2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое кпе двигателя

Конденсатор переменной ёмкости: описание, устройство и схема

Что представляет собой такой элемент, как конденсатор? Это небольшой радиоэлемент со средоточенной электрической емкостью, образующейся двумя или же большим числом электродов. В некоторых случаях этот элемент еще называют обкладкой. Эти маленькие детали разделяются такой вещью, как диэлектрик (специальная бумага, тонкий слой слюды, керамики и т. д.). Емкость этой детали будет зависеть от таких показателей, как размер (площадь) обкладок, расстояние между этими элементами, а также от свойств самого диэлектрика.

Общая информация

Очень важный факт. Конденсатор имеет одно свойство, которое проявляется в цепи переменного тока. Для такого контура эта деталь будет являться сопротивлением, величина которого будет зависеть от частоты. Если частота увеличивается, то сопротивление будет уменьшаться, и наоборот.

Существуют основные единицы измерения, при помощи которых можно определить принадлежность того или иного конденсатора. К ним относят Фарад, микроФарад и т. д. Обозначение на элементах этих единиц, соответственно, такое: Ф, мкФ.

Кпе своими руками – Самодельный КПЕ с воздушным диэлектриком – Самодельный КПЕ с воздушным диэлектриком

Предлагаемый вниманию читателей конденсатор переменной ёмкости (КПЕ) с изолированными ротором и статором прост конструктивно, не требует применения дефицитных материалов и станочных работ и может быть изготовлен в домашних условиях радиолюбителем, владеющим элементарными слесарными навыками.

Конденсатор кпе своими руками

Из материалов понадобятся жесть или латунь толщиной 0,5…0,6 мм (желательно лужёные), кусочек листовой латуни толщиной 0,8… 1 мм, отрезки медной проволоки диаметром 3 мм и тонкостенной медной трубки диаметром 7 мм, немного листового стеклотекстолита толщиной 6 мм, чуть более дюжины винтов М3 и припой (желательно ПОС-60, как довольно низкоплавкий и обеспечивающий хороший внешний вид паяного соединения), а из инструментов — ножовка и ножницы по металлу, напильники, шуруповёрт или дрель, несколько свёрл и мощный (не менее 100 Вт) электропаяльник.

Устройство КПЕ показано на сайте радиочипи. Он состоит из статора (детали 1, 12), ротора (детали 5, 6, 8, 18, 19) и корпуса (детали 2, 10, 11, 16, 17). Его ёмкость зависит от угла поворота ротора относительно статора, т. е. от взаимно перекрываемой площади роторных и статорных пластин, их числа и воздушного зазора между ними. Пластины статора 1 закреплены пайкой на фиксаторах 12, которые, в свою очередь, закреплены в отверстиях боковых планок 16 корпуса КПЕ. Пластины ротора 5 припаяны к валику 6 и фиксатору 8.

Валик 6 вращается в подшипниках 14, закреплённых на планках 16 винтами 15. Осевое смещение ротора предотвращают закреплённые на валике 6 ограничительные шайбы 18, упирающиеся в подшипники 14, а в направлении, перпендикулярном оси, — ограничители-токосъёмники 7, закреплённые на подшипниках 14 и планках 16 винтами 15. Корпус КПЕ представляет собой прямоугольную рамку, состоящую из скреплённых винтами 10 и 17 двух планок 16 и поперечных планок 2 и 11.

При изготовлении КПЕ заготовки одинаковых деталей (пластин ротора и статора, подшипников 14, планок 16) рекомендуется обрабатывать совместно, объединив их в пакеты с помощью заклёпок или винтов с гайками (именно для этого предусмотрены отверстия диаметром 2,6 мм в пластинах ротора). В описываемом варианте КПЕ статор и ротор содержат по восемь пластин, воздушный зазор между ними — около 2 мм, максимальная ёмкость — около 90 пФ.

