Реверс электроинструмента.

Иногда у мастеровых и самодельщиков возникает необходимость изменить направление вращения электроинструмента. Казалось бы, что может быть проще, необходимо просто поменять местами провода, идущие на щётки и якорь будет вращаться в другую сторону. И действительно, якорь вращается в другом направлении, но повышается искрение на щётках, мощность двигателя падает, а потребляемый ток растёт. И как следствие двигатель греется. В чём же причина? Что пошло не так? Давайте попробуем разобраться.
По своей сути двигателя большинства ручного электроинструмента являются двигателями постоянного тока (ДПТ) с последовательным возбуждением. И могут работать не только от переменного тока, но и от постоянного. Причём при подключении двигателя электроинструмента к постоянному току, его мощность увеличится. Этим, при необходимости, можно воспользоваться в некоторых, исключительных случаях. Но не нужно забывать, что и режим работы такого двигателя изменится, и необходимо будет следить за его температурой. А также не будут работать некоторые электронные устройства, плавный пуск, регулятор оборотов, константная электроника, если они установлены после диодного моста.
Простейший двигатель постоянного тока стоит из статора


Статор
с постоянными магнитами или электромагнитами и якоря


Якорь



Статор имеет 2 полюса – положительный и отрицательный, распложенные напротив. А на якорь подаётся ток через щёточный узел, и при его вращении полюса его магнитного поля остаются практически на одном месте, а не вращаются вместе с якорем.

Давайте рассмотрим несколько положений магнитных полюсов якоря и статора  относительно друг друга.



1.     положительный полюс якоря повёрнут к отрицательному полюсу статора, а отрицательный к положительному. Такой якорь вращаться не будет, так как на него не действуют силы приводящие к вращению. А действуют две силы направленные от центра к полюсам. Назовём для удобства это положение «мёртвым»




2.     Положительный полюс якоря повёрнут к положительному полюсу статора, а отрицательный к отрицательному. Практически такое положение найти очень трудно, но теоретически оно существует. В этом положении силы будут направлены от полюсов к центру и вращения также не произойдёт. Это положение якоря тоже назовём «мёртвым».




3.     Положение якоря равноудалённое от мёртвых положений. То есть оси полюсов якоря и статора перпендикулярны. В этом положении на якорь будет действовать наибольшие силы приводящие его в движение в одну сторону, а при повороте на 180градусов – в другую.



Вот такое положение якоря относительно статора является наилучшим.  И даёт возможность производить реверс сменой полярности на щётках.


Но, вот здесь и ожидает нас неожиданный подвох. До сих пор мы с вами рассматривали статичную картинку. А на самом деле якорь вращается. И на него действуют дополнительные факторы. Например, якорь провернулся, щётки коснулись других ламелей и якорю нужно перемагнитится.  Вот как раз на перемагничивание и нужно определённое время. И это время зависит от многих факторов. От состава металла, от массы и габаритов якоря, от толщины пластин и пр. И пока якорь будет перемагничиваться, он успеет провернуться на некоторый угол,  уйдёт от оптимального положения и приблизится к мёртвой точке. Причём чем больше обороты якоря, тем больше будет угол отклонения и соответственно ухудшаться характеристики двигателя. И чтобы вернуть якорь в оптимальное положение, мы должны  начать перемагничивание заранее, то есть повернуть щётки на точно такой угол против направления вращения. Учитывая это, промышленные двигателя постоянного тока делают с подвижным щёточным узлом. Который позволяет настраивать положение щёток в зависимости от направления вращения и оборотов двигателя, добиваясь наилучшего КПД.


Как же этот вопрос решается в электроинструменте, ведь щётки  зачастую расположены перпендикулярно статорным катушкам. Этот угол учитывается при намотке якоря. И у обмотчиков называется «сдвиг».  То есть якорю уже при намотке задаётся в какую сторону он будет вращаться. Либо двигатель может быть реверсивным, например двигатель современной стиральной машины, но это ухудшит его характеристики.
Возникает вопрос, как же выполнен реверс в реверсивном электроинструменте, дрелях, шуруповёртах, перфораторах?  Здесь всё зависит от производителя, габаритов якоря, назначения реверса.  Некоторые шуруповёрты, которые должны и откручивать и закручивать, соответственно хорошо вращаться в разных направлениях сделаны реверсивными. А так как масса якоря у них маленькая и обороты сравнительно небольшие, то и угол отклонения соответственно небольшой. В дрелях, где реверс нужен не часто, и не на полную мощность, производители зачастую ограничивают обороты на реверсе ограничителем в самой кнопке. А вот уже на большинстве перфораторов (и на некоторых мощных брендовых дрелях), мы можем наблюдать переключатель реверса со смещением положения щёток.


Учитывая всё вышесказанное, можно сделать вывод, что если на электроинструменте реверс не предусмотрен, то изменив направление вращения якоря, только поменяв местами провода, идущие к щёткам, мы ухудшим электромеханические характеристики двигателя. А добиться хорошего результата мы сможем, изменив положение щёток. Сместив их примерно на 60 градусов против нужного нам вращения.


Удачных Вам самоделок!





Комментариев нет:

Отправить комментарий