Переделка двигателя от пылесоса на постоянные магниты – Какой станок можно сделать из двигателя от пылесоса? Фото и хар-ки прилагаю — Проекты в работе

Как переделать мотор от вентилятора в генератор

В большинстве офисных сетевых вентиляторах и используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротор. Такой мотор может только преобразовывать электрическую энергию в механическую, но никак наоборот. При вращении его вала принудительно в его обмотках не может возникнуть движение электронов, так как отсутствует магнитное поле на роторе.
Но все же использовать такой двигатель как генератор вполне возможно, после несложной доработки.

Переделываем асинхронный двигатель в генератор переменного тока

Разбираем двигатель на части. Обычное его держат 4 длинных винта по углам, после отвинчивания которых двигатель делится на две крышки и обмотку статора.

Статор не будет дорабатываться, его оставим как есть. Переходим к ротору, удаляем с вала литую короткозамкнутую обмотку.

Вместо нее переделаем ротор на постоянных магнитах. Для этого из толстого текстолита при помощи кольцевой коронки по металу высверлим кольцо.

Запрессуем это кольцо на вал, а потом, при помощи суперклея, приклеим на него постоянные неодимовые магниты с чередованием полярности.

Для проверки к выходу одной из обмоток подключим светодиод.

Стоит чуть-чуть крутнуть вал двигателя, как светодиод тут же вспыхивает.

Если на вал мотора одеть крыльчатку от вентилятора, и привести ее движением воздуха от другого вентилятора, то светодиод будет просто гореть очень ярко, если не сгорит быстро конечно, так как напряжение довольно большое.

Измеряем напряжение

Если использовать трехфазный выпрямитель с импульсным понижающим преобразователем для повышения КПД, то энергии такого генератора хватит запросто для зарядки сотового телефона.
Теперь этот его можно использовать в ветряках, гидротурбинах или для других целей. Из-за малых габаритов такой генератор можно установить даже на велосипед.

Смотрите видео

Как превратить мотор от стиральной машины в генератор 220 В

Электродвигатель от стиральной машинки очень просто найти в виду того, что он редко выходит из строя по сравнению с другими узлами, а сами машинки выбрасываются на свалку сплошь и рядом. Вещь для самодельщиков очень ценная, учитываю сколько простых станков можно построить на его базе.
Данный мотор вполне может работать и в роли генератора. Но к сожалению, просто так его не он не будет вырабатывать энергию, так как в нем отсутствую постоянные магниты, способные создать ЭДС в его обмотках.

Как запустить двигатель от стиральной машины в роли генератора на 220 В

Двигатель от стиралки имеет имеет классическое строение коллекторного электродвигателя. И работать может как от постоянного, так и переменного тока. Все дело в управлении им.
Обычно мотор от стиралки имеет 6 выводов на колодке подключения: первая пара сверху — это вывода датчика тахометра, для контроля частоты вращения — они нам не понадобятся. Вторые два по середине — вывода обмотки статора. Третья самая нижняя пара — это вывода ротора.

Чтобы заставить мотор вырабатывать ток нужно подать некоторое напряжение на ротор. Это создаст на нем магнитное поле, которое в свою очередь при его вращении создаст ЭДС на обмотке статора.
Подключаем провода к ротору, к которым в дальнейшем будет подключен источник питания.

Подключаем провода к статору. К концам проводов — мультиметр для замера напряжения на выходе.

Для показа, крутнем вал двигателя без подключенного к ротору источника.

В итоге мультиметр показал ноль вольт и это понятно.
Подключаем источник питания. В роли него послужит литий-ионная батарея на 3,7 В. Опять крутнем вал рукой.

Мультиметр выдал некое значение, а значит энергия вырабатывается.
Меняем батарею 3,7 В на аккумулятор 12 В. Вращаем рукой.

Результат: напряжение повышается.
Чтобы создать больший момент соответствующий рабочим оборотам двигателя, на шкив намотаем лебедку.

Дернем, создав вращение.

Хоть и мультиметр показывает 75 В, но в реале напряжение больше, так как электронное устройство имеет задержку и не способно посчитать мгновенные всплески электричества.
Для наглядности подключим лампу накаливания на 220 В. Так же намотаем лебедку и дернем ее.

