Welche Arten von Elektromotoren gibt es und wie unterscheiden sie sich?

Wie Motoren funktionieren

Das Funktionsprinzip aller Arten von Elektromotoren besteht in der Wechselwirkung der Magnetfelder von Rotor und Stator. In diesem Fall kann das Magnetfeld durch eine konstante Magnet- oder Wicklung (Spulenelektromagnet) erzeugt werden.

Je nach Leistung und Motortyp können sich die Wicklungen nur am Stator oder am Stator und am Rotor befinden. Versuchen wir, das Gerät und das Funktionsprinzip für Dummies in der Elektrik zu erklären.

Zunächst betrachten wir das Design von Kollektormotoren. Beispielsweise befinden sich bei kleinen Gleichstromkollektormotoren wie bei Funkmodellen Permanentmagnete am Stator und Kupferdrahtspulen sind im Rotor gewickelt. Der Strom zu den Rotorspulen eines solchen Elektromotors wird durch eine Bürstenanordnung geliefert, die aus Bürsten und einem Kollektor besteht. Auf dem Sammler befinden sich Lamellen, an denen die Zuleitungen der Wicklungen befestigt sind.

Nach dem Einschalten beginnt sich der Rotor (Anker) zu drehen, ein Kollektor wird daran befestigt und feste Bürsten berühren abwechselnd verschiedene Paare von Kollektorlamellen. Durch Bürsten und Lamellen wird den Rotorwicklungen entweder einer Wicklung oder einer anderen Strom zugeführt, wodurch ein sich änderndes Magnetfeld erzeugt wird, das mit dem Magnetfeld interagiert. Infolgedessen werden die Pole der rotierenden und stationären Elektromagnete angezogen, weshalb eine Rotation auftritt.

Wenn Sie einige der Nuancen weglassen, ist dieses Feld umso größer und der Rotor dreht sich umso schneller, je größer der Rotorstrom ist. Dies gilt jedoch hauptsächlich für DC- und AC-Kollektormaschinen (sie sind universell).

Wenn wir von einem Asynchronmotor (HELL) mit einem Käfigläufer sprechen, dann ist dies ein Wechselstrommotor ohne Bürsten. Darin befinden sich die Wicklungen am Stator (a), und der Rotor ist eine Stange (b), die kurz von Ringen verschlossen ist - der sogenannte Eichhörnchenkäfig.

In diesem Fall erzeugt das rotierende Magnetfeld des Stators einen Strom in den Stäben des Rotors, wodurch auch ein anderes Magnetfeld auftritt. Und was passiert, wenn sich zwei Magnete in der Nähe befinden?

Sie werden abgestoßen oder voneinander angezogen. Da der Rotor an den Enden in den Lagern befestigt ist, beginnt sich der Rotor zu drehen.AM ist nur für Wechselstrom vorgesehen, und die Drehzahl der Welle hängt von der Frequenz des Stroms und der Anzahl der Pole in den Statorwicklungen ab. Wir werden dieses Problem im Artikel über Asynchronmotoren ausführlicher behandeln.

Um jedoch die Drehung der Welle eines solchen Motors zu starten, ist es wichtig, entweder darauf zu drücken (um die Anfangsdrehzahl anzugeben) oder ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen. Die Erzeugung erfolgt über auf bestimmte Weise angeordnete Wicklungen, die an ein dreiphasiges Stromversorgungsnetz (z. B. 380 V) angeschlossen sind, oder über Anlauf- und Arbeitskondensatoren (in sogenannten Kondensatorinduktionsmotoren).

Neben der Wechselwirkung von Magnetfeldern ist an der Drehung der Motorwelle beteiligt und Ampere Kraft.

Daher müssen Sie verstehen, dass das Moment auf der Welle des abstrakten Motors und die Anzahl der Umdrehungen von der Konstruktion und dem Typ der elektrischen Maschine sowie von der Stärke des Stroms und seiner Frequenz abhängen. Ich wiederhole, dass wir in diesem Artikel nicht auf die Merkmale der Geräte der einzelnen Typen und Typen von Elektromotoren eingehen werden, sondern dass wir hierfür separate Artikel erstellen werden.

Es ist zu beachten, dass asynchrone und universelle Kollektormotoren im Alltag und in der Produktion bei Antrieben von Baufahrzeugen am häufigsten vorkommen. Sie werden überall eingesetzt, sowohl für die Bewegung industrieller Mechanismen als auch für Autos, Elektrofahrzeuge und in Haushaltsgeräten bis hin zu einer elektrischen Zahnbürste.

