מהם סוגי המנועים החשמליים וכיצד הם נבדלים

איך מנועים עובדים

עקרון הפעולה של כל סוגי המנועים החשמליים מורכב באינטראקציה של השדות המגנטיים של הרוטור והסטטור. במקרה זה, ניתן ליצור את השדה המגנטי על ידי מגנט קבוע או מתפתל (סליל-אלקטרומגנט).

בהתאם לכוח ולסוג המנוע, ניתן למצוא את הפיתולים רק על הסטטור או על הסטטור ועל הרוטור. בואו ננסה להסביר את המכשיר ואת עקרון הפעולה עבור בובות באלקטרוניקה.

ראשית, אנו שוקלים את העיצוב של מנועי אספן. לדוגמה, במנועי אספן DC קטנים, כמו בדגמי רדיו, מגנטים קבועים ממוקמים על הסטטור, וסלילי חוטי נחושת נפתלים ברוטור. הזרם לסלילי הרוטור של מנוע חשמלי כזה מסופק באמצעות מכלול מברשות המורכב מברשות וקולט. על האספן מונחות lamellas, אליהם מחוברים מובילי הפיתולים.

לאחר הדלקת הכוח, הרוטור (העוגן) מתחיל להסתובב, אספן קבוע עליו ומברשות קבועות נוגעות לסירוגין בזוגות שונים של למטות אספן. באמצעות מברשות ולמלות, הזרם מועבר לסיבובי הרוטור או לסלילה זו או לאחרת, וכך נוצר שדה מגנטי משתנה העוסק באינטראקציה עם שדה המגנט. כתוצאה מכך נמשכים הקטבים של האלקטרומגנטים המסתובבים והנייחים, וזו הסיבה שמתרחשת סיבוב.

אם אתה משמיט חלק מהניואנסים, אז ככל שזרם הרוטור גדול יותר, השדה הזה גדול יותר והרוטור מסתובב מהר יותר. עם זאת, הדבר תקף בעיקר למכונות אספן DC ו AC (הן אוניברסליות).

אם מדברים על מנוע אסינכרוני (HELL) עם רוטור כלוב הסנאי - זהו מנוע חשמלי AC ללא מברשות. בתוכו, הפיתולים ממוקמים על הסטטור (א), והרוטור הוא מוט (ב), שנסגר זמן קצר על ידי טבעות - כלוב הסנאי שנקרא.

במקרה זה, השדה המגנטי המסתובב של הסטטור מייצר זרם במוטות הרוטור, שבגללו מופיע גם שדה מגנטי אחר. ומה קורה כששני מגנטים ממוקמים בקרבת מקום?

הם מודחים או נמשכים זה לזה. מכיוון שהרוטור קבוע בקצות המסבים, הרוטור מתחיל להסתובב.AM מיועד אך ורק לזרם חילופין, ומהירות סיבוב הפיר תלויה בתדירות הזרם ובמספר הקטבים שבסלילי הסטטור, נדון בנושא זה ביתר פירוט במאמר על מנועים אסינכרוניים.

אבל כדי להתחיל את סיבוב הפיר של מנוע כזה, חשוב לדחוף אותו (כדי לתת את המהירות הראשונית), או ליצור שדה מגנטי מסתובב. הוא נוצר באמצעות פיתולים המסודרים בצורה מסוימת, מחוברים לרשת אספקת חשמל תלת-פאזית (למשל 380V), או באמצעות קבלים מתחילים ופועלים (במכונות אינדוקציה קבלים מה שנקרא).

בנוסף לאינטראקציה של שדות מגנטיים בסיבוב של מוט המנוע מעורב ו כוח אמפר.

לכן יש להבין כי הרגע על ציר המנוע המופשט ומספר הסיבובים תלויים בתכנון ובסוג המכונה החשמלית, כמו גם בחוזק הנוכחי ובתדירותו. אני חוזר ואומר כי במאמר זה לא ניכנס לפרטים אודות תכונות המכשירים של כל אחד מסוגי וסוגי המנועים החשמליים, אך אנו נכין מאמרים נפרדים לכך.

ראוי לציין שמנועי קומוטטור אסינכרוניים ואוניברסאליים נפוצים ביותר בחיי היומיום ובייצור, בכונני רכב בנייה. הם משמשים בכל מקום, הן לתנועה של מנגנונים תעשייתיים, והן למכוניות, כלי רכב חשמליים ומשמשים במכשירים ביתיים, עד למברשת שיניים חשמלית.