Лампочка вспыхнет на непродолжительное время.

Заключение

Мотор от стиралки вполне годен как генератор напряжения, но его трудно куда-то «пристроить», так как он: выдает постоянный ток, требует высоких оборотов, требует дополнительного питания для работы и в случае его остановки это питание нужно как-то отключать.
Но есть и плюсы: выходным током можно легко управлять по средством регулировки тока цепи ротора, отсутствует магнитное залипание, небольшие размеры по сравнению с генераторами на постоянных магнитах.

Смотрите видео

Самодельный генератор. Все способы своими руками

Способ 1

В Интернете нашел статью о том, как переделать генератор автомобиля на генератор с постоянными магнитами. Можно ли использовать этот принцип и переделать генератор своими руками из асинхронного электродвигателя? Возможно, что будут большие потери энергии, не такое расположение катушек.

Двигатель асинхронного типа у меня на напряжение 110 вольт, обороты – 1450, 2,2 ампера, однофазный. При помощи емкостей я не берусь делать самодельный генератор, так как будут большие потери.

Предлагается пользоваться простыми двигателями по такой схеме.

Если изменять двигатель или генератор с магнитами округлой формы от динамиков, то надо их устанавливать в крабы? Крабы – это две металлические детали, стоят на якоре снаружи катушек возбуждения.

Если магниты надевать на вал, то вал будет шунтировать магнитные силовые линии. Как тогда будет возбуждение? Катушка тоже расположена на валу из металла.

Если поменять подсоединение обмоток и сделать параллельное соединение, разогнать до оборотов выше нормальных значений, то получается 70 вольт. Где взять механизм для таких оборотов? Если перематывать его на уменьшение оборотов и ниже питание, то слишком упадет мощность.

Двигатель асинхронного типа с замкнутым ротором – это железо, которое залито алюминием. Можно взять самодельный генератор от автомобиля, у которого напряжение 14 вольт, сила тока 80 ампер. Это неплохие данные. Двигатель с коллектором на переменный ток от пылесоса или стиральной машины можно применить для генератора. На статор установить подмагничивание, напряжение постоянного тока снимать со щеток. По наибольшему ЭДС поменять угол щеток. Коэффициент полезного действия стремится к нулю. Но, лучше, чем генератор синхронного типа, не изобрели.

Решил испытать самодельный генератор. Однофазный асинхронный мотор от стиралки малютки крутил дрелью. Подключил к нему емкость 4 мкФ, получилось 5 вольт 30 герц и ток 1,5 миллиампера на короткое замыкание.

Не каждый электромотор можно использовать в качестве генератора таким методом. Есть моторы со стальным ротором, имеющие малую степень намагниченности на остатке.

Необходимо знать разницу между преобразованием электрической энергии и генерацией энергии. Преобразовать 1 фазу в 3 можно несколькими способами. Один из них – это механическая энергия. Если электростанцию отсоединить от розетки, то пропадает все преобразование.

Откуда возьмется движение провода с повышением скорости, ясно. Откуда магнитное поле будет для получения ЭДС в проводе – не понятно.

Объяснить это просто. Из-за механизма магнетизма, который остался, образуется ЭДС в якоре. Возникает ток в статорной обмотке, который замкнут на емкости.

Ток возник, значит, дает усиление на электродвижущую силу на катушках роторного вала. Появившийся ток дает усиление электродвижущей силы. Электроток статорный образует электродвижущую силу намного больше. Это идет до установления равновесия статорных магнитных потоков и ротора, а также дополнительные потери.

Размер конденсаторов рассчитывают так, что на выводах напряжение достигает номинального значения. Если оно маленькое, то снижают емкость, то повышают. Были сомнения по поводу старых моторов, которые якобы не возбуждаются. После разгона ротора мотора или генератора надо ткнуть быстро в любую фазу малым количеством вольт. Все придет в нормальное состояние. Зарядить конденсатор до напряжения равному половину емкости. Включение производить выключателем с тремя полюсами. Это относится с 3-фазному мотору. Такая схема используется для генераторов вагонов пассажирского транспорта, так как у них ротор короткозамкнутый.

