Коллекторные и бесколлекторные электродвигатели постоянного тока. Устройство и принцип работы
Трудно себе представить современное производство без различного оборудования и без электродвигателей, которые приводят его в действие. Исправная работа электродвигателя – гарантия качественного производственного процесса в любой промышленной отрасли.
Устройство электродвигателя постоянного тока таково, что он может работать только от постоянного тока. Данный вид электродвигателей разделяются на двигатели с коллектором и без него.
Коллекторный двигатель
Этот двигатель имеет коллектор, ротор, индуктор, статор, якорь, щетки. Ротор вращается, в отличие от статора, который неподвижен. Частью коллекторного устройства является индуктор, который создает магнитный поток и организует время, когда происходит возбуждение двигателя. Индуктор обладает обмоткой или магнитами. Якорь также является частью коллекторного двигателя. Частью устройства является пара щеток. Электрический ток, поступающий от источника питания, подходит к якорю через щетки. Изготавливают их из графита, хотя могут использоваться и другие материалы. Обычно коллекторные электродвигатели постоянного тока имеют две щетки, но, могут быть и исключения, когда используется несколько пар. Одну щетку соединяют с плюсом источника питания, а другая соединяется с минусом.Коллектор является частью двигателя, который непосредственно контактирует с парой щеток – вместе они распределяют электрический ток по якорным обмоточным катушкам.
Электродвигатель на постоянных магнитах имеет относительно невысокую стоимость и используется во многих промышленных сферах, поскольку имеют широчайший диапазон мощностей, начиная с сотых долей Ватта, заканчивая десятками МегаВатт. Большим размахом обладает и частота вращения.
Используют электродвигатель на постоянных магнитах в устройстве бытовой техники, часто его устанавливают и в детские игрушки.
Коллекторные электродвигатели используют там, где необходима высокая скорость рабочих элементов: пылесосы, миксеры и т.п.
Бесколлекторный двигатель
Этот вид двигателей появился на рынке сравнительно недавно. Они не имеют коллекторно-щеточного узла — это является большим преимуществом, поскольку такой двигатель не создает радиопомех.
Бесколлекторный электродвигатель постоянного тока обладает высоким КПД – намного выше, чем у коллекторного собрата. При этом намного проще устроена сама конструкция двигателя, так как в ней отсутствует узел со щетками. Более того, бесколлекторные моторы имеют очень низкую степень изнашивания.
Бесколлекторные двигатели имеют подшипники, что влияет на их стоимость – она несколько выше стоимости коллекторных собратьев.
Бесколлекторный электродвигатель постоянного тока обладает самосинхронизацией. В основе его работы лежит принцип частотного регулирования – оно происходит вследствие управления вектором (направлением) магнитного поля, создаваемое статором, на которое оказывает влияние место положения ротора.
Такое влияние возможно из-за того, что ротор не что иное, как постоянные магниты, которые создают постоянное магнитное поле, а индуктор находится на роторе, т.е. в зоне влияния поля. Обмотка якоря находится на статоре. В зависимости от положения ротора формируется напряжение, питающее обмотки двигателя. Контроллер осуществляет управление током при помощи широтно-импульсной модуляции, которая протекает через обмотки двигателя.
Коллекторные и бесколлекторные двигатели постоянного тока
Коллекторные и бесколлекторные двигатели постоянного тока (ДПТ) не теряют своей актуальности, широко применяясь в качестве электроприводов подъемных и транспортных средств, поскольку обладают наиболее подходящими для этого пусковыми и регулировочными характеристиками. В этой статье мы рассмотрим особенности конструкции и применения разных видов ДПТ.
Коллекторные и бесколлекторные двигатели постоянного тока — устройство
Конструкция двигателей постоянного тока со времени выпуска первых промышленных моделей (2 половина 19 века) не претерпела существенных изменений. Принцип действия базируется на свойстве разноименных полюсов магнита отталкиваться, а одноименных – притягиваться. В число основных элементов, из которых состоит ДПТ, входят:
- якорь;
- сердечник и обмотка полюса;
- статор;
- щетки;
- коллектор;
- вентилятор.
Коллекторные двигатели разной мощности
Коллекторные двигатели можно условно разделить на две подгруппы, с меньшими и с большими мощностными показателями. Маломощные модели отличаются наличием физического магнита, закрепленного на корпусе. Второй магнит при этом создается с помощью коллекторно-щеточного узла, когда на якорную обмотку подается напряжение.
Вращающий момент возникает в результате непрерывной смены полюсов якорного магнита (при прохождении якоря через «магнитную нейтраль»). Этот эффект достигается следующим образом:
- коллекторное кольцо посредством специальных пластин делится на сектора;
- к секторам последовательно подсоединяют концы обмоток якоря.
На более мощные движки физические магниты обычно не устанавливают, поскольку это сильно утяжеляло бы конструкцию. Чтобы создать постоянное магнитное поле, к шине питания (положительной или отрицательной) подключают стержни с обмотками, последовательным образом подсоединяя полюса одноименного типа.
