тока, который присоединен к валу и подает постоянный ток на ротор.
Редукторные двигатели
Это специализированные устройства, которые используются для получения пониженной скорости и большей мощности. Могут быть индукционными или репульсионными (рис. 3.20).
Рис. 3.20.Редукторный двигатель в разрезе
Редуктор исключает применение приводных цепей и ремней, позволяет развить больший момент по сравнению с моментом электродвигателя. Выбор того или иного типа определяется, в основном, скоростью и вращающим моментом, который при заданной нагрузке не может обеспечить двигатель с аналогичными массогабаритными показателями, а также требования к монтажу, нагрузке, торможению.
Три специальных типа редукторов — прямозубая, винтовая и червячная передача. Первая позволяет получить большую мощность, но при этом работа устройства сопровождается сильным звуковым эффектом. Винтовая передача менее шумная и обеспечивает почти постоянное движение. Червячная имеет минимальное звуковое сопровождение и высокий коэффициент передачи, хотя при этом наименее эффективна. Передачи изготавливаются из металлических и неметаллических материалов. Последние тише в работе, но выдерживают меньшие нагрузки.
Шаговый двигатель
Шаговый двигатель используется в таких устройствах с цифровым управлением перемещения, как принтеры, медицинское рентгеновское оборудование, фотонаборные машины, регуляторы управления производственным процессом (рис. 3.21).
Рис. 3.21. Шаговый двигатель постоянного тока
Данные энергосиловые машины обеспечивают фиксированное и точное перемещение, а не непрерывное движение, производимое постоянно вращающимся двигателями. Работа шаговых двигателей основана на теории индукции. Вал вращается на один шаг при подаче очередного импульса управления. Полный цикл завершается, когда выполнены все шаги (рис. 3.22).
Рис. 3.22.Последовательность переключения при выполнении четырех шагов
Привод шаговых двигателей обычно состоит из источника управляющих импульсов, которым обычно является компьютер, микропроцессор или электронная схема на дискретных элементах, и силового преобразователя. На него подается питание от источника постоянного тока. Преобразователь превращает цифровые импульсы в соответствующую последовательность импульсов переключения для шагового двигателя, который, в свою очередь, преобразует электрическую информацию в механическое перемещение для выполнения операций с нагрузкой (рис. 3.23).
Рис. 3.23.Преобразователь для превращения управляющих импульсов в последовательность переключения обмоток шагового двигателя
Специальные двигатели и их применение
К числу специальных относятся бесщеточный, линейный, с высоким пиковым усилием, вертикальный и горизонтальный двигатели и усовершенствованные электродвигатели специального назначения. Например, фирма NctGain Technologies, LLC, использует усовершенствованный, обладающий высокой мощностью электродвигатель в электрическом гоночном автомобиле. Это двигатель постоянного тока работает при напряжении 336 В и токе до 2000 А, что позволяет развивать скорость 240 км/ч, и вращающий момент более 275 кг/м. Одной из наиболее быстроразвивающихся областей технологии электрических двигателей являются приводы и их электронные конвертеры. Эти системы обеспечивают комплексные и эффективные функции управления двигателями и используются в средствах передвижения, промышленности, бытовых приборах.
Например, в рамках программы развития силовой электроники и приводов электродвигателей Иллинойского технологического института ведутся исследования и разработки в области силовой электроники, приводов электродвигателей, с возможностью переключения сопротивления, приводов с регулируемой скоростью, бесщеточных двигателей постоянного тока, которые могут использоваться в: робототехнике, электрических средствах передвижения, компьютерных технологиях, телекоммуникациях, современных системах промышленной автоматизации.
Конструкция генераторов очень похожа на строение электродвигателей. Однако если первый преобразует электрическую энергию в механическую, то второй — механическую в электрическую. Генераторы имеют очень широкую сферу применения. Их можно встретить в аэропортах, больницах, на транспорте, компьютерах и средствах телекоммуникаций, на строительных площадках, в промышленности. В основном — это генераторы постоянного и переменного тока (рис. 3.24).
Рис. 3.24.Электрический генератор в разрезе
Генераторы также выполняют важную роль резервных источников питания для систем освещения, управляющих компьютерных центров, общественных объектов, подъемников, устройств контроля температуры, систем обеспечения здоровья. Когда отказывает основной источник питания, система управления вводит в действие резервный генератор.
Большинство подобных приборов состоит из постоянных магнитов с многослойным четырехполюсным ротором, выполненным в виде единой детали, цифрового регулятора напряжения, устройства защиты от перенапряжения и перегрузки, обмоток статора, сборки выпрямителя, подшипников и корпуса. Они обычно классифицируются по размеру корпуса, выходной мощности (кВт) и другим параметрам, определяемым Национальной ассоциацией производителей электрооборудования.