סיווג עיקרי

אז, מנועים חשמליים מחולקים בעיקר למכונות הפועלות על זרם ישיר, כמו גם על זרם חילופין. מה ההבדל בין זרם חילופין לזרם ישר, אמרנו במאמר: https://iwm.electricianexp.com/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. נשקול סוגים של מנועים חשמליים ממכונות העובדות מהפסקה.

מנועי AC

מרבית המכונות החשמליות המשמשות בייצור ובחיי היומיום, להנעת מעליות, בסוגים אחרים של כוננים חשמליים פועלות באמצעות זרם חילופין.

ניתן לסווג מנועי זרם חילופין כדלקמן:

• אסינכרוני;
• סינכרוני.

במקרה זה, מנועי אינדוקציה נבדלים זה מזה על ידי תכנון הרוטור:

• רוטור כלוב הסנאי (הנפוץ ביותר בכל מספר שלבים);
• עם רוטור פאזה (תלת פאזי בלבד).

ומספר השלבים:

• חד פאזיים (עם קבל מתחיל) משמשים במאווררים חשמליים ביתיים ובמכשירים אחרים בעלי הספק נמוך;
• הקבל או הדו-פאזי (זהו חד פאזי עם קבל שאינו מכבה במהלך הפעולה, שבגללו נוצר שלב "שני") משמשים במשאבות קטנות, אוורור, על מכונות כביסה מסוג "תינוק" ודגמים ישנים המיוצרים בברית המועצות;
• תלת פאזי הם הנפוצים ביותר ומשמשים בכל מקום בייצור.

ישנם עיצובים שונים של לחץ דם חד פאזי, הרשימה מציגה שתי אפשרויות עיקריות!

מאפיין של כל המנועים החשמליים האסינכרוניים הוא שמהירות הרוטור קטנה מעט ממהירות הסיבוב של השדה המגנטי של הסטטור והיא שווה ל:

כאשר n הוא מספר הסיבובים לדקה, f הוא התדר של רשת האספקה, p הוא מספר זוגות המוט, s גולש ו- "60" הוא שניות לדקה.

לפיכך, מהירות הרוטור נקבעת על ידי תדירות רשת האספקה, עיצוב הפיתולים, או ליתר דיוק מספר זוגות הקטבים (סלילים) בה ועוצמת החלקה.

הזזה היא ערך המאפיין כמה פחות את מהירות הרוטור ביחס לתדר של שדה מגנטי מסתובב. בתנאי הפעלה רגילים נע בין 0.01-0.06. במילים פשוטות, השדה בסטטור עם זוג קטבים אחד מסתובב במהירות:

60 * 50/1 = 3000 סל"ד

עם שני זוגות - 1500 סל"ד, ועם שלושה זוגות - 1000 סל"ד.

כאשר מחליקים, למשל, ב 0.05, מהירות הרוטור תהיה שווה ל:

3000 * (1-0.05) = 2850 סל"ד

כדי להתאים את המהירות של מנועים כאלה השתמש ממירי תדריםמכיוון שאיננו יכולים להשפיע על המשתנים האחרים של הנוסחה הנ"ל.

הנפוצים ביותר הם מנועים אסינכרוניים עם מתח אספקה ​​של 220 וולט לחיבור הפיתולים על פי מעגל המשולש ו -380 וולט לפי מעגל הכוכבים.

אם במכונה חשמלית תלת פאזית נוצר שדה הסטטור המסתובב על ידי מיקום הפיתולים ותזוזת הפאזה ברשת ב -120 then, הרי שלא ניתן להבחין בהשפעה זו באלה שלב אחד. הפיר יסתובב אם תקבעו אותו לסיבוב הראשוני על ידי סיבוב הפיר ביד או על ידי התקנת קבלה המעביר פאזה, אשר תיצור מעבר פאזה על פיתול ההתחלה.

מנועי קבלים דו-פאזיים מסודרים בצורה דומה, אך המתפתל השני לא מכבה לאחר ההתחלה, אלא ממשיך לעבוד דרך קבלים. לפיכך, השם "דו-פאזי" מתייחס לתרשים העיצוב והחיווט ולא למעגלי חשמל. גם דו-פאזיים וגם חד-פאזיים נועדו לפעול ברשת 220 וולט.

