Wat zijn de soorten elektromotoren en hoe verschillen ze?

Hoe motoren werken

Het werkingsprincipe van alle soorten elektromotoren ligt in de interactie van de magnetische velden van de rotor en stator. In dit geval kan het magnetische veld worden gecreëerd door een constante magnetische of wikkeling (spoel-elektromagneet).

Afhankelijk van het vermogen en type motor kunnen de wikkelingen zich alleen op de stator of op de stator en op de rotor bevinden. Laten we proberen het apparaat en het werkingsprincipe voor dummy's in elektriciteit uit te leggen.

Om te beginnen beschouwen we het ontwerp van collectormotoren. In kleine DC-collectormotoren, zoals bij radiomodellen, bevinden zich permanente magneten op de stator en worden spoelen van koperdraad in de rotor gewikkeld. De stroom naar de rotorspoelen van een dergelijke elektromotor wordt geleverd door een borstelsamenstel bestaande uit borstels en een collector. Op de collector zitten lamellen, waaraan de draden van de wikkelingen zijn bevestigd.

Nadat de stroom is aangezet, begint de rotor (anker) te draaien, wordt een collector erop bevestigd en raken vaste borstels afwisselend verschillende paren collectorlamellen. Door borstels en lamellen wordt stroom geleverd aan de rotorwikkelingen, hetzij naar de ene wikkeling of naar de andere, waardoor een veranderend magnetisch veld ontstaat dat in wisselwerking staat met het magneetveld. Hierdoor worden de polen van de roterende en stationaire elektromagneten aangetrokken, daarom treedt rotatie op.

Als u enkele nuances weglaat, dan geldt: hoe groter de rotorstroom, hoe groter dit veld en hoe sneller de rotor draait. Dit is echter vooral van toepassing op DC- en AC-collectormachines (ze zijn universeel).

Als we het hebben over een asynchrone motor (HEL) met een eekhoornkooirotor - dit is een AC-elektromotor zonder borstels. Daarin bevinden de wikkelingen zich op de stator (a) en de rotor is een staaf (b), kort gesloten door ringen - de zogenaamde eekhoornkooi.

In dit geval wekt het roterende magnetische veld van de stator een stroom op in de staven van de rotor, waardoor ook een ander magnetisch veld ontstaat. En wat gebeurt er als er twee magneten in de buurt zijn?

Ze worden afgestoten of tot elkaar aangetrokken. Omdat de rotor aan de uiteinden in de lagers is bevestigd, begint de rotor te draaien.AM is alleen bedoeld voor wisselstroom en de rotatiesnelheid van de as hangt af van de frequentie van de stroom en het aantal polen in de statorwikkelingen, we zullen dit probleem in meer detail bespreken in het artikel over asynchrone motoren.

Maar om de rotatie van de as van een dergelijke motor te starten, is het belangrijk om ofwel te duwen (om de beginsnelheid te geven), of om een ​​roterend magnetisch veld te creëren. Het wordt gemaakt met wikkelingen die op een specifieke manier zijn gerangschikt, zijn aangesloten op een driefasig voedingsnet (bijvoorbeeld 380V) of met start- en werkcondensatoren (in zogenaamde condensatorinductiemotoren).

Naast de interactie van magnetische velden in de rotatie van de motoras is betrokken en Ampere kracht.

Daarom moet u begrijpen dat het moment op de as van de abstracte motor en het aantal omwentelingen afhankelijk zijn van het ontwerp en type van de elektrische machine, evenals van de sterkte van de stroom en de frequentie. Ik herhaal dat we in dit artikel niet in detail zullen treden over de kenmerken van de apparaten van elk type en type elektromotor, maar we zullen hiervoor afzonderlijke artikelen maken.

Opgemerkt moet worden dat asynchrone en universele collectormotoren het meest voorkomen in het dagelijks leven en in de productie, in de aandrijvingen van bouwvoertuigen. Ze worden overal gebruikt, zowel voor het verplaatsen van industriële mechanismen, als voor auto's, elektrische voertuigen en gebruikt in huishoudelijke apparaten, tot en met een elektrische tandenborstel.

