Как изменить вращение коллекторного двигателя переменного тока 220в

Устройство и схема подключения коллекторного двигателя переменного тока

Коллекторные двигатели переменного тока достаточно широко применяются как силовые агрегаты бытовой техники, ручного электроинструмента, электрооборудования автомобилей, систем автоматики. Схема подключения двигателя, а также его устройство напоминают схему и устройство электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Область применения таких моторов обусловлена их компактностью, малым весом, легкостью управления, сравнительно невысокой стоимостью. Наиболее востребованы в этом производственном сегменте электродвигатели малой мощности с высокой частотой вращения.

Содержание скрыть

Особенности конструкции и принцип действия

По сути, коллекторный двигатель представляет собой достаточно специфичное устройство, обладающее всеми достоинствами машины постоянного тока и, в силу этого, обладающее схожими характеристиками. Отличие этих двигателей состоит в том, что корпус статора мотора переменного тока для снижения потерь на вихревые токи выполняется из отдельных листов электротехнической стали. Обмотки возбуждения машины подключаются последовательно для оптимизации работы в бытовой сети 220в.

Могут быть как одно-, так и трехфазными, благодаря способности работать от постоянного и переменного тока называются ещё универсальными. Кроме статора и ротора конструкция включает щеточно-коллекторный механизм и тахогенератор. Вращение ротора в коллекторном электродвигателе возникает в результате взаимодействия тока якоря и магнитного потока обмотки возбуждения. Через щетки ток подается на коллектор, собранный из пластин трапецеидального сечения и является одним из узлов ротора, последовательно соединенного с обмотками статора.

В целом принцип работы коллекторного мотора можно наглядно продемонстрировать с помощью известного со школы опыта с вращением рамки, помещенной между полюсами магнитного поля. Если через рамку протекает ток, она начинает вращаться под действием динамических сил. Направление движения рамки не меняется при изменении направления движения тока в ней.

Последовательное подсоединение обмоток возбуждения дает большой максимальный момент, но появляются большие обороты холостого хода, способные привести к преждевременному выходу механизма из строя.

Упрощенная схема подключения

Типовая схема подключения может предусматривать до десяти выведенных контактов на контактной планке. Ток от фазы L протекает до одной из щеток, затем передается на коллектор и обмотку якоря, после чего проходит вторую щетку и перемычку на обмотки статора и выходит на нейтраль N. Такой способ подключения не предусматривает реверс двигателя вследствие того, что последовательное подсоединение обмоток ведет к одновременной замене полюсов магнитных полей и в результате момент всегда имеет одно направление.

Направление вращения в этом случае можно изменить, только поменяв местами выхода обмоток на контактной планке. Включение двигателя «напрямую» выполняется только с подсоединенными выводами статора и ротора (через щеточно-коллекторный механизм). Вывод половины обмотки используется для включения второй скорости. Следует помнить, что при таком подключении мотор работает на полную мощность с момента включения, поэтому эксплуатировать его можно не более 15 секунд.

Управление работой двигателя

На практике используются двигатели с различными способами регулирования работы. Управление коллекторным мотором может осуществляться с помощью электронной схемы, в которой роль регулирующего элемента выполняет симистор, «пропускающий» заданное напряжение на мотор. Симистор работает, как быстросрабатывающий ключ, на затвор которого приходят управляющие импульсы и открывают его в заданный момент.

В схемах с использованием симистора реализован принцип действия, основанный на двухполупериодном фазовом регулировании, при котором величина подаваемого на мотор напряжения привязана к импульсам, поступающим на управляющий электрод. Частота вращения якоря при этом прямо пропорциональна приложенному к обмоткам напряжению. Принцип работы схемы управления коллекторным двигателем упрощенно описывается следующими пунктами:

• электронная схема подает сигнал на затвор симистора,
• затвор открывается, по обмоткам статора течет ток, придавая вращение якорю М двигателя,
• тахогенератор преобразует в электрические сигналы мгновенные величины частоты вращения, в результате формируется обратная связь с импульсами управления,
• в результате ротор вращается равномерно при любых нагрузках,
• реверс электродвигателя осуществляется с помощью реле R1 и R

Помимо симисторной существует фазоимпульсная тиристорная схема управления.

Преимущества и недостатки

К неоспоримым достоинствам таких машин следует отнести:

• компактные габариты,
• увеличенный пусковой момент, «универсальность» работа на переменном и постоянном напряжении,
• быстрота и независимость от частоты сети,
• мягкая регулировка оборотов в большом диапазоне с помощью варьирования напряжения питания.

