Pavaros su kolektoriniais nuolatinės srovės (DC) varikliais yra plačiai naudojamos įvairiose pramonės šakose ir technologijose. Šis straipsnis detaliau nagrinėja jų veikimo principus, tipus, privalumus, trūkumus ir taikymo sritis.
Kas yra nuolatinės srovės variklis?
Nuolatinės srovės elektros variklis yra prietaisas, kuris gauna elektros energiją nuolatinės srovės (DC) pavidalu ir paverčia ją mechanine energija. Nors DC variklių istorija siekia XIX amžių, jie tebėra plačiai naudojami mažų diskų ir didelio tikslumo valdymo srityse. Vystantis elektroninei valdymo technologijai, nuolatinės srovės variklių tipai nuolat praturtinami, atsirandant šepetiniams, bešepetiniams, bešerdiams (Coreless DC) ir pavarų varikliams.
Veikimo principas
Nuolatinės srovės variklio veikimo principas remiasi Ampero jėgos principu: kai srovė praeina per laidą magnetiniame lauke, viela yra veikiama jėgos, statmenos srovės ir magnetinio lauko krypčiai. Jei ritė visada laikytųsi vienos krypties magnetiniame lauke, variklis sustotų po pusės posūkio. Norint užtikrinti nuolatinį sukimąsi, naudojamas komutatorius, kuris automatiškai perjungia srovės kryptį, kai armatūra sukasi.
Nuolatinės srovės variklio sandara
Nors yra daugybė nuolatinės srovės variklių tipų, jų pagrindinės struktūros yra panašios ir susideda iš dviejų pagrindinių dalių:
- Statorius: nejudanti variklio dalis, kuri sukuria magnetinį lauką. Jį sudaro variklio korpusas, pagrindiniai poliai, komutatoriaus segmentai, galiniai dangteliai, guoliai ir šepečio mazgas. Statorius gali būti sudarytas iš nuolatinio magneto (nuolatinio magneto nuolatinės srovės variklis) arba varomos ritės (sužadinimo nuolatinės srovės variklis).
- Rotorius (inkaras): besisukanti variklio dalis, kuri darbo metu sukuria elektromagnetinį sukimo momentą ir indukuojamą elektrovaros jėgą. Inkaro apvija yra pagrindinis nuolatinės srovės variklio energijos konvertavimo komponentas.
Kiti svarbūs komponentai:
- Komutatorius: prietaisas, jungiantis armatūrą ir šepetėlius, paprastai segmentinis vario žiedas. Jo funkcija yra automatiškai perjungti srovės kryptį, kai armatūra sukasi, taip užtikrinant nuolatinį sukimosi judesį.
- Šepetėliai: pagrindiniai komponentai, kurie į armatūros apviją įveda tiesioginę srovę iš išorinio maitinimo šaltinio. Jie yra dėvimosios dalys, todėl po ilgalaikio naudojimo nusidėvi.
Nuolatinės srovės variklių klasifikacija
Nuolatinės srovės varikliai gali būti klasifikuojami iš kelių perspektyvų, pvz., komutacijos metodo, magnetinio lauko šaltinio ir apvijos struktūros:
- Pagal komutacijos metodą:
- Šepetiniai DC varikliai: klasikinio tipo varikliai, turintys paprastą struktūrą ir mažą kainą.
- Bešepetėliniai DC varikliai: pasižymi ilgesniu tarnavimo laiku ir mažesne priežiūra.
- Pagal magnetinio lauko šaltinį:
- Nuolatinio magneto DC varikliai: kompaktiškos struktūros ir greito atsako. Dažniausiai naudojami elektrinėse transporto priemonėse, automatinėse duryse, robotuose ir kt.
- Sužadinimo DC varikliai: magnetinį lauką sukuria elektromagnetinė ritė (sužadinimo apvija), kuri gali būti serijinė, lygiagreti, sudėtinė ir t. t.
- Pagal variklio "fazės numerį": (nurodo kanalų, per kuriuos srovė praeina per apviją, skaičių)
- Vienfaziai varikliai: paprasčiausia struktūra, paprastai reikalaujanti tik dviejų laidų.
- Dviejų fazių varikliai: sudėtingesni nei vienfaziai, dažniausiai naudojantys keturių ar šešių laidų struktūrą, lankstesni valdymui.
- Trijų fazių varikliai.
