Что такое ламель двигателя

Содержание
  1. Как проверить коллекторный двигатель: 3 способа анализа обмоток ротора
  2. Как устроен электродвигатель шуруповерта
  3. Как проверить якорь коллекторного двигателя
  4. Способ первый: замер сопротивления между соседними ламелями
  5. Способ второй: замер сопротивления диаметрально противоположных ламелей
  6. Способ третий: замер падения напряжения вольтметром
  7. Большая Энциклопедия Нефти и Газа
  8. Ламель — коллектор
  9. Коллекторный электродвигатель: достоинства, недостатки, область применения
  10. Что такое коллекторный двигатель и его особенности
  11. Общее устройство коллекторных двигателей
  12. Ротор коллекторного двигателя
  13. Роторная обмотка
  14. Как устроен коллекторный узел и как он работает
  15. Принцип работы
  16. Достоинства и недостатки
  17. Коллекторный двигатель постоянного тока с магнитами
  18. С обмотками возбуждения
  19. Универсальные коллекторные двигатели
  20. Достоинства и недостатки

Как проверить коллекторный двигатель: 3 способа анализа обмоток ротора

Завтра я иду к своему первому настоящему клиенту и очень волнуюсь. Почему он первый? Потому что я только закончил обучение и стал дипломированным специалистом.

Дома я могу делать всякую работу, инструмент у меня имеется. Например, шуруповерт, который мне подарил отец еще в детстве. Его я беру с собой.

Но что-то мне подсказывает, что именно здесь может быть осечка. Инструмент-то со стажем. Надо проверить движок. Заодно и протестирую свой новый мультиметр Mestek MT102.

Для начала разберемся, что такое коллекторный двигатель, от которого и работает мой шуруповерт.

Как устроен электродвигатель шуруповерта

В электрической схеме коллекторного двигателя цепи обмоток ротора и статора соединены через щеточно-коллекторный узел. Схема их подключения выглядит следующим образом.

Итак, со схемой разобрались. Теперь посмотрим, где что находится. В собранном состоянии электродвигатель с коллекторным механизмом выглядит так.

Обмотка ротора состоит из секций с одинаковым количеством витков. Они последовательно подключены к своим коллекторным пластинам, изолированным друг от друга, имеют совершенно одинаковую конструкцию и поэтому обладают равным электрическим сопротивлением.

Для проверки двигателя я решил использовать мультиметр в режиме омметра, тем более, что устройство коллектора мне позволяет это сделать.

Как проверить якорь коллекторного двигателя

Существует три методики такой проверки. Проверяю их последовательно.

Способ первый: замер сопротивления между соседними ламелями

На фото вы видите определение сопротивления между коллекторными пластинами именно таким способом.

Щупы мультиметра я ставлю на соседние ламели. Место первой проверки отметил маркером, и двигался от него последовательно по кругу, проверяя коллекторные пластины одну за другой. При таком способе надо иметь большое терпение, скажу я вам.

По своему незнанию, я совершил ошибку, от которой хочу вас предостеречь. При проверке необходимо извлекать щетки из щеткодержателя, так как они создают дополнительные подключения электрических цепочек, искажающих реальную картину. Данные замера получаются недостоверными.

Следует внимательно следить за показаниями мультиметра, у меня они были все одинаковые: класс точности у омметра довольно высокий.

Когда он недостаточен, то прибором будет работать затруднительно, так как сопротивление этих частей небольшое. В этом случае используют другую методику.

Способ второй: замер сопротивления диаметрально противоположных ламелей

То, что я вам говорил про терпение, это были цветочки. Вот где потребуется восьмидесятый уровень внимательности и точности.

Щупы омметра требуется ставить не на соседние ламели, а на диаметрально противоположные, то есть на те места, которые на двигателе коммутируются щетками. Их я тоже отмечал маркером.

Способ третий: замер падения напряжения вольтметром

Я собрал следующую цепь:

· аккумулятор на 12 В;

· сопротивление повышенной мощности на 20 Ом;

· мультиметр со щупами;

Здесь хочу сделать небольшое отступление и объяснить, что правильность измерения повышает стабилизация источника тока за счет:

· большой емкости аккумулятора, которая создает постоянный уровень напряжения во время кратковременной проверки;

· увеличенной мощности резистора, которая не дает ему нагреваться и сохраняет точность параметров при силе тока менее 1 А;

· низкоомных соединительных проводов.

