Kokie yra elektrinių variklių tipai ir kuo jie skiriasi

Kaip varikliai veikia

Visų tipų elektrinių variklių veikimo principas susideda iš rotoriaus ir statoriaus magnetinių laukų sąveikos. Tokiu atveju magnetinį lauką gali sukurti nuolatinis magnetinis arba apvija (ritė-elektromagnetas).

Priklausomai nuo variklio galios ir tipo, apvijos gali būti tik ant statoriaus arba ant statoriaus ir rotoriaus. Pabandykime paaiškinti manekenų prietaisą ir jo veikimo principą elektrikoje.

Pirmiausia mes apsvarstysime kolektorinių variklių dizainą. Pavyzdžiui, mažuose nuolatinės srovės kolektorių varikliuose, kaip ir radijo modeliuose, ant statoriaus yra nuolatiniai magnetai, o rotoriuje suvyniotos varinės vielos ritės. Srovė tokio elektrinio variklio rotoriaus ritėms tiekiama per šepetėlio komplektą, kurį sudaro šepečiai ir kolektorius. Ant kolektoriaus yra pritvirtintos lamelės, prie kurių pritvirtinti apvijų laidai.

Įjungus galią, rotorius (inkaras) pradeda suktis, kolektorius pritvirtinamas prie jo, o fiksuoti šepetėliai liečia pakaitomis skirtingas kolektorių lamelių poras. Per šepečius ir lameles srovė tiekiama į rotoriaus apvijas tiek į vieną, tiek į kitą, taip sukuriant kintantį magnetinį lauką, kuris sąveikauja su magneto lauku. Dėl to traukiasi besisukančių ir nejudančių elektromagnetų poliai, todėl vyksta sukimasis.

Jei praleisime keletą niuansų, tuo didesnė rotoriaus srovė, tuo didesnis šis laukas ir tuo greičiau rotorius sukasi. Tačiau tai daugiausia taikoma nuolatinės ir kintamosios srovės kolektorių mašinoms (jos yra universalios).

Jei mes kalbame apie asinchroninį variklį (HELL) su voverės narvelio rotoriu - tai kintamos srovės elektros variklis be šepečių. Jame apvijos yra ant statoriaus (a), o rotorius yra strypas (b), trumpai uždarytas žiedais - vadinamuoju voverės narve.

Tokiu atveju besisukantis statoriaus magnetinis laukas rotoriaus strypuose sukuria srovę, dėl kurios atsiranda ir kitas magnetinis laukas. O kas nutiks, kai netoliese yra du magnetai?

Jie atstumiami ar traukia vienas kitą. Kadangi rotorius guoliuose pritvirtinamas prie galų, rotorius pradeda suktis.AM yra skirtas tik kintamajai srovei, o veleno sukimosi greitis priklauso nuo srovės dažnio ir polių skaičiaus statoriaus apvijose, išsamiau aptarsime šią problemą straipsnyje apie asinchroninius variklius.

Bet norint pradėti tokio variklio veleno sukimąsi, svarbu arba jį pastumti (suteikti pradinį greitį), arba sukurti besisukantį magnetinį lauką. Jis sukuriamas naudojant tam tikru būdu išdėstytas apvijas, prijungtas prie trifazio maitinimo tinklo (pavyzdžiui, 380 V), arba naudojant paleidimo ir darbo kondensatorius (vadinamuosiuose kondensatorių indukciniuose varikliuose).

Be magnetinių laukų sąveikos sukasi variklio velenas ir Ampere jėga.

Todėl reikia suprasti, kad momentas ant abstrakčiojo variklio veleno ir apsisukimų skaičius priklauso nuo elektros mašinos konstrukcijos ir tipo, taip pat nuo srovės stiprumo ir jo dažnio. Aš pakartosiu, kad šiame straipsnyje mes nenagrinėsime išsamios informacijos apie kiekvieno tipo ir tipo elektrinių variklių įrenginio ypatybes, tačiau mes parengsime tam atskirus straipsnius.

Reikėtų pažymėti, kad asinchroniniai ir universalieji kolektoriniai varikliai yra labiausiai paplitę kasdieniame gyvenime ir gamyboje, statybinių transporto priemonių pavarose. Jie naudojami visur tiek pramoninių mechanizmų judėjimui, tiek automobiliams, elektrinėms transporto priemonėms ir naudojami buitiniuose prietaisuose iki elektrinio dantų šepetėlio.

