Aké sú typy elektrických motorov a ako sa líšia

Ako fungujú motory

Princíp činnosti všetkých typov elektrických motorov spočíva v interakcii magnetických polí rotora a statora. V tomto prípade môže byť magnetické pole vytvorené konštantným magnetom alebo vinutím (cievkovým elektromagnetom).

V závislosti od výkonu a typu motora môžu byť vinutia umiestnené iba na statore alebo na statore a na rotore. Pokúsme sa vysvetliť zariadenie a princíp činnosti pre figuríny v elektrike.

Najprv uvažujeme o návrhu kolektorových motorov. Napríklad v malých DC kolektorových motoroch, ako v prípade rádiových modelov, sú permanentné magnety umiestnené na statore a cievky medeného drôtu sú navinuté do rotora. Prúd do takýchto cievok elektromotora je privádzaný prostredníctvom kefovej zostavy pozostávajúcej z kefiek a kolektora. Na kolektore sú lamely, ku ktorým sú pripevnené vodiče vinutia.

Po zapnutí energie sa rotor (kotva) začne točiť, kolektor je na ňom pripevnený a pevné kefy sa dotýkajú striedavo rôznych párov lamiel kolektora. Cez kefy a lamely sa do vinutia rotora privádza prúd buď do jedného vinutia alebo do druhého, čím sa vytvára meniace sa magnetické pole, ktoré interaguje s magnetickým poľom. V dôsledku toho sú póly rotujúcich a stacionárnych elektromagnetov priťahované, a preto dochádza k rotácii.

Ak vynecháte niektoré nuansy, tým väčší je prúd rotora, čím väčšie je toto pole a tým rýchlejšie rotuje rotor. Platí to však najmä pre stroje na zber a striedavý prúd a striedavý prúd (sú univerzálne).

Ak hovoríme o asynchrónnom motore (HELL) s rotorom veveričkovej klietky, jedná sa o elektrický motor na striedavý prúd bez kefiek. V ňom sú vinutia umiestnené na statore (a) a rotor je tyč (b), ktorá je krátko uzavretá krúžkami - tzv. Veveričková klietka.

V tomto prípade rotujúce magnetické pole statora generuje prúd v tyčiach rotora, vďaka čomu sa objaví aj ďalšie magnetické pole. A čo sa stane, keď sa v blízkosti nachádzajú dva magnety?

Odpudzujú sa alebo k sebe priťahujú. Pretože je rotor upevnený na koncoch ložísk, rotor sa začne otáčať.AM je určený iba na striedavý prúd a rýchlosť otáčania hriadeľa závisí od frekvencie prúdu a počtu pólov v statorových vinutiach, túto otázku podrobnejšie rozoberieme v článku o asynchrónnych motoroch.

Ale na spustenie rotácie hriadeľa takého motora je dôležité buď tlačiť (dať počiatočnú rýchlosť), alebo vytvoriť rotujúce magnetické pole. Vytvára sa pomocou špecificky usporiadaných vinutí, pripojených k trojfázovej napájacej sieti (napríklad 380 V) alebo pomocou štartovacích a pracovných kondenzátorov (v takzvaných indukčných motoroch kondenzátora).

Okrem interakcie magnetických polí sa to týka aj otáčania hriadeľa motora a Ampérová sila.

Preto musíte pochopiť, že okamih na hriadeli abstraktného motora a počet otáčok závisia od konštrukcie a typu elektrického stroja, ako aj od sily prúdu a jeho frekvencie. Opakujem, že v tomto článku sa nebudeme zaoberať podrobnosťami o vlastnostiach zariadení jednotlivých typov a typov elektromotorov, ale pre tento účel vytvoríme samostatné články.

Je potrebné poznamenať, že asynchrónne a univerzálne kolektorové motory sú najbežnejšie v každodennom živote a vo výrobe, pri pohonoch stavebných vozidiel. Používajú sa všade, na pohyb priemyselných mechanizmov, ako aj na automobily, elektrické vozidlá a na použitie v domácich spotrebičoch až po elektrickú zubnú kefku.

