Kolektorový motor

Komutátorové motory nacházejí široké uplatnění nejen v elektrickém nářadí (vrtačky, šroubováky, brusky atd.), malých domácích spotřebičích (mixéry, mixéry, odšťavňovače atd.), ale také v pračkách jako motor na pohon bubnu. Většina (přibližně 85 %) všech domácích praček je vybavena komutátorovými motory. Tyto motory se od poloviny 90. let používaly v mnoha pračkách a postupem času zcela nahradily jednofázové kondenzátorové asynchronní motory.

Komutátorové motory jsou kompaktnější, výkonnější a snadněji se ovládají. To vysvětluje jejich široké použití. Pračky používají komutátorové motory od výrobců jako: INDESCO, WELLING, CESET, SELNI, SOLE, FHP, ACC. Navenek se od sebe mírně liší, mohou mít jiný výkon, typ upevnění, ale jejich princip fungování je naprosto stejný.

2. Návrh komutátorového motoru pro pračku

1. Stator
2. Komutátor rotoru
3. Štětec (vždy se používají dva štětce,
druhý není na obrázku vidět)
4. Magnetický rotor tachogenerátoru
5. Cívka (vinutí) tachogenerátoru
6. Uzamykací kryt tachogenerátoru
7. Svorkovnice motoru
8. Kladka
9. Hliníkové tělo

Obr.2 Konstrukce komutátorového motoru pračky

Kolektorový motor je jednofázový motor se sériovým buzením vinutí, určený pro provoz na střídavý nebo stejnosměrný proud. Proto se také nazývá univerzální komutátorový motor (UCM).

Většina komutátorových motorů používaných v pračkách má design a vzhled znázorněný na (obr. 2)
Tento motor má řadu takových hlavních částí jako: stator (s budícím vinutím), rotor, kartáč (kluzný kontakt, vždy se používají dva kartáče), tachogenerátor (jehož magnetický rotor je připevněn ke koncové části hřídele rotoru), a cívka tachogenerátoru je upevněna pojistným krytem nebo kroužkem) . Všechny komponenty drží pohromadě do jediné konstrukce pomocí dvou hliníkových krytů, které tvoří kryt motoru. Svorkovnice obsahuje kontakty vinutí statoru, kartáče a tachogenerátor potřebné pro připojení k elektrickému obvodu. Na hřídel rotoru je nalisována řemenice, přes kterou je buben pračky poháněn řemenovým pohonem.

Abychom lépe porozuměli tomu, jak funguje komutátorový motor v budoucnu, podívejme se na konstrukci každé z jeho hlavních součástí.

3. Rotor (kotva)

Rotor (kotva) — rotující (pohybující se) část motoru. Na ocelovém hřídeli je instalováno jádro, které je vyrobeno z naskládaných elektroocelových plechů pro snížení vířivých proudů. V drážkách jádra jsou umístěny identické větve vinutí, jejichž vývody jsou připevněny ke kontaktním měděným deskám (lamelám), tvořícím rotorový komutátor. Rotorový komutátor může mít průměrně 36 lamel umístěných na izolátoru a vzájemně oddělených mezerou.
Pro zajištění klouzání rotoru jsou na jeho hřídel nalisována ložiska, jejichž podpěrami jsou víka skříně motoru. Dále je na hřídel rotoru nalisována řemenice s obrobenými drážkami pro řemen a na opačné koncové straně hřídele je závitový otvor, do kterého je našroubován magnetický rotor.

4. Stator

Stator – stacionární část motoru. Pro snížení vířivých proudů je jádro statoru vyrobeno z naskládaných elektroocelových plechů tvořících rám, na kterém jsou položeny dvě stejné sekce vinutí zapojené do série. Stator má téměř vždy jen dvě svorky pro obě sekce vinutí. Některé motory ale používají tzv dělení vinutí statoru a navíc je mezi sekcemi třetí výstup. Obvykle se to děje z toho důvodu, že když motor pracuje na stejnosměrný proud, indukční reaktance vinutí má menší odpor proti stejnosměrnému proudu a proud ve vinutí je vyšší, takže se používají obě sekce vinutí a při provozu na střídavý proud je zapnuta pouze jedna sekce, protože střídavý proud K proudu má indukční odpor vinutí větší odpor a proud ve vinutí je menší. U univerzálních komutátorových motorů praček je uplatněn stejný princip, pouze je nutné dělení statorového vinutí pro zvýšení počtu otáček rotoru motoru. Při dosažení určité rychlosti otáčení rotoru se elektrický obvod motoru sepne tak, že se zapne jedna sekce statorového vinutí. V důsledku toho se snižuje indukční reaktance a motor získává ještě vyšší otáčky. To je nezbytné ve fázi režimu odstřeďování (odstřeďování) v pračce. Střední výstup sekcí statorového vinutí není použit u všech komutátorových motorů.
Pro ochranu motoru před přehřátím a proudovým přetížením zapněte sériově přes vinutí statoru tepelná ochrana se samoopravnými bimetalovými kontakty (tepelná ochrana není na obrázku znázorněna). Někdy jsou kontakty tepelné ochrany připojeny ke svorkovnici motoru.