Pagrindinė klasifikacija

Taigi, elektriniai varikliai daugiausia skirstomi į mašinas, veikiančias nuolatinėje, taip pat kintamojoje srovėse. Kuo skiriasi kintama ir nuolatinė srovė, mes sakėme straipsnyje: https://ltm.electricianexp.com/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Mes apsvarstysime mašinų, veikiančių nuo pertraukos, elektros variklių tipus.

Kintamosios srovės varikliai

Daugelis elektrinių mašinų, naudojamų gamyboje ir kasdieniniame gyvenime, liftams vairuoti, kitų tipų elektrinės pavaros veikia iš kintamosios srovės.

Kintamosios srovės variklius galima klasifikuoti taip:

• asinchroninis;
• sinchroninis.

Šiuo atveju indukciniai varikliai išsiskiria pagal rotoriaus dizainą:

• voverės narvelio rotorius (dažniausiai su bet kokiu fazių skaičiumi);
• su faziniu rotoriu (tik trifaziu).

Ir pagal fazių skaičių:

• vienfaziai (su paleidimo kondensatoriumi) naudojami buitiniuose ventiliatoriuose ir kituose mažos galios įtaisuose;
• kondensatorius arba dvifazis (jis yra vienfazis su kondensatoriumi, kuris eksploatacijos metu neišsijungia, dėl kurio sukuriama „antroji“ fazė) yra naudojami mažuose siurbliuose, ventiliacijoje, ant „kūdikių“ tipo skalbimo mašinų ir senų modelių, pagamintų SSRS;
• trifaziai yra labiausiai paplitę ir naudojami visur gamyboje.

Yra skirtingi vienfazio kraujospūdžio modeliai, sąraše pateikiamos dvi pagrindinės galimybės!

Visų asinchroninių elektrinių variklių ypatybė yra ta, kad rotoriaus greitis yra šiek tiek mažesnis už statoriaus magnetinio lauko sukimosi greitį ir yra lygus:

čia n yra apsisukimų skaičius per minutę, f - tiekimo tinklo dažnis, p - polių porų skaičius, s yra slysta, o „60“ yra sekundės per minutę.

Taigi rotoriaus greitį lemia tiekimo tinklo dažnis, apvijų konstrukcija arba veikiau joje esančių polių (ritių) porų skaičius ir slydimo dydis.

Stumdomasis yra reikšmė, apibūdinanti, kiek mažesnis rotoriaus greitis, palyginti su besisukančio magnetinio lauko dažniu. Esant normalioms darbo sąlygoms, jis svyruoja nuo 0,01-0,06. Paprastai tariant, laukas statoriuje su viena polių pora sukasi greičiu:

60 * 50/1 = 3000 aps / min

Su dviem poromis - 1500 aps / min, o su trimis poromis - 1000 aps / min.

Slenkant, pavyzdžiui, esant 0,05, rotoriaus greitis bus lygus:

3000 * (1–0,05) = 2850 aps / min

Norėdami sureguliuoti tokių variklių greitį, naudokite dažnio keitikliai, nes negalime paveikti kitų anksčiau pateiktos formulės kintamųjų.

Dažniausiai naudojami asinchroniniai varikliai, kurių maitinimo įtampa yra 220 V, norint apvijas sujungti pagal trikampio grandinę, o 380 V - pagal žvaigždės grandinę.

Jei trifazėje elektrinėje mašinoje besisukantis statoriaus laukas sukuriamas pagal apvijų vietą ir fazės poslinkį tinkle 120˚, tai vienfaziuose šio efekto nepastebėta. Velenas suksis, jei jį nustatysite pradiniam sukimui sukdami veleną ranka arba įdėję fazės poslinkio kondensatorių, kuris sukurs fazės poslinkį pradinėje apvijoje.

Dviejų fazių kondensatorių varikliai yra išdėstyti panašiai, tačiau antroji apvija neišjungiama po užvedimo, bet toliau veikia per kondensatorius. Todėl pavadinimas „dvifazis“ veikiau nurodo konstrukciją ir instaliacijos schemą, o ne maitinimo grandines. Tiek dvifaziai, tiek vienfaziai yra skirti veikti 220 V tinkle.

