Експериментальне дослідження універсального високошвидкісного колекторного двигуна змінного струму

Abstract

Колекторні двигуни змінного струму потужністю від десятка до сотень ват мають широке застосування в електроприводах гнучких виробничих систем, промислових роботів, систем автоматики і транспортних засобів. Найбільш поширеним є використання універсальних колекторних електродвигунів змінного струму. Універсальними їх називають тому, що вони можуть працювати як від мережі змінного, так і постійного струму. Вони мають можливість плавно змінювати швидкість обертання приводу – його валу, який приводить у рух виконавчий механізм. Актуальним напрямком є проведення експериментальних досліджень універсальних колекторних двигунів змінного струму, які використовуються в якості приводу ручного електроінструменту. Це проводиться за рахунок використання спеціально розробленого експериментального стенду, який враховує особливості роботи таких електродвигунів. Метою роботи є експериментальне дослідження універсального колекторного двигуна змінного струму для оцінки його параметрів та характеристик. Для оцінки параметрів та характеристик такого двигуна приводу ручного електроінструменту розроблено експериментальний стенд, який враховує високу швидкість обертання вихідного валу приладу та дозволяє плавно змінювати навантаження для отримання робочих характеристик. В якості об'єкта дослідження використовується ручний електроінструмент всесвітньо відомого виробника Makita, модель GA5030. Конструктивно привідний двигун є колекторною машиною змінної напруги з послідовним збудженням. Регулювання швидкості обертання таких двигунів здійснюється за рахунок зміни напруги живлення, що подається на двигун. Розроблено структуру експериментального стенду по дослідженню високошвидкісних універсальних колекторних машин, проведено підбір всіх комплектуючих та праведно монтаж стенду, згідно з розробленою принциповою електричною та монтажною схемою. За допомогою розробленого стенду знято робочі характеристики досліджуваного двигуна Р1, Іа, η, cosϕ, n, М= f(Р2). Досліджуваний двигун відповідає заявленим характеристикам. Величина номінального ККД знаходиться в межах 36% при досить великому значенні коефіцієнта потужності cosϕ≈0,98.

AC collector motors with power from tens to hundreds of watts are widely used in electric drives of flexible production systems, industrial robots, automation systems and vehicles. The most common is the use of universal alternating current collector electric motors. They are called universal because they can work from both an alternating current and a direct current network. They have the ability to smoothly change the speed of rotation of the drive - its shaft, which sets the executive mechanism in motion. An actual direction is conducting experimental studies of universal alternating current collector motors, which are used as a drive for hand-held power tools. This is done through the use of a specially developed experimental stand that takes into account the peculiarities of the operation of such electric motors. The purpose of the work is an experimental study of a universal AC collector motor to evaluate its parameters and characteristics. To evaluate the parameters and characteristics of such a motor for the drive of a handheld electric tool, an experimental stand was developed, which takes into account the high speed of rotation of the output shaft of the device and allows smoothly changing the load to obtain operating characteristics. The hand-held electric tool of the world-famous manufacturer Makita, model GA5030, is used as the research object. Structurally, the drive motor is a collector machine of variable voltage with series excitation. The speed of rotation of such motors is regulated by changing the power supply voltage supplied to the motor. The structure of the experimental stand for the study of highspeed universal collector machines was developed, all components were selected and the stand was correctly assembled, according to the developed basic electrical and assembly diagram. Using the developed stand, the operating characteristics of the engine under study P1, Ia, η, cosϕ, n, M= f(P2) were recorded. The engine under study meets the stated characteristics. The value of the nominal efficiency is within 36% with a rather large value of the power factor cosϕ≈0.98.