Hlavná klasifikácia

Elektrické motory sa teda delia hlavne na stroje pracujúce na jednosmerný prúd, ako aj na striedavý prúd. Aký je rozdiel medzi striedavým a jednosmerným prúdom, v článku sme povedali: https://skm.electricianexp.com/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html, Zvážime typy elektrických motorov zo strojov pracujúcich od pauzy.

AC motory

Väčšina elektrických strojov používaných vo výrobe a v každodennom živote na pohon výťahov, v iných typoch elektrických pohonov pracuje zo striedavého prúdu.

Trojfázové motory možno klasifikovať takto:

• asynchrónne;
• synchrónne.

V tomto prípade sa indukčné motory vyznačujú buď konštrukciou rotora:

• rotor s klietkou veveričky (najbežnejšie s akýmkoľvek počtom fáz);
• s fázovým rotorom (iba trojfázový).

A podľa počtu fáz:

• jednofázové (so štartovacím kondenzátorom) sa používajú v domácich elektrických ventilátoroch a iných nízkoenergetických zariadeniach;
• kondenzátor alebo dvojfázový (je jednofázový s kondenzátorom, ktorý sa počas prevádzky nevypne, vďaka ktorému sa vytvára „druhá“ fáza) sa používajú v malých čerpadlách, vetraní, v práčkach typu „baby“ a starých modeloch vyrobených v ZSSR;
• trojfázové sú najbežnejšie a používajú sa všade vo výrobe.

Existujú rôzne vzory jednofázového krvného tlaku, zoznam obsahuje dve hlavné možnosti!

Charakteristikou všetkých asynchrónnych elektrických motorov je to, že rýchlosť rotora je o niečo nižšia ako rýchlosť rotácie statorového magnetického poľa a je rovná:

kde n je počet otáčok za minútu, f je frekvencia napájacej siete, p je počet párov pólov, s je sklz a "60" je sekunda za minútu.

Rýchlosť rotora je teda určená frekvenciou napájacej siete, konštrukciou vinutí alebo skôr počtom párov pólov (cievok) v ňom a veľkosťou sklzu.

Posuvné je hodnota, ktorá charakterizuje, o koľko je nižšia rýchlosť rotora vzhľadom na frekvenciu rotujúceho magnetického poľa. Za normálnych prevádzkových podmienok leží v rozmedzí 0,01-0,06. Jednoducho povedané, pole v statore s jedným párom pólov sa otáča rýchlosťou:

60 x 50/1 = 3 000 ot / min

S dvoma pármi - 1 500 ot / min as tromi pármi - 1 000 ot / min.

Pri kĺzaní napríklad pri 0,05 bude rýchlosť rotora rovná:

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

Na nastavenie rýchlosti týchto motorov použite frekvenčné meniče, pretože nemôžeme ovplyvniť ďalšie premenné vyššie uvedeného vzorca.

Najbežnejšie sú asynchrónne motory s napájacím napätím 220 V na pripojenie vinutí podľa trojuholníkového obvodu a 380 V podľa hviezdicového okruhu.

Ak sa v trojfázovom elektrickom stroji vytvorí rotujúce statorové pole podľa polohy vinutí a fázového posunu v sieti o 120 °, potom sa tento efekt nepozoruje v jednofázových. Hriadeľ sa bude otáčať, ak ho nastavíte na počiatočnú rotáciu otáčaním hriadeľa rukou alebo inštaláciou kondenzátora fázového posunu, ktorý vytvorí fázový posun na štartovacom vinutí.

Dvojfázové kondenzátorové motory sú usporiadané podobným spôsobom, ale druhé vinutie sa po štarte nevypne, ale pokračuje v práci kondenzátor, Preto názov „dvojfázový“ skôr odkazuje na schému zapojenia a zapojenie ako na silové obvody. Dvojfázová aj jednofázová sú navrhnuté tak, aby fungovali v sieti 220V.

