Универсальный электродвигатель: Универсальный двигатель

Универсальный двигатель

Дмитрий Левкин

• Конструкция
• Принцип работы

• Особенности




• Области использования

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.

Способы подключения универсального электродвигателя к сети питания:
• прямое подключение к сети питания
• подключение серез автотрансформатор
• подключение через регулятор
  • симисторный
  • транзисторный

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

Основные параметры электродвигателя

Общие параметры для всех электродвигателей

• Момент электродвигателя
• Мощность электродвигателя
• Коэффициент полезного действия
• Номинальная частота вращения

• Момент инерции ротора
• Номинальное напряжение
• Электрическая постоянная времени

Библиографический список

• ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения.
• Е.В.Арменский, Г.Б.Фалк. Электрические микромашины. Изд. 2-е, перераб. и доп.: Учеб. пособие для электротехн. специальностей вузов. — М.: Высш. школа, 1975.
• М.М.Кацман. Электрические машины и электропривод автоматических устройств: Учебник для электротехнических специальностей техникумов.- М.: Высш. шк., 1987.

Универсальный Коллекторный Двигатель: Устройство и Принцип действия

26.05.2020

Универсальный коллекторный двигатель (УКД) – это электродвигатель, который способен работать как с постоянным, так и переменным током, за что и получил свое название.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Устройство универсального коллекторного двигателя
2. Принцип работы с постоянным током
3. Принцип работы с переменным током
4. Особенности использования
5. Достоинства и недостатки
6. Основное применение

Устройство универсального коллекторного двигателя

Конструкция такого мотора, практически идентична обычному коллекторному (щеточному) электромотору постоянного тока. Однако здесь, вместо постоянных магнитов используются электромагниты и присутствуют дополнительные решения для работы с переменным током. Основными частями конструкции все также остаются ротор и статор.

Статор — это часть, которая не двигается (статична).

Статор содержит в себе:

• Корпус
• Обмотки
• Проводку
• Щетки

Ротор — это вращающаяся с валом часть.

Ротор состоит из следующих основных деталей:

• Вал
• Коллекторный узел
• Обмотки ротора
• Сердечник из тонких пластин

Теперь давайте рассмотрим то, что делает этот мотор таким особенным – принцип действия.

Принцип работы с постоянным током

При подключении к источнику постоянного тока, двигатель работает как обычный коллекторный двигатель постоянного тока. Катушки статора подключаются к источнику питания и последовательно соединены через щетки к коллекторному узлу ротора, через которые ток поступает на его обмотки.

Щетки подключены к разным полукольцам коллектора, благодаря чему с каждой стороны проходит однонаправленный ток. Вследствие этого возникают магнитные поля и под их воздействием ротор начинает вращение. Вращающий момент всегда направлен в одну сторону и ротор продолжает вращаться.

В этом режиме электромотор имеет самый высокий КПД, Ближайшей альтернативой в работе с источником постоянного тока является бесколлекторный двигатель, однако из-за применения в нем постоянных магнитов его максимальный момент будет гораздо меньшим.

Принцип работы с переменным током

Для работы с переменным током используют принцип последовательного возбуждения обмоток. Такая схема позволяет подсоединять обмотки статора последовательно с обмотками ротора (как описывалось выше). И по ним всегда будет двигаться ток одной и той же фазы. Возникающие магнитные силы также будут вращать ротор в одном направлении.

Благодаря этому виду подключения смена полюсов магнитных полей на обмотках выполняется практически одновременно, а значит итоговый момент будет также иметь одно направление.

Главное преимущество такой схемы — это большой максимальный момент. С другой стороны, возникают большие обороты на холостом ходу, способные повредить мотор при включении без нагрузки.

Однако если подключить к переменному источнику питания стандартный коллекторный мотор, то он не будет работать, так как будут возникать переменные магнитные поля и вызывать сильные потери в магнитопроводе из-за вихревых токов Фуко.

Чтобы избежать этих потерь, статор изготавливают из набора специальных изолированных тонких пластин, а обмотку разделяют на секции. Таким способом удается эффективно бороться с перемагничиванием. Для уменьшения искрения и воздействия электродвижущей силы двигатель оснащается щётками, которые обладают высоким сопротивлением.

Чтобы поменять направление вращение надо перемкнуть (переплюсовать) обмотки либо ротора, либо статора. При работе с переменным источником, общий КПД будет гораздо ниже.

