Современный дачный электрик - Виктор Пестриков

Рис. 6.10. Клеммная панель асинхронного трехфазного двигателя корпорации Eaton и варианты соединения обмоток

В заключение отметим, что в быту широко применяются, в основном, коллекторные и асинхронные двигатели. Рассмотрим далее включение в электрическую цепь универсального коллекторного и асинхронного электродвигателей.

6.2. Коллекторный электродвигатель

Универсальный коллекторный электродвигатель (УКД), строго говоря, является двигателем постоянного тока с последовательно включенными обмотками возбуждения (статора), оптимизированным для работы на переменном токе бытовой электрической сети [3, 4]. Такой тип двигателя независимо от полярности подаваемого напряжения вращается в одну сторону, т. к. за счет последовательного соединения обмоток статора и ротора смена полюсов их магнитных полей происходит одновременно и направление результирующего момента не изменяется. Схема включения одного из типов коллекторного двигателя приведена ни рис. 6.11.

Рис. 6.11. Схема включения одного из типов коллекторного двигателя

Для работы на переменном токе применяют статор из магнитномягкого материала, имеющего малый гистерезис (сопротивление перемагничиванию). Для уменьшения потерь на вихревые токи статор выполняют наборным из изолированных пластин.

При работе универсального коллекторного двигателя на переменном токе в режиме малых оборотов (пуск и перегрузка) из-за индуктивного сопротивления обмоток статора потребляемый ток и соответственно вращающий момент двигателя примерно в 3–5 раз больше номинальных значений (при питании того же двигателя постоянным током и такого же напряжения превышение составляет 5-10 раз). Это является особенностью, а в большинстве случаев и достоинством УКД.

Для сближения характеристик двигателя на постоянном и переменном токе у обмоток возбуждения делают дополнительные выводы: при работе на постоянном токе включается вся обмотка возбуждения, а при работе на переменном токе – лишь часть обмотки.

Коллекторные двигатели постоянного тока и универсальные коллекторные двигатели по целому ряду свойств выгодно отличаются от асинхронных двигателей, т. к. позволяют получать различные частоты вращения и дают возможность просто и экономично плавно регулировать частоту вращения в широком диапазоне. Кроме того, подобные двигатели имеют сравнительно высокий КПД и большие пусковые моменты.

Отмеченные положительные качества способствуют широкому распространению коллекторных двигателей, несмотря на имеющийся у них существенный недостаток: наличие щеточно-коллекторного узла, снижающего надежность двигателя и требующего постоянного дополнительного ухода.

К особенностям коллекторных двигателей можно отнести еще и то, что они не имеют дополнительных полюсов и компенсационной обмотки. По конструкции коллекторные двигатели весьма просты, что является несомненным их преимуществом перед другими типами двигателей. Изготавливают их, как правило, двухполюсными.

Коллекторные двигатели постоянного тока для бытовых электроприборов выпускают с последовательным возбуждением. По своему устройству, принципу действия и особенностям функционирования они не отличаются от двигателей средней и большой мощности. Частоту вращения двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением регулируют, изменяя магнитный поток возбуждения за счет шунтирования обмотки якоря или обмотки полюсов.

6.3. Особенности коллекторных электродвигателей бытовых электроприборов

По своему устройству универсальные коллекторные двигатели принципиально не отличаются от двухполюсных двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением. В универсальных коллекторных двигателях якорь и неподвижную часть магнитопровода (полюса и ярмо) набирают из листовой электротехнической стали. Обмотку возбуждения этих двигателей включают с обеих сторон якоря. Такое включение (симметрирование) обмотки позволяет уменьшить электромагнитные помехи, создаваемые двигателем. Вращающий момент двигателя получается за счет взаимодействия тока в обмотке якоря (ротора) с магнитным потоком возбуждения.

Коллекторные электродвигатели выпускают на сравнительно небольшие мощности: от 5 до 600 Вт (для электроинструмента до 800 Вт). Частота вращения находится в пределах от 2770 до 8000 об./мин. Пусковые токи таких двигателей невелики, поэтому их включают непосредственно в сеть без пусковых сопротивлений. Универсальные коллекторные двигатели имеют минимум четыре вывода: по два для подключения к сети переменного и постоянного тока.