Hauptklassifikation

Elektromotoren werden daher hauptsächlich in Maschinen unterteilt, die sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom betrieben werden. Was ist der Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom, sagten wir im Artikel: https://dem.electricianexp.com/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Wir werden Arten von Elektromotoren von Maschinen betrachten, die ab einer Pause arbeiten.

Wechselstrommotoren

Die meisten elektrischen Maschinen, die in der Produktion und im Alltag zum Antrieb von Aufzügen und anderen Arten von elektrischen Antrieben verwendet werden, werden mit Wechselstrom betrieben.

Wechselstrommotoren können wie folgt klassifiziert werden:

• asynchron;
• synchron.

In diesem Fall unterscheiden sich Induktionsmotoren entweder durch die Konstruktion des Rotors:

• Käfigläufer (am häufigsten bei einer beliebigen Anzahl von Phasen);
• mit einem Phasenrotor (nur dreiphasig).

Und nach Anzahl der Phasen:

• Einphasen (mit einem Startkondensator) werden in elektrischen Haushaltsventilatoren und anderen Geräten mit geringem Stromverbrauch verwendet.
• Kondensator oder Zweiphasen (es ist einphasig mit einem Kondensator, der sich während des Betriebs nicht abschaltet, wodurch eine "zweite" Phase erzeugt wird) werden in kleinen Pumpen, Belüftung, in "Baby" -Waschmaschinen und alten Modellen der UdSSR verwendet;
• Dreiphasen sind am häufigsten und werden überall in der Produktion eingesetzt.

Es gibt verschiedene Designs für einphasigen Blutdruck, die Liste zeigt zwei Hauptoptionen!

Ein Merkmal aller asynchronen Elektromotoren ist, dass die Rotordrehzahl geringfügig geringer ist als die Drehzahl des Statormagnetfelds und gleich ist:

Dabei ist n die Anzahl der Umdrehungen pro Minute, f die Frequenz des Versorgungsnetzes, p die Anzahl der Polpaare, s gleitet und "60" Sekunden pro Minute.

Somit wird die Rotordrehzahl durch die Frequenz des Versorgungsnetzes, die Auslegung der Wicklungen oder vielmehr die Anzahl der darin enthaltenen Polpaare (Spulen) und die Größe des Schlupfes bestimmt.

Gleiten ist ein Wert, der angibt, um wie viel weniger die Rotordrehzahl im Verhältnis zur Frequenz eines rotierenden Magnetfelds ist. Unter normalen Betriebsbedingungen liegt im Bereich von 0,01 bis 0,06. In einfachen Worten, das Feld im Stator mit einem Polpaar dreht sich mit der Geschwindigkeit:

60 * 50/1 = 3000 U / min

Mit zwei Paaren - 1500 U / min und mit drei Paaren - 1000 U / min.

Wenn Sie beispielsweise bei 0,05 gleiten, ist die Rotordrehzahl gleich:

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

Um die Drehzahl solcher Motoren einzustellen, verwenden Sie Frequenzumrichter, da wir die anderen Variablen der obigen Formel nicht beeinflussen können.

Am gebräuchlichsten sind Asynchronmotoren mit einer Versorgungsspannung von 220 V zum Anschluss der Wicklungen nach Dreiecksschaltung und 380 V nach Sternschaltung.

Wenn in einer dreiphasigen elektrischen Maschine das rotierende Statorfeld durch die Lage der Wicklungen und die Phasenverschiebung im Netz um 120 ° erzeugt wird, wird dieser Effekt bei einphasigen nicht beobachtet. Die Welle dreht sich, wenn Sie sie durch Drehen der Welle von Hand oder durch Installieren eines Phasenverschiebungskondensators auf die anfängliche Drehung einstellen, wodurch eine Phasenverschiebung an der Startwicklung erzeugt wird.

Zweiphasen-Kondensatormotoren sind auf ähnliche Weise angeordnet, aber die zweite Wicklung schaltet sich nach dem Start nicht aus, sondern arbeitet weiter Kondensator. Daher bezieht sich der Name "zweiphasig" eher auf das Design und den Schaltplan als auf Stromkreise. Sowohl zweiphasig als auch einphasig sind für den Betrieb in einem 220-V-Netzwerk ausgelegt.