Первый соединительный провод я подвел напрямую с клеммы аккумулятора на пластину коллектора. Во второй вставил резистор токоограничивающий, которым ограничил высокий ток. Параллельно с коллекторными пластинами установил вольтметр. Получилось так.

Затем я последовательно ставил щупы на пары ламелей коллектора и снимал показания вольтметра. Аккумулятор через резистор и соединительные провода на время замера выдает одинаковое напряжение. Поэтому показания вольтметра по закону Ома зависят только от сопротивления цепи.

Этот же метод позволяет измерять миллиамперметром силу тока через коллекторные пластины и сравнивать его.

Измерение сопротивлений у меня получились одинаковыми во всех трех случаях. Я сделал вывод, что в моей электрической схеме якоря дефектов нет. Уфф! Шуруповерт готов к боевому крещению!

А как же мой новый мультиметр? Пусть у него есть свои недочеты, но он справился с поставленной задачей.

Окончательный вывод об исправности коллекторного двигателя можно сделать после проверки его статора.

Статью для вас написала Рогожникова Елена. С ней вы можете связаться по следующим адресам:

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Ламель — коллектор

Ламели коллектора имеют выступающую часть ( петушок), к которой припаяны концы секций обмотки якоря. [2]

Ламели коллекторов электродвигателей на больших оборотах под действием центробежных сиг отклоняются в радиальном направ-лении. Неравномерность отклонений разных ламелей резко ухудшает работу электрических щеток. В связи с этим возникла потребность в приборе для контроля отклонения ламелей коллекторов при вращении быстроходных метро двигателей. [3]

Читайте также:  За какое время автомобиль двигатель мощностью 100 квт

К, — число ламелей коллектора ; п — частота вращения, об / мин. [4]

При помощи миканитовых прокладок ламели коллектора электрически изолируют друг от друга. [5]

С учетом допустимого напряжения между соседними ламелями коллектора предельная мощность возбудителя с ростом п снижается и не может быть выше 3000 кВт при 750 об / мин, выше 2000 кВт при 1000 об / мин, выше 1200 кВт при 1500 об / мин и выше 600 кВт при 3000 об / мин. У выпускаемых возбудителей мощностью 20 — 450 кВт номинальное напряжение обычно составляет 80 — 280 В, а номинальный ток 313 — 1680 А. [6]

Концы обмотки присоединены пайкой к девяти ламелям коллектора 6, закрепленного на втулке якоря при помощи нажимных конусов и гайки. [7]

Для проверки наличия замыкания обмотки якоря или ламелей коллектора на массу, якорь испытывают под напряжением 220 в. Один полюс источника тока прикладывают к любой ламели коллектора, а другой — к валу якоря. Если нить лампы накаливается, го это указывает на замыкание обмотки ( или деталей коллектора) на массу. [8]

Разрыв в цепи тока якоря ( при переходе щетки с одной ламели коллектора на другую или при отрыве щетки от коллектора из-за недостаточно ровной поверхности контакта) приводит в соответствии с законами коммутации к появлению значительного напряжения между щеткой и коллектором, которое вызывает пробой воздушного промежутка между краями щеток и коллектором — искрение. При интенсивном искрении разрушаются поверхности щеток и коллектора, увеличивается переходное сопротивление скользящего контакта между ними, начинается местный нагрев, что вызывает дальнейшее разрушение щеточно — коллекторного перехода. [10]

Ширину щетки выбирают так, чтобы щетка перекрывала 2 — 3 ламели коллектора . Это делается для предотвращения искрения под щеткой. Число щеток равно числу полюсов машины. Во избежание искрения на коллекторе щетки располагаются по физической нейтрали полюсов. [12]

Биение, равное ОД мм, считается недопустимым, так как выступающие ламели коллектора при работе генератора неизбежно вызовут быстрый износ щеток и коллектора. При выступании межламельной изоляции, имеющей большую твердость, чем ламели, и поэтому менее изнашивающейся, также быстро изнашиваются щетки и обгорает коллектор. При обнаружении выступания ламелей или межламельной изоляции коллектор необходимо проточить. [14]

Источник

Коллекторный электродвигатель: достоинства, недостатки, область применения

Мы часто встречаемся с электродвигателями. Они обеспечивают работу бытовой и строительной техники, являются составной частью производственного оборудования. Немалая часть устройств имеет в составе коллекторный двигатель. Это один из простых и недорогих движков, который имеет хорошие характеристики. Именно этим, да ещё невысокой ценой, обусловлена его популярность.