Высокомощные коллекторные двигатели имеют некоторые конструктивные нюансы:
- количество установленных токосъемников (щеток) должно соответствовать количеству пар полюсов;
- в целях повышения эффективности работы мотора после запуска и смены нагрузки щеточный узел сдвигают на определенный угол относительно направления вращения.
Бесколлекторные двигатели — особенности конструкции
Коллекторами оснащены не все двигатели постоянного тока. Конструкция бесколлекторного агрегата включает в себя:
- ротор с закрепленными специальным клеем постоянными магнитами (чаще всего прямоугольной формы, реже цилиндрической);
- статор (с количеством зубьев, кратным количеству рабочих фаз) и обмотки статора.
Движки, работающие без коллекторов, различаются по расположению магнитов, которые могут находиться:
- внутри ротора (Inrunner);
- снаружи, в этом случае магниты вращаются вокруг статора (Outrunner).
Применение устройств типа Inrunner предпочтительно, если необходимы двигатели с малым количеством полюсов и большим числом оборотов. Движки системы Outrunner работают на малых оборотах и характеризуются большим моментом.
Что касается конструктивных особенностей, то двигатели первого типа отличаются простотой, поскольку статор может выступать также в роли корпуса. Устройство моторов Outrunner сложнее, поскольку вращается наружная часть агрегата. Двигатель может крепиться:
- к неподвижному валу статора;
- с помощью неподвижной оси (если планируется применение в качестве мотор-колеса), провода статора при этом заводят через полую ось.
От размера и мощности магнитов, которыми оснащен двигатель, напрямую зависит, каков будет момент силы на валу.
Коллекторные и бесколлекторные двигатели в чем разница
Страница, которую вы запрашиваете, не существует. Возможно, она была удалена, или был введен неверный адрес. Попробуйте вернуться на главную страницу или воспользуйтесь навигацией.
Меню
Продукция
- Шаговые двигатели
- Блоки управления шаговыми двигателями
- Программируемые устройства
для управления электроприводами
- Бесколлекторные двигатели
и мотор‑редукторы - Блоки управления бесколлекторными двигателями
- Асинхронные мотор‑редукторы
- Коллекторные двигатели
и мотор‑редукторы - Блоки управления коллекторными двигателями
- Сервоприводы
- HMI панели
- Прецизионные редукторы
- Линейные модули
- Соединительные муфты
- Источники питания
Контакты
по России звонок бесплатный
Преимущества бесколлекторных двигателей
Чтобы лучше понять, что такое бесколлекторные двигатели и как они работают, нам нужно взглянуть на их классических предшественников коллекторные двигатели. Двигатели постоянного тока существуют уже более ста лет и долгое время считались стандартной технологией двигателей. Несмотря на развитие бесколлекторных двигателей, коллекторные двигатели остаются актуальными до сегодняшнего дня, особенно для недорогих применений.
Бесколлекторные двигатели были впервые разработаны в 1960-х годах и считались более эффективной альтернативой коллекторным двигателям. В настоящее время бесколлекторные двигатели можно найти в высококлассных приложениях и устройствах, таких как компьютерные жесткие диски, электромобили и DVD-плееры. Они особенно предпочтительны для устройств с батарейным питанием, таких как беспроводные инструменты, из-за их повышенной эффективности, что приводит к более длительным циклам работы батареи.
Бесколлекторные двигатели имеют роторы и статоры. Как следует из их названий, ротор-это компонент двигателя, который вращается, в то время как статор-это компонент, который остается неподвижным. В коллекторном двигателе ротор расположен в центре двигателя, окруженный статором, который имеет пару магнитов с противоположной полярностью.
Вращение ротора коллекторного двигателя приводится в движение изменяющимся магнитным полем. Это изменяющееся магнитное поле становится возможным благодаря коллектору со щетками, которые входят в контакт с источником тока при вращении центрального вала.
Бесколлекторные двигатели используют совершенно иной подход к созданию изменяющегося магнитного поля. Вместо центрального ротора ротор бесколллекторного двигателя фактически окружает статор. В этом случае ротор имеет постоянный набор магнитов, который реагирует на изменение магнитного поля статора.
Статор бесколлекторного мотора может состоять из 6 или более пар электрических катушек, каждая из которых способна генерировать собственное магнитное поле. По мере вращения ротора магнитное поле каждой катушки изменяется поочередно, что еще больше стимулирует вращение ротора. Регулирование тока в каждой электрической катушке осуществляется с помощью электронного регулятора скорости (ESC), так называемого потому, что он способен контролировать пропускную способность всего двигателя.
На поверхности легко отличить коллекторный двигатель от его бесколлекторного аналога. Коллекторные двигатели имеют более длинную и цилиндрическую форму из-за увеличенной массы. Они также часто имеют вентиляционные отверстия, так как постоянный контакт щеток через некоторое время генерирует тепло. Из них торчат два провода, которые соединяются с положительными и отрицательными клеммами источника питания.
Бесколлекторные двигатели короче и компактнее. Они имеют меньше движущихся частей, а бесконтактная технология означает, что она генерирует меньше тепла из-за трения. Бесколлекторные двигатели обычно имеют три или более проводов, выступающих из них, и они обычно подключаются к ЭКУ.