Hoofdclassificatie

Elektromotoren zijn dus voornamelijk onderverdeeld in machines die zowel op gelijkstroom als op wisselstroom werken. Wat is het verschil tussen wisselstroom en gelijkstroom, zeiden we in het artikel: https://electro.tomathouse.com/nl/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. We zullen typen elektromotoren beschouwen van machines die vanaf een pauze werken.

AC-motoren

De meeste elektrische machines die in de productie en in het dagelijks leven worden gebruikt om liften aan te drijven, in andere soorten elektrische aandrijvingen werken op wisselstroom.

AC-motoren kunnen als volgt worden geclassificeerd:

• asynchroon;
• synchroon.

In dit geval onderscheiden inductiemotoren zich door het ontwerp van de rotor:

• eekhoornkooirotor (komt het meest voor bij een willekeurig aantal fasen);
• met een faserotor (alleen driefasig).

En door het aantal fasen:

• eenfasig (met een startcondensator) wordt gebruikt in elektrische ventilatoren voor huishoudelijk gebruik en andere apparaten met laag vermogen;
• condensor of tweefasig (het is eenfasig met een condensator die niet uitschakelt tijdens bedrijf, waardoor een "tweede" fase ontstaat) wordt gebruikt in kleine pompen, ventilatie, op "baby" -wasmachines en oude modellen gemaakt in de USSR;
• driefasen komen het meest voor en worden overal in de productie gebruikt.

Er zijn verschillende ontwerpen van eenfasige bloeddruk, de lijst toont twee hoofdopties!

Een kenmerk van alle asynchrone elektromotoren is dat de rotorsnelheid iets lager is dan de rotatiesnelheid van het magnetische veld van de stator en gelijk is aan:

waarbij n het aantal omwentelingen per minuut is, f de frequentie van het voedingsnetwerk, p het aantal poolparen, s slip is en "60" seconden in een minuut is.

De rotorsnelheid wordt dus bepaald door de frequentie van het toevoernetwerk, het ontwerp van de wikkelingen, of liever het aantal paren polen (spoelen) erin en de grootte van de slip.

Glijden is een waarde die kenmerkt hoeveel minder de rotorsnelheid ten opzichte van de frequentie van een roterend magnetisch veld. Onder normale bedrijfsomstandigheden ligt het bereik van 0,01-0,06. Eenvoudig gezegd roteert het veld in de stator met één paar polen met snelheid:

60 * 50/1 = 3000 tpm

Met twee paar - 1500 tpm en met drie paar - 1000 tpm.

Bij schuiven, bijvoorbeeld bij 0,05, is het rotortoerental gelijk aan:

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

Gebruik om de snelheid van dergelijke motoren aan te passen frequentieomvormers, omdat we de andere variabelen van de bovenstaande formule niet kunnen beïnvloeden.

De meest voorkomende zijn asynchrone motoren met een voedingsspanning van 220V voor het aansluiten van de wikkelingen volgens het driehoekscircuit en 380V volgens het stercircuit.

Als in een driefasige elektrische machine het roterende statorveld wordt gecreëerd door de locatie van de wikkelingen en de faseverschuiving in het netwerk met 120˚, dan wordt dit effect niet waargenomen in enkelfasige. De as zal roteren als u deze instelt op de eerste rotatie door de as met de hand te draaien of door een faseverschuivingscondensator te installeren, die een faseverschuiving op de startwikkeling veroorzaakt.

Tweefasige condensatormotoren zijn op dezelfde manier gerangschikt, maar de tweede wikkeling gaat niet uit na het starten, maar blijft doorwerken condensator. Daarom verwijst de naam "tweefasig" eerder naar het ontwerp en het bedradingsschema dan naar stroomcircuits. Zowel tweefasig als enkelfasig zijn ontworpen om te werken op een 220V-netwerk.

Synchrone elektromotoren (LED's) worden bijna altijd uitgevoerd met een bekrachtigingswikkeling bij het anker en de bekrachtigingsstroom wordt erop overgedragen via het borstelsamenstel of veroorzaakt door een elektromagnetisch systeem.

