Jaké jsou typy elektrických motorů a jak se liší

Jak fungují motory

Princip činnosti všech typů elektrických motorů spočívá v interakci magnetických polí rotoru a statoru. V tomto případě může být magnetické pole vytvořeno konstantním magnetem nebo vinutím (cívkovým elektromagnetem).

V závislosti na výkonu a typu motoru mohou být vinutí umístěna pouze na statoru nebo na statoru a na rotoru. Zkusme vysvětlit zařízení a princip činnosti pro figuríny v elektrice.

Nejprve uvažujeme o návrhu motorů kolektorů. Například u malých stejnosměrných motorů stejnosměrného proudu, jako u rádiových modelů, jsou permanentní magnety umístěny na statoru a cívky měděného drátu jsou navinuty do rotoru. Proud do rotorových cívek takového elektrického motoru je dodáván prostřednictvím kartáčové sestavy sestávající z kartáčů a kolektoru. Na kolektoru jsou lamely, ke kterým jsou připojeny vodiče vinutí.

Po zapnutí napájení se rotor (kotva) začne otáčet, je na něm upevněn kolektor a pevné kartáče se dotýkají střídavě různých párů lamely kolektoru. Prostřednictvím kartáčů a lamel je proud dodáván vinutím rotoru buď do jednoho vinutí nebo do druhého, čímž se vytváří měnící se magnetické pole, které interaguje s magnetickým polem. V důsledku toho jsou přitahovány póly rotujících a stacionárních elektromagnetů, a proto dochází k rotaci.

Pokud vynecháte některé nuance, pak čím větší je proud rotoru, tím větší je toto pole a čím rychleji se rotor otáčí. To se však týká zejména DC a AC kolektorových strojů (jsou univerzální).

Pokud mluvíme o asynchronním motoru (HELL) s rotorem veverkové klece - jedná se o střídavý elektromotor bez kartáčů. V něm jsou vinutí umístěna na statoru (a) a rotorem je tyč (b), krátce uzavřená kroužky - tzv. Veverková klec.

V tomto případě rotující magnetické pole statoru generuje proud v tyčích rotoru, díky čemuž se také objeví jiné magnetické pole. A co se stane, když jsou poblíž dva magnety?

Jsou odrazováni nebo přitahováni jeden k druhému. Protože je rotor upevněn na koncích ložisek, začne se rotovat.AM je určeno pouze pro střídavý proud a rychlost otáčení hřídele závisí na frekvenci proudu a počtu pólů vinutí statoru, tento problém podrobněji probereme v článku o asynchronních motorech.

Ale pro zahájení rotace hřídele takového motoru je důležité buď tlačit (dát počáteční rychlost), nebo vytvořit rotující magnetické pole. Vytváří se pomocí vinutí uspořádaných určitým způsobem, připojených k třífázové napájecí síti (například 380 V), nebo pomocí startovacích a pracovních kondenzátorů (v tzv. Indukčních kondenzátorových motorech).

Kromě interakce magnetických polí se jedná o rotaci hřídele motoru a Ampérová síla.

Proto je třeba si uvědomit, že moment na hřídeli abstraktního motoru a počet otáček závisí na konstrukci a typu elektrického stroje, jakož i na síle proudu a jeho frekvenci. Opakuji, že v tomto článku se nebudeme zabývat podrobnostmi o vlastnostech zařízení jednotlivých typů a typů elektromotorů, ale za tímto účelem vytvoříme samostatné články.

Je třeba poznamenat, že asynchronní a univerzální kolektorové motory jsou nejčastější v každodenním životě a ve výrobě, v pohonech stavebních vozidel. Používají se všude, jak pro pohyb průmyslových mechanismů, tak pro automobily, elektrická vozidla a používané v domácích spotřebičích až po elektrický kartáček na zuby.

Hlavní klasifikace

Elektrické motory se tedy dělí hlavně na stroje pracující na stejnosměrný proud a na střídavý proud. Jaký je rozdíl mezi střídavým a stejnosměrným proudem? https://csm.electricianexp.com/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Budeme zvažovat typy elektrických motorů ze strojů pracujících od přestávky.

AC motory

Většina elektrických strojů používaných ve výrobě a v každodenním životě k pohonu výtahů, v jiných typech elektrických pohonů pracuje ze střídavého proudu.

Třífázové motory lze klasifikovat takto:

• asynchronní;
• synchronní.

V tomto případě se indukční motory liší buď konstrukcí rotoru:

• rotor s klecovou klecí (nejčastější u libovolného počtu fází);
• s fázovým rotorem (pouze třífázový).

A podle počtu fází:

• jednofázové (se startovacím kondenzátorem) se používají v domácích elektrických ventilátorech a jiných nízkoenergetických zařízeních;
• kondenzátor nebo dvoufázový (je jednofázový s kondenzátorem, který se během provozu nevypne, díky kterému se vytvoří „druhá“ fáze) se používají v malých čerpadlech, větrání, v pračkách typu „baby“ a starých modelech vyrobených v SSSR;
• třífázové jsou nejčastější a používají se všude ve výrobě.