מנועים חשמליים סינכרוניים (נוריות LED) מתבצעים כמעט תמיד עם עירור מתפתל במבנה, וזרם ההתרגשות מועבר אליו באמצעות מכלול המברשות או המושרה על ידי מערכת אלקטרומגנטית.

זה הכרחי כדי שהציר שלו מסתובב בתדר שעולה בקנה אחד עם תדר הסיבוב של שדה הסטטור. כלומר, אין פרמטר כזה להחליק במקרה זה.

זרם העירור מסופק ממערכות עירור מיוחדות, כמו "מנוע גנרטור" או ממירים אלקטרוניים על תיריסטורים או טרנזיסטורים. הנפוצים ביותר במפעלים מקומיים הם מכשירים כמו VTE, TVU וכו '.

לא תמיד יש פיתול שדה ומברשות, למשל בתנור מיקרוגל משתמשים במנוע סינכרוני מגנט קבוע בכונן סיבוב הצלחת.

מכונות סינכרוניות הן מפורשות ומרומזות. ההבדלים הוויזואליים הם בעיצוב הרוטור, בפועל יש הבדל במאפייניהם, דרכי הייצור והעיצוב שלהם. בפועל, סביר להניח שחשמלאי ביתי רגיל לא יתקל בהם.

נותר לומר את העיקר במנועי AC - הם מתקשים להתאים את מהירות הסיבוב בגלל העובדה שהמהירות שלהם קשורה למהירות. ירידה במתח (זרם) על הסטטור או עירור (לסינכרוני ואסינכרוני עם רוטור פאזה) מובילה לירידה במומנט ולעלייה בערך החלקה (עבור HELL), בעוד שהפיר יכול להסתובב לאט יותר. כדי לווסת את המהירות של מנועים כאלה, אתה צריך ממיר תדרים. כיצד לבחור צ'סטוטניק, סיפרנו במאמר: https://iwm.electricianexp.com/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

מנועי DC

קיימים הסוגים והסוגים הבאים של מנועי DC:

1. מנועי מברשת DC הם מורכבים ממגנטים או מסליל עירור ומצבוע; הזרם המתפתל לטפסים מועבר באמצעות מכלול מברשות, שהחסרון בו הוא בלאי הדרגתי.
2. מנועי אספן אוניברסליים. הם דומים לקודמים, אך יכולים לעבוד הן מזרם זרם חילופין.
3. ללא מברשות או ללא מברשות. זה מורכב מתפתלות סטטור, מגנטים קבועים מותקנים על הרוטור. הוא מחובר למעגל DC דרך בקר מיוחד המעביר את פיתולי הסטטור.

ניתן לחלק מנועי אספן לקבוצות לפי סוג העירור:

• עם עירור עצמי;
• בהתרגשות עצמאית.

סוג החיבור של פיתולי השדה נבדל באופן הבא:

1. עירור רצף מאפשר לך להגיע לרגע גבוה על הפיר, אך גם המהירות סרק היא גבוהה מאוד ויכולה לפגוע במנוע (ייכנס להילוכים).
2. עירור מקביל - במקרה זה המהפכות יציבות יותר ואינן משתנות תחת עומס, אך מומנט המוט פחות.
3. התרגשות מעורבת משלבת את היתרונות של שני הסוגים.

ב- DCTs של אספנים בעלי צריכת חשמל נמוכה, לעיתים קרובות מאורגן עירור בעזרת מגנטים קבועים.

עם עירור עצמאי במנוע החשמלי של האספן, פיתולי הסטטור והרוטור אינם מחוברים זה לזה, אך למעשה הם מופעלים ממקורות שונים.כך, ניתן לארגן את התאמת הרגע או המהירות, כמו גם להשיג יעילות אנרגטית גבוהה יותר.

בהתאם לעיצוב, מנוע חשמלי כזה יכול לעבוד רק מזרם ישר, או לעבוד מסירוגין וקבוע. במקרה השני, הם נקראים "מנוע קומוטטרי אוניברסלי." הם נפוצים בחיי היומיום, משתמשים במכשירי מטבח וכלי חשמל (מטחנות, מקדחות וכו ').

