Универсальный мотор
Универсальный двигатель - это тип электродвигателя , который может работать на мощности переменного тока или постоянного тока и использует электромагнит в качестве статора для создания его магнитного поля. [ 1 ] Это мотор с помощью серии , где соединены статора полевые катушки последовательно с обмотками ротора через коммутатор . Его часто называют мотор серии AC. Универсальный двигатель очень похож на двигатель серии DC в конструкции, но слегка изменен, чтобы позволить двигателю правильно работать на мощности переменного тока. Этот тип электродвигателя может хорошо работать на AC, потому что ток как в полевых катушках, так и в арматуре (и результирующих магнитных полях) будет чередовать (обратную полярность) синхронно с помощью снабжения. Следовательно, результирующая механическая сила будет происходить в постоянном направлении вращения, независимо от направления приложенного напряжения, но определяется коммутатором и полярностью полевых катушек. [ 2 ]
Универсальные двигатели имеют высокий стартовый крутящий момент , могут работать на высокой скорости и легкие и компактные. Они обычно используются в портативных электроинструментах и оборудовании, а также во многих бытовых приборах. Они относительно просты в управлении, электромеханически с использованием нажавших катушек или в электронном виде. Тем не менее, у коммутатора есть кисти , которые изнашиваются, поэтому они менее подходят для оборудования, которое в постоянном использовании. Кроме того, отчасти из -за коммутатора, универсальные двигатели обычно очень шумные, как акустически, так и электромагнитно. [ 3 ]
Работающий
[ редактировать ]
Не все серийные двигатели хорошо работают на токе переменного тока. [ 4 ] [ Примечание 1 ] Если бы обычный мотор постоянного тока в серии был подключен к подаче переменного тока, он был бы очень плохо. Универсальный двигатель модифицируется несколькими способами, чтобы обеспечить надлежащую операцию питания переменного тока. Обычно добавляется компенсационная обмотка , наряду с ламинированными частями полюса , в отличие от сплошных полюсов, найденных в двигателях постоянного тока. [ 2 ] У универсального моторного якоря обычно есть гораздо больше катушек и тарелок, чем двигатель DC, и, следовательно, меньше обмоток на катушку. Это уменьшает индуктивность. [ 5 ]
Эффективность
[ редактировать ]Даже при использовании с мощностью переменного тока эти типы двигателей способны работать на частоте вращения значительно выше, чем в сетевом питании, и поскольку большинство свойств электродвигателя улучшаются с скоростью, это означает, что они могут быть легкими и мощными. [ 5 ] Тем не менее, универсальные двигатели обычно относительно неэффективны: около 30% для небольших двигателей и до 70–75% для более крупных. [ 5 ]
Характеристики крутящего момента - скорость
[ редактировать ]Серия-ва-рос-электродвигатели реагируют на увеличение нагрузки, замедляясь; Ток увеличивается, и крутящий момент увеличивается пропорционально квадрату тока, потому что один и тот же ток течет как в якоре, так и на обмотках поля. Если двигатель остановился, ток ограничен только общим сопротивлением обмоток, и крутящий момент может быть очень высоким, и существует опасность того, что обмотки станут перегретыми. Контр-Эмф помогает сопротивлению якоря ограничить ток через арматуру. Когда питание сначала применяется к двигателю, якорь не вращается. В этот момент контр-ЭМФ составляет ноль, а единственным фактором, ограничивающим ток якоря, является сопротивление якоря. Обычно сопротивление якоря двигателя низкое; Поэтому ток через арматуру будет очень большим, когда применяется мощность. Следовательно, необходимость может возникнуть для дополнительного сопротивления последовательно с якорой, чтобы ограничить ток до тех пор, пока вращение двигателя не сможет построить контр-ЭМФ. Когда вращение двигателя нарастает, сопротивление постепенно вырезается. Характеристика скорости-мошенничества-это почти идеально прямая линия между крутящим моментом с стойлом и скоростью без нагрузки. Это подходит для больших инерционных нагрузок, так как скорость упадет, пока двигатель медленно не начнет вращаться, и эти двигатели имеют очень высокий крутящий момент. [ 6 ]
Когда скорость увеличивается, индуктивность ротора означает, что идеальная точка перевозки меняется. Маленькие двигатели обычно имеют фиксированную коммутацию. В то время как некоторые более крупные универсальные двигатели имеют вращающиеся коммутации, это редко. Вместо этого более крупные универсальные двигатели часто имеют компенсационные обмотки последовательно с двигателем, а иногда и индуктивно связаны, и расположены на девяносто электрических градусах к оси основной поля. Они уменьшают реактивное сопротивление арматуры и улучшают коммутацию. [ 5 ]