Разумеется, форма пластин, их число и зазор между ними могут быть и иными, здесь многое зависит от возможностей и опыта радиолюбителя, например, браться сразу за изготовление конденсатора с зазором менее 1 мм при отсутствии достаточного опыта в слесарном деле вряд ли стоит. Перед сборкой ротора и статора валик 6, фиксаторы 8, 12 и места пайки на пластинах (пояски шириной 2…3 мм вокруг отверстий под валик и фиксаторы) необходимо залудить.

Кроме того, следует заготовить вырезанные из гофрокартона, толщиной, равной воздушному зазору между пластинами (т. е. 2 мм), технологические прокладки размерами 35×35 мм (их число должно быть примерно на десяток больше числа пластин). Выбор материала прокладок обусловлен низкой теплоёмкостью гофрокартона, что облегчает процесс пайки пластин к фиксаторам. Далее к верхней (по рисунку) боковой планке 16 привинчивают планки 2 и 11, подшипник 14 и токосъёмник-ограничитель 7.

В валике 6 сверлят отверстие под штифт 19. Запрессовав его, надевают на валик ограничительную шайбу 18, после чего его конец вставляют в отверстие, образованное полукруглым вырезом в подшипнике 14 и токосъёмником 7, а концы фиксаторов 12 — в соответствующие отверстия планки 16. Положив на её внутреннюю сторону четыре-пять картонных прокладки, надевают на валик 6 первую пластину ротора, кладут на неё следующую прокладку, затем на выступающие внутрь концы фиксаторов 12 надевают первую пластину статора, кладут следующую прокладку, надевают на валик следующую пластину ротора и т. д.

Когда число пластин ротора достигнет трёх-четырёх, в их отверстия диаметром 3,3 мм вставляют фиксатор 8, и в дальнейшем каждую следующую пластину ротора надевают и на валик 6, и на фиксатор 8. Установив на место последнюю пластину статора, привинчивают вторую планку 16, вставляют в зазор между ней и пластиной статора последние несколько технологических прокладок из гофрокартона, и, если необходимо, выбирают излишний зазор между ними дополнительными прокладками нужной толщины.

Читать еще:  Что то звенит в двигателе питбайка

После этого свободные концы фиксаторов 12 вставляют в соответствующие отверстия второй планки 16, а конец трубчатого валика 6 с предварительно надетой на него второй шайбой 18 — в вырез второго подшипника 14, устанавливают на место второй ограничитель-токосъёмник 7 и фиксируют его положение винтом 15. Взаимное положение пластин ротора и статора фиксируют припоем, прогревая места пайки их к валику и фиксаторам мощным паяльником.

Перед пайкой фиксаторы статора 12 устанавливают в положение, в котором их концы выступают за пределы планок 16 примерно на одинаковую величину, а фиксатор 8 — с таким расчётом, чтобы при максимальной ёмкости его нижний (по рисунку) конец надёжно упирался в винт-ограничитель 9.

Завершают сборку установкой на место винтов-ограничителей 4 и 9. Первым фиксируют ротор в положении, соответствующем минимальной ёмкости КПЕ, вторым — в положении, соответствующем его максимальной ёмкости. Положение самих винтов фиксируют гайками 3 (М3). Выступающие концы фиксаторов 12 аккуратно расклёпывают в отверстиях планок 16. Материалы деталей КПЕ и некоторые технологические указания по его сборке содержатся в подписи к рис. 1. Внешний вид одного из вариантов практической конструкции показан на рис. 2.

