур и кросс-компиляторов в сочетании с полным набором функций UDE
• Расширенный многоядерный менеджер управления запуском , расширенный многоядерный / многоядерный загрузчик программ
• RTOS-Awareness для RTX (CMSIS)
• Улучшенное графическое окно с Hardware Trace ( MCDS , miniMCDS , NEXUS и ETM ) Отображение сигналов и графиков IP функции трассировки
• Поддерживаемые ОС: Windows® 7, Windows® 8.1, Windows® 10 (32- и 64-разрядная версии).

Новейшие производные от TriCore ™ AURIX ™ TC39, TC38, TC37, TC35, TC33, TC27, TC23, TC22, TC29xED, TC1798, а также XC2000, XE166, XMC4500 от Infineon, Cortex-M0, Cortex-M0 +, Cortex- M3, Cortex-M4, Cortex-M7, Cortex-A8, Cortex-A9, Cortex-R4, Cortex-R52, i.MX25, i.MX31, производные STM32, различные производные Power Architecture / PowerPC, такие как MPC57, MPC58, S32R, Поддерживаются SPC57, SPC58, STM32, Stellar, S32, S32V234, S32K и SuperH SH-2A!

.

Страница не найдена · GitHub Pages

Страница не найдена · GitHub Pages

Файл не найден

Сайт, настроенный по этому адресу, не
содержать запрошенный файл.

Если это ваш сайт, убедитесь, что регистр имени файла соответствует URL-адресу.
Для корневых URL (например, http://example.com/ ) вы должны предоставить
index.html файл.

Прочтите полную документацию
для получения дополнительной информации об использовании GitHub Pages .

.