एक कम्यूटेटर मोटर एक सिंक्रोनस इलेक्ट्रिक मशीन है जिसमें वाइंडिंग में करंट स्विच और रोटर पोजीशन सेंसर एक ही डिवाइस के रूप में बनाया जाता है - ब्रश-कलेक्टर असेंबली। यह उपकरण कई रूपों में आता है।
किस्में
एक डीसी कम्यूटेटर मोटर में आमतौर पर इस तरह के आइटम शामिल होते हैं:
- स्लीव बियरिंग्स पर थ्री-पोल रोटर;
- दो-ध्रुव स्थायी चुंबक स्टेटर;
- तांबे की प्लेट कम्यूटेटर असेंबली के ब्रश के रूप में।
यह सेट आमतौर पर बच्चों के खिलौनों में उपयोग किए जाने वाले सबसे कम बिजली समाधान के लिए विशिष्ट है जहां उच्च शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है। अधिक शक्तिशाली इंजनों में कई और संरचनात्मक तत्व शामिल हैं:
- कलेक्टर असेंबली के रूप में चार ग्रेफाइट ब्रश;
- रोलिंग बियरिंग्स पर मल्टी-पोल रोटर;
- चार ध्रुवों वाला स्थायी चुंबक स्टेटर।
अक्सर इस प्रकार का मोटर उपकरणआधुनिक कारों में शीतलन और वेंटिलेशन सिस्टम, वॉशर पंप, वाइपर और अन्य तत्वों के पंखे को चलाने के लिए उपयोग किया जाता है। अधिक जटिल समुच्चय भी हैं।
कई सौ वाट की विद्युत मोटर की शक्ति में इलेक्ट्रोमैग्नेट से बने चार-पोल स्टेटर का उपयोग शामिल होता है। इसकी वाइंडिंग को जोड़ने के लिए, कई विधियों में से एक का उपयोग किया जा सकता है:
- रोटर के साथ श्रृंखला में। इस मामले में, एक बड़ा अधिकतम टोक़ प्राप्त होता है, हालांकि, उच्च निष्क्रिय गति के कारण, इंजन के खराब होने का जोखिम अधिक होता है।
- रोटर के समानांतर में। इस मामले में, लोड की बदलती परिस्थितियों में गति स्थिर रहती है, लेकिन अधिकतम टॉर्क काफ़ी कम होता है।
- मिश्रित उत्तेजना, जब वाइंडिंग का हिस्सा श्रृंखला में और भाग समानांतर में जुड़ा होता है। इस मामले में, पिछले विकल्पों के फायदे संयुक्त हैं। इस प्रकार का उपयोग कार की शुरुआत के लिए किया जाता है।
- स्वतंत्र उत्तेजना, जो एक अलग बिजली आपूर्ति का उपयोग करता है। इस मामले में, समानांतर कनेक्शन के अनुरूप विशेषताएं प्राप्त की जाती हैं। यह विकल्प शायद ही कभी प्रयोग किया जाता है।
कम्यूटेटर मोटर के कुछ फायदे हैं: वे निर्माण, मरम्मत, संचालन में आसान हैं, और उनकी सेवा का जीवन काफी बड़ा है। नुकसान के रूप में, आमतौर पर निम्नलिखित पर प्रकाश डाला गया है: ऐसे उपकरणों के प्रभावी डिजाइन आमतौर पर उच्च गति और कम-टोक़ होते हैं, इसलिए अधिकांश ड्राइव को गियरबॉक्स की स्थापना की आवश्यकता होती है। यह दावा अच्छी तरह से स्थापित हैचूंकि कम गति पर उन्मुख एक इलेक्ट्रिक मशीन को कम दक्षता के साथ-साथ इससे जुड़ी शीतलन समस्याओं की विशेषता है। उत्तरार्द्ध ऐसे हैं कि उनके लिए एक सुंदर समाधान खोजना मुश्किल है।
यूनिवर्सल कम्यूटेटर मोटर