Рис. 1. Конструкция КПЕ: 1 — пластина статора, жесть, латунь листовая толщиной 0,5 мм, 8 шт., паять к фиксаторам 12; 2 — планка торцевая, стеклотекстолит листовой толщиной 6 мм, крепить к деталям 16 винтами 17; 3 — гайка М3, 2 шт.; 4. 9 — винт М3х15, 2 шт., фиксировать в найденном положении гайками 3; 5 — пластина ротора, жесть, латунь листовая толщиной 0,5 мм, 8 шт., паять к валику 6 и фиксатору 8; 6 — валик ротора, трубка латунная тонкостенная (отрезок колена телескопической антенны), паять к пластинам 5; 7 токосъёмник-ограничитель, проволока стальная диаметром 0,8 мм, 2 шт., крепить к деталям 14 и 16 винтами 15; 8 — фиксатор роторных пластин, про-волока медная диаметром 3,2 мм, 2 шт., паять к дет. 5; 10 — винты (МЗх12, 4 шт.) крепления планки 11 к деталям 16; 11 — планка, стеклотекстолит толщиной 6 мм. крепить к деталям 16 винтами 10; 12 — фиксатор статорных пластин, проволока медная диаметром 3,2 мм, 2 шт., паять к деталям 1; 13 — лепесток, медь, латунь листовая толщиной 0,5 мм, 2 шт., крепить к дет. 16 винтом 15; 14 — подшипник, латунь толщиной 1 мм. 2 шт., крепить к детали 16 винтом 15; 15 — винт МЗх6, 6 шт.; 16 — планка боковая, стеклотекстолит толщиной 6 мм, 2 шт., крепить к деталям 2 и 11 винтами 10 и 17; 17 — винт М3х12, 4 шт.; 18 — шайба ограничительная, латунь толщиной 1 мм. 2 шт., паять к детали 6; 19 — штифт, проволока медная диаметром 2 мм, запрессовать в деталь 6 до пайки шайб 18.

Особые формы механически регулируемых конденсаторов

Несколько разделов

Очень часто несколько секций статора / ротора расположены друг за другом на одной оси, что позволяет настраивать несколько настроенных схем с использованием одного и того же элемента управления, например преселектора, входного фильтра и соответствующего генератора в цепи приемника. Секции могут иметь одинаковые или разные номинальные емкости, например, 2 × 330 пФ для AM-фильтра и генератора, плюс 3 × 45 пФ для двух фильтров и генератора в FM-секции одного и того же приемника. Конденсаторы с несколькими секциями часто включают в себя подстроечные конденсаторы, подключенные параллельно переменным секциям, которые используются для настройки всех настроенных цепей на одну и ту же частоту.

Бабочка

Бабочки конденсатор является формой поворотного переменного конденсатора с двумя независимыми наборами статорных пластин противоположных друг друг, и бабочка -образный ротор расположен таким образом , что поворот ротора будет варьировать емкости между ротором и статором либо в равной степени.

Бабочка конденсаторы используются в симметричных настроенных схемах, например , ВЧ мощности усилитель этапы двухтактной конфигурации или симметричных антенных тюнерах , где потребность ротора быть «холодной», т.е. подключен к РФ (но не обязательно DC ) основной потенциалу. Поскольку пиковый высокочастотный ток обычно протекает от одного статора к другому, не проходя через контакты стеклоочистителя, конденсаторы типа «бабочка» могут выдерживать большие резонансные высокочастотные токи, например, в магнитных рамочных антеннах .

В конденсаторе типа бабочка статоры и каждая половина ротора могут покрывать только максимальный угол 90 °, так как должно быть положение без перекрытия ротора / статора, соответствующее минимальной емкости, поэтому поворот только на 90 ° охватывает весь диапазон емкости. .

Разделенный статор

Тесно связанный переменный конденсатор с разделенным статором не имеет ограничения по углу 90 °, поскольку он использует два отдельных пакета электродов ротора, расположенных в осевом направлении друг за другом. В отличие от конденсатора с несколькими секциями, пластины ротора в разделенном конденсаторе статора установлены с противоположных сторон от оси ротора. В то время как у разделенного конденсатора статора преимущества электродов большего размера по сравнению с конденсатором бабочки, а также угла поворота до 180 °, разделение пластин ротора приводит к некоторым потерям, поскольку высокочастотный ток должен проходить через ось ротора, а не проходить прямо через каждую из них. лопасть ротора.