Sinchroniniai elektros varikliai (LED) beveik visada vykdomi su sužadinimo apvija prie armatūros, o sužadinimo srovė į jį perduodama arba per šepetėlio mazgą, arba indukuojama elektromagnetinės sistemos.

Tai būtina, kad jo velenas suktųsi tokiu dažniu, kuris sutampa su statoriaus lauko sukimosi dažniu. Tai yra, tokiu atveju nėra tokio parametro kaip slydimas.

Žadinimo srovė tiekiama iš specialių sužadinimo sistemų, tokių kaip „generatorius-variklis“ arba tiristorių ar tranzistorių elektroniniai keitikliai. Šalies įmonėse dažniausiai naudojami tokie įrenginiai kaip VTE, TVU ir kt.

Ne visada yra lauko apvija ir šepetėliai, pavyzdžiui, mikrobangų krosnelėje plokščių sukimosi pavaroje naudojamas nuolatinio magneto sinchroninis variklis.

Sinchroninės mašinos yra aiškios ir numanomos. Vaizdiniai skirtumai yra rotoriaus konstrukcijoje, praktiškai skiriasi jų charakteristikos, gamybos būdai ir dizainas. Praktiškai paprastas namų elektrikas vargu ar su jais susidurs.

Belieka pasakyti pagrindinį dalyką apie kintamosios srovės variklius - jiems sunku sureguliuoti sukimosi greitį dėl to, kad jų greitis yra susietas su greičiu. Statoriaus įtampos (srovės) sumažėjimas arba sužadinimas (sinchroniniam ir asinchroniniam su faziniu rotoriu) lemia sukimo momento kritimą ir slydimo vertės padidėjimą (HELL), o velenas gali pasukti lėčiau. Norint reguliuoti tokių variklių greitį, reikia dažnio keitiklio. Apie tai, kaip pasirinkti chastotniką, mes papasakojome straipsnyje: https://ltm.electricianexp.com/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

Nuolatiniai varikliai

Galimi šie DC variklių tipai ir tipai:

1. DC šepečių varikliai Jie susideda iš magnetų arba sužadinimo ritės ir armatūros, srovė į armatūros apviją perduodama naudojant šepetėlio mazgą, kurio trūkumas yra laipsniškas dilimas.
2. Universalūs kolektoriniai varikliai. Jie yra panašūs į ankstesnius, tačiau gali veikti tiek iš nuolatinės, tiek iš kintamos srovės.
3. Be šepetėlių arba be šepetėlių. Jį sudaro statoriaus apvijos, ant rotoriaus yra sumontuoti nuolatiniai magnetai. Jis yra prijungtas prie nuolatinės srovės grandinės per specialų valdiklį, kuris perjungia statoriaus apvijas.

Kolektorinius variklius galima suskirstyti į grupes pagal sužadinimo tipą:

• su savęs sužadinimu;
• su nepriklausomu susijaudinimu.

Pagal lauko apvijų sujungimo tipą jos skirstomos taip:

1. Eilinis sužadinimas leidžia gauti didelį momentą ant veleno, tačiau tuščiosios eigos greitis taip pat yra labai didelis ir gali sugadinti variklį (pereis į pavarą).
2. Lygiagretus sužadinimas - tokiu atveju apsisukimai yra stabilesni ir nesikeičia veikiant apkrovai, tačiau veleno sukimo momentas yra mažesnis.
3. Mišrus jaudulys sujungia abiejų tipų pranašumus.

Mažos galios kolektorių DCT sužadinimas dažniausiai organizuojamas naudojant nuolatinius magnetus.

Esant nepriklausomam sužadinimui kolektoriaus elektriniame variklyje, statoriaus ir rotoriaus apvijos nėra sujungtos viena su kita, bet iš esmės jos tiekiamos iš skirtingų šaltinių.Taigi galima organizuoti momento ar greičio reguliavimą, taip pat pasiekti didesnį energijos vartojimo efektyvumą.

Priklausomai nuo konstrukcijos, toks elektrinis variklis gali dirbti arba tik iš nuolatinės srovės, arba dirbti iš kintamos ir pastovios. Antruoju atveju jie vadinami „universaliu komutatoriaus varikliu“. Jie yra plačiai paplitę kasdieniame gyvenime, naudojami virtuvės prietaisuose ir elektriniuose įrankiuose (šlifavimo staklės, grąžtai ir kt.).