В настоящее время бесколлекторные двигатели можно найти в большинстве современных электронных устройств. Они используются в промышленных приложениях, таких как самолеты, медицинские приборы, производственное оборудование и инструменты, а также робототехника. В потребительских товарах их можно найти в электрических скутерах, беспроводных дрелях, DVD-плеерах, пылесосах и стиральных машинах. Несмотря на сохраняющуюся популярность коллекторных моторов, нетрудно представить, что это часть технологии, которая в конечном итоге будет считаться устаревшей.
Преимущества бесколлекторных двигателей
1. Меньше обслуживания
Коллекторные двигатели печально известны тем, что имеют детали, которые через некоторое время изнашиваются, требуя частого демонтажа и замены деталей. Это связано с тем, что щетки коммутатора должны поддерживать почти постоянный контакт с клеммами источника питания, даже когда коммутатор быстро вращается. Когда щетки изнашиваются и больше не могут поддерживать контакт, коллекторный двигатель постоянного тока в основном становится бесполезным. На самом деле между ротором и статором бесколлекторного двигателя практически нет контакта, поэтому износ значительно снижается.
2. Более эффективный
Постоянный контакт щеток с силовыми клеммами коллекторного двигателя необходим для поддержания его вращения. Однако трение, которое это создает, означает, что огромная часть энергии, генерируемой вращательным движением, тратится впустую в виде тепла. Как правило, КПД коллекторных двигателей ограничен в диапазоне от 75% до 80%.
С другой стороны, бесколлекторные двигатели генерируют очень мало тепла. При быстром вращении ротора все еще есть некоторая потеря энергии из-за трения воздуха, но она минимальна. Такие двигатели способны обеспечить КПД до 90%.
3. Более длительный срок службы
Ускоренный износ из-за постоянного контакта щеток и энергии, выделяемой в виде тепла, означает, что коллекторные двигатели, как ожидается, сломаются гораздо раньше, чем бесколлекторные. Без возможности остыть накопление тепла в коллекторных двигателях может легко нарушить целостность их катушек или щеток.
Было показано, что бесколлекторные двигатели служат несколько лет при минимальном техническом обслуживании, пока они не повреждаются из-за аварии. Возможно смещение центрального вала или попадание мелких частиц песка и грязи в механизм двигателя. Эти условия, безусловно, уменьшат долговечность мотора.
4. Меньше по размеру
Бесколлекторные двигатели имеют меньшее количество движущихся частей, что дает им преимущество в компактности.
Большая часть шума, создаваемого коллекторными двигателями, происходит из-за контакта щеток с клеммами питания. Несмотря на использование смазочных материалов для уменьшения трения, это неприятность, которая неизбежна при использовании коллекторных моторов.
Бесколлекторные двигатели гораздо тише. Хотя быстрое вращение ротора все еще создает характерный “жужжащий” звук, это все еще огромное улучшение по сравнению с визжащим звуком, к которому мы привыкли с коллекторными двигателями. Более поздние разработки также привели к появлению бесколлекторных двигателей, которые вращаются более плавно, устраняя шум.
Недостатки бесколлекторных двигателей
Причина номер один, почему бесколлекторные двигатели не получили такого широкого распространения, как мы ожидали, заключается в том, что они намного дороже.
Бесколлекторные двигатели имеют более сложный набор электромагнитов. Больше электромагнитов означает больше проводящего материала катушки, который часто является одним из самых дорогих компонентов двигателя. Бесколлекторные двигатели также требуют дополнительного обслуживания.
2. Сложная проводка
Бесколлекторные двигатели не так просты, как кажется. Еще одним огромным преимуществом коллекторного двигателя является то, что он может быть легко подключен к источнику постоянного тока для его работы. Исходя из концепции работы коллекторного двигателя, все, что ему нужно, — это быть подключенным к отрицательным и положительным клеммам источника питания.
Заключительные мысли
Способность преобразовывать электрическую энергию во вращательное движение является одним из величайших технологических достижений нашего времени, открытием, которое породило многие аспекты современной технологии, как мы ее знаем. коллекторные моторы господствуют уже почти сто лет, но бесколлекторные моторы быстро находят свое место в современном мире, где приоритет отдается использованию компактных, надежных и эффективных технологий.
- Оплата и доставка
- Гарантия и возврат
- Прайс-листы и API
- Контакты и реквизиты
- О компании
- Отзывы
- Использование прайс-листов
- Автозапчасти оптом
- Каталог автозапчастей
- Карточки автозапчастей
- Автозапчасти в розницу
- Бренды
- Запчасти в Барнауле
- Запчасти во Владикавказе
- Запчасти в Иркутске
- Запчасти в Кемерово
- Запчасти в Москве
- Запчасти в Новокузнецке
- Запчасти в Новосибирске
- Запчасти в Хабаровске
- Запчасти в Южно-Сахалинске
Наш магазин предлагает к продаже широкий ассортимент запчастей для авто зарубежных марок. Наша компания занимается как розничными, так и оптовыми поставками оригинальных и неоригинальных автозапчастей в Россию непосредственно от производителей. Предлагаем высокое качество продукции и выгодные цены.