यह वेरिएंट एक तरह की डीसी कम्यूटेटर मशीन है जो डीसी और एसी दोनों पर काम करने में सक्षम है। यह उपकरण अपने छोटे आकार, कम वजन, कम लागत और गति नियंत्रण में आसानी के कारण कुछ प्रकार के घरेलू उपकरणों और हाथ के औजारों में व्यापक हो गया है। अक्सर संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप के रेलमार्गों पर कर्षण वाहन के रूप में पाया जाता है। आप इलेक्ट्रिक मोटर के उपकरण पर विचार कर सकते हैं।
डिजाइन की विशेषताएं
इस मुद्दे की बेहतर समझ के लिए, आपको अधिक विस्तार से विचार करना चाहिए कि प्रस्तुत डिवाइस का आधार क्या है। यूनिवर्सल कम्यूटेटर मोटर प्रकार एक प्रत्यक्ष वर्तमान उपकरण है जिसमें श्रृंखला में जुड़े उत्तेजना वाइंडिंग होते हैं, जो घरेलू बिजली आपूर्ति नेटवर्क के प्रत्यावर्ती धारा पर संचालन के लिए अनुकूलित होते हैं। ध्रुवीयता की परवाह किए बिना मोटर एक दिशा में घूमती है। यह इस तथ्य के कारण है कि स्टेटर और रोटर वाइंडिंग के श्रृंखला कनेक्शन से उनके चुंबकीय ध्रुवों में एक साथ परिवर्तन होता है, और इसके कारण, परिणामी टोक़ एक दिशा में निर्देशित होता है।
यह किससे बना है?
एसी कम्यूटेटर मोटर में चुंबकीय रूप से उपयोग किया जाता हैकम हिस्टैरिसीस के साथ नरम सामग्री। एड़ी के करंट के नुकसान को कम करने के लिए, यह तत्व इन्सुलेशन के साथ खड़ी प्लेटों से बना है। एसी कलेक्टर मशीनों के एक उपसमुच्चय के रूप में, यह वर्तमान इकाइयों को स्पंदित करने के लिए प्रथागत है, जो एकल-चरण सर्किट के वर्तमान को रिपल स्मूथिंग का उपयोग किए बिना सुधार कर प्राप्त किया जाता है।
एक एसी कम्यूटेटर मोटर को अक्सर निम्नलिखित विशेषता की विशेषता होती है: कम गति मोड में, स्टेटर वाइंडिंग का प्रेरक प्रतिरोध करंट को निश्चित सीमा से अधिक खपत करने की अनुमति नहीं देता है, जबकि अधिकतम मोटर टॉर्क है नाममात्र के 3-5 तक सीमित। स्टेटर वाइंडिंग्स के सेक्शनिंग के उपयोग के माध्यम से यांत्रिक विशेषताओं का अनुमान प्राप्त किया जाता है - वैकल्पिक आउटपुट को जोड़ने के लिए अलग-अलग आउटपुट का उपयोग किया जाता है।
बल्कि एक कठिन कार्य में एक शक्तिशाली अल्टरनेटिंग करंट कलेक्टर मशीन को स्विच करना शामिल है। उस समय जब खंड तटस्थ से गुजरता है, चुंबकीय क्षेत्र, जो रोटर के साथ जुड़ा हुआ है, अपनी दिशा को विपरीत दिशा में बदलता है, और यह अनुभाग में प्रतिक्रियाशील ईएमएफ की पीढ़ी का कारण बनता है। एसी पावर पर चलने पर ऐसा होता है। प्रत्यावर्ती धारा संग्राहक मशीनों में प्रतिक्रियाशील EMF भी होता है। ट्रांसफॉर्मर ईएमएफ यहां भी नोट किया गया है, क्योंकि रोटर स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र में है, जो समय में स्पंदित होता है। संग्राहक मोटर की सुचारू शुरुआत संभव नहीं है, क्योंकि इस समय मशीन का आयाम अधिकतम होगा, और जैसे-जैसे यह समकालिकता की गति के करीब पहुंचेगा, यह आनुपातिक रूप से घटेगा। आगे के रूप मेंतेजी, एक नई वृद्धि नोट की जाएगी। इस मामले में स्विचिंग समस्या को हल करने के लिए, कई अनुक्रमिक कदम प्रस्तावित हैं:
- क्लच फ्लो को कम करने के लिए डिजाइन में सिंगल टर्न सेक्शन को प्राथमिकता दी जानी चाहिए।
- खंड के सक्रिय प्रतिरोध को बढ़ाने की जरूरत है, जिसके लिए सबसे आशाजनक तत्व कलेक्टर प्लेटों में प्रतिरोधक हैं, जहां अच्छी शीतलन देखी जाती है।
- कम्यूटेटर को सबसे अधिक प्रतिरोध के साथ अधिकतम कठोरता के ब्रश के साथ सक्रिय रूप से जमीन पर होना चाहिए।
- श्रृंखला वाइंडिंग के साथ अतिरिक्त पोल का उपयोग करके प्रतिक्रियाशील ईएमएफ की भरपाई की जा सकती है, और ट्रांसफॉर्मर ईएमएफ मुआवजे के लिए समानांतर वाइंडिंग लागू होते हैं। चूंकि बाद वाले पैरामीटर का मान रोटर के कोणीय वेग और चुंबकीय धारा का एक कार्य है, ऐसे वाइंडिंग के लिए दास नियंत्रण प्रणालियों के उपयोग की आवश्यकता होती है, जो अभी तक मौजूद नहीं हैं।
- सप्लाई सर्किट की फ्रीक्वेंसी यथासंभव कम होनी चाहिए। सबसे लोकप्रिय विकल्प 16 और 25 हर्ट्ज हैं।
- यूकेडी का उत्क्रमण स्टेटर या रोटर वाइंडिंग की ध्रुवता को स्विच करके किया जाता है।
नकारात्मक पक्ष
तुलना के लिए निम्न स्थितियों का उपयोग किया जाता है: उपकरण घरेलू विद्युत नेटवर्क से 220 वोल्ट के वोल्टेज और 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ जुड़े होते हैं, जबकि इंजन की शक्ति समान होती है। उपकरणों की यांत्रिक विशेषताओं में अंतर एक नुकसान या एक फायदा हो सकता हैड्राइव की आवश्यकताओं के आधार पर।
तो, एक एसी कम्यूटेटर मोटर: डीसी इकाई की तुलना में लाभ:
- नेटवर्क से कनेक्शन सीधे किया जाता है, और अतिरिक्त घटकों का उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है। डीसी इकाई के मामले में, सुधार की आवश्यकता है।
- स्टार्टिंग करंट बहुत कम होता है, जो रोजमर्रा की जिंदगी में इस्तेमाल होने वाले उपकरणों के लिए बहुत जरूरी है।
- यदि कोई नियंत्रण सर्किट है, तो उसका उपकरण बहुत सरल है - एक रिओस्तात और एक थाइरिस्टर। यदि इलेक्ट्रॉनिक घटक विफल हो जाता है, तो कलेक्टर मोटर, जिसकी कीमत शक्ति पर निर्भर करती है और 1,400 रूबल या उससे अधिक तक होती है, चालू रहेगी, लेकिन तुरंत पूरी शक्ति से चालू हो जाएगी।
कुछ नुकसान भी हैं:
- स्टेटर रिवर्सल और इंडक्शन के कारण होने वाले नुकसान के कारण, समग्र दक्षता काफ़ी कम हो जाती है।
- अधिकतम टॉर्क भी कम किया गया है।
एसिंक्रोनस की तुलना में सिंगल फेज कलेक्टर इलेक्ट्रिक मोटर्स के कुछ फायदे हैं:
- कॉम्पैक्टनेस;
- नेटवर्क आवृत्ति और गति के लिए बाध्यकारी की कमी;
- महत्वपूर्ण प्रारंभिक टोक़;
- स्वचालित मोड में गति में आनुपातिक कमी और वृद्धि, साथ ही बढ़ते भार के साथ टोक़ में वृद्धि, जबकि आपूर्ति वोल्टेज अपरिवर्तित रहता है;
- आपूर्ति वोल्टेज को बदलकर गति नियंत्रण को काफी विस्तृत रेंज में सुचारू किया जा सकता है।
प्रेरण मोटर की तुलना में नुकसान
- जब लोड बदलता है, गति अस्थिर होगी;