Synchrónne elektrické motory (LED) sa takmer vždy vykonávajú s budiacim vinutím na armatúre a budiaci prúd sa do nich prenáša buď pomocou kefovej zostavy alebo indukovanej elektromagnetickým systémom.

To je nevyhnutné, aby sa jeho hriadeľ otáčal s frekvenciou, ktorá sa zhoduje s frekvenciou rotácie poľa statora. To znamená, že v tomto prípade neexistuje taký parameter, ako je sklz.

Budiaci prúd je dodávaný zo špeciálnych budiacich systémov, ako je „generátorový motor“ alebo elektronické meniče tyristorov alebo tranzistorov. Najbežnejšie v domácich podnikoch sú zariadenia ako VTE, TVU atď.

Neexistuje vždy vinutie poľa a kefy, napríklad v mikrovlnnej rúre sa v pohone rotácie dosiek používa synchrónny motor s permanentnými magnetmi.

Synchrónne stroje sú explicitné a implicitné. Vizuálne rozdiely sú v konštrukcii rotora, v praxi je rozdiel v ich vlastnostiach, spôsoboch výroby a dizajne. V praxi sa s nimi obyčajný domáci elektrikár pravdepodobne nestretne.

Čo sa týka motorov na striedavý prúd, zostáva povedať, že je ťažké upraviť rýchlosť otáčania vzhľadom na to, že ich rýchlosť je spojená s rýchlosťou. Pokles napätia (prúdu) na statore alebo budenie (pre synchrónne a asynchrónne s fázovým rotorom) vedie k poklesu krútiaceho momentu a zvýšeniu hodnoty preklzu (pre HELL), zatiaľ čo hriadeľ sa môže otáčať pomalšie. Na reguláciu rýchlosti takýchto motorov potrebujete frekvenčný menič. O tom, ako si vybrať chastotnika, sme v článku povedali: https://skm.electricianexp.com/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

Jednosmerné motory

K dispozícii sú nasledujúce typy a typy jednosmerných motorov:

1. Jednosmerné kefové motory Pozostávajú z magnetov alebo budiacej cievky a kotvy, prúd do vinutia kotvy sa prenáša pomocou kefovej zostavy, ktorej nevýhodou je postupné opotrebovanie.
2. Univerzálne kolektorové motory. Sú podobné tým predchádzajúcim, ale môžu pracovať tak zo priameho, ako aj zo striedavého prúdu.
3. Kefa alebo kefa. Skladá sa z vinutí statora, na rotor sú namontované permanentné magnety. Je pripojený k jednosmernému obvodu pomocou špeciálneho ovládača, ktorý prepína vinutie statora.

Zberné motory je možné rozdeliť do skupín podľa typu budenia:

• s vlastným vzrušením;
• s nezávislým vzrušením.

Podľa typu spojenia poľných vinutí sa rozlišujú takto:

1. Sekvenčné budenie vám umožňuje získať vysoký moment na hriadeli, ale voľnobežné otáčky sú tiež veľmi vysoké a môžu poškodiť motor (prejde na prevodový stupeň).
2. Paralelné budenie - v tomto prípade sú otáčky stabilnejšie a pri zaťažení sa nemenia, ale krútiaci moment na hriadeli je menší.
3. Zmiešané vzrušenie kombinuje výhody oboch typov.

V kolektoroch DCT s nízkym výkonom je budenie najčastejšie organizované pomocou permanentných magnetov.

Pri nezávislom budení na elektrickom motore kolektora nie sú vinutia statora a rotora navzájom spojené, ale v podstate sú napájané z rôznych zdrojov.Takto je možné zorganizovať nastavenie momentu alebo rýchlosti a dosiahnuť vyššiu energetickú účinnosť.

V závislosti od konštrukcie môže taký elektromotor pracovať iba zo jednosmerného prúdu alebo zo striedavého a konštantného stavu. V druhom prípade sa nazývajú „univerzálny komutátorový motor“. Sú rozšírené v každodennom živote, používajú sa v kuchynských spotrebičoch a náradí (brúsky, vŕtačky atď.).