Способ 2

Самодельный генератор сделать можно и по-другому. Статор имеет хитрую конструкцию (имеет специальное конструкторское решение), имеется возможность регулировки напряжения выхода. Я сделал генератор своими руками такого вида на строительстве. Двигатель брал мощностью 7 кВт на 900 оборотов. Обмотку возбуждения я подключил по схеме треугольника на 220 В. Запустил его на 1600 оборотов, конденсаторы были на 3 на 120 мкФ. Включались они контактором с тремя полюсами. Генератор действовал как выпрямитель с тремя фазами. С этого выпрямителя питалась электрическая дрель с коллектором на 1000 ватт, и пила дисковая на 2200 ватт, 220 В, болгарка 2000 ватт.

Приходилось изготавливать систему мягкого пуска, другой резистор с закороченной фазой через 3 секунды.

Для моторов с коллекторами это неправильно. Если в два раза повысить вращающую частоту, то уменьшится и емкость.

Также повысится и частота. Схема емкостей отключалась в автоматическом режиме, чтобы не использовать тор реактивности, не расходовать горючее.

Во время работы надо нажать на статор контактора. Три фазы разобрал их по ненужности. Причина кроется в высоком зазоре и увеличенном рассеивании поля полюсов.

Специальные механизмы с двойной клеткой для белки и косыми глазами для белки. Все-таки я получил с моторчика стиралки 100 вольт и частоту 30 герц, лампа на 15 ватт не хочет гореть. Очень слабая мощность. Надо мотор брать сильнее, или конденсаторов больше ставить.

Под вагонами используется генератор с ротором короткозамкнутым. Его механизм приходит от редуктора и на ременную передачу. Обороты вращения 300 оборотов. Он находится как дополнительный генератор нагрузки.

Способ 3

Можно сконструировать самодельный генератор, электростанцию на бензине.

Вместо генератора использовать 3-фазный асинхронный мотор на 1,5 кВт на 900 оборотов. Электродвигатель итальянский, подключаться может треугольником и звездой. Сначала я поставил мотор на основание с мотором постоянного тока, присоединил к муфте. Стал крутить двигатель на 1100 оборотов. Появилось напряжение 250 вольт на фазах. Подключил лампочку на 1000 ватт, напряжение сразу упало до 150 вольт. Наверное, это от фазного перекоса. На каждую фазу надо включать отдельную нагрузку. Три лампочки по 300 ватт не смогут снизить напряжение до 200 вольт, теоретически. Можно конденсатор поставить больше.

Обороты двигателя надо делать больше, при нагрузке не снижать, тогда питание сети будет постоянным.

Необходима значительная мощность, автогенератор такую мощность не даст. Если перемотать большой камазовский, то с него не выйдет 220 В, так как магнитопровод будет перенасыщен. Он был сконструирован на 24 вольта.

Сегодня собирался пробовать подсоединить нагрузку через 3-фазный блок питания (выпрямитель). В гаражах свет отключили, не получилось. В городе энергетиков систематически отключают свет, поэтому надо делать источник постоянного питания электричеством. Для электросварки есть навеска, подцепляется к трактору. Для подключения электрического инструмента нужен постоянный источник напряжения на 220 В. Была мысль сконструировать самодельный генератор своими руками, и инвертор к нему, но, на аккумуляторных батареях не долго можно проработать.

Недавно включили электричество. Подключал двигатель асинхронный из Италии. Поставил его с мотором бензопилы на раму, скрутил вместе валы, поставил муфту резиновую. Катушки соединил по схеме звезды, конденсаторы треугольником, по 15 мкФ. Когда запустил моторы, то на выходе питания не получилось. Присоединял конденсатор, заряженный к фазам, напряжение появилось. Свою мощность в 1,5 кВт двигатель выдал. При этом питающее напряжение снизилось до 240 вольт, на холостых оборотах было 255 вольт. Шлифмашинка от него нормально работала на 950 ватт.

Пробовал повысить обороты двигателя, но не получается возбуждение. После контакта конденсатора с фазой напряжение возникает сразу. Буду пробовать ставить другой двигатель.

Какие конструкции систем за границей производятся для электростанций? На 1-фазных понятно, что ротор владеет обмоткой, перекоса фаз нет, потому что одна фаза. В 3-фазных имеется система, которая дает регулировку мощности при подсоединении к ней моторов с наибольшей нагрузкой. Еще можно подсоединить инвертор для сварки.