Особенности использования

Как мы выяснили выше, основными особенностями, которые делают этот мотор уникальным, в сравнении с асинхронными и синхронными видами: это его способность работать с постоянным и переменным током, а также возможность работать на чрезвычайно большой скорости оборотов (от 8000 и даже до 20000 об/мин. ).

Обратной стороной медали будет его маломощность высокий уровень шума, радиопомех и искрения, что ограничивает его использование в некоторых сферах. Давайте рассмотрим все плюсы и минусы подробнее.

Достоинства и недостатки

Универсальный мотор, благодаря особенностям принципа действия имеет свои особенности и недостатки

Достоинства:

1. Высокий пусковой момент. Устройство может быстро набрать большое количество оборотов как в холодном, так и горячем состоянии.
2. Высокая удельная мощность. Универсальный мотор может работать с большей выходной мощностью чем аналоги, того же размера.
3. Небольшая цена. Стоимость мотора чуть выше чем обычного коллекторного и меньше чем бесколлекторного.
4. Простота конструкции. Несложное устройство обеспечивает простоту обслуживания и ремонта.
5. Большой общий рабочий ресурс. Основные детали довольно долговечны (за исключением щеток).
6. Портативность. Небольшие размеры электромотора позволяют использовать его в самых малых приборах (дрель).
7. Простота управления. Мотор может регулироваться простым изменением напряжения.

Недостатки:

1. Шум и вибрация. В основном возникает из-за работы щеток на высоких оборотах.
2. Низкая эффективность. КПД устройств лежит в диапазоне 55-80%, при работе с переменным током он меньше чем с постоянным.
3. Неэффективен при работе с малым напряжением. Устройство практически бесполезно при работе с напряжением до 100В.
4. Щетки быстро изнашиваются. Из-за постоянного контакта щеток с коллектором требуется их периодическая замена или ремонт.
5. Доп. оборудование для некоторых задач. Эффективные конструкции имеют низкий момент и быстроходность, поэтому иногда необходим дополнительный редуктор.

Основное применение

Универсальный тип электродвигателя как мы выяснили это простой, недорогой и высокоскоростной мотор. Возможность работы на высоких оборотах подключаясь к однофазной сети переменного тока, сделало их очень популярными в бытовой технике. В промышленности этот тип также часто используется, однако его эффективность подходит далеко не всем.

Основные устройства применения универсального электромотора:

• Дрели и шуруповерты
• Миксеры и блендеры
• Вентиляторы
• Пылесосы
• Насосы
• Швейные машины
• Стеклоочистители

Такой мотор используется в первую очередь в оборудовании, где уровень шума некритичен и важны большие обороты вращения. На сайте eltaltd.com.ua вы сможете найти большой каталог в категории Электродвигатели. Там вы сможете найти товары таких известных брендов как Siemens, ABB, Lenze и много других

Подписывайтесь на наши обновления:

Универсальный сервис электродвигателей | Запчасти и обслуживание Hackensack

Выдающаяся служба с 1946 года

131 С. Ньюман Сент-Хакенсак, Нью-Джерси

Добро пожаловать в Универсальный Электродвигательный Сервис! Наш полностью оборудованный ремонтный центр в Северном штате Нью-Джерси имеет возможность ремонтировать различное моторное и насосное оборудование, а также вентиляционное оборудование. Вот уже почти 70 лет мы обеспечиваем территорию трех штатов исключительными электромеханическими

продажи

,

ремонт

, а также

услуги на месте

. Мы приглашаем вас посетить наш веб-сайт, чтобы узнать больше о продуктах и ​​услугах, которые мы предлагаем. Вы можете

посетите наш магазин

или мы можем приехать к вам. Просто позвоните нам сегодня, чтобы сообщить нам, как ремонтная бригада Universal Electric Motor Service может помочь!

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ СЕГОДНЯ

>

• Предоставление решений  >  Полагайтесь на Universal Electric Motor Service, чтобы найти решение с первого раза.

• Индивидуальные решения для удовлетворения потребностей клиентов

• Ваши проблемы решены правильно с первого раза гарантировано

• Специалисты по ремонту, прошедшие обучение на заводе

• Все ремонтные работы производятся в нашей полностью оборудованной ремонтной мастерской.