Existují různé vzory jednofázového krevního tlaku, seznam ukazuje dvě hlavní možnosti!

Charakteristikou všech asynchronních elektrických motorů je to, že rychlost rotoru je o něco nižší než rychlost rotace statorového magnetického pole a je rovna:

kde n je počet otáček za minutu, f je frekvence napájecí sítě, p je počet párů pólů, s je skluzu a "60" je sekunda za minutu.

Rychlost rotoru je tedy určována frekvencí napájecí sítě, konstrukcí vinutí nebo spíše počtem dvojic pólů (cívek) v ní a velikostí skluzu.

Klouzání je hodnota, která charakterizuje, o kolik méně je rychlost rotoru vzhledem k frekvenci rotujícího magnetického pole. Za normálních provozních podmínek leží rozmezí 0,01-0,06. Jednoduše řečeno, pole ve statoru s jedním párem pólů se otáčí rychlostí:

60 x 50/1 = 3 000 ot / min

Se dvěma páry - 1500 otáček za minutu a se třemi páry - 1000 otáček za minutu.

Při posuvu například při 0,05 bude rychlost rotoru rovna:

3000 * (1-0,05) = 2850 ot / min

K nastavení rychlosti takových motorů použijte měniče kmitočtu, protože nemůžeme ovlivnit další proměnné výše uvedeného vzorce.

Nejběžnější jsou asynchronní motory s napájecím napětím 220 V pro připojení vinutí podle trojúhelníkového obvodu a 380 V podle hvězdného obvodu.

Pokud je u třífázového elektrického stroje vytvořeno rotující statorové pole podle polohy vinutí a fázového posunu v síti o 120 °, není tento účinek u jednofázových pozorován. Hřídel se bude otáčet, pokud jej nastavíte na počáteční otáčení otáčením hřídele ručně nebo instalací kondenzátoru fázového posunu, který vytvoří fázový posun na startovacím vinutí.

Podobně jsou uspořádány dvoufázové kondenzátorové motory, ale druhé vinutí se po spuštění nevypne, ale pokračuje v práci kondenzátor. Proto název „dvoufázový“ spíše odkazuje na schéma a schéma zapojení než na výkonové obvody. Dvoufázové i jednofázové jsou navrženy pro provoz v síti 220V.

Synchronní elektrické motory (LED) se téměř vždy provádějí s budicím vinutím na kotvě a budicí proud se do něj přenáší buď pomocí kartáčové sestavy nebo indukované elektromagnetickým systémem.

To je nezbytné, aby se jeho hřídel otáčel s frekvencí, která se kryje s frekvencí rotace statorového pole. To znamená, že v tomto případě neexistuje žádný takový parametr, jako je prokluz.

Budicí proud je dodáván ze speciálních budicích systémů, jako je "generátor-motor" nebo elektronické převaděče na tyristory nebo tranzistory. Nejběžnější v domácích podnicích jsou taková zařízení jako VTE, TVU atd.

Ne vždy se vyskytuje vinutí pole a kartáče, například v mikrovlnné troubě se v pohonu rotace desek používá synchronní motor s permanentními magnety.

Synchronní stroje jsou explicitní a implicitní. Vizuální rozdíly jsou v konstrukci rotoru, v praxi je rozdíl v jejich vlastnostech, metodách výroby a designu. V praxi je obyčejný domácí elektrikář s nimi pravděpodobně nesetká.

Zbývá říci hlavní věc o střídavých motorech - je obtížné upravit rychlost otáčení kvůli skutečnosti, že jejich rychlost je vázána na rychlost. Pokles napětí (proudu) na statoru nebo buzení (pro synchronní a asynchronní s fázovým rotorem) vede k poklesu točivého momentu a ke zvýšení hodnoty skluzu (pro HELL), zatímco hřídel se může otáčet pomaleji. K regulaci rychlosti takových motorů potřebujete měnič kmitočtu. O tom, jak si vybrat chastotnik, jsme v článku řekli: https://csm.electricianexp.com/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

Stejnosměrné motory

K dispozici jsou následující typy a typy stejnosměrných motorů:

1. Stejnosměrné kartáčové motory Skládají se z magnetů nebo budicí cívky a kotvy, proud do vinutí kotvy se přenáší pomocí kartáčové sestavy, jejíž nevýhodou je postupné opotřebení.
2. Univerzální kolektorové motory. Jsou podobné těm předchozím, ale mohou pracovat jak ze stejného, ​​tak ze střídavého proudu.
3. Kartáč nebo kartáč. Skládá se z vinutí statoru, na rotor jsou instalovány permanentní magnety. Je připojen k DC obvodu pomocí speciálního ovladače, který přepíná vinutí statoru.

Sběrné motory lze rozdělit do skupin podle typu buzení:

• se vzrušením;
• s nezávislým vzrušením.