Что такое коллекторный двигатель и его особенности

Коллектором называют часть двигателя, контактирующую со щётками. Этот узел обеспечивает передачу электроэнергии в рабочую часть агрегата. Коллекторным называется двигатель, у которого хотя бы одна обмотка ротора соединена со щётками и коллектором. Коллекторные электродвигатели бывают:

  • постоянного тока;
  • переменного тока;
  • универсальные.

Коллекторный двигатель может быть постоянного и переменного тока. Есть универсальные модели, которые могут работать от источника напряжения любого типа

Последние универсальные, работают как от постоянного, так и от переменного тока. Они сохраняют популярность, даже несмотря на то, что наличие щёток отрицательный момент, так как щётки стираются и искрят. За этим узлом требуется постоянное наблюдение, техническое обслуживание. К плюсам коллекторных двигателей относят возможность плавной регулировки скорости в широких пределах, невысокую стоимость.

Как и другие электромоторы, коллекторный состоит из статора и ротора (часто называют «якорь»). Его отличительной чертой является наличие на валу коллекторного узла, через который на машину передаётся электропитание. Устройство коллекторных моторов постоянного и переменного тока похожи, но имеют определённые отличия, потому рассмотрим подробнее их по отдельности.

Общее устройство коллекторных двигателей

Как и любой электродвигатель, коллекторный преобразует электрическую энергию в механическую. Он состоит из неподвижной части – статора и подвижной – ротора. В статоре располагаются обмотки возбуждения, ротор отвечает за передачу возникающей механической энергии. Одна из составляющих частей ротора – вал. С одной стороны, на валу размещён коллекторный узел, с помощью которого на обмотки ротора передаётся электрическая энергия.

Коллекторный двигатель: устройство

Статор состоит из корпуса, который защищает компоненты мотора от повреждений. Сверху и снизу корпуса крепятся магнитные полюса. Они необходимы для поддержания магнитного потока между статором и ротором.

Ротор коллекторного двигателя

Ротор коллекторного двигателя состоит из вала, на который насаживается сборный магнитопровод. С одной стороны, на вал крепится коллекторный узел, с другой, лопасти вентилятора. Для обеспечения лёгкого вращения и для фиксации в корпусе на вал с двух сторон надеваются подшипники. Для нормальной работы электродвигателя, необходимо чтобы ротор был отлично сбалансирован. Потому к изготовлению этой части подходят особенно скрупулёзно.

Читайте также:  Повышенные обороты двигателя на холостом ходу дэу матиз

Подвижная (вращающаяся) часть

Роторная обмотка

Сердечник ротора собирается из металлических пластин, отштампованных из магнитного металла. Толщина пластин 0,35-0,5 мм, каждая из них залита слоем диэлектрического лака, для избавления от паразитных токов. Пластины по внешнему краю имеют пазы, в которые затем укладываются витки медной проволоки. Эти пластины насаживаются на вал и закрепляются на нём, собирается пакет требуемого размера. Эта система является магнитопроводом.

Так выглядит ротор коллекторного двигателя

В пазы магнитопровода укладывается витки медного обмоточного провода. Выходы обмоток выводятся на коллекторный узел, где и происходит их переключение.

Как устроен коллекторный узел и как он работает

Коллекторный узел стоит рассмотреть подробнее. Иначе понять, как вращается ротор, сложно. Коллектор имеет цилиндрическую форму и набран из медных пластин (иногда называют ламелями), которые изолированы друг от друга слюдяными или текстолитовыми прокладками. Нет электрического контакта и с осью вала, к которому он крепится.

Коллектор имеет вид цилиндра, который набран из медных пластин. Пластины сделаны в виде секторов, разделены диэлектрическими прокладками

Получается, коллектор собран из медных секторов и без обмотки электрически друг с другом не связанных. К каждой пластине коллектора крепится вывод одной рамки обмотки ротора. К плоскости двух противоположных рамок коллектора прижимается две щетки. Они плотно прилегают к поверхности медной пластины коллектора, что даёт хороший контакт. На эти щётки подаётся потенциал, который и передаётся в тот виток обмотки ротора, который подключён к этим пластинам.

К парным пластинам коллектора прижимаются графитовые щетки

Так как ротор с некоторой скоростью вращается, одна пара пластин сменяется другой. Таким образом, напряжение передаётся на все обмотки ротора. При этом возникающие друг за другом поля поддерживают вращение ротора, «проталкивая» его в нужном направлении.