𝗜𝗩𝗘𝗖𝗢 𝗩𝗔𝗥𝗜𝗞𝗟𝗜𝗢 𝗕𝗟𝗢𝗞𝗔𝗦 𝗙𝟱𝗛𝗙𝗟𝟰𝟭 𝗦𝗞𝗜𝗥𝗧𝗔𝗦 𝗡𝗘𝗪 𝗛𝗢𝗟𝗟𝗔𝗡𝗗 𝗕𝟭𝟭𝟱𝗖 𝗘𝗞𝗦𝗞𝗔𝗩𝗔𝗧𝗢𝗥𝗜𝗨𝗜 +𝟯𝟳𝟬 𝟲𝟲𝟲 𝟭𝟭𝟳𝟰𝟰
Nuolatinės srovės variklių privalumai ir trūkumai
Privalumai
- Paprasta struktūra ir brandi technologija.
- Didelė perkrovos galimybė, galinti atlaikyti dažnas smūgines apkrovas.
- Paprastas valdymas ir puikus greičio valdymo našumas.
- Didelis paleidimo momentas ir stabilus veikimas.
Trūkumai
- Didelis dydis ir svoris, kurie gali turėti įtakos bendram įrenginio dizainui.
- Mažesnis sukimosi greitis, todėl sunku įvykdyti kai kurių elektromobilių eksploatacinius reikalavimus.
- Reikia dažnos priežiūros, todėl priežiūros išlaidos didesnės (dėl šepetėlių nusidėvėjimo).
Nuolatinės srovės variklių paleidimas, reversavimas, greičio reguliavimas ir stabdymas
Paleidimas
Inkaro varža Ra nėra didelė, todėl paleidimo srovė gali viršyti vardinę net iki 20 kartų. Kad nesudegtų inkaro apvijos laidai, paleidimo metu nuosekliai inkarui prijungiamas paleidimo reostatas Rp. Šio reostato varžos dydis parenkamas taip, kad paleidimo srovė neviršytų vardinės daugiau nei 2 kartus.
Reversavimas
Reversavimas yra variklio sukimosi krypties keitimas. Variklio sukimo momento kryptis priklauso nuo magnetinio lauko ir inkaro laidininkais tekančios srovės krypties. Norint pakeisti nuolatinės srovės variklio sukimosi kryptį, reikia pakeisti srovės kryptį inkaro arba žadinimo apvijoje. Vienalaikis srovės krypčių pakeitimas sukeičiant tinklo gnybtus (+ ir -) vietomis neleidžia pakeisti variklio sukimosi krypties.
Greičio reguliavimo būdai
Greičio reguliavimas yra svarbi nuolatinės srovės variklių savybė, leidžianti pritaikyti juos įvairioms reikmėms.
Stabdymas
Nuolatinės srovės elektros variklių elektros pavarose naudojami trys stabdymo būdai:
- Dinaminis stabdymas: atliekamas trumpai sujungiant variklio inkaro apviją arba per rezistorių. Variklis pradeda dirbti kaip generatorius, paversdamas sukauptą mechaninę energiją elektrine. Ši energija išsiskiria šilumos pavidalu inkaro apvija trumpai sujungtoje varžoje. Dinaminis stabdymas užtikrina tikslų elektros variklio stabdymą.
- Rekuperacinis stabdymas.
- Stabdymas priešiniu jungimu.
Pavaros su reduktoriumi: mikro nuolatinės srovės varikliai su pavarų dėže
Mažas variklis su reduktoriumi arba mikro nuolatinės srovės variklis su pavarų dėže - tai lengvas, didelio sukimo momento ir mažo apsisukimų dažnio variklis. Jo pagrindinė funkcija yra reguliuoti išėjimo greitį, didinti sukimo momentą ir užtikrinti sklandų veikimą. INEED Electronics siūlo nuolatinės srovės variklius, kurių sukimo momentas ir greitis svyruoja nuo mažo iki didelio, su Encoder ir be Encoder.
Pavarų variklių tipai
Mažos nuolatinės srovės pavaros varikliai skirstomi į:
- Miniatiūrinius šepetinius reduktorius.
- Bešepetinius nuolatinės srovės reduktorius.
- Mažus planetinius reduktorius.
- Miniatiūrinius reduktorius be šerdies ir kt.
Mikroreduktoriaus konstrukcija surenkama iš mikrovariklio ir reduktoriaus pavarų dėžės. Jis gali užtikrinti didelį sukimo momentą ir mažą išėjimo greitį: kuo mažesnis greitis, tuo didesnis sukimo momentas, kuo didesnis greitis, tuo mažesnis sukimo momentas. Kuo didesnė sukimo momentu varoma apkrova, tuo didesnis redukcijos koeficientas. Mikro reduktorius yra labai svarbus pasirenkant variklį.