Проводя диагностику неисправностей двигателя, очень важно следовать логической, систематической процедуре, чтобы сэкономить время, не делать ненужных тестов и замены деталей. Большинство обычных неисправностей можно легко выявить с помощью простых контрольно-измерительных приборов. При анализе и ремонте важно, чтобы специалист хорошо понимал назначение данного оборудования.
Стандартный анализ вышедшего из строя двигателя начинается с осмотра и прослушивания. Поищите какие-либо очевидные неисправности: сломанные торцевые крышки, рамы, тугой или неподвижный вал, сгоревшие провода. Каждый из таких симптомов может позволить быстро локализовать проблему. Шумящий двигатель или неподвижный вал, — возможно, признак неисправности в подшипниках. Проверить работоспособность этих компонентов можно, поворачивая вал и пытаясь перемещать их вверх и вниз. Бал, который не вращается, не зафиксирован или имеет значительный люфт при движении вверх-вниз, может указывать на сломанный подшипник.
Основные приборы, используемые при поиске неисправностей электродвигателей:
♦ тестовая лампа;
♦ амперметр;
♦ устройство проверки обмоток;
♦ мегомметр.
Прежде, чем пытаться включать двигатель, специалист должен проверить его на наличие дефектов в схеме, таких как замыкание на землю, короткое замыкание. обрыв.
Как вы помните, замыкание на землю возникает, когда образуется электрический контакт обмоток с какой-либо металлической деталью двигателя. Обычно это происходит из-за плохо изолированного провода со статором или торцевыми крышками. В результате могут перегорать предохранители или возникать сильный нагрев, снижаться мощность. Такая неисправность может привести к поражению током, поэтому при проверке двигателя с замыканием на землю необходима крайняя осторожность. Для этого подключите один вывод тестовой лампы к одному из выводов двигателя, а другой — к статору или корпусу двигателя (рис. 3.25). Если лампа горит, это значит, что в двигателе замыкание на землю.
Рис. 3.25.Использование тестовой лампы для проверки двигателя на замыкание на землю
Обрыв в схеме, как вы знаете, возникает в результате разрыва цепи двигателя, что не позволяет току совершить замкнутый путь. В этом случае двигатель не будет работать, а станет издавать жужжащие звуки.
Для проверки подключите выводы тестовой лампы к выводам двигателя. Если лампа не горит, значит, произошел обрыв. В противном случае целостность цепи сохранена (рис. 3.26).
Рис. 3.26.Использование тестовой лампы для проверки двигателя на обрыв
Короткое замыкание возникает вследствие дефекта, при котором два провода цепи соединяются и образуют путь для тока в обход нормального пути его движения. Амперметр (используйте прибор с зажимами) часто позволяет обнаружить короткое замыкание в двигателе. Если показания прибора превышают нормальное значение, которое можно найти на бирке двигателя, это первый признак короткого замыкания. Имейте в виду, что другие факторы — низкое напряжение, плохие подшипники, перегрузка, могут привести к слишком большому току двигателя. Горячий, дымящийся прибор, вызывающий перегорание предохранителей, может быть закорочен.
Кроме того, двигатель с коротким замыканием может быстро нагреваться, не запускаться, становиться горячим или работать медленно. Признаком короткого замыкания часто является посторонний шум. Если при включении питания однофазный двигатель только жужжит, попробуйте повернуть вал рукой. Если мотор заработает, то проблема в схеме запуска. Однако если двигатель запускается, но работает неровно: замедляется, затем опять стабильно работает, проблема в рабочей схеме.
Помимо тестовой лампы, замыкание на землю и обрыв в схеме можно обнаружить с помощью мегомметра (рис. 3.27).
Рис. 3.27.Использование мегомметра для проверки двигателя на замыкание на землю и обрыв
Для этого подключите один вывод мегомметра к корпусу, а другой к одному из выводов двигателя. У прибора с замыканием на землю показания будут 0 или около 0. Для проверки на обрыв, подключите мегомметр к каждой паре фаз двигателя. Двигатель с обрывом покажет высокое сопротивление. Омметр также можно использовать для тестирования двигателя на замыкание на землю и обрыв.
Другой способ проверки обмоток возбуждения на короткое замыкание заключается в том, что вы разбираете двигатель и прикладываете небольшое напряжение к обмоткам статора. При этом катушка становится электромагнитом. Поднесите отвертку к каждой катушке и медленно отодвигайте, ощутив магнитное притяжение. Катушка с меньшим притяжением может быть закорочена. Кроме того, если одна из них более горячая, то это еще одно свидетельство в пользу дефекта.