Какви са видовете електромотори и как се различават

С тази статия започваме раздела Електродвигатели на уебсайта на ElecroExpert, като всеки електротехник и дори домашен майстор трябва да разберат, най-общо казано, какви видове и типове електрически двигатели с постоянен и променлив ток, както и характеристиките на тяхното устройство и приложение. Материалът ще бъде изграден по следния начин: ще разгледаме накратко видовете електродвигатели и какви са разликите им, а за по-подробно проучване на конкретен вариант ще предоставим връзка към отделна публикация.

Как работят двигателите

Принципът на работа на всички видове електродвигатели се състои във взаимодействието на магнитните полета на ротора и статора. В този случай магнитното поле може да бъде създадено от постоянен магнит или намотка (намотка-електромагнит).

Основните части на електродвигателя

В зависимост от мощността и типа на двигателя, намотките могат да бъдат разположени само на статора или на статора и на ротора. Нека се опитаме да обясним устройството и принципа на работа на манекените в електричеството.

Моторен модел

Като начало, обмисляме дизайна на колекторните мотори. Например, в малки двигатели на колектор с постоянен ток, както при радиомоделите, постоянните магнити са разположени на статора, а в ротора се навиват бобини от медна тел. Токът към роторните бобини на такъв електродвигател се подава чрез четка, състояща се от четки и колектор. Върху колектора са разположени ламели, към които са прикрепени отворите на намотките.

комутаторно моторно устройство

След включване на захранването роторът (котвата) започва да се върти, върху него се фиксира колектор и фиксираните четки докосват последователно различни двойки колекторни ламели. Чрез четки и ламели токът се подава към намотките на ротора или към една намотка, или към друга, като по този начин се създава променящо се магнитно поле, което взаимодейства с магнитното поле. В резултат на това полюсите на въртящите се и неподвижните електромагнити са привлечени, поради което се случва въртене.

Ако пропуснете някои от нюансите, тогава колкото по-голям е токът на ротора, толкова по-голямо е това поле и по-бързо се върти роторът. Това обаче е приложимо главно за DC и AC колекторни машини (те са универсални).

Ако говорим за асинхронен двигател (HELL) с ротор с клетка-клетка - това е електрически двигател с променлив ток без четки. В него намотките са разположени на статора (а), а роторът е прът (б), затворен накратко с пръстени - така наречената клетка за катерици.
Дизайн на индукционен двигател

В този случай въртящото се магнитно поле на статора генерира ток в прътовете на ротора, поради което се появява и друго магнитно поле. И какво се случва, когато два магнита са разположени наблизо?

Те се отблъскват или привличат един към друг. Тъй като роторът е фиксиран в краищата в лагерите, роторът започва да се върти.AM е предназначен само за променлив ток, а скоростта на въртене на вала зависи от честотата на тока и броя на полюсите в намотките на статора, ще обсъдим този въпрос по-подробно в статията за асинхронните двигатели.

Но за да започнете въртенето на вала на такъв двигател, важно е или да го натиснете (да даде началната скорост), или да създадете въртящо се магнитно поле. Създава се с помощта на намотки, подредени по определен начин, свързани с трифазна захранваща мрежа (например, 380V) или с помощта на пускови и работещи кондензатори (в така наречените кондензаторни индукционни двигатели).

В допълнение към взаимодействието на магнитните полета в въртенето на вала на двигателя участва и Амперна сила.

Графики на ток и илюстрация на въртящо се магнитно поле в ПЕКЛО на статора

Затова трябва да разберете, че моментът върху вала на абстрактния двигател и броят обороти зависят от конструкцията и вида на електрическата машина, както и от силата на тока и неговата честота. Повтарям, че в тази статия няма да навлизаме в подробности относно характеристиките на устройствата на всеки от видовете и типовете електродвигатели, но ще направим отделни статии за това.