5. Kartáč

Kartáč – jedná se o kluzný kontakt, je to článek v elektrickém obvodu, který zajišťuje elektrické spojení mezi obvodem rotoru a obvodem statoru. Kartáč je připevněn ke skříni motoru a pod určitým úhlem přiléhá k lamelám komutátoru. Vždy se používá alespoň dvojice štětců, která tvoří tzv jednotka sběrače kartáčů.
Pracovní částí kartáče je grafitová tyč s nízkým elektrickým odporem a nízkým koeficientem tření. Grafitová tyč má ohebný měděný nebo ocelový drát s připájenou kontaktní svorkou. K přitlačení bloku ke kolektoru se používá pružina. Celá konstrukce je uzavřena v izolátoru a připevněna ke skříni motoru. Při provozu motoru se kartáče opotřebovávají v důsledku tření o komutátor, takže jsou považovány za spotřební materiál.

6. Tachogenerátor

Tachogenerátor (ze starořeckého τάχος – rychlost, rychlost a generátor) – měřicí generátor stejnosměrného nebo střídavého proudu, určený k převodu okamžité hodnoty frekvence (úhlové rychlosti) otáčení hřídele na proporcionální elektrický signál. Tachogenerátor je určen k řízení rychlosti rotoru komutátorového motoru. Rotor tachogenerátoru je připevněn přímo k rotoru motoru a při otáčení cívky tachogenerátoru se indukuje proporcionální elektromotorická síla (EMF) podle zákona vzájemné indukce. Hodnota střídavého napětí je čtena ze svorek cívky a zpracovávána elektronickým obvodem, který nakonec nastavuje a řídí požadovanou konstantní rychlost otáčení rotoru motoru.
Tachogenerátory používané v jednofázových a třífázových asynchronních motorech praček mají stejný princip činnosti a konstrukci.

V komutátorových motorech některých modelů praček Bosch a Siemens je místo toho použit tachogenerátor Hallův senzor. Jedná se o velmi kompaktní a levné polovodičové zařízení, které je instalováno na stacionární části motoru a interaguje s magnetickým polem kruhového magnetu namontovaného na hřídeli rotoru přímo vedle komutátoru. Hallův senzor má tři výstupy, jejichž signály jsou rovněž čteny a zpracovávány elektronickým obvodem (v tomto článku se nebudeme podrobně zabývat principem fungování Hallova senzoru).

7. Schéma zapojení pro komutátorový motor

Jako u každého elektromotoru je princip činnosti komutátorového motoru založen na interakci magnetických polí statoru a rotoru, kterými prochází elektrický proud. Komutátorový motor pračky má obvod sériového připojení vinutí. To lze snadno ověřit prozkoumáním jeho podrobného schématu připojení k elektrické síti. (obr. 7).

U komutátorových motorů praček může mít svorkovnice 6 až 10 aktivních kontaktů. Obrázek ukazuje všech maximálně 10 kontaktů a všechny možné možnosti připojení součástí motoru.

Se znalostí zařízení, principu činnosti a standardního schématu zapojení komutátorového motoru můžete snadno spustit jakýkoli motor přímo ze sítě bez použití elektronického řídicího obvodu, a proto si nemusíte pamatovat konkrétní umístění svorek vinutí na svorce blok každé značky motoru. K tomu stačí určit svorky statorových vinutí a kartáčů a připojit je podle schématu na obrázku níže.

Pořadí kontaktů svorkovnice komutátorového motoru pračky je voleno libovolně.

V diagramu oranžové šipky obvykle ukazují směr proudu přes vodiče a vinutí motoru. Z fáze (L) proud protéká jedním z kartáčů do komutátoru, prochází závity vinutí rotoru a vystupuje přes druhý kartáč a přes propojku, proud postupně prochází vinutími obou sekcí statoru dosažení neutrálu (N).

Tento typ motoru se bez ohledu na polaritu přiváděného napětí otáčí jedním směrem, protože v důsledku sériového zapojení vinutí statoru a rotoru dochází současně ke změně pólů jejich magnetických polí a výsledný točivý moment zůstává směrován v jeden směr.

Aby se motor začal otáčet v opačném směru, stačí změnit spínací sekvenci vinutí.
Tečkovaná čára označuje prvky a svorky, které se nepoužívají ve všech motorech. Například Hallův snímač, svorky tepelné ochrany a svorka poloviny vinutí statoru. Při přímém spouštění komutátorového motoru jsou připojeny pouze vinutí statoru a rotoru (přes kartáče).

Varování! Předložený obvod pro přímé připojení komutátorového motoru nemá žádné prostředky elektrické ochrany proti zkratu ani zařízení omezující proud. S takovým připojením z domácí sítě motor vyvine plný výkon, takže by neměl být povolen dlouhodobý přímý provoz.