Недостатком этих двигателей принято считать использование щеточно-коллекторного перехода, который обуславливает:

• снижение долговечности механизма,
• искрение между и коллектором и щетками,
• повышенный уровень шумов,
• большое количество элементов коллектора.

Типичные неисправности

Наибольшего внимания к себе требует щеточно-коллекторный механизм, в котором наблюдается искрение даже при работе нового двигателя. Сработанные щетки следует заменить для предотвращения более серьезных неисправностей: перегрева ламелей коллектора, их деформации и отслаивания. Кроме того, может произойти межвитковое замыкание обмоток якоря или статора, в результате которого происходит значительное падение магнитного поля или сильное искрение коллекторно-щеточного перехода.

Избежать преждевременного выхода из строя универсального коллекторного двигателя может грамотная эксплуатация устройства и профессионализм изготовителя в процессе сборки изделия.

Регулирование скорости вращения коллекторного двигателя постоянного тока

Двигатели постоянного тока и мотор-редукторы, созданные на их основе, нуждаются в надежной системе управления скоростью вращения вала. Простым и удобным методом решения проблемы является применение широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Способ основан на преобразовании постоянного напряжения в импульсное. При этом управление частотой вращения осуществляют путем изменения длительности подающегося импульса.

Например, по такому же принципу используют ШИМ схему в осветительных приборах для регулировки яркости свечения светодиодных ламп. Так как у светодиода небольшое время затухания частота работы устройства регулирования имеет большое значение. Качественные приборы должны полностью исключать мерцание при пониженной яркости свечения.

Управление двигателями постоянного тока методом ШИМ стало возможным благодаря силе инерции. После прекращения подачи напряжения на обмотки вал электродвигателя останавливается не сразу, продолжая движение по инерции. Путем кратковременной подачи напряжения с определенным периодом можно добиться плавного регулирования скорости вращения вала. При этом главным регулирующим параметром является размер паузы между импульсами.

Применение устройства управления для двигателя постоянного тока

Этот метод управления двигателем постоянного тока позволяет плавно изменять скорость вращения вала в широких пределах. ШИМ делает возможным изменение параметров работы двигателя в автоматическом режиме в соответствии с установленными данными. Необходимую информацию регулятор оборотов коллекторного двигателя получает от пользователя или специального датчика, который определяет, температуру, скорость вращения или любой другой параметр. Например, в воздушных системах охлаждения регулятор оборотов изменяет скорость вращения вентилятора на основе данных, полученных от датчика температуры. Это позволяет автоматически замедлять скорость потока воздуха при низкой температуре и увеличивать при высокой.

Схема управления коллекторным двигателем постоянного тока

Простую схему управления двигателем постоянного тока можно собирать из полевого транзистора. Он играет роль электронного ключа, который переключает схему питания двигателя после подачи напряжения на базу. Электронный ключ остается открытым на время, соответствующее длительности импульса.

ШИМ сигнал характеризуют коэффициентом заполнения, который равен обратной величие скважности. Коэффициент заполнения равен отношению продолжительности импульса к периоду его подачи. Скорость движения вала двигателя будет пропорциональна значению коэффициента заполнения. Поэтому, если частота ШИМ сигнала слишком низкая для обеспечения стабильной работы, то вал двигателя будет вращаться заметными рывками. Чтобы гарантировать плавное регулирование и стабильную работу частота должна превышать сотни герц.

Оптимальные значения частоты ШИМ сигнала

Частота может варьироваться в широких пределах от нескольких десятков до нескольких сотен герц. Благодаря емкостной нагрузке происходит сглаживание импульсов. В итоге на двигатель подается «постоянное» напряжение средней величины в зависимости от параметров управляющей системы. Например, если двигатель получает питание от сети напряжением 10В, и к нему подключить регулятор с длительностью импульса равной половине периода подачи, то эффект будет таким же, как при подаче 5В на двигатель напрямую.

Сложности при ШИМ регулировании скорости двигателя постоянного тока

ШИМ является популярным методом регулирования аналоговым напряжением в различных схемах. При использовании этого способа регулирования пользователь может столкнуться с непредсказуемым поведением двигателя. Например, вал может начать вращение в обратную сторону. Это происходит при низких емкостных нагрузках. В коллекторных двигателях в процессе работы происходит постоянное переключение обмоток якоря. Когда подключают регулятор, начинает происходить отключение и включение питание с определенной частотой. Дополнительная коммутация в сочетании с коллекторной может привести к проблемам с эксплуатацией двигателя. Поэтому устройства управления с ШИМ регулированием двигателя должны быть тщательно продуманы и проработаны.