В выходные хотел сделать самодельный генератор своими руками с подключением асинхронного двигателя. Удачной попыткой сделать самодельный генератор оказалось подключение старого двигателя с корпусом из чугуна на 1 кВт и на 950 оборотов. Мотор возбуждается нормально, с одной емкостью на 40 мкФ. А я установил три емкости и подключил их звездой. Этого хватило для запуска электродрели, болгарки. Хотел, чтобы получилась выдача напряжения на одной фазе. Для этого подключал три диода, полумост. Сгорели лампы люминесцентные для освещения, и подгорели пакетники в гараже. Буду наматывать трансформатор на три фазы.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Поделиться ссылкой:

двигатель от современного пылесоса — переделка — Электропривод

и на что его можно переделать?

 

ИМХО Лучше всего (безопасней и полезней) переделать его в пылесос :rofl:

Типа «промышленный». Пригодится в мастерской. Хотя мощность у Вашего мелковата. Фильтр применяется автомобильный (начиная от ВАЗ до Газель). Подходящая емкость (например ведро из-под акриловой краски). И вуаля — отличный помощник для уборки опилок стружки, подключения к электроинструменту.

 

На что-то другое двигатель слишком специфичен — большие обороты и охлаждение посредством продува воздухе через себя (в «сухих» пылесосах).

Они даже при длительной работе, даже с «штатным» регулятором на пониженых оборотах довольно быстро умирают.

 

4. двигатель стоял в пылесосе валом вертикально, можно ли его применять для горизонтального изделия

Применять горизонтально обычно можна. Даже ИМХО предпочтительней.

 

Регулятор пригоден для регулирования практически чего угодно. Только сообразить как подключать (последовательно). Можна даже сообразить «универсальный» регулируемый удлинитель на 1200Вт (а может и больше)

 

как сделать двигатель менее шумным?

С этим борюсь долго (есть опыт постройки нескольких самодельных пылесосов) и тщетно. Нужен корпус. Сейчас остановился правда на конструировании предварительных фильтров к обычным бытовым пылесосам. У них уже есть корпус.Да и дешевле иногда в супермаркете по акции купить чем покупать двигатель отдельно. Скоро буду немерен проводить эксперименты по шумогашению. Типа изваять короб с хитрыми перегородками, поролоном, яичными лотками и т.п. И туды запихать готовый пылесос 🙂

Изменено 6 марта, 2011 пользователем proekt

Генератор своими руками на 220 вольт. Теперь отключения света не страшны / Habr

Я покажу как собрать простой, но достаточно мощный, генератор на 220 вольт.

Потребуется:

— коллекторный мотор, можно другой на 12 вольт
— насадка на ось мотора — патрон от дрели
— бесперебойник UPS или инвертор с 12 на 220
— диод на 10 ампер: Д214, Д242, Д215, Д232, КД203 и т. д.
— провода
— велосипед
— и желательно аккумулятор на 12 вольт

Сборка:

— закрепляем велосипед так, что бы заднее колесо крутилось свободно, вывешиваем его
— прикручиваем патрон на ось мотора
— крепим мотор так, что бы патрон плотно прижимался к колесу, можно подтянуть его пружиной
— подключаем мотор к аккумулятору: минусовой провод мотора к минусу аккумулятора, плюсовой провод мотора к аноду диода, катод диода к плюсу аккумулятора
— аккумулятор соединяем с бесперебойником или с инвертором
Всё! К бесперебойнику можно подключать потребители на 220 вольт и пользоваться электричеством! Как только аккумулятор разрядится, достаточно будет покрутить педали и примерно через час аккумулятор зарядится.

Где взять детали?

— мотор можно купить в автомобильном магазине: мотор вентилятора охлаждения. Стоит не дорого. А если хочешь почти даром, тогда его можно скрутить на пункте приёма металла, из старого авто.
— бесперебойник от персонального ПК, можно старый с негожим внутренним аккумулятором. Или инвертор 12 — 220, продаётся в автомобильных магазинах.
— диод на 10 ампер, например: Д305, Д214, Д242, Д243, Д245, Д215, Д232,
Д246, Д203, Д233, КД210, КД203 и т. д. Продаётся в магазинах радио запчастей. Или можно его выкрутить из старой техники.