Dit is nodig zodat de as roteert met een frequentie die samenvalt met de rotatiefrequentie van het statorveld. Dat wil zeggen dat er in dit geval geen parameter als slip bestaat.

De bekrachtigingsstroom wordt geleverd door speciale bekrachtigingssystemen, zoals een "generator-motor" of elektronische omzetters op thyristors of transistors. De meest voorkomende bij binnenlandse bedrijven zijn apparaten zoals VTE, TVU, enz.

Er is niet altijd een veldwikkeling en borstels; in een magnetron wordt bijvoorbeeld een synchrone motor met permanente magneet gebruikt in de plaatrotatieaandrijving.

Synchrone machines zijn expliciet en impliciet. De visuele verschillen zitten in het ontwerp van de rotor, in de praktijk is er een verschil in hun kenmerken, productiemethoden en ontwerp. In de praktijk is het onwaarschijnlijk dat een gewone elektricien ze thuis tegenkomt.

Het blijft om het belangrijkste te zeggen over AC-motoren - ze zijn moeilijk om de rotatiesnelheid aan te passen omdat hun snelheid aan snelheid is gebonden. Een afname in spanning (stroom) op de stator of excitatie (voor synchroon en asynchroon met een faserotor) leidt tot een afname van het koppel en een toename van de slipwaarde (voor HELL), terwijl de as langzamer kan draaien. Om de snelheid van dergelijke motoren te regelen, heb je een frequentieomvormer nodig. Over het kiezen van een chastotnik, vertelden we in het artikel: https://electro.tomathouse.com/nl/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

DC-motoren

De volgende typen en typen gelijkstroommotoren zijn leverbaar:

1. DC-borstelmotoren Ze bestaan ​​uit magneten of een excitatiespoel en een anker, de stroom naar de ankerwikkeling wordt overgebracht met behulp van een borstelsamenstel, waarvan het nadeel geleidelijke slijtage is.
2. Universele collectormotoren. Ze zijn vergelijkbaar met de vorige, maar kunnen zowel met gelijkstroom als met wisselstroom werken.
3. Borstelloos of borstelloos. Het bestaat uit statorwikkelingen, permanente magneten zijn op de rotor geïnstalleerd. Het is verbonden met het DC-circuit via een speciale controller die de statorwikkelingen schakelt.

Collectormotoren kunnen in groepen worden verdeeld op basis van het type bekrachtiging:

• met zelfexcitatie;
• met onafhankelijke opwinding.

Afhankelijk van het type verbinding van de veldwikkelingen, onderscheiden ze zich als volgt:

1. Door opeenvolgende bekrachtiging kun je een hoog moment op de as krijgen, maar het stationaire toerental is ook erg hoog en kan de motor beschadigen (schakelt in versnelling).
2. Parallelle excitatie - in dit geval zijn de omwentelingen stabieler en veranderen ze niet onder belasting, maar het koppel op de as is minder.
3. Gemengde opwinding combineert de voordelen van beide typen.

In collector-DCT's met laag vermogen wordt excitatie meestal georganiseerd met behulp van permanente magneten.

Met onafhankelijke bekrachtiging bij de elektromotor van de collector zijn de stator- en rotorwikkelingen niet met elkaar verbonden, maar in wezen worden ze aangedreven door verschillende bronnen.Het is dus mogelijk om de aanpassing van het moment of de snelheid te organiseren en om een ​​grotere energie-efficiëntie te bereiken.

Afhankelijk van het ontwerp kan een dergelijke elektromotor alleen werken op gelijkstroom, of werken op afwisselend en constant. In het tweede geval worden ze een 'universele commutatormotor' genoemd. Ze zijn wijdverbreid in het dagelijks leven en worden gebruikt in keukenapparatuur en elektrisch gereedschap (slijpmachines, boren, enz.).