Дифференциальный

Дифференциальные переменные конденсаторы также имеют два независимых статора, но в отличие от конденсатора типа бабочка, где емкости с обеих сторон увеличиваются одинаково при вращении ротора, в дифференциальном переменном конденсаторе емкость одной секции увеличивается, а емкость другой секции уменьшается, сохраняя сумму двух емкости статора постоянны. Следовательно, дифференциальные переменные конденсаторы можно использовать в емкостных потенциометрических схемах.

Читать еще:  Двигатель d15b схема подключения

Типы коллекторных электродвигателей

По конструкции статора коллекторный двигатель может быть с постоянными магнитами и с обмотками возбуждения.

Коллекторный двигатель с постоянными магнитами

Коллекторный двигатель постоянного тока (КДПТ) с постоянными магнитами является наиболее распространенным среди КДПТ. Индуктор этого двигателя включает постоянные магниты, которые создают магнитное поле статора. Коллекторные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (КДПТ ПМ) обычно используются в задачах не требующих больших мощностей. КДПТ ПМ дешевле в производстве, чем коллекторные двигатели с обмотками возбуждения. При этом момент КДПТ ПМ ограничен полем постоянных магнитов статора . КДПТ с постоянными магнитами очень быстро реагирует на изменение напряжения. Благодаря постоянному полю статора легко управлять скоростью двигателя. Недостатком электродвигателя постоянного тока с постоянными магнитами является то, что со временем магниты теряют свои магнитные свойства, в результате чего уменьшается поле статора и снижаются характеристики двигателя.

    Преимущества:
  • лучшее соотношение цена/качество
  • высокий момент на низких оборотах
  • быстрый отклик на изменение напряжения
    Недостатки:
  • постоянные магниты со временем, а также под воздействием высоких температур теряют свои магнитные свойства

Коллекторный двигатель с обмотками возбуждения

    По схеме подключения обмотки статора коллекторные электродвигатели с обмотками возбуждения разделяют на двигатели:
  • независимого возбуждения
  • последовательного возбуждения
  • параллельного возбуждения
  • смешанного возбуждения

Двигатели независимого и параллельного возбуждения

В электродвигателях независимого возбуждения обмотка возбуждения электрически не связана с обмоткой якоря (рисунок выше). Обычно напряжение возбуждения UОВ отличается от напряжения в цепи якоря U. Если же напряжения равны, то обмотку возбуждения подключают параллельно обмотке якоря. Применение в электроприводе двигателя независимого или параллельного возбуждения определяется схемой электропривода. Свойства (характеристики) этих двигателей одинаковы [3].

В двигателях параллельного возбуждения токи обмотки возбуждения (индуктора) и якоря не зависят друг от друга, а полный ток двигателя равен сумме тока обмотки возбуждения и тока якоря. Во время нормальной работы, при увеличении напряжения питания увеличивается полный ток двигателя, что приводит к увеличению полей статора и ротора. С увеличением полного тока двигателя скорость так же увеличивается, а момент уменьшается. При нагружении двигателя ток якоря увеличивается, в результате чего увеличивается поле якоря. При увеличении тока якоря, ток индуктора (обмотки возбуждения) уменьшается, в результате чего уменьшается поле индуктора, что приводит к уменьшению скорости двигателя, и увеличению момента.

    Преимущества:
  • практически постоянный момент на низких оборотах
  • хорошие регулировочные свойства
  • отсутствие потерь магнетизма со временем (так как нет постоянных магнитов)
    Недостатки:
  • дороже КДПТ ПМ
  • двигатель выходит из под контроля, если ток индуктора падает до нуля

Коллекторный электродвигатель параллельного возбуждения имеет механическую характеристику с уменьшающимся моментом на высоких оборотах и высоким, но более постоянным моментом на низких оборотах. Ток в обмотке индуктора и якоря не зависит друг от друга, таким образом, общий ток электродвигателя равен сумме токов индуктора и якоря. Как результат данный тип двигателей имеет отличную характеристику управления скоростью. Коллекторный двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой возбуждения обычно используется в приложениях, которые требуют мощность больше 3 кВт, в частности в автомобильных приложениях и промышленности. В сравнении с КДПТ ПМ, двигатель параллельного возбуждения не теряет магнитные свойства со временем и является более надежным. Недостатками двигателя параллельного возбуждения являются более высокая себестоимость и возможность выхода двигателя из под контроля, в случае если ток индуктора снизится до нуля, что в свою очередь может привести к поломке двигателя [5].