Мой опыт:

Несколько месяцев я пользовался этим генератором и он показал довольно не плохие результаты! Зарядный ток аккумулятора был примерно 10 ампер и зависел от того как крутить педали. Если крутить не спеша, получалось 5 ампер, если крутить максимально быстро, то 20 ампер. Средняя мощность генератора — 120 ватт. В основном пользовался потребителями малой мощности:

— 3 Вт — зарядка телефона
— 5 Вт — радио приёмник
— 7 Вт — зарядка и пользование планшетом
— 10 Вт — зарядное фотоаппарата, фонарика и видеокамеры
— 12 Вт — энергосберегающая лампочка
— 30 Вт — музыкальный центр
— 40 Вт — ноутбук
— 70 Вт — телевизор (включал редко)

Мне хватало заряда почти на день, после чего я в течении часа крутил педали и вновь можно было пользоваться электричеством.

Если кто знает другие методы добычи электричества в домашних условиях делитесь в комментариях.

Что можно сделать из двигателя от пылесоса?

Бытовая техника со временем ломается и изнашивается. Пылесос — классический бытовой инструмент для уборки дома. Часто при поломке или изнашивании этого агрегата люди покупают новый, не задумываясь о том, что можно сделать из сердца пылесборника — двигателя.

Сегодня существует множество различных моделей пылесоса. Однако все устройства сделаны по единому принципу. Двигатель агрегата в ходе работы набирает мощность, которая вращает крыльчатку.

Разборка

Двигатель старого пылесоса пригодится для построения нужных в хозяйстве приборов. Но перед созданием нового предмета необходимо достать и разобрать сердце пылесборника.

Иногда при разборке возникает сложность в снятии гайки, которая держит все детали агрегата вместе. Гаечный держатель крепко сидит на середине мотора посредством герметика.

Двигатель от пылесборника Самсунг — 11ME83

Внимание! Нельзя ротор электродвигателей прокручивать металлическими приборами наподобие отвертки, пытаясь снять гайку. Гайка снимется, а обмотка повредится. Своими руками восстановить обводку врядли не получится.

Далее следует информация о простой разборке двигателя старого пылесоса с использованием обычных инструментов.

Список нужных материалов

Для разборки понадобятся:

• плоскогубцы;
• отвертки;
• ключ для откручивания гайки диаметром 1,2 см;
• тиски;
• 2 бруска из дерева 10х40 мм;
• напильник круглой формы;
• ножовка, предназначенная для металлических поверхностей.

Собирается двигатель пылесборника всегда единым образом. Различие заключается в объеме и массе деталей. Инструменты должны соответствовать их размеру.

Порядок действий

Перед разборкой моторчика старого ненужного пылесоса требуется подготовка инструмента и самого агрегата. Сначала откручивается щетка с задней поверхности, затем снимается кожух, роль которого в двигателе — прикрывание крыльчатки с передней стороны.

Сломанная крыльчатка в моторчике

Нередко кожух крепко прикрепляется к корпусу. В таком случае применяются плоскогубцы: края отгибаются по бокам и с помощью отвертки отжимается кожух.

Порядок действий по откручиванию гайки:

1. Аккуратно стопорится ротор посредством плотного зажатия через выемки, которые предназначены для щеток. Для этого потребуются бруски, размер которых указан выше. Деревянные бруски вставляются в выемки под щетки. Вся конструкция плотно прижимается к якорю с помощью тисков. Если бруски не влазят в щеточные отверстия, их можно подпилить напильником круглой формы.
2.  Откручивается гайка с использованием ключа. Насадка ключа подбирается согласно размеру гайки.
3. Снятие остальной конструкции. Из инструментального набора берутся подходящие отвертки для откручивания остальных деталей на двигателе.

Разбирают мотор в целях определения поломки или модернизации для создания других полезных в быту предметов.

Создание

Что можно полезного сделать из двигателя от пылесоса? Далее перечислены изделия, которые конструируются с применением моторчика пылесборника.

Газонокосилка

Для людей, которые думают, куда внедрить двигатель от пылесоса, предлагается конструирование собственной газонокосилки.

Конструируется этот пригодный в быту предмет с помощью сердца пылесоса в рабочем состоянии. Обычно пылесборники изнашиваются и выкидываются на помойку. Вместо этого двигатель агрегата можно использовать для постройки газонокосилки: достаточная мощность — 500 Вт.