Индукционни двигатели

Трябва да се отбележи, че асинхронните и универсалните колекторни двигатели са най-често срещани в ежедневието и в производството, в задвижванията на строителните превозни средства. Те се използват навсякъде, както за движение на индустриални механизми, така и за автомобили, електрически превозни средства и се използват в домакински уреди, до електрическа четка за зъби.

Основна класификация

Така че, електродвигателите се разделят основно на машини, работещи на постоянен ток, както и на променлив ток. Каква е разликата между променлив ток и постоянен ток, казахме в статията: https://electroexp.com/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html, Ще разгледаме видове електродвигатели от машини, работещи от почивка.

AC двигатели

Повечето от електрическите машини, използвани в производството и в ежедневието, за задвижване на асансьори, в други видове електрически задвижвания работят от променлив ток.

Моторите за променлив ток могат да бъдат класифицирани, както следва:

  • асинхронни;
  • синхронно.

В този случай индукционните двигатели се отличават или по конструкцията на ротора:

  • клетка с ротор на клека (най-често с произволен брой фази);
  • с фазов ротор (само трифазен).

И по броя на фазите:

  • еднофазни (с пусков кондензатор) се използват в домакински електрически вентилатори и други устройства с ниска мощност;
  • кондензатор или двуфазен (той е еднофазен с кондензатор, който не се изключва по време на работа, поради което се създава "втора" фаза) се използват в малки помпи, вентилация, на перални машини тип "бебе" и стари модели, произведени в СССР;
  • трифазни са най-често срещаните и се използват навсякъде в производството.

Има различни дизайни на еднофазно кръвно налягане, списъкът показва две основни опции!

Характеристика на всички асинхронни електродвигатели е, че скоростта на ротора е малко по-малка от скоростта на въртене на магнитното поле на статора и е равна на:

Формула за скорост на асинхронния вал на двигателя

където n е броят на оборотите в минута, f е честотата на захранващата мрежа, p е броят на полюсните двойки, s е плъзгащ се и "60" е секунди в минута.

По този начин скоростта на ротора се определя от честотата на захранващата мрежа, конструкцията на намотките или по-скоро от броя на двойки полюси (намотки) в нея и големината на приплъзването.

Плъзгането е стойност, която характеризира колко по-малка е скоростта на ротора спрямо честотата на въртящо се магнитно поле. При нормални работни условия лежи в границите 0,01-0,06. Казано по-просто, полето в статора с една двойка полюси се върти със скорост:

60 * 50/1 = 3000 об / мин

С два чифта - 1500 об / мин, а с три двойки - 1000 об. / Мин.

При плъзгане, например при 0,05, скоростта на ротора ще бъде равна на:

3000 * (1-0.05) = 2850 об / мин

За да регулирате скоростта на използване на такива двигатели честотни преобразуватели, тъй като не можем да засегнем другите променливи от горната формула.

Най-често срещаните са асинхронни двигатели с захранващо напрежение 220V за свързване на намотките според триъгълната верига и 380V според звездната верига.

Диаграми за връзка със звезда и делта

Ако в трифазна електрическа машина въртящото се поле на статора се създава от местоположението на намотките и фазовото изместване в мрежата с 120 °, тогава този ефект не се наблюдава при еднофазни. Валът ще се завърти, ако го настроите на първоначалното въртене чрез завъртане на вала на ръка или чрез инсталиране на фазово изместващ се кондензатор, което ще създаде фазово изместване на стартовата намотка.

Схема за стартиране на еднофазен двигател с пусков кондензатор

Двуфазните кондензаторни двигатели са подредени по подобен начин, но втората намотка не се изключва след стартиране, а продължава да работи чрез кондензатор, Следователно името "двуфазна" по-скоро се отнася до схемата за проектиране и окабеляване, а не за силови вериги. Двуфазната и еднофазната са проектирани да работят в 220V мрежа.