Borstelloze motoren missen de inherente nadelen van een commutator vanwege het ontbreken van een borstelsamenstel. Er wordt stroom geleverd aan de drie statorwikkelingen en de wikkelingen worden geschakeld met de controller. In feite worden borstelloze DCT's aangedreven door getransformeerde wisselstroom. Je kunt zien hoe deze engines werken door de volgende video te bekijken:

Ze zijn qua ontwerp vergelijkbaar met synchrone motoren, behalve dat permanente magneten worden gebruikt, geen elektromagneten. Om een ​​dergelijke motor te laten draaien en de efficiëntie te verhogen, worden Hall-sensoren gebruikt om de positie van de as te bepalen en de wikkelingen correct te schakelen.

Vaak worden ze klepmotoren genoemd en in Engelse bronnen worden dergelijke motoren, afhankelijk van het ontwerp, PWSM of BLDC genoemd.

Ze worden gebruikt in computerkoelers, als aandrijving voor radiogestuurde modellen, zoals quadrocopters, maar ook in een motorwiel voor een fiets.

Aanvullende classificatie

Naast de hierboven besproken motoren, moet worden gezegd over andere typen, zoals:

• stappen;
• servo's
• lineair
• rimpelstroommotoren (vergelijkbaar met een gelijkstroommotor, het verschil is dat de stroom wordt geleverd door een gelijkgerichte rimpelstroom).

Stappenmotoren en servo's worden gebruikt waar u het knooppunt van een bepaald mechanisme moet positioneren. Het eenvoudigste voorbeeld is een CNC, een 3D-printer en meer. Ook, met behulp van "shagovikov", soms de positie van het gaspedaal van de auto regelen - en dit is slechts een klein deel van hun toepassing.

Een beschrijving van de functies en kenmerken van dit soort elektrische aandrijvingen is een onderwerp voor een apart artikel. Als je interesse hebt, schrijf commentaar en we zullen het publiceren!

Een lineaire motor, in tegenstelling tot al het bovenstaande, is de beweging van de as niet roterend, maar translationeel. Dat wil zeggen, het draait niet, maar beweegt 'heen en weer'. Ze zijn anders:

• AC gebaseerd op het werkingsprincipe vergelijkbaar met synchrone en asynchrone motoren;
• gelijkstroom;
• piëzo-elektrisch;
• magnetostrictief.

In de praktijk zijn ze zeldzaam, ze worden gebruikt als aandrijving voor een monorailbaan, voor het voeden van het werkende lichaam in verschillende machines.

De classificatie in het artikel is echter gekozen vanuit het oogpunt van praktische bruikbaarheid, terwijl in de literatuur wordt voorgesteld om de elektrische aandrijving te verdelen volgens de volgende criteria.

Volgens de details van het gecreëerde koppel:

• hysteretisch;
• magneto-elektrisch.

De volgende classificatieoptie is gebaseerd op verschillen in ontwerp en kenmerken van hun ontwerp.

Op type en locatie van de as:

• met een horizontale opstelling van een schacht;
• met verticale asplaatsing.

Beschermen tegen milieuacties:

• beschermd tegen hoge vochtigheid en stof;
• voor gebruik in explosieve ruimtes.

Door de duur van de bedrijfsmodus:

• intermitterend (lieren, kranen, schuifafsluitermotoren);
• voor continu gebruik (pompen, ventilatie, etc.).

Door vermogen kun je ook auto's onderscheiden van klein, middelhoog en hoog vermogen. Het is echter niet logisch om de limieten van deze capaciteiten te halen, aangezien ergens rond de 6 MW het gemiddelde vermogen is en ergens rond de 1 kW een kolossaal getal is.

Het is onmogelijk om alle typen binnen één artikel in detail te bekijken, dus we zullen elke versie afzonderlijk bekijken.We hopen dat de gegeven classificatie u in het kort heeft geholpen om te begrijpen wat voor soort DC- en AC-motoren zijn, en wat hun verschillen en toepassingskenmerken zijn!

Gerelateerde materialen:

• Hoe wisselstroom te krijgen
• Soorten spanningsstabilisatoren
• Hoe maak je een eenvoudige elektromotor met je eigen handen