Самодельная газонокосилка, сделанная с использованием двигателя от пылесоса

Требуемые для сборки материалы:

• аппарат для сварки;
• листовая сталь;
• ненужная детская коляска;
• старая пила или ножовка.

Для начала отделяются колесики коляски. Лучше, если колеса крупные, так как это обеспечит проходимость изделия по неровной и шершавой почве. Лишние детали обрезаются, но можно оставить ручки, так как это будет удобно для удержания газонокосилки во время передвижения.

Далее конструируется площадка, на которую затем помещается двигатель с валом пылесборника. Необходимо соблюдать правила, при которых площадка с валом будет обращена к низу. Чтобы защитить такой двигатель и вал от возможных повреждений, нужно вырезать кожух толщиной примерно 1,2 см. В кожухе прорезается дырка. Размер отверстия должен быть больше  на 0,5 см помещаемого на площадку двигателя. Перед самой установкой измеряется расстояние от мотора до пола. Размер расстояния сторого — не менее 3 см.

Следующий этап — вырезка диска из стали. Диаметр — 35-45 см. Объем диска сопоставляется с силой, прилагаемой для раскручивания. Для диска 45 см и больше требуется мощный мотор. В построении газонокосилки лучше использовать диск большего размера, так как мощность этого пылесосного двигателя никогда не подводит. В центральной части вырезанного диска просверливается дырочка. Через нее проходит кончик вала вместе с двигателем.

С боков диска отмеряют 2 см, затем на указанном расстоянии просверливаются 2 отверстия под ножики.

Старую пилу деформируют и превращают в 2 ножика. Перед вставкой в вышеуказанные отверстия ножи точат. Рекомендуемая длина — 5,5 см, ширина — 3 см. С помощью болтов М6 вырезанные детали закрепляются на диске. Ножи через каждые 3 стрижки газона.

Триммер

Триммер — прибор, выполняющий функции газонокосилки для труднодоступных мест.

Триммер для покоса травы

Для сборки садового инструмента понадобятся:

• штранга;
• мотор пылесборника;
• самодельные ножи;
• диск из пластика или стали.

Двигатель закрепляется у подножия штанги. На вал крепятся вырезанные из ножовки ножи размера аналогичному в вышеописанном разделе. Другой вариант — прикрепить на вал диск и сделать в нем отверстие для продевания лески. Сверху для защиты прибор накрывают и закрепляют кожухом.

Как вариант можно использовать кожух из пластика. Соорудить его можно из канализационной трубы, которая обычно используется при установке смесителя.

Для охлаждения двигателя высокой мощности изготавливается следующие приспособление: под место, где продета леска, вставляется диск с вогнутыми лопастями. Данная деталь служит вентилятором.

Вентилятор

Из моторчика старого пылесборника выходит отличный вентилятор для очистки помещений. Что понадобится для конструирования:

• уплотненные резинки;
• турбинный моторчик;
• половина корпуса от пылесоса.

На корпус выводятся провода и закрепляется мотор. Затем надеваются резинки и кожух для защиты от повреждений. С одного конца воздух всасывается внутрь, с другого выходит.

Готовая конструкция воздуходувки

На место, где происходит выход воздушной массы, прикрепляется пластиковый конус, конец которой отрезается.

Далее к корпусу прикрепляется пластмассовая трубка, которая будет служить ручкой для удерживания. Сгибать трубку нужно аккуратно, чтобы ее не сломать, поэтому лучше места сгиба нагревать в течении нескольких минут феном.

Турбинные пылесосы обладают большой мощностью, поэтому идет сильное вентилирование воздуха. Применяют построенный вентилятор для очистки строительных приборов и помещений. Главный плюс — никаких затрат.

Коллекторный двигатель: виды, принцип работы, схемы

В бытовом электрооборудовании, где используются электродвигатели, как правило, устанавливаются электромашины с механической коммутацией. Такой тип двигателей называют коллекторными (далее КД). Предлагаем рассмотреть различные виды таких устройств, их принцип действия и конструктивные особенности. Мы также расскажем о достоинствах и недостатках каждого из них, приведем примеры сферы применения.

Что такое коллекторный двигатель?