Synchronelektromotoren (LEDs) werden fast immer mit einer Erregerwicklung am Anker ausgeführt, und der Erregerstrom wird entweder über die Bürstenbaugruppe oder durch ein elektromagnetisches System auf ihn übertragen.

Dies ist notwendig, damit sich seine Welle mit einer Frequenz dreht, die mit der Drehfrequenz des Statorfeldes übereinstimmt. Das heißt, in diesem Fall gibt es keinen Parameter wie Schlupf.

Der Erregerstrom wird von speziellen Erregersystemen wie einem "Generator-Motor" oder elektronischen Wandlern an Thyristoren oder Transistoren geliefert. In inländischen Unternehmen sind Geräte wie VTE, TVU usw. am häufigsten.

Es gibt nicht immer eine Feldwicklung und Bürsten, beispielsweise wird in einem Mikrowellenherd ein Permanentmagnet-Synchronmotor im Plattendrehantrieb verwendet.

Synchrone Maschinen sind explizit und implizit. Die optischen Unterschiede liegen in der Konstruktion des Rotors, in der Praxis gibt es Unterschiede in ihren Eigenschaften, Herstellungsverfahren und Konstruktion. In der Praxis ist es unwahrscheinlich, dass ein gewöhnlicher Elektriker ihnen begegnet.

Es bleibt die Hauptsache über Wechselstrommotoren zu sagen - es ist schwierig, die Drehzahl einzustellen, da ihre Drehzahl an die Drehzahl gebunden ist. Eine Abnahme der Spannung (des Stroms) am Stator oder der Erregung (synchron und asynchron mit einem Phasenrotor) führt zu einem Drehmomentabfall und einer Erhöhung des Schlupfwerts (für HELL), während sich die Welle langsamer drehen kann. Um die Drehzahl solcher Motoren zu regulieren, benötigen Sie einen Frequenzumrichter. Wie man einen Chastotnik auswählt, haben wir im Artikel gesagt: https://dem.electricianexp.com/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

Gleichstrommotoren

Folgende Typen und Typen von Gleichstrommotoren sind verfügbar:

1. DC-Bürstenmotoren Sie bestehen aus Magneten oder einer Erregerspule und einem Anker, wobei der Strom zur Ankerwicklung unter Verwendung einer Bürstenanordnung übertragen wird, deren Nachteil ein allmählicher Verschleiß ist.
2. Universelle Kollektormotoren. Sie ähneln den vorherigen, können jedoch sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom arbeiten.
3. Bürstenlos oder bürstenlos. Es besteht aus Statorwicklungen, Permanentmagnete sind am Rotor angebracht. Es ist über eine spezielle Steuerung mit dem Gleichstromkreis verbunden, die die Statorwicklungen schaltet.

Kollektormotoren können je nach Erregungsart in Gruppen eingeteilt werden:

• mit Selbsterregung;
• mit unabhängiger Erregung.

Je nach Art der Verbindung der Feldwicklungen unterscheiden sie sich wie folgt:

1. Durch sequentielle Erregung können Sie ein hohes Moment auf der Welle erzielen, aber die Leerlaufdrehzahl ist auch sehr hoch und kann den Motor beschädigen (schaltet ein).
2. Parallele Erregung - in diesem Fall sind die Umdrehungen stabiler und ändern sich unter Last nicht, aber das Drehmoment auf der Welle ist geringer.
3. Gemischte Aufregung kombiniert die Vorteile beider Typen.

In DCTs mit geringem Leistungskollektor wird die Anregung am häufigsten mit Permanentmagneten organisiert.

Bei unabhängiger Erregung am Kollektorelektromotor sind die Stator- und Rotorwicklungen nicht miteinander verbunden, sondern werden im Wesentlichen von verschiedenen Quellen gespeist.Somit ist es möglich, die Einstellung des Moments oder der Geschwindigkeit zu organisieren und eine größere Energieeffizienz zu erreichen.

Je nach Ausführung kann ein solcher Elektromotor entweder nur mit Gleichstrom oder abwechselnd und konstant arbeiten. Im zweiten Fall werden sie als "Universalkommutatormotor" bezeichnet. Sie sind im Alltag weit verbreitet und werden in Küchengeräten und Elektrowerkzeugen (Schleifmaschinen, Bohrmaschinen usw.) verwendet.