Также причиной нестабильной работы электродвигателя может стать факт влияния силы тока на скорость вращения ротора, которая находится в зависимости от уровня приложенного напряжения. Проблемы могут возникнуть при эксплуатации двигателей на малой скорости по отношению к номинальному значению.

Например, у пользователя есть двигатель, который при номинальном напряжение вращает ротор со скоростью 10об/сек. Чтобы понизить скорость до 1 об/сек недостаточно просто снизить напряжение до 1В. Подобрать подходящее значение подаваемого напряжения сложно и если пользователю и удастся, то при незначительном изменении условий эксплуатации скорость снова изменится.

Решением проблемы является применение системы автоматического регулирования или кратковременное включение электродвигателя на полную мощность. Движение ротора будет происходить рывками, но при правильно подобранной частоте и длительности подаваемых импульсов можно сделать вращение более стабильным. Так, добиваются устойчивого движения вала электродвигателя с любой скоростью, которая не будет меняться в зависимости от нагрузки.

Реализация ШИМ

Многие модели современных ПЛК контроллеров предоставляют возможность организации ШИМ. Но иногда доступных каналов оказывается недостаточно и приходится использовать программу обработки прерывай.

Алгоритм реализации ШИМ:

1. В начале каждого импульса ставим единицу и ждем повышения значения до заданного уровня.
2. Сбрасываем линию на ноль.

Длительность импульса легче отследить с определенной периодичностью или ступенями. Например, десять регулировочных ступеней соответствуют 10% от максимального значения. Прежде всего необходимо определиться с частотой импульсов и количеств ступеней регулирования. Далее, умножают полученные значения. Результат произведения даст необходимую частоту прерываний таймера.

При желании можно выбрать подходящую частоту таймера или количество ступеней регулирования и путем расчетов находят необходимую частоту импульсов.

Так же по теме регулирования скорости коллекторного двигателя предлагаем статью «Управление коллекторным двигателем постоянного тока методом ШИМ»

Как изменить направление вращения однофазного асинхронного двигателя

Возьмем за основу уже подключенный однофазный асинхронный двигатель, с направлением вращения по часовой стрелке (рис.1).

• точками A, B условно обозначены начало и конец пусковой обмотки, для наглядности к этим точкам подключены провода коричневого и зеленого цвета соответственно.
• точками С, В условно обозначены начало и конец рабочей обмотки, для наглядности к этим точкам подключены провода красного и синего цвета соответственно.
• стрелками указано направление вращения ротора асинхронного двигателя

Задача.

Изменить направление вращения однофазный асинхронный двигатель в другую сторону – против часовой стрелки. Для этого достаточно переподключить одну из обмоток однофазного асинхронного двигателя – либо рабочую либо пусковую.

Вариант №1

Меняем направление вращения однофазного асинхронного двигателя, путем переподключения рабочей обмотки.

Рис.2 При таком подключении рабочей обмотки, относительно рис. 1, однофазный асинхронный двигатель будет вращаться в противоположную сторону.

Вариант №2

Меняем направление вращения однофазного асинхронного двигателя, путем переподключения пусковой обмотки.

Рис.3 При таком подключении пусковой обмотки, относительно рис. 1, однофазный асинхронный двигатель будет вращаться в противоположную сторону.

Важное замечание.

Такой способ изменить направление вращения однофазного асинхронного двигателя возможен только в том случае, если на двигателе имеется отдельные отводы пусковой и рабочей обмотки.

Рис.4 При таком подключении обмоток двигателя, реверс невозможен.

На рис. 4 изображен довольно распространенный вариант однофазного асинхронного двигателя, у которого концы обмоток В и С, зеленый и красный провод соответственно, соединены внутри корпуса. У такого двигателя три вывода, вместо четырех как на рис. 4 коричневый, фиолетовый, синий провод.

UPD 03/09/2014 Наконец то удалось проверить на практике, не очень правильный, но все же используемый метод смены направления вращения асинхронного двигателя. Для однофазного асинхронного двигателя, который имеет только три вывода, возможно заставить ротор вращаться в обратном направлении, достаточно поменять местами рабочую и пусковую обмотку. Принцип такого включения изображен на рис.5

Рис. Нестандартный реверс асинхронного двигателя

Поделиться

4 комментария

Сергей Валентинович Лагунов 7 сентября 2018 14:02

Сергей Валентинович Лагунов 7 сентября 2018 14:02

Перевернуть ротор — это надо разбирать двигатель, а подключением обмоток можно добиться оперативной смены направления вращения.