Под таким определением подразумевается электромашина, преобразовывающая электроэнергию в механическую, и наоборот. Конструкция устройства предполагает наличие хотя бы одной обмотки подсоединенной к коллектору (см. рис. 1).

Рисунок 1. Коллектор на роторе электродвигателя (отмечен красным)

В КД данный элемент конструкции используется для переключения обмоток и в качестве датчика, позволяющего определить положение якоря (ротора).

Виды КД

Классифицировать данные устройства принято по типу питания, в зависимости от этого различают две группы КД:

1. Постоянного тока. Такие машины отличаются высоким пусковым моментом, плавным управлением частоты вращения и относительно простой конструкцией.
2. Универсальные. Могут работать как от постоянного, так и переменного источника электроэнергии. Отличаются компактными размерами, невысокой стоимостью и простотой управления.

Первые, делятся на два подвида, в зависимости от организации индуктора он может быть на постоянных магнитах или специальных катушках возбуждения. Они служат для создания магнитного потока, необходимого для образования вращательного момента. КД, где используются катушки возбуждения, различают по типам обмоток, они могут быть:

• независимыми;
• параллельными;
• последовательными;
• смешанными.

Разобравшись с видами, рассмотрим каждый из них.

КД универсального типа

На рисунке ниже представлен внешний вид электромашины данного типа и ее основные элементы конструкции. Данное исполнение характерно практически для всех КД.

Конструкция универсального коллекторного двигателя

Обозначения:

• А – механический коммутатор, его также называют коллектором, его функции были описаны выше.
• В – щеткодержатели, служат для крепления щеток (как правило, из графита), через которые напряжение поступает на обмотки якоря.
• С – Сердечник статора (набирается из пластин, материалом для которых служит электротехническая сталь).
• D – Обмотки статора, данный узел относится к системе возбуждения (индуктору).
• Е – Вал якоря.

У устройств данного типа, возбуждение может быть последовательным и параллельным, но поскольку последний вариант сейчас не производят, мы его не будем рассматривать. Что касается универсальных КД последовательного возбуждения, то типовая схема таких электромашин представлена ниже.

Схема универсального коллекторного двигателя

Универсальный КД может работать от переменного напряжения благодаря тому, что когда происходит смена полярности, ток в обмотках возбуждения и якоря также меняет направление. В результате этого вращательный момент не изменяет своего направления.

Особенности и область применения универсальных КД

Основные недостатки данного устройства проявляются при его подключении к источникам переменного напряжения, что отражается в следующем:

• снижение КПД;
• повышенное искрообразование в щеточно-коллекторном узле, и как следствие, его быстрый износ.

Ранее КД широко применялись, во многих бытовых электроприборах (инструмент, стиральные машины, пылесосы и т.д.). На текущий момент производители практически престали использовать данный тип двигателей отдав предпочтение безколлекторным электромашинам.

Теперь рассмотрим коллекторные электромашины, работающие от источников постоянного напряжения.

КД с индуктором на постоянных магнитах

Конструктивно такие электромашины отличаются от универсальных тем, что вместо катушек возбуждения используются постоянные магниты.

Конструкция коллекторного двигателя на постоянных магнитах и его схема

Этот вид КД получил наибольшее распространение по сравнению с другими электромашинами данного типа. Это объясняется невысокой стоимостью вследствие простоты конструкции, простым управлением скорости вращения (зависит от напряжения) и изменением его направления (достаточно изменить полярность). Мощность двигателя напрямую зависит от напряженности поля, создаваемого постоянными магнитами, что вносит определенные ограничения.

Основная сфера применения – маломощные приводы для различного оборудования, часто используется в детских игрушках.

КД на постоянных магнитах с игрушки времен СССР

К числу преимуществ можно отнести следующие качества:

• высокий момент силы даже на низкой частоте оборотов;
• динамичность управления;
• низкая стоимость.

Основные недостатки:

• малая мощность;
• потеря магнитами своих свойств от перегрева или с течением времени.

Для устранения одного из основных недостатков данных устройств (старения магнитов) в системе возбуждения используются специальные обмотки, перейдем к рассмотрению таких КД.

Независимые и параллельные катушки возбуждения

Первые получили такое название вследствие того, что обмотки индуктора и якоря не подключаются друг к другу и запитываются отдельно (см. А на рис. 6).

