Hvad du har brug for at vide om moderne elektriske motorer

Artiklen drøfter forskellige typer af elektriske motorer, deres fordele og ulemper, udviklingsmuligheder.

Typer af elektriske motorer

Elektriske motorer er i øjeblikket en uundværlig komponent i enhver produktion. I værktøjer og i hverdagen bruges de også meget ofte. For eksempel er dette ventilatorer, klimaanlæg, pumper til opvarmning osv. Derfor er en moderne elektriker nødt til at være velbevandret i typen og design af disse enheder.

Så vi viser de mest almindelige typer af elektriske motorer:

1. DC-motorer med et permanent magnetanker;

2. Jævnstrømsmotorer, med en anker med en excitationsvikling

3. Synkron AC-motorer;

4. AC-induktionsmotorer;

5. Servomotorer;

6. Lineære induktionsmotorer;

7. Motorruller, dvs. ruller, inden i hvilke elektriske motorer med gear er placeret;

8. Ventilmotorer.

DC-motorer

Denne type motor blev tidligere brugt meget vidt, men i øjeblikket er den næsten fuldstændigt erstattet af asynkron elektriske motorer på grund af den sammenlignelige billighed ved anvendelsen af ​​sidstnævnte. En ny retning i udviklingen af ​​jævnstrømsmotorer er jævnstrømventilmotorer med permanent magnetarmatur.

Synkronmotorer

Synkrone elektriske motorer bruges ofte til forskellige typer drev, der arbejder med konstant hastighed, dvs. til ventilatorer, kompressorer, pumper, DC generatorer osv. Dette er motorer med en effekt på 20 - 10.000 kW til rotationshastigheder på 125 - 1000 o / min.

Motorer adskiller sig fra generatorer i nærvær af en rotor, som er nødvendig til asynkron opstart, en yderligere kortslutningspolning samt et relativt mindre mellemrum mellem statoren og rotoren.

Synkronmotorer har effektivitet højere, og massen pr. effektenhed er mindre end for asynkrone med den samme rotationshastighed. Et værdifuldt træk ved en synkronmotor sammenlignet med en asynkronmotor er evnen til at regulere den reaktiv strøm, dvs. cosφ på grund af en ændring i excitationsstrømmen for ankerevikling. Det er således muligt at gøre cosφ tæt på enhed i alle driftsområder og derved øge effektiviteten og reducere tab i strømforsyningsnetværket.

Induktionsmotorer

I øjeblikket er dette den mest anvendte type motor. En asynkron motor er en vekselstrømsmotor, hvis rotorhastighed er lavere end rotationshastigheden for det magnetiske felt oprettet af statoren.

Ved at ændre frekvens og driftscyklus for den spænding, der leveres til statoren, er det muligt at ændre rotationshastighed og moment på motorakslen. De mest almindeligt anvendte motorer til induktionsbur. Rotoren er lavet af aluminium, hvilket reducerer dens vægt og omkostninger.

De største fordele ved sådanne motorer er dens lave pris og lave vægt. Det er relativt enkelt og billigt at reparere denne type elektriske motorer.

De største ulemper er et lille startmoment på akslen og en stor startstrøm 3-5 gange højere end den arbejdende. En anden stor ulempe ved en induktionsmotor er dens lave effektivitet i delbelastningstilstand. F.eks. Ved en belastning på 30% af den nominelle kan effektiviteten falde fra 90% til 40-60%!

Den vigtigste måde at håndtere ulemperne ved en induktionsmotor er at bruge et frekvensomformer. Frekvens drev konverterer netspænding 220 / 380V til en impulsspænding med variabel frekvens og driftscyklus. Det er således muligt i vid udstrækning at ændre hastighed og drejningsmoment på motorakslen og slippe af med næsten alle dens iboende mangler.Den eneste "flyve i salven" i denne "tønde honning" er den høje pris på frekvensomformeren, men i praksis betaler alle omkostninger sig inden for et år!

servomotorer

Disse motorer besætter en særlig niche, de bruges, hvor præcisionsændringer i position og hastighed kræves. Dette er rumteknologi, robotik, CNC-maskiner osv.

Sådanne motorer er kendetegnet ved anvendelse af ankre med lille diameter, som lille diameter er let. På grund af den lave vægt er det muligt at opnå maksimal acceleration, dvs. hurtige bevægelser. Disse motorer har normalt et feedbacksensorsystem, som gør det muligt at øge nøjagtigheden af ​​bevægelse og implementere komplekse algoritmer til bevægelse og interaktion mellem forskellige systemer.

Lineære induktionsmotorer

En lineær induktionsmotor skaber et magnetfelt, der bevæger pladen i motoren. Bevægelsens nøjagtighed kan være 0,03 mm pr. Meter bevægelse, hvilket er tre gange mindre end tykkelsen af ​​et menneskehår! Normalt er en plade (skyderen) fastgjort til en mekanisme, der skal flyttes.

Sådanne motorer har en meget høj kørehastighed (op til 5 m / s) og derfor høj ydelse. Bevægelseshastighed og trin kan ændres. Da motoren har et minimum af bevægelige dele, har den stor driftssikkerhed.

Motorruller

Udformningen af ​​sådanne ruller er ganske enkel: inde i drivrullen er en miniatyr DC-motor og gearkasse. Motorvalser bruges på forskellige transportører og sorteringslinjer.

Fordelene ved motorvalser er et lavt støjniveau, højere effektivitet sammenlignet med et eksternt drev, motorrullen kræver praktisk taget ikke vedligeholdelse, da den kun fungerer, når du har brug for at flytte transportøren, dens ressource er meget stor. Når en sådan rulle svigter, kan den udskiftes med en anden på kortest mulig tid.

Ventilmotorer

En ventil kaldes enhver motor, hvor reguleringen af ​​driftsformer udføres ved hjælp af halvleder- (ventil) konvertere. Dette er typisk en synkronmotor med excitation fra permanente magneter. Motorstatoren styres af en inverter med mikroprocessorstyring. Motoren er udstyret med et sensorsystem, der giver feedback på position, hastighed og acceleration.

De vigtigste fordele ved ventilelektriske motorer er:

1. Kontaktløshed og mangel på knudepunkter, der kræver vedligeholdelse,

2. Høj ressource;

3. Et stort startmoment og en stor overbelastningskapacitet i øjeblikket (5 eller flere gange);

4. Transienter med høj ydeevne;

5. Et stort udvalg af justeringer for hastighed på 1: 10000 eller mere, hvilket er mindst to størrelsesordener højere end for asynkronmotorer;

6. De bedste indikatorer for effektivitet og cosφ, deres effektivitet ved alle belastninger overstiger 90%. Samtidig kan asynkronmotorer virkningsgraden ved halvbelastning falde til 40-60%!

7. Minimum åbne kredsløb og indløbsstrømme;

8. Minimum indikatorer for vægt og størrelse

9. Minimum tilbagebetalingstid.

Efter designfunktioner er sådanne motorer opdelt i to hovedtyper: ikke-kontakt DC og AC motorer.

Hovedretningen for forbedring af ventilmotorer i øjeblikket er udviklingen af ​​adaptive sensorfrie kontrolalgoritmer. Dette vil reducere omkostningerne og øge pålideligheden af ​​sådanne drev.

I en sådan lille artikel er det naturligvis umuligt at afspejle alle aspekter af udviklingen af ​​elektriske drivsystemer, fordi Dette er et meget interessant og hurtigt udviklende område inden for teknologi. De årlige elektrotekniske udstillinger viser tydeligt den konstante vækst i antallet af virksomheder, der søger at mestre dette område. Ledere på dette marked er som altid Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc osv.

Comments

[#1 Marat]

De bedste motorer er egern-induktionsmotorer. Hver elektriker vil finde ud af, hvordan man forbinder dem. Enheden er enkel og ikke finurlig at betjene. På enhver virksomhed er der mennesker, der i tilfælde af sammenbrud er i stand til at reparere og spole dem tilbage. Asynkronmotorer har to ulemper - store indgangstrømme og vanskeligheden med at kontrollere rotationshastigheden. Med udviklingen af ​​elektronik og mikroprocessorteknologi og tilføjelsen af ​​enheder, såsom bløde starter (bløde starter) og frekvensomformere, fjernes disse ulemper ved induktionsmotorer let. Snart forbliver de samme DC-motorer kun i brug i meget smalle og specifikke områder, ja, måske et eller andet sted i transport. De har bare for mange mangler, og alle kan ikke lide dem. Induktionsmotorer er meget enklere, bedre og mere praktiske.

[#2 Kirill]

Lad mig tilføje endnu en flue i salven til tønden honning til ventilmotorerne. Dette er især vigtigt i drevene til maskinernes hovedbevægelse. Det er umuligt at regulere excitationsfluxen for ventilmotorer, dvs. det er umuligt at anvende en driftsmåde med konstant effekt, derfor bruges motorspindlen i maskiner i stigende grad, dvs. maskinspindlen i sig selv er også elektromotorens rotor. Enheden er enkel, billig og effektiv.

[#3 Ruslan]

Nu er alt hvad du behøver at vide - jeg ved, tak til dig.

[#4]

Konstante fremtidige drev samt likestrøm som helhed.
Tidligere var der et problem i direkte strømkonvertering. Med en variabel var det meget lettere at gøre. Men med udviklingen af ​​kraftelektronik er dette problem løst. Allerede anvendes konvertere til effekt på flere MW aktivt. Tag de samme vindmøller med 2-3 MW kraftstykke. De arbejder allerede på konverteren.
Konvertere med højere effektivitet har evnen til at ændre effektfaktoren.
Derudover genererer solcellepaneler jævnstrøm, elektronik forbruger jævnstrøm. Elbiler har batterier og skal oplades med jævnstrøm. Der er også jævnstrømsmotorer.
DC-motoren er MEGET lettere at køre. De har en bedre momentfrekvensegenskab. Hvis du lægger permanente magneter på statoren, får du en kompakt og praktisk generator / motor med en effektivitet, der er højere end en asynkron. DC-generatorer forbruger ikke reaktiv strøm til at skabe magnetisk flux.

[#5 opti]

Kirill,
"Lad mig tilføje en ny flue i salven til tønden med honning i ventilmotorerne. Dette er især vigtigt i drevene til maskinernes hovedbevægelse. For ventilmotorer er det umuligt at regulere stimuleringsstrømmen, det vil sige, du kan ikke bruge den konstante effekttilstand."
Og ingen vil bruge elektriske ventilmotorer i maskiner, de er fremragende i deres egenskaber for biler og fly.
Og hvorfor fik du ud af, at den elektriske ventil ikke kan bruges i konstant strømtilstand ?? Hvilken vrøvl?

[#6]

Hver type motor har sine egne fordele og ulemper.

DC-motorer har magneter i statoren, som skaber stærke felter og reducerer ikke rotorens træghetsmoment, men rotoren for en sådan motor skal være drevet, du skal bruge en opsamler, og dermed ulemperne ved denne motor: Lav pålidelighed, lav ressource, manglende evne til at bruge i et brændbart miljø, ekstra størrelse , yderligere treghedsmoment.Det ville være muligt at arrangere magneterne i rotoren, men så skal du tænde motoren ved hjælp af regulatoren, og motoren kaldes en ventil.

En asynkron motor er en temmelig lovende ting, men ikke i den klassiske version. For sin fulde drift har du stadig brug for en controller eller en impulsomformer, dens fordel, god teknologiudvikling.

Den mest lovende teknologi er efter min mening ventil-jet-motorer, der ikke tæller regulatoren, blandt andet, de er meget billigere end nogen form for motorer, inklusive asynkrone motorer, da de er enklere konstrueret og kræver mindre ledende materiale (kobber). Men de har også ulemper, såsom støj.

[#7 Alex Shur]

Forfatteren har udført noget arbejde, men artiklen er rå. Der er ingen systematisk tilgang til præsentation og åbenlyse fejl. Så fordele og ulemper ved ventilmotorer er beskrevet detaljeret og punkt for punkt, mens andre motorer er afslappet. Klassificeringen af ​​motorer er forkert. Det er nødvendigt at klassificere inden for rammerne af en bestemt attribut og ikke bare på en eller anden måde. Du kan ikke skrive, at den ene motor er ventil, og den anden er rød. Så motorvalserne beskrevet i artiklen (klassifikationens klausul 7) adskiller sig fra de andre på listen ikke efter arbejdsprincippet, men af ​​deres design. Inde i rullen kan alle typer motorer fra 1 til 8 installeres undtagen 6 (lineær).