Bürstenlosen Motoren fehlen die inhärenten Nachteile eines Kommutators aufgrund des Fehlens einer Bürstenanordnung. Die drei Statorwicklungen werden mit Strom versorgt, und die Wicklungen werden über die Steuerung geschaltet. Tatsächlich werden bürstenlose DCTs mit transformiertem Wechselstrom betrieben. Sie können herausfinden, wie diese Engines funktionieren, indem Sie das folgende Video ansehen:

Sie sind ähnlich aufgebaut wie Synchronmotoren, außer dass Permanentmagnete verwendet werden, keine Elektromagnete. Um einen solchen Motor zu drehen und seinen Wirkungsgrad zu erhöhen, werden Hallsensoren verwendet, um die Position der Welle zu bestimmen und die Wicklungen korrekt zu schalten.

Oft werden sie Ventilmotoren genannt, und in englischen Quellen werden solche Motoren je nach Ausführung PWSM oder BLDC genannt.

Sie werden in Computerkühlern, als Antrieb für ferngesteuerte Modelle wie Quadrocopter sowie in einem Motorrad für ein Fahrrad verwendet.

Zusätzliche Klassifizierung

Zusätzlich zu den oben diskutierten Motoren sollte über andere Typen gesprochen werden, wie zum Beispiel:

• Treten;
• Servos
• linear
• Welligkeitsstrommotoren (ähnlich wie bei einem Gleichstrommotor besteht der Unterschied darin, dass die Leistung durch einen gleichgerichteten Welligkeitsstrom geliefert wird).

Schrittmotoren und Servos werden dort eingesetzt, wo Sie den Knoten eines Mechanismus positionieren müssen. Das einfachste Beispiel ist eine CNC, ein 3D-Drucker und mehr. Auch mit Hilfe von "Shagovikov" steuern Sie manchmal die Position der Drosselklappe des Autos - und dies ist nur ein kleiner Teil ihrer Anwendung.

Eine Beschreibung der Funktionen und Merkmale dieser Arten von elektrischen Antrieben ist ein Thema für einen separaten Artikel. Wenn Sie interessiert sind, schreiben Sie Kommentare und wir werden es veröffentlichen!

Bei einem Linearmotor ist im Gegensatz zu allen oben genannten die Bewegung seiner Welle nicht rotierend, sondern translatorisch. Das heißt, es dreht sich nicht, sondern bewegt sich „hin und her“. Sie sind unterschiedlich:

• Wechselstrom nach dem Funktionsprinzip von Synchron- und Asynchronmotoren;
• Gleichstrom;
• piezoelektrisch;
• magnetostriktiv.

In der Praxis sind sie selten, sie werden als Antrieb für eine Einschienenbahn verwendet, um den Arbeitskörper in verschiedenen Maschinen zu versorgen.

Die im Artikel angegebene Klassifizierung wurde jedoch unter praktischen Gesichtspunkten gewählt, während in der Literatur vorgeschlagen wird, den elektrischen Antrieb nach den folgenden Kriterien zu unterteilen.

Nach den Besonderheiten des erzeugten Drehmoments:

• hysteretisch;
• magnetoelektrisch.

Die nächste Klassifizierungsoption basiert auf Unterschieden im Design und den Merkmalen ihres Designs.

Nach Art und Lage der Welle:

• mit einer horizontalen Anordnung einer Welle;
• mit vertikaler Wellenplatzierung.

Vor Umwelteinflüssen schützen:

• geschützt vor hoher Luftfeuchtigkeit und Staub;
• für den Betrieb in explosionsgefährdeten Räumen.

Nach der Dauer der Betriebsart:

• intermittierend (Winden, Kräne, Absperrschiebermotoren);
• für den Dauerbetrieb (Pumpen, Lüftung usw.).

Durch die Leistung können Sie auch Autos mit kleiner, mittlerer und hoher Leistung unterscheiden. Es ist jedoch nicht sinnvoll, die Grenzen dieser Kapazitäten festzulegen, da etwa 6 MW die durchschnittliche Leistung und etwa 1 kW eine kolossale Zahl sind.

Es ist unmöglich, alle Typen innerhalb eines Artikels im Detail zu untersuchen, daher werden wir jede Version separat betrachten.Wir hoffen, dass die angegebene Klassifizierung Ihnen kurz geholfen hat, die Typen von Gleich- und Wechselstrommotoren sowie deren Unterschiede und Anwendungsmerkmale zu verstehen!

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