Двигатель последовательного возбуждения

В электродвигателях последовательного возбуждения обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря, при этом ток возбуждения равен току якоря (Iв = Iа), что придает двигателям особые свойства. При небольших нагрузках, когда ток якоря меньше номинального тока (Iа &lt Iном) и магнитная система двигателя не насыщена (Ф

Iа), электромагнитный момент пропорционален квадрату тока в обмотке якоря:

,

  • где M – момент электродвигателя, Н∙м,
  • сМ – постоянный коэффициент, определяемый конструктивными параметрами двигателя,
  • Ф – основной магнитный поток, Вб,
  • Ia – ток якоря, А.

С ростом нагрузки магнитная система двигателя насыщается и пропорциональность между током Iа и магнитным потоком Ф нарушается. При значительном насыщении магнитный поток Ф с ростом Iа практически не увеличивается. График зависимости M=f(Ia) в начальной части (когда магнитная система не насыщена) имеет форму параболы, затем при насыщении отклоняется от параболы и в области больших нагрузок переходит в прямую линию [3].

Способность двигателей последовательного возбуждения развивать большой электромагнитный момент обеспечивает им хорошие пусковые свойства.

    Преимущества:
  • высокий момент на низких оборотах
  • отсутствие потерь магнетизма со временем
    Недостатки:
  • низкий момент на высоких оборотах
  • дороже КДПТ ПМ
  • плохая управляемость скоростью из-за последовательного соединения обмоток якоря и индуктора
  • двигатель выходит из под контроля, если ток индуктора падает до нуля
Читать еще:  Автосигнализации без дистанционного запуска двигателя

Коллекторный двигатель последовательного возбуждения имеет высокий момент на низких оборотах и развивает высокую скорость при отсутствии нагрузки. Данный электромотор идеально подходит для устройств, которым требуется развивать высокий момент (краны и лебедки), так как ток и статора и ротора увеличивается под нагрузкой. В отличии от КДПТ ПМ и двигателей параллельного возбуждения двигатель последовательного возбуждения не имеет точной характеристики контроля скорости, а в случае короткого замыкания обмотки возбуждения он может стать не управляемым.

Двигатель смешанного возбуждения

Двигатель смешанного возбуждения имеет две обмотки возбуждения, одна из них включена параллельно обмотке якоря, а вторая последовательно. Соотношение между намагничивающими силами обмоток может быть различным, но обычно одна из обмоток создает большую намагничивающую силу и эта обмотка называется основной, вторая обмотка называется вспомогательной. Обмотки возбуждения могут быть включены согласовано и встречно, и соответственно магнитный поток создается суммой или разностью намагничивающих сил обмоток. Если обмотки включены согласно, то характеристики скорости такого двигателя располагаются между характеристиками скорости двигателей параллельного и последовательного возбуждения. Встречное включение обмоток применяется, когда необходимо получить неизменную скорость вращения или увеличение скорости вращения с увеличением нагрузки. Таким образом, рабочие характеристики двигателя смешанного возбуждения приближаются к характеристикам двигателя параллельного или последовательного возбуждения, смотря по тому, какая из обмоток возбуждения играет главную роль [4].