- ब्रश-कलेक्टर असेंबली डिवाइस को बहुत विश्वसनीय नहीं बनाती है (सबसे कठोर ब्रश का उपयोग करने की आवश्यकता संसाधन को काफी कम कर देती है);
- एसी स्विचिंग से कलेक्टर पर तेज चिंगारी निकलती है, और रेडियो इंटरफेरेंस बनता है;
- ऑपरेशन के दौरान उच्च शोर स्तर;
- मैनिफोल्ड में बड़ी संख्या में पुर्जे होते हैं, जो इंजन को काफी बड़ा बनाता है।
आधुनिक कम्यूटेटर मोटर यांत्रिक गियर और काम करने वाले निकायों की क्षमताओं के तुलनीय संसाधन द्वारा विशेषता है।
अन्य तुलना
एक ही शक्ति के कलेक्टर और एसिंक्रोनस मोटर्स की तुलना करते समय, बाद की रेटेड आवृत्ति की परवाह किए बिना, एक अलग विशेषता प्राप्त होती है। यह नीचे और अधिक विस्तार से वर्णित किया जाएगा। यूनिवर्सल कलेक्टर इलेक्ट्रिक मोटर एक "सॉफ्ट" विशेषता को लागू करता है। इस मामले में, क्षण शाफ्ट पर भार के सीधे आनुपातिक होता है, जबकि क्रांतियां इसके विपरीत आनुपातिक होती हैं। रेटेड टोक़ आमतौर पर अधिकतम 3-5 गुना से कम होता है। निष्क्रिय गति सीमा को विशेष रूप से इंजन में नुकसान की विशेषता है, बिना लोड के एक शक्तिशाली इकाई को चालू करते समय, यह ढह सकता है।
एक अतुल्यकालिक मोटर की विशेषता "प्रशंसक" है, अर्थात, इकाई गति में मामूली कमी के साथ जितना संभव हो सके टोक़ को बढ़ाकर नाममात्र के करीब गति बनाए रखती है। अगर हम इस सूचक में एक महत्वपूर्ण बदलाव के बारे में बात कर रहे हैं, तो इंजन टोक़ न केवल बढ़ता है, बल्कि घटता भी हैशून्य पर, जो पूर्ण विराम की ओर ले जाता है। स्थिर रहते हुए निष्क्रिय गति नाममात्र से थोड़ी अधिक है। सिंगल-फेज इंडक्शन मोटर की एक विशेषता स्टार्टिंग से जुड़ी समस्याओं का एक अतिरिक्त सेट है, क्योंकि यह सामान्य परिस्थितियों में शुरुआती टॉर्क को विकसित नहीं करता है। एकल-चरण स्टेटर का चुंबकीय क्षेत्र, समय में स्पंदित, विपरीत चरणों के साथ दो क्षेत्रों में टूट जाता है, जिससे सभी प्रकार की चाल के बिना शुरू करना असंभव हो जाता है:
- कैपेसिटेंस जो एक कृत्रिम चरण बनाता है;
- विभाजित नाली;
- एक कृत्रिम चरण बनाने वाला सक्रिय प्रतिरोध।
सैद्धांतिक रूप से, एक विरोधी चरण घूर्णन क्षेत्र एक सुपरसैचुरेटेड चुंबकीय प्रणाली में नुकसान और काउंटर-फील्ड धाराओं से भरी हुई वाइंडिंग के कारण एकल-चरण अतुल्यकालिक इकाई की अधिकतम दक्षता को 50-60% तक कम कर देता है। यह पता चला है कि एक ही शाफ्ट पर दो इलेक्ट्रिक मशीनें हैं, जबकि एक मोटर मोड में काम करती है, और दूसरी विपक्षी मोड में। यह पता चला है कि एकल-चरण कलेक्टर इलेक्ट्रिक मोटर्स संबंधित नेटवर्क में प्रतियोगियों को नहीं जानते हैं। यही वह है जो इतनी अधिक लोकप्रियता का हकदार है।