מנועים ללא מברשות חסרים את החסרונות המובנים של קומוטטור בגלל היעדר מכלול מברשת. זרם מסופק לשלושת פיתולי הסטטור, והפיתולים מוחלפים באמצעות הבקר. למעשה, DCTs ללא מברשות מופעלים על ידי זרם חילופין שהופך. תוכל לגלות כיצד פועלים מנועים אלה על ידי צפייה בסרטון הבא:

הם דומים בעיצובם למנועים סינכרוניים, פרט לכך שמשמשים מגנטים קבועים ולא אלקטרומגנטים. כדי לסובב מנוע כזה ולהגדיל את יעילותו, חיישני הול משמשים לקביעת מיקום הפיר ולהפניית נכונה של הפיתולים.

לעתים קרובות הם נקראים מנועי שסתום, ובמקורות באנגלית מנועים כאלה, בהתאם לעיצוב, נקראים PWSM או BLDC.

הם משמשים בצידניות מחשב, ככונן לדגמים נשלטים על ידי רדיו, כמו קוואטרופופטרים, כמו גם בגלגל מנוע לאופניים.

סיווג נוסף

בנוסף למנועים שנדונו לעיל, יש לומר על סוגים אחרים, כגון:

• דריכה;
• סרוו
• ליניארי
• מנועי זרם אדווה (בדומה למנוע DC, ההבדל הוא שהספק מסופק על ידי זרם אדווה מתוקן).

מנועי צעד ושרתים משמשים במקום שאתה צריך למקם את הצומת של מנגנון כלשהו. הדוגמה הפשוטה ביותר היא CNC, מדפסת תלת מימד ועוד. כמו כן, בעזרת "shagovikov" לפעמים שולטים על מיקום מצערת המכונית - וזה רק חלק קטן מהיישום שלהם.

תיאור הפונקציות והתכונות של כוננים חשמליים מסוג זה הנו נושא למאמר נפרד. אם אתם מעוניינים, כתבו תגובות ונפרסם אותה!

מנוע ליניארי, בניגוד לכל האמור לעיל, תנועת הפיר שלו אינה סיבובית, אלא תנועתית. כלומר, זה לא מסתובב, אלא נע "קדימה ואחורה". הם שונים:

• זרם חילופין מבוסס על עיקרון הפעולה הדומה למנועים סינכרוניים ואסינכרוניים;
• זרם ישר;
• פיוזואלקטרי;
• מגנטוסטרקטיבי.

בפועל, הם נדירים, הם משמשים ככונן למסילת רכבת חד מונורית, להזנת גוף העבודה במכונות שונות.

עם זאת, הסיווג שניתן במאמר נבחר מבחינת המעשיות, בעוד שבספרות מוצע לחלק את הכונן החשמלי על פי הקריטריונים הבאים.

על פי הספציפיות של המומנט שנוצר:

• היסטרי;
• מגנטואלקטרי.

אפשרות הסיווג הבאה מבוססת על הבדלים בעיצוב ותכונות העיצוב שלהם.

לפי סוג ומיקום הפיר:

• עם סידור אופקי של פיר;
• עם מיקום פיר אנכי.

הגן מפני פעולות סביבתיות:

• מוגן מפני לחות גבוהה ואבק;
• להפעלה בחדרי נפץ.

לפי משך מצב ההפעלה:

• לסירוגין (כננות, מנופים, מנועי שסתום שער);
• להפעלה רציפה (משאבות, אוורור וכו ').

בכוח אתה יכול גם להבחין במכוניות בעלות הספק קטן, בינוני וגבוה. עם זאת, לא הגיוני להביא את גבולות היכולות הללו, שכן איפה שהוא סביב 6 מגה וואט הוא הספק הממוצע, ואיפשהו בסביבות 1 קילוואט נמצא מספר ענקי.

אי אפשר לבחון את כל הסוגים בתוך מאמר אחד בפירוט, לכן נשקול כל גרסה בנפרד.אנו מקווים כי הסיווג שסופק בקצרה עזר לכם להבין מהם סוגי מנועי DC ו AC, וכן מה ההבדלים שלהם ותכונות היישום!

חומרים קשורים:

• כיצד להשיג זרם חשמלי מתחלף
• סוגי מייצבי מתח
• איך להכין מנוע חשמלי פשוט במו ידיכם