КПД универсального коллекторного двигателя на переменном токе меньше, чем на постоянном, что объясняется возникающими повышенными магнитными и электрическими потерями. Величина тока, потребляемого УКД при работе на переменном токе, больше, чем на постоянном. Это связано с тем, что переменный ток помимо активной составляющей имеет еще и реактивную.

Частоту вращения УКД регулируют, изменяя подаваемое напряжение. Например, у двигателей небольшой мощности в качестве регулятора можно использовать, автотрансформатор или реостат. Заметим, что однофазный коллекторный двигатель нельзя пускать в ход при малой нагрузке, т. к. он может пойти "вразнос".

6.4. Схемы включения коллекторных электродвигателей в бытовых электроустройствах

Универсальные коллекторные двигатели применяют в промышленных и бытовых электроустановках: электрифицированном инструменте, вентиляторах, холодильниках, соковыжималках, мясорубках, пылесосах и др. Они рассчитаны для работы от сети как постоянного (110 и 220 В), так и переменного тока (127 и 220 В 50 Гц). Рассмотрим некоторые примеры схем включения универсальных коллекторных двигателей в различных промышленных бытовых устройствах [5, 6].

6.4.1. Электродрель

На рис. 6.12 представлены электрические схемы ручных дрелей: вращательного действия ИЭ-1035 АО «Электроинструмент» (г. Ростов-на-Дону) и ударно-вращательного действия TRU2-10E (Rebir, Латвия).

Рис. 6.12. Электрические схемы ручных дрелей ИЭ-1035 (а) и TRU2-10E (б)

В ручной дрели ИЭ-1035 применен однофазный коллекторный двигатель мощностью 250 Вт с числом оборотов 0-12 000 об./мин. В дрели TRU2-10E использован однофазный коллекторный двигатель с двойной изоляцией мощностью 450 Вт и числом оборотов 0-1000 об./мин.

Примечание

В приведенных электрических схемах отсутствуют данные электродвигателей и значений величин конденсаторов из-за того, что этой информации нет в заводских паспортах электроустройств.

Возможные общие неисправности, которые могут возникнуть при эксплуатации электродрелей, и способы их устранения приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1. Возможные неисправности и способы их устранения в электродрели

6.4.2. Электрокофемолка

На рис. 6.13 представлена принципиальная электрическая схема электрокофемолки ЭКМЖ-125, которая относится к приборам жернового действия. Помол зерен кофе осуществляется между двумя жерновами: подвижным и неподвижным. Подвижный жернов приводится во вращение электродвигателем ДК 65-60-10. Кофемолка включается нажатием кнопки выключателя. Степень помола зерен регулируется поворотом ручки регулятора, расположенной под корпусом кофемолки.

Рис. 6.13. Принципиальная электрическая схема электркофемолки ЭКМЖ-125: S1 – блокировочное устройство; S2 – микровыключатель

Основные неисправности кофемолок и способы их устранения приведены в табл. 6.2.

Таблица 6.2. Возможные неисправности и способы их устранения в кофемолке

6.4.3. Электромиксер

В электромиксерах, например «Армавир» МН-304, установлен коллекторный электродвигатель ДК 58-60-12 (рис. 6.14).

Рис. 6.14. Принципиальная электрическая схема электромиксера «Армавир» МН-304

Двигатель закреплен внутри корпуса миксера с помощью резиновых прокладок-амортизаторов. Вращение вала электродвигателя через полумуфту передается на насадки.

Техническое обслуживание продающихся на рынке иностранных миксеров и блендеров производится по общепринятым правилам. Так, например, одна из конструкций зарубежного блендера состоит из корпуса, электродвигателя и кувшина с носиком. Для уплотнения пространства между кувшином и электродвигателем установлено резиновое кольцо. В блендере имеется устройство блокировки механизма вращения при неправильной установке кувшина. После окончания работы на блендере следует налить в кувшин холодную или теплую воду с добавкой моющего средства. Устанавливают крышку и защитную накладку и включают прибор на несколько секунд. Затем прибор выключают, вынимают вилку из розетки и промывают кувшин чистой водой, отсоединяют и промывают мешалку. Корпус протирают влажной тряпкой, укладывают резиновое кольцо на обод мешалки, а сверху на него устанавливают кувшин и поворачивают по стрелке до положения фиксации.