Принцип работы

Вот теперь, после того как рассмотрели устройство ротора, можно поговорить о том, как работает коллекторный двигатель. Собственно, принцип действия не отличается от других моторов, ротор начинает вращаться в магнитном поле благодаря наведенным на нём токам. Но как именно и почему эти тока наводятся? Для понимания надо вспомнить, как возникает электродвижущая сила в постоянном магнитном поле. Если в поле постоянного магнита ввести прямоугольную рамку, под действием возникающего в ней тока она начинает вращение. Направление вращения определяется по правилу буравчика. Для постоянного поля оно гласит так, если ввести правую руку в поле так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, вытянутые пальцы укажут направление движения.

Иллюстрация к пояснению принципа работы коллекторного двигателя постоянного тока

Если посмотреть на устройство ротора, то видим, что каждая обмотка представляет собой такую рамку. Только состоит она не из одного провода, а из нескольких, но сути это не меняет. При помощи коллекторного узла, в какой-то момент времени, обмотка подключается к питанию, по ней протекает ток и вокруг проводника возникает магнитное поле. Оно взаимодействует с полем статора. В зависимости от типа, стоят там постоянные магниты или тоже протекает постоянный ток в обмотках, генерируя на полюсах собственное магнитное поле. Поля ротора и статора рассчитаны так, что при взаимодействии они «проталкивают» ротор в нужном направлении. Вот, коротко и без особых подробностей описание работы коллекторного двигателя постоянного тока.

Обмотки на роторе подключаются к пластинам коллектора. Когда с пластинами контактируют щетки, получаем замкнутый контур, по которому течет ток

Если немного вдуматься, можно понять, почему коллекторный двигатель позволяет легко и плавно регулировать скорость. Чем больше напряжение подается на обмотки ротора, тем более мощное поле генерирует статор, тем сильнее их взаимодействие и быстрее крутится ротор, так как его толкают с большей силой. Если напряжение уменьшить, взаимодействие меньше, результирующая скорость вращения тоже. Так что все что нужно регулировать напряжение, а это может даже простой потенциометр (переменное сопротивление).

Достоинства и недостатки

Как водится, начнём с перечисления плюсов. Достоинства коллекторных электромоторов такие:

  • Простое устройство.
  • Высокая скорость до 10 000 об/мин.
  • Хороший крутящий момент даже на малых оборотах.
  • Невысокая стоимость.
  • Возможность регулировать скорость в широких пределах.
  • Невысокие пусковые токи и нагрузки.

Схема коллекторного двигателя

Неплохие качества, но есть и недостатки, причём они не менее серьёзные. Минусы коллекторных электродвигателей такие:

  • Высокий уровень шумов при работе. Особенно на высоких скоростях. Щетки трутся о коллектор, дополнительно создавая шумы.
  • Искрение щёток, их износ.
  • Необходимость частого обслуживания коллекторного узла.
  • Нестабильность показателей при изменении нагрузки.
  • Высокая частота отказов из-за наличия коллектора и щёток, малый срок службы этого узла.

В целом, коллекторный двигатель неплохой выбор, иначе его не ставили бы на бытовой технике. Справедливости ради стоит сказать, что при нормальном качестве исполнения, работают такие двигатели годами. Могут и 10-15 лет проработать без проблем.

Коллекторный двигатель постоянного тока с магнитами

В коллекторных двигателях постоянного тока постоянное магнитное поле обеспечивают:

  • постоянные магниты;
  • обмотки возбуждения.

Магниты и обмотки располагаются на корпусе статора, и чаще всего, вверху и внизу. Если говорить о маломощных моторах, то более популярны коллекторные двигатели с постоянными магнитами. Они проще в производстве, дешевле, быстро реагируют на изменение напряжения, что позволяет плавно регулировать скорость. Недостаток моторов с постоянными магнитами является их невысокая мощность, а еще то, что со временем или при перегреве магниты теряют свои свойства и это приводит к ухудшению характеристик двигателя.

Читайте также:  Коробка блокирует запуск двигателя

Устройство коллекторного двигателя постоянного тока

Такие моторы имеют небольшую мощность, от единиц до сотен Ватт. Они используются в технике, для которой важна плавная регулировка скоростей. Это обычно детские игрушки, некоторые виды бытовой техники (в основном вентиляторы). Недостатком коллекторного мотора с магнитами является постепенная потеря мощности, магниты со временем становятся слабее, и без того небольшая мощность падает. Но в последнее время появились новые магнитные сплавы с большой магнитной силой, позволяющие создавать двигатели с большой мощностью.