Varikliams be šepetėlių trūksta komutatoriaus trūkumų dėl to, kad nėra šepečių komplekto. Į tris statoriaus apvijas tiekiama srovė, o apvijos perjungiamos valdikliu. Tiesą sakant, DCT be šepetėlių maitina transformuota kintama srovė. Galite sužinoti, kaip šie varikliai veikia, žiūrėdami šį vaizdo įrašą:

Jie savo dizainu yra panašūs į sinchroninius variklius, išskyrus tai, kad naudojami nuolatiniai magnetai, o ne elektromagnetai. Norint pasukti tokį variklį ir padidinti jo efektyvumą, „Hall“ jutikliai naudojami veleno padėčiai nustatyti ir teisingai apvijų apjungimui.

Dažnai jie vadinami vožtuvų varikliais, o angliškuose šaltiniuose tokie varikliai, atsižvelgiant į dizainą, vadinami PWSM arba BLDC.

Jie naudojami kompiuteriniuose aušintuvuose, kaip radijo bangomis valdomų modelių, tokių kaip keturračiai, pavara, taip pat kaip dviračio variklio ratas.

Papildoma klasifikacija

Be aukščiau aptartų variklių, reikėtų pasakyti apie kitus tipus, tokius kaip:

• žingsniavimas;
• servos
• linijinis
• bangos srovės varikliai (panašūs į nuolatinės srovės variklius, skirtumas tas, kad energiją tiekia ištaisyta virinimo srovė).

Žingsniniai varikliai ir servos yra naudojami ten, kur jums reikia nustatyti tam tikro mechanizmo mazgą. Paprasčiausias pavyzdys yra CNC, 3D spausdintuvas ir dar daugiau. Be to, „shagovikovo“ pagalba kartais kontroliuojama automobilio droselio padėtis - ir tai yra tik nedidelė jų taikymo dalis.

Šių tipų elektrinių pavarų funkcijų ir savybių aprašymas yra atskiro straipsnio tema. Jei susidomėjote, rašykite komentarus ir mes juos paskelbsime!

Linijinis variklis, priešingai nei viskas, kas išdėstyta aukščiau, jo veleno judesys nėra sukimosi, o transliacinis. T. y., Jis nesisuka, o juda „pirmyn ir atgal“. Jie yra skirtingi:

• Kintama kinta pagal veikimo principą, panašų į sinchroninius ir asinchroninius variklius;
• nuolatinė srovė;
• pjezoelektrinis;
• magnetostrikcinis.

Praktiškai jie yra reti, jie naudojami kaip vienbėgio geležinkelio pavara, darbiniam kūnui maitinti įvairiomis mašinomis.

Tačiau straipsnyje pateikta klasifikacija buvo pasirinkta praktiškumo požiūriu, tuo tarpu literatūroje siūloma elektrinę pavarą padalinti pagal šiuos kriterijus.

Pagal sukurto sukimo momento specifiką:

• isterikė;
• magnetoelektrinis.

Kitas klasifikavimo variantas grindžiamas dizaino skirtumais ir jų dizaino ypatybėmis.

Pagal veleno tipą ir vietą:

• su horizontaliu veleno išdėstymu;
• su vertikaliu veleno išdėstymu.

Apsaugokite nuo aplinkosaugos veiksmų:

• apsaugotas nuo didelės drėgmės ir dulkių;
• darbui sprogiose patalpose.

Pagal veikimo režimo trukmę:

• pertraukiamas (gervės, kranai, varomųjų vožtuvų varikliai);
• nepertraukiamam darbui (siurbliai, ventiliacija ir kt.).

Pagal galią taip pat galite atskirti mažos, vidutinės ir didelės galios automobilius. Tačiau nėra prasmės riboti šių galingumų, nes kai kur maždaug 6 MW yra vidutinė galia, o kai kur apie 1 kW yra didžiulis skaičius.

Neįmanoma išsamiai išnagrinėti visų rūšių viename straipsnyje, todėl mes apsvarstysime kiekvieną versiją atskirai.Tikimės, kad pateikta klasifikacija trumpai padėjo jums suprasti, kokie yra nuolatinės ir kintamosios srovės variklių tipai, taip pat kokie yra jų skirtumai ir taikymo ypatybės!

Susijusios medžiagos:

• Kaip gauti kintamą elektros srovę
• Įtampos stabilizatorių tipai
• Kaip savo rankomis pasidaryti paprastą elektrinį variklį