Рисунок 6. Схемы КД с независимой (А) и параллельной (В) обмоткой возбуждения

Особенность такого подключения заключается в том, что питание U и U_K должны отличаться, в противном случае н возникнет момент силы. Если невозможно организовать такие условия, то катушки якоря и индуктора подключается параллельно (см. В на рис. 6). Оба вида КД обладают одинаковыми характеристиками, мы сочли возможным объединить их в одном разделе.

Момент силы у таких электромашин высокий при низкой частоте вращения и уменьшается при ее увеличении. Характерно, что токи якоря и катушки независимы, а общий ток является суммой токов, проходящих через эти обмотки. В результат этого, при падении тока катушки возбуждения до 0, КД с большой вероятностью выйдет из строя.

Сфера применения таких устройств – силовые установки с мощностью от 3 кВт.

Положительные черты:

• отсутствие постоянных магнитов снимает проблему их выхода из строя с течением времени;
• высокий момент силы на низкой частоте вращения;
• простое и динамичное управление.

Минусы:

• стоимость выше, чем у устройств на постоянных магнитах;
• недопустимость падения тока ниже порогового значения на катушке возбуждения, поскольку это приведет к поломке.

Последовательная катушка возбуждения

Схема такого КД представлена на рисунке ниже.

Схема КД с последовательным возбуждением

Поскольку обмотки включены последовательно, то ток в них будет равным. В результате этого, когда ток в обмотке статора становится меньше, чем номинальный (это происходит при небольшой нагрузке), уменьшается мощность магнитного потока. Соответственно, когда нагрузка увеличивается, пропорционально увеличивается мощность потока, вплоть до полного насыщения магнитной системы, после чего эта зависимость нарушается. То есть, в дальнейшем рост тока в обмотке катушки якоря не приводит к увеличению магнитного потока.

Указанная выше особенность проявляется в том, что КД данного типа непозволительно запускать при нагрузке на четверть меньше номинальной. Это может привести к тому, что ротор электромашины резко увеличит частоту вращения, то есть, двигатель пойдет «в разнос». Соответственно, такая особенность вносит ограничения на сферу применения, например, в механизмах с ременной передачей. Это связано с тем, что при ее обрыве электромашина начинает работать в холостом режиме.

Указанная особенность не распространяется на устройства, чья мощность менее 200 Вт, для них допустимы падения нагрузки вплоть до холостого режима работы.

Преимущества КД с последовательной катушкой, такие же, как у предыдущей модели, за исключением простоты и динамичности управления. Что касается минусов, то к ним следует отнести:

• высокую стоимость в сравнении с аналогами на постоянных магнитах;
• низкий уровень момента силы при высокой частоте оборотов;
• поскольку обмотки статора и возбуждения подключены последовательно, возникают проблемы с управлением скоростью вращения;
• работа без нагрузки приводит к поломке КД.

Смешанные катушки возбуждения

Как видно из схемы, представленной на рисунке ниже, индуктор на КД данного типа обладает двумя катушками, подключенных последовательно и параллельно обмотке ротора.

Схема КД со смешанными катушками возбуждения

Как правило, одна из катушек обладает большей намагничивающей силой, поэтому она считается, как основная, соответственно, вторая – дополнительная (вспомогательная). Допускается встречное и согласованное включение катушек, в зависимости от этого интенсивность магнитного потока соответствует разности или сумме магнитных сил каждой обмотки.

При встречном включении характеристики КД становятся близкими к соответствующим показателям электромашин с последовательным или параллельным возбуждением (в зависимости от того, какая из катушек является основной). То есть, такое включение актуально, если необходимо получить результат в виде неизменной частоты оборотов или их увеличению при возрастании нагрузки.

Согласованное включение приводит к тому, что характеристики КД будут соответствовать среднему значению показателями электромашин с параллельными и последовательными катушками возбуждения.

Единственный недостаток такой конструкции – самая высокая стоимость в сравнении с другими типами КД. Цена оправдывается благодаря следующими положительными качествами:

• не устаревают магниты, за отсутствием таковых;
• малая вероятность выхода из строя при нештатных режимах работы;
• высокий момент силы на низкой частоте вращения;
• простое и динамичное управление.