8. Ovládání komutátorového motoru v pračce

K ovládání komutátorového motoru využívá pračka elektronický obvod, prvek regulace výkonu je triak (obr. 8), který dodává (předává) motoru potřebné napětí. Triak si lze představit jako vysokorychlostní spínač (klíč) s napájením elektrody A1 и A2a manažerovi závěrka G přijdou řídicí impulsy, které ji otevřou ve správný okamžik. V elektrickém obvodu je triak zapojen do série s komutátorovým motorem.

Princip činnosti elektronických obvodů, které používají triak, je založen na celovlnném fázovém řízení. Na grafu (obr. 9) je ukázáno, jak se mění napětí napájející motor v závislosti na impulsech přicházejících na řídicí elektrodu triaku z mikrokontroléru.
Lze tedy poznamenat, že rychlost rotoru motoru přímo závisí na napětí aplikovaném na vinutí motoru.

Níže jsou uvedeny fragmenty konvenčního elektrického schématu pro připojení komutátorového motoru s tachogenerátorem k elektronice řídící jednotka (EC).
Obecný princip řídicího obvodu komutátorového motoru je následující. Řídící signál z elektronického obvodu jde do brány triak (TY), tím jej otevře a vinutím motoru začne protékat proud, což vede k rotaci rotor (M) motor. Ve stejnou dobu, tachogenerátor (P) přenáší okamžitou hodnotu rychlosti otáčení hřídele rotoru do proporcionálního elektrického signálu. Na základě signálů z tachogenerátoru se vytváří zpětná vazba se signály řídicích impulsů přijatých na hradle triaku. To zajišťuje rovnoměrný chod a rychlost otáčení rotoru motoru za jakýchkoli podmínek zatížení, v důsledku čehož se buben v pračkách otáčí rovnoměrně. Chcete-li provést zpětné otáčení motoru, speciální relé R1 и R2 , spínání vinutí motoru.

Změna směru otáčení motoru

Т– tachogenerátor
М-rotor (sestava kolektor-kartáč)
S-stator
P-tepelná ochrana
TY– triak
R1 и R2– spínací relé

U některých praček běží komutátorový motor na stejnosměrný proud. Za tímto účelem je v řídicím obvodu za triakem instalován střídavý usměrňovač postavený na diodách („diodový můstek“). Provoz kartáčovaného motoru na stejnosměrný proud zvyšuje jeho účinnost a maximální točivý moment.

9. Výhody a nevýhody univerzálních komutátorových motorů

Mezi výhody patří: kompaktní rozměry, velký rozběhový moment, vysoká rychlost a absence reference na frekvenci sítě, možnost plynule řídit otáčky (moment) ve velmi širokém rozsahu – od nuly po jmenovitou hodnotu – změnou napájecího napětí , schopnost používat jak konstantní, tak konstantní a na střídavý proud.
Nevýhody – přítomnost sestavy komutátor-kartáč a v souvislosti s tím: relativně nízká spolehlivost (životnost), jiskření, které vzniká mezi kartáči a komutátorem kvůli komutaci, vysoká hladina hluku, velké množství dílů komutátoru.

10. Poruchy komutátorových motorů

Nejzranitelnější částí motoru je sestava komutátor-kartáč. I ve fungujícím motoru dochází mezi kartáči a komutátorem k jiskření, které poměrně silně zahřívá jeho lamely. Při maximálním opotřebení kartáčů a kvůli jejich špatnému kontaktu s komutátorem někdy jiskření dosáhne vrcholu představujícího elektrický oblouk. V tomto případě se lamely komutátoru velmi přehřívají a někdy se odlupují od izolátoru a vytvářejí nerovnosti, po kterých i po výměně opotřebovaných kartáčů bude motor pracovat se silným jiskřením, což povede k jeho poruše.

Někdy dochází (mnohem méně často) k mezizávitovému zkratu vinutí rotoru nebo statoru, který se projevuje i silným jiskřením sestavy komutátor-kartáč (vlivem zvýšeného proudu) nebo zeslabením magnetického pole motoru, ve kterém motor rotor nevyvine plný točivý moment.
Jak jsme řekli výše, kartáče v motorech komutátoru se časem opotřebovávají, když se třou o komutátor. Proto se většina oprav motoru týká výměny kartáčů.

Stojí za zmínku, že spolehlivost komutátorového motoru do značné míry závisí na tom, jak dobře a kompetentně výrobci přistupují k technologickému procesu jeho výroby a montáže.

Článek připravil internetový obchod A-qualux.ru

• Chybové kódy domácích spotřebičů
• База знаний
  • Články
    • Chyba E52 v pračce Electrolux a výměně kartáčů
    • Elektromotory v pračkách. Přímý pohon
    • Třífázový bezkomutátorový motor
    • Třífázový asynchronní motor
    • Kolektorový motor
    • Indukční motor
    • Chybové kódy pračky
      • Chybové kódy pro pračky Electrolux, Zanussi, AEG
      • Chybové kódy pro pračky Ariston a Indesit
      • Chybové kódy pro pračky Asko
      • Chybové kódy pro pračky Hansa
      • AEG