Одним из полезных свойств наличия обмотков полевых обмоток последовательно с обмоткой якоря является то, что по мере увеличения скорости счетчик счетчика естественным образом уменьшает напряжение и ток через обмотки поля, давая поле, ослабляя на высоких скоростях. Это означает, что двигатель не имеет теоретической максимальной скорости для какого -либо конкретного приложенного напряжения. Универсальные двигатели могут быть и обычно работают на высоких скоростях, 4000–16000 об / мин и могут превышать 20 000 об / мин. [ 5 ] В отличие от этого, синхронные и с белки-катером индукционные двигатели не могут повернуть вал быстрее, чем допустимая частота линии электропередачи . В странах с 60 Гц поставки переменного тока эта скорость ограничена 3600 об / мин. [ 7 ]
Моторное повреждение может возникнуть в результате чрезмерного скорости (работая со скоростью вращения, превышающей границы конструкции), если устройство работает без существенной механической нагрузки. На более крупных двигателях следует избегать внезапной потери нагрузки, и возможность такого появления включена в схемы защиты и управления двигателем. В некоторых меньших приложениях лезвие вентилятора, прикрепленное к валу, часто действует как искусственная нагрузка, чтобы ограничить скорость двигателя до безопасного уровня, а также средство для циркуляции охлаждения воздушного потока над арматурой и обмотками на поле. Если бы на универсальном двигателе не было установлено никаких механических ограничений, он мог бы теоретически ускоряться из-под контроля так же, как и любая серия DC-двигатель . [ 3 ]
Преимущество универсального двигателя заключается в том, что поставки переменного тока могут использоваться на двигателях, которые имеют некоторые характеристики, более распространенные в двигателях постоянного тока, особенно высокий стартовый крутящий момент и очень компактный конструкцию, если используются высокие скорости бега. [ 3 ]
Недостатки
[ редактировать ]Негативным аспектом являются проблемы с обслуживанием и короткие жизненные проблемы, вызванные коммутатором , а также проблемы электромагнитных помех (EMI) из -за любого появления. Из-за относительно высокого обслуживания щетков коммутатора, универсальные двигатели лучше всего подходят для таких устройств, как продовольственные миксеры и электроинструменты, которые используются только периодически, и часто имеют высокие требования к начальному точке.
Другим негативным аспектом является то, что эти двигатели могут использоваться только в том случае, где в основном чистый воздух присутствует в любое время. Из-за резко повышенного риска перегрева, полностью затраченные фанатские универсальные двигатели были бы непрактичными, хотя некоторые были сделаны. Такому двигателю потребуется большой вентилятор для циркуляции достаточного воздуха, снижая эффективность, поскольку двигатель должен использовать больше энергии, чтобы охладить себя. Невозможности возникают из -за результирующих размеров, веса и тепловых управления, которые не имеют ни одного из открытых двигателей.
Универсальные двигатели также очень шумные по сравнению с другими типами двигателей переменного тока и постоянного тока.
Управление скоростью
[ редактировать ]Непрерывное управление скоростью универсального двигателя, работающего на переменного тока, легко получается с использованием тиристорной схемы, в то время как множественные удары на полевой катушке обеспечивают (нежно) шаг контроля скорости. Домашние блендеры , которые рекламируют много скоростей, часто объединяют полевую катушку с несколькими кранами и диодом , который может быть вставлен последовательно с двигателем (вызывая работу двигателя на полупредном выпрямленном AC).
Вариации
[ редактировать ]Шунтирование обмотки
[ редактировать ]Универсальные двигатели - это серия, рана. Шунт -обмотка использовалась экспериментально, в конце 19 -го века, [ 8 ] но был непрактичным из -за проблем с коммутацией. Различные схемы встроенной устойчивости, индуктивности и антифазной перекрестной связки были предприняты попытки уменьшить это. Универсальные двигатели, в том числе шунтированная рана, в настоящее время были предпочтительнее AC AC Motors, поскольку они самостоятельно работали. [ 4 ] Когда стали доступны самостоятельные индукционные двигатели и автоматические стартеры, они заменили более крупные универсальные двигатели (выше 1 л.с.) и шунтирующую рану.