Dažniausiai naudojami mikro reduktoriai
6 mm pavarų variklis / 6 mm planetinis variklis
Tai vienas iš mažų pavarų variklių. Jis surenkamas iš varančiojo variklio (mikro variklio) ir planetinės pavarų dėžės. Mikro planetinis reduktorius pasižymi mažo dydžio, lengvo svorio, ilgaamžiškumo, sklandaus veikimo, mažo triukšmo, didelio išėjimo sukimo momento, didelio greičio santykio, didelio efektyvumo ir saugaus veikimo charakteristikomis. Jis plačiai naudojamas intelektualiose transporto priemonėse, išmaniojoje medicinoje, intelektualių ryšių, plataus vartojimo elektronikos, intelektualių robotų, pramonės automatikos įrangos ir kitose srityse.
N20 pavarų variklis
N20 pavarų variklis yra įprastas mikro reduktorius. Jį surenka nuolatinės srovės variklis (N20, N30 šepečių variklis, variklis be šepetėlių) ir reduktoriaus pavarų dėžė. Mikro nuolatinės srovės reduktoriaus pranašumai yra maži virpesiai, mažas triukšmas, didelis energijos taupymas ir didelis sukimo momentas.
Ar pavarų variklis yra nuolatinės srovės?
Pavarų variklis yra variklio tipas, jungiantis variklį ir pavarų mechanizmą. Jis gali būti nuolatinės arba kintamosios srovės, priklausomai nuo konkrečių reikalavimų ir pritaikymo.
- Nuolatinės srovės pavarų varikliai: maitinami nuolatine srove, kuri paprastai tiekiama iš baterijų ar maitinimo šaltinių. Jie yra paprastos konstrukcijos ir plačiai naudojami ten, kur reikia kintamo greičio valdymo ir didelio paleidimo momento (robotika, elektrinės transporto priemonės, konvejerių sistemos). Jų privalumai yra didelis sukimo momentas, kompaktiškas dydis ir paprastas greičio reguliavimas.
- Kintamosios srovės pavarų varikliai: maitinami kintamąja srove, kuri yra standartinis maitinimas daugelyje pastatų. Jie dažniausiai naudojami prietaisuose, ŠVOK sistemose ir kitose srityse, kur yra lengvai prieinamas nuolatinis maitinimas ir reikalingas pastovus greitis.
Pavarų variklių privalumai ir trūkumai
Tiek varikliai su pavaromis, tiek nuolatinės srovės varikliai turi savo privalumų ir trūkumų. Varikliai su reduktoriumi paprastai naudojami tais atvejais, kai keliami specialūs išėjimo sukimo momento reikalavimai, pavyzdžiui, dirbant mažu greičiu ir dideliu sukimo momentu. Privalumas yra tas, kad reduktorius stabdomas tokių komponentų kaip pavarų dėžė, todėl išėjimo sukimo momentas yra didesnis, darbas stabilesnis ir triukšmas yra mažas. Tačiau jo trūkumas yra tas, kad reduktorius yra linkęs susidėvėti, todėl jo tarnavimo laikas gali būti trumpesnis nei nuolatinės srovės variklių.
Termostatinės pavaros ir jų tipai
Termostatinės pavaros naudojamos šildymo sistemose reguliuoti vandens srautą. Jos gali būti dviejų tipų:
- Normaliai uždaryta pavara (NC): tai tokia pavara, kuri nenaudodama elektros srovės, yra uždarytoje padėtyje. T. y. ji užspaudžia ventilį ir per jį vanduo neprateka. Kuomet paduodama įtampa, ji atsidaro. Europos Sąjungoje energijos taupymo sumetimais yra priimta, kad pavaros būtų normaliai uždaros (NC), kad dingus elektrai, žiedai būtų uždaryti ir vanduo netekėtų.
- Normaliai atvira pavara (NO): tai tokia pavara, kuri nenaudodama elektros srovės, yra atidarytoje padėtyje. T. y. ventilis atidarytas ir per jį teka visas srautas.
Svarbu įvertinti, kad dingus elektrai, be pavarų, neveiks ir dujinis katilas ar šilumos siurblys bei dauguma šiuolaikinių kieto kuro ar granulinių katilų. Taigi, bet kokiu atveju šilumos nebus, o užšalimo pavojus išlieka. Išimtis yra senesnio tipo sistemos su storesniais vamzdžiais ir/arba kelių aukštų pastatuose, kur galimas natūralus vandens judėjimas dėl gravitacijos, arba seno tipo kieto kuro katilai, kurių veikimui nereikia elektros. Tačiau net ir tokiu atveju, jeigu sistema nėra suprojektuota veikti gravitaciniu režimu, vanduo gali neužtekėti visur, todėl išlieka atskirų sistemos vietų užšalimo pavojus. Vienareikšmiško atsakymo, kokio tipo pavaras rinktis, nėra - tai priklauso nuo konkrečios sistemos specifikos.
tags: #pavaros #su #kolektoriniais #nuolatines #sroves #varikliais