विद्युत मोटर की यांत्रिक विशेषताएं इसे उपयोग की एक निश्चित गुंजाइश प्रदान करती हैं। कम गति, एसी मेन की आवृत्ति द्वारा सीमित, सार्वभौमिक कलेक्टरों की तुलना में समान शक्ति की अतुल्यकालिक इकाइयों को वजन और आकार में बड़ा बनाती है। हालांकि, जब एक उच्च आवृत्ति के साथ इन्वर्टर के पावर सर्किट में शामिल किया जाता है, तो तुलनीय आयाम और वजन प्राप्त किया जा सकता है। यांत्रिक विशेषता की कठोरता बनी हुई हैमोटर, जिसमें वर्तमान रूपांतरण हानियाँ जोड़ी जाती हैं, साथ ही आवृत्ति में वृद्धि, चुंबकीय और आगमनात्मक हानियाँ बढ़ जाती हैं।
मैनिफोल्ड असेंबली के बिना एनालॉग
एक एसी कम्यूटेटर मोटर में एक एनालॉग होता है जो यांत्रिक विशेषताओं के मामले में इसके सबसे करीब होता है - एक वाल्व, जहां ब्रश-कलेक्टर असेंबली को रोटर पोजिशन सेंसर से लैस इन्वर्टर से बदल दिया गया था। इस इकाई के इलेक्ट्रॉनिक एनालॉग के रूप में निम्नलिखित प्रणाली का उपयोग किया जाता है: एक रेक्टिफायर, एक रोटर कोणीय स्थिति सेंसर के साथ एक तुल्यकालिक मोटर, एक इन्वर्टर के साथ संयुक्त। हालाँकि, रोटर में स्थायी चुम्बकों की उपस्थिति आयामों को बनाए रखते हुए अधिकतम टोक़ को कम करती है।
ऑपरेशन सिद्धांत
कलेक्टर इलेक्ट्रिक मोटर डिवाइस दर्शाता है कि कैसे डिवाइस विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है और इसके विपरीत। यह जनरेटर के रूप में उपयोग करने की इसकी क्षमता को इंगित करता है। यह कलेक्टर इलेक्ट्रिक मोटर के बारे में अधिक विस्तार से विचार करने योग्य है, जिसका आरेख इसकी क्षमताओं को प्रदर्शित करेगा।
भौतिकी के नियम स्पष्ट रूप से कहते हैं कि जब एक चुंबकीय क्षेत्र में एक कंडक्टर के माध्यम से विद्युत प्रवाह पारित किया जाता है, तो उस पर एक निश्चित बल लगाया जाता है। इस मामले में, दाहिने हाथ का नियम काम करता है, जिसका सीधा प्रभाव इलेक्ट्रिक मोटर की शक्ति पर पड़ता है। कम्यूटेटर मोटर ठीक इसी मूल सिद्धांत पर काम करता है।
भौतिकी हमें सिखाती है कि आधारसही चीजें बनाना छोटे नियम हैं। यह एक चुंबकीय क्षेत्र में घूर्णन फ्रेम बनाने के आधार के रूप में कार्य करता है, जिससे कलेक्टर इलेक्ट्रिक मोटर बनाना संभव हो जाता है। आरेख से पता चलता है कि कंडक्टरों की एक जोड़ी एक चुंबकीय क्षेत्र में रखी जाती है, जिसकी धारा विपरीत दिशाओं में निर्देशित होती है, और इसलिए बल भी। उनका योग आवश्यक टॉर्क देता है। एक इलेक्ट्रिक मोटर का उपकरण बहुत अधिक जटिल है, क्योंकि इसमें आवश्यक तत्वों का एक पूरा परिसर जोड़ा गया है, विशेष रूप से, एक कलेक्टर जो ध्रुवों पर वर्तमान की समान दिशा प्रदान करता है। आर्मेचर पर अधिक कॉइल लगाकर असमान यात्रा को समाप्त कर दिया गया, जबकि स्थायी चुम्बकों को कॉइल से बदल दिया गया, जिससे प्रत्यक्ष धारा की आवश्यकता समाप्त हो गई। इससे टॉर्क को एक ही दिशा देना संभव हुआ।
स्वयं करें इलेक्ट्रिक मोटर की मरम्मत