С обмотками возбуждения

Коллекторные двигатели постоянного тока с обмотками возбуждения нашли более широкое применение. От двигателей этого типа работает аккумуляторный электроинструмент: болгарки, дрели, шуруповерты т.д. Обмотки возбуждения делают из изолированного медного провода (в лаковой оболочке). В качестве основы используются канавки в полюсных наконечниках. На них как на основу наматываются обмотки.

Коллекторный двигатель с системой обмоточного возбуждения

Если посмотреть на устройство коллекторного двигателя, мы видим два несвязанных между собой устройства, ротор и обмотки возбуждения. От способа их подключения зависят характеристики и свойства двигателя. Различают четыре способа соединения ротора и обмоток возбуждения. Эти способы называют способами возбуждения. Вот они:

  • Независимое. Возможно только если напряжения на обмотке возбуждения и на якоре неравны (бывает очень редко). Если они равны, используется схема параллельного возбуждения.
  • Параллельное. Хорошо регулируется скорость, стабильная работа на низких оборотах, постоянные характеристики, независимы от времени. К недостаткам подключения этого типа относится нестабильность двигателя при падении тока индуктора ниже нуля.
  • Последовательное. При таком подключении нельзя включать двигатель с нагрузкой на валу ниже 25% от номинальной. При отсутствии нагрузки скорость вращения сильно возрастает, что может разрушить двигатель. Потому с ременной передачей такой тип подключения не используют, при обрыве ремня мотор разрушается. Схема последовательного возбуждения имеет высокий момент на низких оборотах, но не слишком хорошо работает на высоких, управлять скоростью сложно.
  • Смешанное. Считается одним из лучших. Хорошо управляется, имеет высокий крутящий момент на низких оборотах, редко выходит из-под контроля. Из недостатков самая высокая цена по сравнению с другими типами.

Способы подключения обмоток возбуждения

Коллекторные двигатели постоянного тока могут иметь КПД от 8-10% до 85-88%. Зависит от типа подключения. Но высокопродуктивные отличаются высокими оборотами (тысячи оборотов в минуту, реже сотни) и низким моментом, так что они идеальны для вентиляторов. Для любой другой техники используют низкооборотистые модели с малым КПД, либо к продуктивным моделям добавляют редуктор, другого решения пока не нашли.

Универсальные коллекторные двигатели

Несмотря на то, что коллекторный узел можно назвать самым слабым местом электродвигателя, подобные модели нашли широкое применение. Все благодаря невысокой цене и легкости управления скоростью. Коллекторные двигатели переменного тока стоят практически в любой бытовой технике, как крупной, так и мелкой. Миксеры, блендеры, кофемолки, строительные фены, даже стиральные машины (привод барабана).

Универсальный коллекторный двигатель работает от постоянного и переменного напряжения

По строению универсальные коллекторные двигатели не отличаются от моделей постоянного тока с обмотками возбуждения. Разница, безусловно есть, но она не в устройстве, а в деталях:

  • Схема возбуждения всегда последовательная.
  • Магнитные системы ротора и статора для компенсации магнитных потерь делают шихтованного типа (единая система без сплошных разрезов).
  • Обмотка возбуждения состоит из нескольких секций. Это необходимо, чтобы режимы работы на постоянном и переменном напряжении были схожи.

Работа коллекторных электродвигателей универсального типа основана на том, что если одновременно (или почти одновременно) поменять полярность питания на обмотках статора и ротора, направление результирующего момента останется тем же. При последовательной схеме возбуждения полярность меняется с очень небольшой задержкой. Так что направление вращения ротора остается тем же.

Достоинства и недостатки

Хотя универсальные коллекторные двигатели активно используются, они имеют серьёзные недостатки:

  • Более низкий КПД при работе на переменном токе (если сравнивать с работой на постоянном такого же напряжения).
  • Сильное искрение коллекторного узла на переменном токе.
  • Создают радиопомехи.
  • Повышенный уровень шума при работе.

Во многих моделях строительной техники

Но все эти недостатки нивелируются тем, что при частоте питающего напряжения в 50 Гц они могут вращаться со скоростью 9000-10000 об/мин. По сравнению с синхронными и асинхронными двигателями это очень много, максимальная их скорость — 3000 об/мин. Именно это обусловило использование этого типа моторов в бытовой технике. Но постепенно они заменяются современными бесщеточными двигателями. С развитием полупроводников их производство и управление становится всё более дешёвым и простым.

Источник