Электродвигатель коллекторного типа.

Коллекторным электрическим двигателем является электрическая машина, которая выполняет преобразование электрической энергию в механическую. Впервые он был построен в 1834 году физиком Якоби Б.С. Такому типу двигателя присуще свойство обратимости – он может работать в одном устройстве и двигателем, и генератором. Для изменения направления движения необходимо всего лишь изменить полярность напряжения на выводах обмотки якоря, или обмотки полюсов. Конструктивно двигатель состоит из неподвижного корпуса, именуемым статором, внутри которого помещена вращающаяся часть - якорь. По оси якоря располагается вал двигателя. Вал через подшипники закреплен в подшипниковых щитах корпуса. На статоре располагаются полюса (индукторы), которые представляют собой обмотки возбуждения, или постоянные магниты. Полюса создают магнитный поток двигателя. Коллектор, выполненный в виде пакета медных коллекторных пластин, разделенных миканитовыми прокладками, является частью якоря. Якорная обмотка, расположенная в пазах якоря, подсоединяется к коллекторным пластинам. Для переключения (коммутации) тока по элементам обмотки якоря на остове двигателя в щеткодержателях закреплены щетки – медно-графитовые контакты, которые взаимодействуют с коллектором и обеспечивающие прохождение тока по обмотке якоря. Работа коллекторного двигателя основана на образовании силы, действующей на проводник обмотки якоря при прохождении по нему тока при совместном действии магнитных полей проводника и полюсов электрической машины. При пропускании тока по обмотке якоря вокруг проводника возникает магнитное поле, направленное в соответствии с правилом винта, или буравчика. Таким образом, на элемент обмотки якоря воздействует сила, которая при совместном действии с магнитным полем полюсов, приводит его в движение в направление, которое определяется по правилу «левой руки». В двигателе коллектор выполняет роль механического инвертора. Его задача - изменять направление тока в движущихся проводниках обмотки якоря при прохождении очередного полюса. При работе двигателя щетки соединяют и размыкают пластины коллектора якоря. Как следствие, при взаимодействии коллектора со щетками происходит резкое изменение величины тока в обмотках якоря. Такое взаимодействие приводит к значительному искрению на поверхности коллектора, что значительно уменьшает ресурс работы якоря двигателя. В целях снижения искрения на коллекторе применяются различные конструкторские идеи, основными из которых являются: монтаж добавочных полюсов между основными, установка в пазах полюса компенсационной (дополнительной) обмотки, расходящийся воздушный зазор между поверхностью полюса и якорем, который имеет минимальное значение под центром полюса и постепенно увеличивающийся к его краю. Основными преимуществами коллекторных двигателей по сравнению с остальными являются: возможность достижения высокой скорости вращения, наличие удобных пусковых и регулировочных характеристик, а именно - высокое значение пускового момента и простое изменение частоты вращения, которое достигается изменением напряжения, бесперебойная работа при колебаниях напряжения электросети, большая перегрузочная способность, компактность, а также ремонтопригодность. К недостаткам коллекторных двигателей можно отнести высокую стоимость, сложность в изготовлении, недостаточная надежность из-за износа щеток и коллектора, хотя на современном этапе развития техники данный недостаток можно исключить. В настоящее время коллекторные двигатели можно встретить практически на 75% всех устройств, используемых в быту. Также они нашли широкое применение в приводах подъемных устройств и транспортных средств, а также на тяговом подвижном составе железных дорог.

#электродвигатель