किसी भी अन्य डिवाइस की तरह, यह इकाई किसी भी कारण से विफल हो सकती है। यदि इलेक्ट्रिक मोटर, जिसकी तस्वीर आप हमारी समीक्षा में देख सकते हैं, आवश्यक संख्या में क्रांतियों को प्राप्त नहीं कर सकती है, या शाफ्ट चालू होने पर स्पिन नहीं करता है, तो आपको यह जांचने की आवश्यकता है कि क्या इसके फ़्यूज़ उड़ गए हैं, यदि इसमें ब्रेक हैं आर्मेचर विद्युत परिपथ, यदि उपकरण स्वयं अतिभारित है। बहुत बार, ओवरलोडिंग के परिणामस्वरूप असामान्य वर्तमान खपत होती है। इस खराबी को खत्म करने के लिए, यांत्रिक ट्रांसमिशन और ब्रेक का सावधानीपूर्वक निरीक्षण करना और फिर ओवरलोड के कारणों को समाप्त करना आवश्यक है।
इलेक्ट्रिक मोटर का डिज़ाइन ऐसा है कि जब यह स्टार्ट होता है तो खपत करता हैवर्तमान की एक निश्चित मात्रा। यदि यह नाममात्र मूल्य से अधिक है, तो एक दूसरे के सापेक्ष समानांतर और श्रृंखला वाइंडिंग के कनेक्शन की स्थिरता की जांच करना आवश्यक है, साथ ही रिओस्तात के संबंध में भी। जब डू-इट-खुद इलेक्ट्रिक मोटर की मरम्मत की जाती है, तो अक्सर काफी विशिष्ट गलतियाँ की जाती हैं। विशेष रूप से, शंट वाइंडिंग को रिओस्तात के विद्युत प्रतिरोध के साथ श्रृंखला में जोड़ा जा सकता है, या विद्युत नेटवर्क के एक पोल से जोड़ा जा सकता है।
वर्किंग एक्साइटमेंट वाइंडिंग के कनेक्शन की स्थिरता की जाँच शंट वाइंडिंग के एक छोर को एंकर एंड से जोड़कर की जाती है, और दूसरा - रिओस्टेट आर्क से आने वाले इलेक्ट्रिकल कंडक्टर के साथ। आमतौर पर इस विद्युत कंडक्टर का क्रॉस सेक्शन दूसरों की तुलना में थोड़ा छोटा होता है, इसलिए इसे बिना मेगर के पता लगाया जा सकता है। पावर स्विच को चालू करने और रिओस्तात स्लाइडर को मध्य स्थिति में स्थानांतरित करने के बाद, मुक्त छोरों को बिजली की आपूर्ति की जाती है। एक नियंत्रण दीपक के माध्यम से, सभी प्रवाहकीय सिरों की क्रमिक जांच की जाती है। जब आप उनमें से एक को छूते हैं, तो दीपक जलना चाहिए, लेकिन दूसरे के साथ नहीं। इस तरह पूरी मोटर की जांच की जाती है। किए गए कार्य की कीमत इकाई के टूटने के प्रकार पर निर्भर करेगी।
यदि डिवाइस के संचालन के दौरान कई क्रांतियां होती हैं जो नाममात्र से कम होती हैं, तो इसके मुख्य कारण आमतौर पर निम्नलिखित होते हैं: कम मेन वोल्टेज, डिवाइस का अधिभार, बड़ा रोमांचक करंट। यदि विपरीत प्रकृति की एक निष्क्रियता नोट की जाती है, तो उत्तेजना सर्किट की जांच करना, सभी पहचाने गए दोषों को समाप्त करना आवश्यक है, जिसके बादआप उत्तेजना धारा का सामान्य मान सेट कर सकते हैं। कुछ मामलों में मोटरों को रिवाइंड करना आवश्यक हो सकता है।
जब इकाई की निष्क्रियता का कारण समानांतर और श्रृंखला फ़ील्ड वाइंडिंग की गलत जोड़ी है, तो सही कनेक्शन क्रम को पुनर्स्थापित करना आवश्यक है। यदि इस तरह की समस्या को सरल तरीके से खत्म करना संभव नहीं है, तो इलेक्ट्रिक मोटर्स को रिवाइंड करना आवश्यक हो सकता है। विद्युत नेटवर्क में वोल्टेज के परिमाण की जांच करना भी आवश्यक है, क्योंकि इसके नाममात्र मूल्य में वृद्धि के साथ, डिवाइस की क्रांतियां बढ़ सकती हैं।