• Документация контроля качества, зарегистрированная для всех ремонтов

• Выделенный персонал

• Круглосуточный ответ гарантирован

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ СЕЙЧАС

>

• Насосы

• Вентиляция

• Моторы

• Коробки передач

• Монтаж, снятие и установка

• Корректирующие услуги и контроль

• Обслуживание объекта

• Электромонтажные работы

ДЕТАЛИ

ДЕТАЛИ

ДЕТАЛИ

Мир переживает кризис, который прямо сейчас влияет на все наше население в связи с Covid-19. Нигде в нашей стране мы не наблюдаем большего воздействия, чем в районе Большого Нью-Йорка. Больницы по всему региону находятся на передовой борьбы с пандемией и каждый час корректируют свои стратегии. На прошлой неделе одна из этих больниц обратилась к нам за помощью. Чтобы помочь обеспечить надлежащий уход за нашими гражданами, они круглосуточно работают над преобразованием многих общих операционных в палаты интенсивной терапии для критических пациентов. Нас вызвали, чтобы проверить условия критически важных вентиляторов операционной, которые в настоящее время не используются и которые потребуются, когда эти палаты будут преобразованы в отделения интенсивной терапии. Многие из этих устройств потребовали от нас замены двигателей и регулировки шкивов и ремней, чтобы обеспечить надлежащий поток воздуха в соответствии с требованиями. Наши специалисты по обслуживанию работали над тем, чтобы все было сделано должным образом, чтобы выполнить свою часть работы и помочь этому объекту.

Мы в Universal знакомы с кризисом. После урагана «Сэнди» мы работали круглосуточно, чтобы помочь нашим клиентам и нашему сообществу вернуться в нужное русло. Мы здесь, чтобы помочь всем, чем можем, во время кризиса Covid-19, и всегда будем рядом, чтобы помочь, чем сможем.

«Фармацевтические исследовательские лаборатории сейчас важнее, чем когда-либо прежде, и мы здесь, чтобы устранить их самые серьезные проблемы. Недавно на одном крупном исследовательском заводе сгорел вентилятор котла, и мы немедленно приняли меры. двигателя, вернуть его на наше предприятие, затем перемотать и полностью отремонтировать двигатель, переустановить наш клиент не упустил ни единого шага в своей критически важной работе.Полное удовлетворение клиента, это один из примеров многих работ, которые мы выполняем еженедельно здесь, в Universal. В любое время, в любом месте, при любом ремонте мы готовы помочь нашим клиентам».

Компания

О НАС

Компания Universal Electric Motors является лидером в поставке полной линейки
качественные двигатели и воздуходувки, а также продукты для автоматизации
жилых, коммерческих и промышленных приложений. Мы также предлагаем
широкий ассортимент стандартных продуктов по каталогу и трудно найти HVAC/R ‘OEM’
замена двигателей и воздуходувок, частотно-регулируемых приводов и
надежные энкодеры и тахометры, все из имен, которым вы можете доверять.

С
впервые открыв наши двери, мы сделали обслуживание наших клиентов за
их ожидания наш первый приоритет. С нашими самыми талантливыми,
знающих и динамичных сотрудников, мы стремимся сделать ваш опыт
с нами самая легкая и приятная часть вашего насыщенного дня.

Универсальный
Electric Motors хорошо известна своей эффективностью, гибкостью и
надежность в поставке первоклассных электродвигателей и двигателей
контролирует. Это продукты, созданные на основе технологий мирового уровня.
мышления и являются надежными и пользуются доверием многих.

Здесь по адресу
Универсальный, мы предлагаем чрезвычайно широкий спектр торговых марок. Некоторые из
эти бренды включают в себя; Century (ранее AO Smith), OmniDrive, США
Motors (ранее Emerson), Invertek Drives, ELCO, Gefran, SIEI, Amicon,
General Electric (GE), Hubner, Airdex, Universal Electric, Индиана
General, MagneTek, UPPCO, Fasco и многие другие.

С широкой линией
наличие товара на складе, высокое качество и узнаваемый бренд
имена, своевременная доставка, представление новых продуктов, регулярные запасы
пополнения, приветливый и вежливый персонал, мы действительно умеем
внедрить и улучшить наш сервис для вас, наших уважаемых клиентов.

МИССИЯ И ЦЕННОСТИ

 
Миссия компании Universal Electric Motors — предоставить вам быстрое, качественное и надежное обслуживание…

В зависимости от выбранного способа доставки может потребоваться резервирование временного интервала.