Електрическа верига на кондензатора

Синхронните електродвигатели (светодиоди) почти винаги се извършват с намотка на възбуждане на арматурата и токът на възбуждане се предава към него или чрез четката или се индуцира от електромагнитна система.

Конвенционална схема на синхронен двигател

Това е необходимо, така че валът му да се върти с честота, която съвпада с честотата на въртене на полето на статора. Тоест, в този случай няма такъв параметър като приплъзване.

Електромагнитната верига на синхронен двигател

Токът на възбуждане се подава от специални системи за възбуждане, като например "генератор-двигател" или електронни преобразуватели на тиристори или транзистори. Най-често срещаните в домашните предприятия са такива устройства като VTE, TVU и др.

Тиристорен възбудител за синхронни двигатели

Не винаги има полева намотка и четки, например в микровълнова фурна се използва постоянен магнит синхронен двигател в задвижването на въртене на плочата.

Синхронните машини са явни и неявни. Визуалните разлики са в дизайна на ротора, на практика има разлика в техните характеристики, методи на производство и дизайн. На практика обикновен домашен електротехник е малко вероятно да ги срещне.

Неявен и явен полюсен ротор

Остава да кажем основното за двигателите с променлив ток - те трудно регулират скоростта на въртене поради факта, че скоростта им е обвързана със скоростта. Намаляването на напрежението (ток) на статора или възбуждането (за синхронно и асинхронно с фазов ротор) води до спад на въртящия момент и увеличаване на стойността на приплъзване (за HELL), докато валът може да се върти по-бавно. За да регулирате скоростта на такива двигатели, се нуждаете от честотен преобразувател. За това как да изберем chastotnik, казахме в статията: https://electroexp.com/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

DC Motors

Предлагат се следните видове и типове двигатели с постоянен ток:

  1. Двигатели с четка с постоянен ток Те се състоят от магнити или възбудителна намотка и арматура, токът към намотката на арматурата се предава с помощта на четка, чийто недостатък е постепенното износване.
  2. Универсални колекторни мотори. Те са подобни на предишните, но могат да работят както от постоянен, така и от променлив ток.
  3. Без четка или без четка. Състои се от намотки на статора, върху ротора са инсталирани постоянни магнити. Той е свързан към постояннотоковата верига чрез специален контролер, който превключва намотките на статора.

DC двигател дизайн

Колекторните мотори могат да бъдат разделени на групи според типа възбуждане:

  • със самовъзбуждане;
  • с независима възбуда.

Според вида на свързване на полевите намотки те се разграничават, както следва:

  1. Последователното възбуждане ви позволява да получите висок момент на вала, но скоростта на празен ход също е много висока и може да повреди двигателя (ще влезе в предавка).
  2. Паралелно възбуждане - в този случай оборотите са по-стабилни и не се променят при натоварване, но въртящият момент на вала е по-малък.
  3. Смесеното вълнение съчетава предимствата на двата типа.

В DCT на колектор с ниска мощност възбуждането най-често се организира с помощта на постоянни магнити.

Схеми за окабеляване на моторно поле на колектора

При независимо възбуждане на колекторния електродвигател намотките на статора и ротора не са свързани помежду си, но по същество се захранват от различни източници.По този начин е възможно да се организира регулирането на момента или скоростта, както и да се постигне по-голяма енергийна ефективност.

В зависимост от дизайна такъв електромотор може да работи или от постоянен ток, или да работи от променлив и постоянен. Във втория случай те се наричат ​​"универсален комутаторен двигател". Те са широко разпространени в ежедневието, използват се в кухненските уреди и електроинструментите (шлифовъчни машини, тренировки и др.).

Безчетков мотор

Моторите без четки нямат присъщите недостатъци на комутатора поради липсата на четка. Токът се подава към трите намотки на статора, а намотките се превключват с помощта на контролера. Всъщност безчетковите DCT се захранват от трансформиран променлив ток. Можете да разберете как работят тези двигатели, като гледате следното видео:

Те са сходни по дизайн на синхронни двигатели, само че се използват постоянни магнити, а не електромагнити. За да завъртите такъв двигател и да увеличите неговата ефективност, сензорите на Хол се използват за определяне на положението на вала и правилно превключване на намотките.

Принцип на безчетков двигател

Често те се наричат ​​клапанови двигатели, а в английски източници такива двигатели, в зависимост от дизайна, се наричат ​​PWSM или BLDC.

Електрическо колело за велосипеди

Използват се в компютърни охладители, като задвижване за радиоуправляеми модели, като квадрокоптери, както и в моторно колело за велосипед.

Допълнителна класификация

В допълнение към двигателите, обсъдени по-горе, трябва да се каже и за други видове, като например:

  • степер;
  • безредукторни;
  • линеен;
  • двигатели с пулсационен ток (подобно на постояннотоков двигател, разликата е, че мощността се подава от изправен пулсационен ток).

Стъпкови двигатели и сервохранилища се използват там, където трябва да позиционирате възела на някой механизъм. Най-простият пример е CNC, 3D принтер и др. Също така, с помощта на "шаговиков" понякога контролират позицията на газта на колата - и това е само малка част от тяхното приложение.

Описание на функциите и характеристиките на тези видове електрически задвижвания е тема за отделна статия. Ако проявявате интерес, пишете коментари и ние ще го публикуваме!

Линеен двигател, за разлика от всичко по-горе, движението на неговия вал не е ротационно, а транслационно. Тоест, не се върти, а се движи „напред-назад“. Те са различни:

  • AC, базиран на принципа на работа, подобен на синхронни и асинхронни двигатели;
  • постоянен ток;
  • пиезоелектричен;
  • Магнитостриктивни.

На практика те са рядкост, те се използват като задвижване на монорелсова железница, за захранване на работното тяло в различни машини.

Класификацията, дадена в статията, обаче е избрана от гледна точка на практичност, докато в литературата се предлага разделянето на електрическото задвижване според следните критерии.

Според спецификата на създадения въртящ момент:

  • хистерезис;
  • магнито.

Следващият вариант за класификация се основава на различията в дизайна и особеностите на дизайна им.

По вид и местоположение на вала:

  • с хоризонтално разположение на вал;
  • с вертикално разположение на вала.

Пазете от екологични действия:

  • защитени от висока влажност и прах;
  • за експлоатация във взривоопасни помещения.

По продължителността на работния режим:

  • периодични (лебедки, кранове, двигатели на затворен клапан);
  • за непрекъсната работа (помпи, вентилация и др.).

По мощност можете да различите и коли с малка, средна, висока мощност. Няма смисъл обаче да се въвеждат границите на тези мощности, тъй като някъде около 6 MW е средната мощност, а някъде около 1 kW е колосално число.

Невъзможно е да се разгледат подробно всички типове в рамките на една статия, затова ще разгледаме всяка версия поотделно.Надяваме се, че предоставената накратко класификация ви помогна да разберете какви видове двигатели с постоянен и променлив ток са, както и какви са техните разлики и особености на приложение!

Свързани материали:

(2 гласа)
Зареждането ...

2 коментара

  • лилия

    „Без четка или без четка. Състои се от намотки на статора, върху ротора са инсталирани постоянни магнити. Той е свързан към постояннотоковата верига чрез специален контролер, който превключва намотките на статора. "

    Това е само променлив двигател. А контролерът се захранва от постоянен ток, който превръща постоянния ток в променлив ток с контрола на неговата честота.

    отговор
  • Irene

    Линейните двигатели се използват широко в металорежещи машини и машини за електрофизична обработка като заместител на комбинация от въртящ се двигател и тягови механизми.
    Например. Линейни двигатели на Siemens 1FN3

    отговор

Добавете коментар

Задължителните полета са маркирани *