Сергей Валентинович Лагунов 7 сентября 2018 14:02

Действительно хорошее уточнение. Последний способ замены вращения проверялся на двигателях небольшой мощности, если быть точнее на самодельном точильном камне. Мощность вращения в обе стороны приемлимая. Постоянная работа асинхронного двигателя с перепутанными пусковыми и рабочими обмотками нежелательна — КПД, перегрев, а вот для кратковременного вращения — вполне приемлимый вариант, как уже было указано, на асинхронных двигателях небольшой мощности.

Сергей Валентинович Лагунов 7 сентября 2018 14:02

Так бывает, если неисправен пусковой конденсатор
© 2010-2024 — ZIPSTORE.RU Запчасти и компоненты для торгового оборудования

Наш адрес: г. Москва, ул. Полярная, д. 31, стр. 1. Телефон: +7 495 649 16 77 (Skype, ICQ). Режим работы: понедельник — пятница с 9:00 до 18:00; суббота и воскресенье — выходной. Доставка по России, Белоруссии, Украине, Казахстану: Москва, Подольск, Сергиев Посад, Истра, Рязань, Курск, Липецк, Тула, Иваново, Воронеж, Ярославль, Тверь, Смоленск, Калуга, Белгород, Орел, Тамбов, Кострома, Брянск, Красноярск, Норильск, Кемерово, Новокузнецк, Новосибирск, Омск, Барнаул, Иркутск, Братск, Бийск, Улан-Удэ, Томск, Абакан, Чита, Горно-Алтайск, Кызыл, Санкт-Петербург, СПб, Выборг, Вологда, Череповец, Мурманск, Сыктывкар, Ухта, Архангельск, Северодвинск, Великий Новгород, Петрозаводск, Гомель, Гродно, Витебск, Могилев, Брест, Минск, Алма-Ата, Астана, Ереван, Киев, Днепропетровск, Львов, Ташкент, Могилев, Псков, Калининград, Нарьян-Мар, Уфа, Стерлитамак, Самара, Тольятти, Сызрань, Нижний Новгород, Арзамас, Саратов, Энгельс, Пермь, Ижевск, Казань, Набережные Челны, Бугульма, Пенза, Оренбург, Орск, Чебоксары, Новочебоксарск, Ульяновск, Киров, Йошкар-Ола, Саранск, Екатеринбург, Верхняя Пышма, Серов, Челябинск, Магнитогорск, Снежинск, Тюмень, Курган, Нижневартовск, Сургут, Надым, Ростов-на-Дону, Волгодонск, Таганрог, Волгоград, Волжский, Краснодар, Армавир, Астрахань, Майкоп, Владивосток, Уссурийск, Хабаровск, Комсомольск-на-Амуре, Советская Гавань, Южно-Сахалинск, Благовещенск, Петропавловск-Камчатский, Мирный, Ставрополь, Минеральные Воды, Махачкала, Нальчик, Алушта, Армянск, Джанкой, Евпатория, Керчь, Севастополь, Симферополь, Судак, Крым, Феодосия, Ялта. Сайт отвечает на вопросы: Как отремонтировать, настроить, установить оборудование? Где скачать документацию (инструкцию, мануал)? Где посмотреть партномер? Где купить запчасти (запасные части, зип), комплектующие, аксессуары и термоэтикетка, чековая лента для весов, термопринтеров штрих-кода, чековых принтеров? Обслуживание весов, кассовых аппаратов, термопринтеров, терминалов сбора данных, сканеров штрих-кода: каким образом возможно своими силами? Вас интересует наличие, цена, купить запчасти за наличный и безналичный расчет? — сделайте запрос нашим менеджерам. Официальный сайт компании Zipstore.ru.

Коллекторный двигатель

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Поделиться

Последние посетители 0 пользователей онлайн

• Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

Объявления

Сообщения

Эффект был бы примерно тот же. Обрезать, снизу сделать зазор см 2. И температура чудесным образом бы упала. А теперь представьте, что будет на 2-3В и нескольких амперах.

Да нет, мужики, я ж написал, что прозвонил все тестером. Я и напряжеие мерил. На коллекторах транзисторов 7 и 8 оно очему то больше на 1 вольт. Ясно почему, потому что цифра светится каждий раз, вместо одного. Плата паяется канифолью и старим медним паяльником а 25 ватт. Она сразу моется спиртом зубной щеткой. Я даже пинцетом прогреб между дорожками. Извините. Я понимаю, что где то банально, но не могу найти.

А сеть 2 или 3 жилы (PE присутствует) ?
перерисуй схему ,там ошибки

Я поступил еще проще; использовал токовый шунт самого ЛБП. Вот такой вольтметр допускает подключение к шунту 0,06 Ом (проверено) безо всяких дополнительных ОУ. То есть, входной делитель позволяет увеличить чувствительность в 15 раз.