    Преимущества:
  • хорошие регулировочные свойства
  • высокий момент на низких оборотах
  • менее вероятен выход из под контроля
  • отсутствие потерь магнетизма со временем
    Недостатки:
  • дороже других коллекторных двигателей

Двигатель смешанного возбуждения имеет эксплуатационные характеристики двигателей с параллельным и последовательным возбуждением. Он имеет высокий момент на низких оборотах, так же как двигатель последовательного возбуждения и хороший контроль скорости, как двигатель параллельного возбуждения. Двигатель смешанного возбуждения идеально подходит для устройств автомобилей и промышленности (таких как генераторы). Выход двигателя смешанного возбуждения из под контроля менее вероятен, так как для этого ток параллельной обмотки возбуждения должен уменьшиться до нуля, а последовательная обмотка возбуждения должна быть закорочена.

Запитываем мотор

Для начала внимательно изучите демонтированный электродвигатель. На коллекторе обычно имеются 6 выводов: два для подключения таходатчика и по паре проводов статорной и роторной обмотки. Тахогенератор за пределами стиральной машины не пригодится, поэтому эти контакты можно сразу сбросить со счетов.

Чтобы запитать однофазный движок, необходимо соединить выход статорной и начало роторной обмотки, а другие концы подсоединить к нулевому контакту и фазе.

Для определения выводов обмоток на штекере потребуется мультиметр. Один щуп тестера следует приложить к клемме, а свободный – поочередно прислонять к прочим контактам. Если омметр просигнализирует о коротком замыкании, значит, две клеммы подведены к одной электрообмотке.

Когда все в порядке, можно подать на мотор стандартное 220-вольтовое напряжение. При нормальном раскладе движок заработает и начнет крутиться в одностороннем порядке – против или по часовой стрелке.

В чем сложность выбора такого конденсатора?

В принципе большего отличия нет, но различные конденсаторы для асинхронных электродвигателей потребует другого расчета допустимого напряжения. Потребуется около 100 ватт для каждого мкФ емкости устройства. И они отличаются доступными режимами работы электродвигателей:

  • Используется пусковой конденсатор и слой дополнительной обмотки (только для процесса пуска) тогда расчет емкости конденсатора – 70 мкФ для 1 кВт от мощности электродвигателя;
  • Используется рабочий вариант конденсатора с емкостью в 25 – 35 мкФ на основе дополнительной обмотки с постоянным подключением в процессе всей длительности работы устройства;
  • Применяется рабочий вариант конденсатора на основе параллельного подключения пусковой версии.

Но в любом случае необходимо отслеживать уровень разогревания элементов двигателя в процессе его эксплуатации. Если замечено перегревание тогда необходимо принять меры.

В случае с рабочим вариантом конденсатора рекомендуем уменьшить его емкость. Рекомендуем использовать конденсаторы, работающие на основе мощности в 450 или больше В, поскольку они считаются оптимальным вариантом.

Чтобы избежать неприятных моментов до подключения к электродвигателю рекомендуем убедится в работоспособности конденсатора с помощью мультиметра. В процессе создания необходимой связки с электродвигателем пользователь, может, создать полностью работоспособную схему.

Почти всегда выводы обмоток и конденсаторов находятся в клеммной части корпуса электродвигателя. За счет этого можно создать фактически любую модернизацию.

Важно: Пусковая версия конденсатора должна обладать рабочим напряжением не менее 400 В, что связано с появлением всплеска увеличенной мощности до 300 – 600 В, происходящего в процессе пуска либо завершения работы двигателя.

Так, чем отличается однофазный асинхронный вариант электродвигателя? Разберемся в этом подробно:

  • Его часто применяют для бытовых приборов;
  • Для его запуска используется дополнительная обмотка и потребуется элемент для сдвигания фазы – конденсатор;
  • Подключается на основе множества схем с помощью конденсатора;
  • Для улучшения пускового момента применяется пусковая версия конденсатора, а рабочие характеристики увеличиваются с помощью рабочего варианта конденсатора.

Теперь вы получили необходимую информацию и знаете, как подключить конденсатор к асинхронному двигателю чтобы обеспечить максимальную эффективность. А также у вас появились знания о конденсаторах и способах их применения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector