Mitkä ovat sähkömoottorityypit ja miten ne eroavat toisistaan

Kuinka moottorit toimivat

Kaiken tyyppisten sähkömoottorien toimintaperiaate on roottorin ja staattorin magneettikentien vuorovaikutus. Tässä tapauksessa magneettikenttä voidaan luoda vakiomagneetti tai käämitys (kela-sähkömagneetti).

Moottorin tehosta ja tyypistä riippuen käämit voivat sijaita vain staattorissa tai staattorissa ja roottorissa. Yritetään selittää sähkölaitteiden nukkeille tarkoitettu laite ja toimintaperiaate.

Aluksi harkitsemme kollektorimoottoreiden suunnittelua. Esimerkiksi pienissä tasavirtakeräysmoottoreissa, kuten radion malleissa, staattorissa sijaitsevat kestomagneetit ja roottorissa kierretään kuparilangan kelat. Virta tällaisen sähkömoottorin roottorikäämeihin johdetaan harjoista, jotka koostuvat harjoista ja kollektorista. Kollektorissa on lamellit, joihin käämien johdot on kiinnitetty.

Virran kytkemisen jälkeen roottori (ankkuri) alkaa pyöriä, kollektori on kiinnitetty siihen ja kiinteät harjat koskettavat vuorotellen erilaisia ​​pari keräilylamelleja. Harjojen ja lamellien kautta roottorin käämiin syötetään virtaa joko toiseen tai toiseen käämiin, jolloin syntyy muuttuva magneettikenttä, joka on vuorovaikutuksessa magneettikentän kanssa. Seurauksena on, että pyörivien ja liikkumattomien sähkömagneettien navat vetäytyvät, minkä vuoksi kierto tapahtuu.

Jos jätetään pois joitain vivahteita, niin mitä suurempi roottorin virta on, sitä suurempi on tämä kenttä ja sitä nopeammin roottori pyörii. Tämä pätee kuitenkin pääasiassa tasavirta- ja vaihtovirtakeräimiin (ne ovat yleisiä).

Jos puhumme asynkronisesta moottorista (HELL), jossa on orakorin roottori - tämä on vaihtovirtamoottori ilman harjoja. Siinä käämit sijaitsevat staattorilla (a) ja roottori on tanko (b), suljettu lyhyen ajan renkain - ns. Orakoruuri.

Tässä tapauksessa staattorin pyörivä magneettikenttä synnyttää virran roottorin sauvoissa, jonka takia myös toinen magneettikenttä ilmestyy. Ja mitä tapahtuu, kun kaksi magneettia sijaitsee lähellä?

Ne hylätään tai houkutellaan toisiinsa. Koska roottori on kiinnitetty laakereiden päihin, roottori alkaa pyöriä.AM on tarkoitettu vain vaihtovirtaan, ja akselin pyörimisnopeus riippuu virran taajuudesta ja staattoreiden käämien napojen lukumäärästä, keskustelemme tästä asiasta yksityiskohtaisemmin asynkronisia moottoreita käsittelevässä artikkelissa.

Mutta tällaisen moottorin akselin pyörimisen aloittamiseksi on tärkeää joko työntää sitä (antaa alkuperäinen nopeus) tai luoda pyörivä magneettikenttä. Se luodaan tietyllä tavalla järjestetyillä käämityksillä, kytkettynä kolmivaiheiseen virtalähdeverkkoon (esimerkiksi 380 V), tai käyttämällä käynnistys- ja työskentelykondensaattoreita (ns. Kondensaattorien induktiomoottoreissa).

Magneettikenttien vuorovaikutuksen lisäksi moottorin akselin pyörimisessä on mukana ja Ampere voima.

Siksi sinun on ymmärrettävä, että abstraktin moottorin akselilla oleva momentti ja kierrosten lukumäärä riippuvat sähkökoneen suunnittelusta ja tyypistä sekä virran lujuudesta ja sen taajuudesta. Toistan, että tässä artikkelissa emme syventä yksityiskohtaisemmin kunkin tyyppisen ja tyyppisen sähkömoottorin laitteiden ominaisuuksia, mutta teemme tätä varten erilliset artikkelit.

On syytä huomata, että asynkroniset ja yleiskollektorimoottorit ovat yleisimpiä jokapäiväisessä elämässä ja tuotannossa rakennusajoneuvojen käyttölaitteissa. Niitä käytetään kaikkialla, sekä teollisuusmekanismien liikuttamisessa että autoissa, sähköajoneuvoissa ja kodinkoneissa, sähköhammasharjaan saakka.

Pääluokka

Joten sähkömoottorit jaetaan pääasiassa koneisiin, jotka toimivat tasavirralla sekä vaihtovirralla. Mitä eroa vaihtovirran ja tasavirran välillä on, sanoimme artikkelissa: https://electro.tomathouse.com/fi/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Tarkastelemme tyyppejä sähkömoottoreita koneista, jotka toimivat tauosta.

Vaihtomoottorit

Suurin osa tuotannossa ja arjessa käytetyistä sähkökoneista, hissien ajamiseen, muun tyyppisissä sähkökäytöissä toimii vaihtovirtalaitteesta.

Vaihtomoottorit voidaan luokitella seuraavasti:

• asynkroninen;
• synkroninen.

Tässä tapauksessa induktiomoottorit erottuvat joko roottorin suunnittelusta:

• oravakoriroottori (yleisimpiä lukuisissa vaiheissa);
• vaiheroottorilla (vain kolmivaiheinen).

Ja vaiheiden lukumäärän perusteella:

• yksivaiheisia (käynnistyskondensaattorilla varustettuja) käytetään kotitalouspuhaltimissa ja muissa pienitehoisissa laitteissa;
• kondensaattoria tai kaksivaiheista (se on yksivaiheinen kondensaattori, joka ei sammu käytön aikana, minkä vuoksi syntyy "toinen" vaihe) käytetään pienissä pumpuissa, ilmanvaihdossa, "vauva" -tyyppisissä pesukoneissa ja Neuvostoliitossa valmistetuissa vanhoissa malleissa;
• kolmivaiheiset ovat yleisimpiä ja niitä käytetään kaikkialla tuotannossa.

Yksivaiheista verenpainetta on erilaisia ​​malleja, luettelossa on kaksi päävaihtoehtoa!

Kaikille asynkronisille sähkömoottoreille on ominaista, että roottorin nopeus on hiukan pienempi kuin staattorin magneettikentän pyörimisnopeus ja on yhtä suuri kuin:

missä n on kierrosten lukumäärä minuutissa, f on syöttöverkon taajuus, p on napaparien lukumäärä, s on liukas ja "60" on sekunti minuutissa.

Siten roottorin nopeus määräytyy syöttöverkon taajuuden, käämien suunnittelun tai pikemminkin siinä olevien napaparien (kela) lukumäärän ja luiston suuruuden perusteella.

Liukuva on arvo, joka kuvaa sitä, kuinka paljon vähemmän on roottorin nopeus suhteessa pyörivän magneettikentän taajuuteen. Normaalissa käyttöolosuhteissa on välillä 0,01-0,06. Yksinkertaisesti sanottuna, staattorissa oleva kenttä yhdessä napaparilla pyörii nopeudella:

60 * 50/1 = 3000 rpm

Kahdella parilla - 1500 rpm ja kolmella parilla - 1000 rpm.

Kun liukuu esimerkiksi 0,05: ssä, roottorin nopeus on yhtä suuri kuin:

3000 * (1-0,05) = 2850 rpm

Säädä tällaisten moottorien nopeutta taajuusmuuttajat, koska emme voi vaikuttaa yllä olevan kaavan muihin muuttujiin.

Yleisimmät ovat asynkroniset moottorit, joiden syöttöjännite on 220 V käämien kytkemiseen kolmiopiirin ja 380 V: n tähtipiirin mukaan.

Jos kolmivaiheisessa sähkökoneessa pyörivä staattorikenttä luodaan käämien sijainnin ja verkon vaihesiirron avulla 120˚, niin tätä vaikutusta ei havaita yksivaiheisissa. Akseli pyörii, jos asetat sen alkuperäiseen kiertoon kääntämällä akselia käsin tai asentamalla vaihesiirtokondensaattorin, joka luo vaihesiirron aloituskäämiin.

Kaksivaiheiset kondensaattorimoottorit on järjestetty samalla tavalla, mutta toinen käämi ei sammu käynnistyksen jälkeen, mutta jatkaa työskentelyä läpi kondensaattori. Siksi nimi "kaksivaiheinen" viittaa pikemminkin suunnittelu- ja kytkentäkaavioon kuin virtapiireihin. Sekä kaksivaiheinen että yksivaiheinen on suunniteltu toimimaan 220 V verkossa.

Synkroniset sähkömoottorit (LEDit) suoritetaan melkein aina virityskäämityksellä ankkurissa, ja viritysvirta siirretään siihen joko harjakokoonpanon kautta tai indusoidaan sähkömagneettisen järjestelmän avulla.

Tämä on välttämätöntä, jotta sen akseli pyörii taajuudella, joka vastaa staattorikentän pyörimistaajuutta. Toisin sanoen tässä tapauksessa ei ole sellaista parametria kuin liukuminen.

Viritysvirta syötetään erityisistä viritysjärjestelmistä, kuten "generaattori-moottori" tai tyristorien tai transistorien elektronisilla muuntimilla. Kotimaan yrityksissä yleisimpiä ovat sellaiset laitteet kuin VTE, TVU jne.

Kenttäkäämiä ja harjoja ei aina ole, esimerkiksi mikroaaltouunissa levyn pyörimiskäytössä käytetään kestomagneettisynkronista moottoria.

Synkroniset koneet ovat eksplisiittisiä ja implisiittisiä. Visuaaliset erot ovat roottorin suunnittelussa, käytännössä ero on niiden ominaisuuksissa, valmistusmenetelmissä ja suunnittelussa. Käytännössä tavallinen kodin sähköasentaja tuskin kohtaa heitä.

Vielä on sanottava, että AC-moottoreiden tärkein asia - niiden pyörimisnopeutta on vaikea säätää johtuen siitä, että niiden nopeus on sidottu nopeuteen. Staattorin jännitteen (virran) lasku tai viritys (synkronisesti ja asynkronisesti vaiheroottorin kanssa) johtaa vääntömomentin laskuun ja liukuma-arvon nousuun (HELL), kun taas akseli voi pyöriä hitaammin. Tällaisten moottorien nopeuden säätelemiseksi tarvitaan taajuusmuuttaja. Tietoja siitä, kuinka valita chastotnik, kerroimme artikkelissa: https://electro.tomathouse.com/fi/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

DC-moottorit

Seuraavia tyyppejä ja tyyppejä tasavirtamoottoreita on saatavana:

1. DC-harjamoottorit Ne koostuvat magneeteista tai virityskelasta ja ankkurista; virta ankkurikäämitykseen välitetään harjakokoonpanon avulla, jonka haittana on vähitellen kuluminen.
2. Universal kollektorimoottorit. Ne ovat samanlaisia ​​kuin edelliset, mutta voivat toimia sekä tasa- että vaihtovirralla.
3. Harjaton tai harjaton. Se koostuu staattorikäämityksistä, roottoriin on asennettu kestomagneetteja. Se on kytketty tasavirtapiiriin erityisen säätimen kautta, joka kytkee staattorin käämit.

Kollektorimoottorit voidaan jakaa ryhmiin herätystyypin mukaan:

• itseheräteellä;
• riippumattomalla kiihtyvyydellä.

Kenttäkäämien liitostyyppi erotellaan seuraavasti:

1. Peräkkäinen viritys antaa sinulle korkean momentin akselille, mutta myös joutokäyntinopeus on erittäin korkea ja voi vahingoittaa moottoria (menee väliin).
2. Rinnakkaisherätys - tässä tapauksessa kierrokset ovat vakaampia eivätkä muutu kuormituksen aikana, mutta akselin vääntömomentti on pienempi.
3. Sekoitettu jännitys yhdistää molempien tyyppien edut.

Pienitehoisissa DCT-keräimissä viritys järjestetään useimmiten pysyvien magneettien avulla.

Kollektorisähkömoottorin itsenäisen virityksen ansiosta staattorin ja roottorin käämeitä ei ole kytketty toisiinsa, mutta käytännössä ne saavat virtaa eri lähteistä.Siten on mahdollista organisoida momentin tai nopeuden säätö ja saavuttaa suurempi energiatehokkuus.

Suunnittelusta riippuen tällainen sähkömoottori voi toimia joko vain tasavirralla tai toimia vuorottelevalla ja vakiona. Toisessa tapauksessa niitä kutsutaan "yleiseksi kommuttorimoottoriksi". Ne ovat yleistä arjessa, niitä käytetään keittiökoneissa ja sähkötyökaluissa (hiomakoneet, porat jne.).

Harjattomista moottoreista puuttuu kommuttorin luontaiset haitat harjakokoonpanon puuttuessa. Virta syötetään kolmeen staattorikäämiin ja käämit kytketään säätimellä. Itse asiassa harjattomat DCT: t saavat virtansa muunnetulla vaihtovirralla. Voit selvittää, kuinka nämä moottorit toimivat, katsomalla seuraavaa videota:

Ne ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin synkronimoottorit, paitsi että käytetään kestomagneetteja, ei sähkömagneetteja. Tällaisen moottorin pyörittämiseksi ja sen hyötysuhteen lisäämiseksi Hall-antureita käytetään akselin sijainnin määrittämiseen ja käämien oikean vaihtoon.

Usein niitä kutsutaan venttiilimoottoreiksi, ja englanninkielisissä lähteissä tällaisia ​​moottoreita kutsutaan rakenteesta riippuen PWSM tai BLDC.

Niitä käytetään tietokonejäähdyttimissä, radio-ohjattavien mallien, kuten nelikoptereiden, käyttölaitteena sekä polkupyörän moottoripyörissä.

Lisäluokitus

Edellä käsiteltyjen moottoreiden lisäksi olisi sanottava muista tyypeistä, kuten:

• askeltaja;
• servot;
• lineaarinen;
• aaltovirtamoottorit (samanlainen kuin tasavirtamoottori, ero on siinä, että virta syötetään tasasuuntaisen aaltovirran avulla).

Askelmoottoreita ja servoja käytetään missä sinun täytyy sijoittaa jonkin mekanismin solmu. Yksinkertaisin esimerkki on CNC, 3D-tulostin ja paljon muuta. Lisäksi "shagovikovin" avulla ohjataan joskus auton kaasuläpän asentoa - ja tämä on vain pieni osa niiden käytöstä.

Kuvaus tämäntyyppisten sähkökäyttöjen toiminnoista ja ominaisuuksista on erillisen artikkelin aihe. Jos olet kiinnostunut, kirjoita kommentteja ja julkaisemme sen!

Lineaarimoottori, toisin kuin kaikki edellä, sen akselin liike ei ole kierto, vaan translaatio. Eli se ei pyöri, vaan liikkuu ”edestakaisin”. Ne ovat erilaisia:

• AC, joka perustuu synkronisten ja asynkronisten moottorien toimintaperiaatteeseen;
• tasavirta;
• pietsosähköisiä;
• magnetostriktiivisiä.

Käytännössä ne ovat harvinaisia, niitä käytetään yksireikäisen rautatielaitteen vetolaitteena työkappaleen syöttämiseen useissa koneissa.

Artikkelissa annettu luokitus valittiin kuitenkin käytännöllisyyden kannalta, kun taas kirjallisuudessa ehdotetaan sähkökäytön jakamista seuraavien kriteerien mukaan.

Luodun vääntömomentin mukaan:

• hystereesi;
• magneetto.

Seuraava luokitteluvaihtoehto perustuu suunnittelun ja suunnittelun eroihin.

Akselin tyypin ja sijainnin mukaan:

• akselin vaakasuorassa järjestelyssä;
• pystyakselilla.

Suojaa ympäristövaikutuksilta:

• suojattu korkealta kosteudelta ja pölyltä;
• käytettäväksi räjähtävissä tiloissa.

Käyttötavan keston mukaan:

• ajoittainen (vinssit, nosturit, porttiventtiilimoottorit);
• jatkuvaa käyttöä varten (pumput, ilmanvaihto jne.).

Voiman avulla voit myös erottaa pienen, keskisuuren ja suuren tehon autot. Näiden kapasiteettien rajoja ei kuitenkaan ole syytä tuoda, koska jossain noin 6 MW on keskimääräinen teho ja jossain noin 1 kW on kolossaalinen luku.

Kaikkia tyyppejä on mahdotonta tutkia yksityiskohtaisesti yhdessä artikkelissa, joten tarkastelemme jokaista versiota erikseen.Toivomme, että annettu luokitus auttoi sinua ymmärtämään tyyppiset tasa- ja vaihtovirtamoottorit sekä mitkä ovat niiden erot ja sovellusominaisuudet!

Aiheeseen liittyvät materiaalit:

• Kuinka saada vaihtovirta
• Jännitestabilisaattoreiden tyypit
• Kuinka tehdä yksinkertainen sähkömoottori omilla käsillä