Отталкивание
[ редактировать ]В прошлом двигатели с отталкиванием отталкиваемого раны обеспечивали высокий стартовый крутящий момент, но с дополнительной сложностью. Их роторы были похожи на роторы универсальных двигателей, но их кисти были связаны только друг с другом. Действие трансформатора вызвало ток в ротор. Положение кисти относительно полевых столбов означало, что начальный крутящий момент был разработан путем отталкивания ротора от полевых столбов. Центробежный механизм, когда он близок к скорости бега, соединил все стержни коммутатора, чтобы создать эквивалент ротора белки-клетки. Кроме того, когда около 80 процентов от скорости пробега эти двигатели могут работать в качестве индукционных двигателей. [ 9 ]
Приложения
[ редактировать ]Домашние приборы
[ редактировать ]Работая на нормальных частотах линии электропередачи , универсальные двигатели не часто встречаются в диапазоне менее 1000 Вт . Их высокая скорость делает их полезными для приборов, таких как блендеры , пылесосы и фен, где желательны высокая скорость и легкий вес. Они также обычно используются в портативных электроинструментах, таких как упражнения , Сандерс , Круговые Пилы и Мягки , где характеристики двигателя работают хорошо. Дополнительным преимуществом для электроинструментов, используемых сварщиками, является то, что классические сварочные машины, управляемые двигателем, могут быть чистым генератором DC, а их вспомогательные мощные сосуды все еще будут быть DC, даже если типичная конфигурация домохозяйств NEMA 5-15. Мощность постоянного тока подходит для типичного освещения накаливания на рабочей площадке (устаревшего) накаливания и универсальных двигателей в некоторых упражнениях и шлифовальных машинах. Многие вакуумные и сорняки Trimmer Motors превышают 10 000 об / мин , в то время как многие Dremel и аналогичные миниатюрные шлифовальные машины превышают 30 000 об / мин .
Universal Motors также поддаются электронному управлению скоростью и, как таковые, были идеальным выбором для домашних стиральных машин . Двигатель может использоваться для перемешивания барабана (как вперед, так и в обратном направлении) путем переключения обмотки поля относительно арматуры. Двигатель также может быть выполнена до высоких скоростей, необходимых для цикла вращения. В настоящее время с переменной частотой вместо этого используются двигатели .
Железнодорожная тяга
[ редактировать ]Универсальные двигатели также сформировали основу традиционного железнодорожного тяги на электрических железных дорогах . В этом приложении использование AC для питания двигателя, первоначально предназначенного для работы на DC, приведет к потери эффективности из-за нагрева вихревого тока их магнитных компонентов, особенно полюсов моторного поля, которые для DC использовали бы твердое вещество (твердые не ламинено) железо. Хотя эффекты нагрева уменьшаются с использованием ламинированных полюсов, как используется для ядер трансформаторов и с использованием ламинаций с высокой проницаемостью электрической стали , одно из растворов, доступных в начале 20-го века, было для эксплуатации двигателей от очень часточастотных поставков переменного тока, с 25 Гц и 16 + 2 ~ 3 Гц Работа является обычной.
Стартовый мотор
[ редактировать ]Начало двигателей сгорания обычно являются универсальными двигателями, с тем, что они маленькие и имеют высокий крутящий момент на низкой скорости. У некоторых стартеров есть постоянные магниты, у других есть один из четырех полюсов, намотанных шунтированной катушкой, а не серийными катушками.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Моторы для DC в любом случае потребуют ламинированных роторов из -за коммутации
- ^ «Электродвигатели - Dietz Electric» . Dietzelectric.com . Архивировано из оригинала 2018-07-11 . Получено 2018-07-10 .
- ^ Jump up to: а беременный Герман, стандартный учебник Стивена Л. Делмара по электричеству, 3 -е издание. Клифтон Парк, Нью -Йорк: Delmar Learning, 2004. P.998
- ^ Jump up to: а беременный в Герман, стандартный учебник по электроэнергии Стивена Л. Делмера, 3 -е издание. Клифтон Парк, Нью -Йорк: Delmar Learning, 2004. С.1001
- ^ Jump up to: а беременный Кеннеди, Ранкин (1915). Книга электрических установок . Тол. II Caxton. п. 152
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Трансформеры и двигатели, Джордж Патрик Шульц
- ^ Герман, Стандартный учебник Стивена Л. Делмара, 3 -е издание. Клифтон Парк, Нью -Йорк: Delmar Learning, 2004. с.850
- ^ Герман, Стандартный учебник Стивена Л. Делмара, 3 -е издание. Клифтон Парк, Нью -Йорк: Delmar Learning, 2004. P.905
- ^ GB 18847 , HF Joel, опубликован в 1892 году
- ^ "Отталкивающее начало индукционного двигателя | Устранение неполадок HVAC" . HVacspecialists.info . Архивировано с оригинала 2018-07-09 . Получено 2018-07-10 .
| Базы данных управления авторитетом : национальный |
|---|