Podle typu připojení polních vinutí se rozlišují takto:

1. Sekvenční buzení vám umožní získat vysoký moment na hřídeli, ale volnoběžná rychlost je také velmi vysoká a může poškodit motor (půjde do mezery).
2. Paralelní buzení - v tomto případě jsou otáčky stabilnější a nemění se při zatížení, ale točivý moment na hřídeli je menší.
3. Smíšené vzrušení kombinuje výhody obou typů.

U DCT s nízkým výkonem je excitace nejčastěji organizována pomocí permanentních magnetů.

Při nezávislém buzení elektrického motoru kolektoru nejsou statorová a rotorová vinutí navzájem propojena, ale v podstatě jsou napájena z různých zdrojů.Je tedy možné zorganizovat seřízení momentu nebo rychlosti a dosáhnout větší energetické účinnosti.

V závislosti na konstrukci může takový elektromotor pracovat buď pouze ze stejnosměrného proudu, nebo ze střídavého a konstantního stavu. V druhém případě se nazývají „univerzální komutátorový motor“. Jsou rozšířeny v každodenním životě, používají se v kuchyňských spotřebičích a elektrickém nářadí (brusky, vrtačky atd.).

Bezkartáčové motory postrádají vlastní nevýhody motorů v důsledku chybějícího uspořádání kartáčů. Proud je přiváděn do tří vinutí statoru a vinutí jsou spínána pomocí ovladače. Ve skutečnosti jsou střídavé DCT napájeny transformovaným střídavým proudem. Jak tyto motory fungují, se dozvíte v následujícím videu:

Jejich konstrukce je podobná synchronním motorům, kromě toho, že se používají permanentní magnety, nikoli elektromagnetické. K otáčení takového motoru a zvýšení jeho účinnosti slouží Hallovy senzory k určení polohy hřídele a ke správnému přepínání vinutí.

Často se nazývají ventilové motory a v anglických zdrojích se takové motory v závislosti na konstrukci nazývají PWSM nebo BLDC.

Používají se v počítačových chladičích, jako pohon pro rádiem řízené modely, jako jsou kvadrokoptéry, stejně jako v motorovém kole pro jízdní kolo.

Doplňková klasifikace

Kromě výše diskutovaných motorů by mělo být řečeno o jiných typech, jako například:

• krokování;
• serva
• lineární
• motory zvlnění proudu (podobně jako u stejnosměrného motoru, rozdíl je v tom, že napájení je dodáváno usměrněným zvlněním proudu).

Krokové motory a serva se používají tam, kde potřebujete umístit uzel nějakého mechanismu. Nejjednodušším příkladem je CNC, 3D tiskárna a další. Také pomocí "shagovikov" někdy ovládá polohu škrticí klapky automobilu - a to je jen malá část jejich aplikace.

Popis funkcí a vlastností těchto typů elektrických pohonů je tématem samostatného článku. Pokud máte zájem, napište komentáře a my to zveřejníme!

Lineární motor, na rozdíl od všeho výše uvedeného, ​​pohyb jeho hřídele není rotační, ale translační. To znamená, že se netočí, ale pohybuje se „tam a zpět“. Jsou rozdílní:

• AC na principu činnosti podobné synchronním a asynchronním motorům;
• stejnosměrný proud;
• piezoelektrický;
• magnetostrikční.

V praxi jsou vzácné, používají se jako pohon pro jednokolejnou dráhu, pro krmení pracovního těla v různých strojích.

Klasifikace uvedená v článku však byla vybrána z hlediska praktičnosti, zatímco v literatuře se navrhuje rozdělení elektrického pohonu podle následujících kritérií.

Podle specifik vytvořeného točivého momentu:

• hysteretický;
• magnetoelektrický.

Další možnost klasifikace je založena na rozdílech v designu a vlastnostech jejich konstrukce.

Podle typu a umístění hřídele:

• s vodorovným uspořádáním hřídele;
• s vertikálním umístěním hřídele.

Chraňte před vlivy na životní prostředí:

• chráněno před vysokou vlhkostí a prachem;
• pro provoz ve výbušných místnostech.

Podle délky provozního režimu:

• přerušovaný (navijáky, jeřáby, motory šoupátek);
• pro nepřetržitý provoz (čerpadla, větrání atd.).

Podle výkonu můžete také rozlišit auta s malým, středním a vysokým výkonem. Nemá však smysl omezovat tyto kapacity, protože někde kolem 6 MW je průměrný výkon a někde kolem 1 kW je kolosální číslo.

Není možné podrobně prozkoumat všechny typy v jednom článku, takže každou verzi budeme posuzovat samostatně.Doufáme, že vám uvedená klasifikace stručně pomohla pochopit, jaké typy stejnosměrných a střídavých motorů jsou, jaké jsou jejich rozdíly a funkce aplikace!

Související materiály:

• Jak získat střídavý elektrický proud
• Druhy stabilizátorů napětí
• Jak vyrobit jednoduchý elektromotor vlastními rukama