Bezkartáčové motory nemajú vlastné nevýhody komutátora kvôli chýbajúcej zostave kefy. Prúd sa dodáva do troch vinutí statora a vinutia sa spínajú pomocou ovládača. V skutočnosti sú bezkefkové DCT napájané transformovaným striedavým prúdom. Ako tieto motory fungujú, sa dozviete v nasledujúcom videu:

Ich konštrukcia je podobná ako pri synchrónnych motoroch, s výnimkou použitia permanentných magnetov, nie elektromagnetov. Na otáčanie motora a zvýšenie jeho účinnosti sa používajú Hallove senzory na určovanie polohy hriadeľa a správne spínanie vinutí.

Často sa nazývajú ventilové motory av anglických zdrojoch sa také motory v závislosti od konštrukcie nazývajú PWSM alebo BLDC.

Používajú sa v počítačových chladičoch, ako pohon pre modely s rádiovým ovládaním, ako sú kvadrokoptéry, ako aj ako motorové koleso pre bicykel.

Dodatočná klasifikácia

Okrem vyššie diskutovaných motorov by sa malo hovoriť aj o iných typoch, ako napríklad:

• stepper;
• serva;
• lineárne;
• zvlňovacie prúdové motory (podobné jednosmernému motoru, rozdiel je v tom, že energia je dodávaná usmerneným zvlňovacím prúdom).

Krokové motory a servá sa používajú tam, kde potrebujete umiestniť uzol nejakého mechanizmu. Najjednoduchším príkladom je CNC, 3D tlačiareň a ďalšie. Tiež pomocou "shagovikov" niekedy ovládať polohu škrtiacej klapky vozidla - a to je len malá časť ich aplikácie.

Popis funkcií a vlastností týchto typov elektrických pohonov je témou samostatného článku. Ak máte záujem, napíšte komentár a my ho zverejníme!

Lineárny motor, na rozdiel od všetkých vyššie uvedených, pohyb jeho hriadeľa nie je rotačný, ale translačný. To znamená, že sa točí, ale pohybuje sa „tam a späť“. Sú rôzne:

• AC na princípe činnosti podobnej synchrónnym a asynchrónnym motorom;
• jednosmerný prúd;
• piezoelektrický;
• magnetostrikčné.

V praxi sú zriedkavé, používajú sa ako pohon pre jednokolejnú železnicu, na napájanie pracovného tela rôznymi strojmi.

Klasifikácia uvedená v článku bola vybraná z hľadiska praktickosti, zatiaľ čo v literatúre sa navrhuje rozdeliť elektrický pohon podľa nasledujúcich kritérií.

Podľa špecifík vytvoreného krútiaceho momentu:

• hysterézie;
• magneticko.

Ďalšia možnosť klasifikácie je založená na rozdieloch v dizajne a vlastnostiach ich dizajnu.

Podľa typu a umiestnenia hriadeľa:

• s horizontálnym usporiadaním hriadeľa;
• s vertikálnym umiestnením hriadeľa.

Chráňte pred environmentálnymi opatreniami:

• chránené pred vysokou vlhkosťou a prachom;
• na prevádzku vo výbušných izbách.

Podľa trvania prevádzkového režimu:

• prerušované (navijaky, žeriavy, ventilové motory);
• na nepretržitú prevádzku (čerpadlá, vetranie atď.).

Podľa výkonu môžete tiež rozlíšiť autá s malým, stredným a vysokým výkonom. Nemá zmysel zavádzať limity týchto kapacít, pretože niekde okolo 6 MW je priemerný výkon a niekde okolo 1 kW je kolosálne číslo.

Nie je možné podrobne preskúmať všetky typy v jednom článku, preto každú verziu budeme posudzovať osobitne.Dúfame, že vám uvedená klasifikácia stručne pomohla pochopiť, aké typy jednosmerných a striedavých motorov sú, ako aj aké sú ich rozdiely a aplikačné vlastnosti!

Súvisiace materiály:

• Ako získať striedavý elektrický prúd
• Druhy stabilizátorov napätia
• Ako vyrobiť jednoduchý elektrický motor vlastnými rukami