Quais são os tipos de motores elétricos e como eles diferem

Como os motores funcionam

O princípio de operação de todos os tipos de motores elétricos consiste na interação dos campos magnéticos do rotor e do estator. Nesse caso, o campo magnético pode ser criado por um constante magnético ou enrolamento (eletroímã da bobina).

Dependendo da potência e do tipo do motor, os enrolamentos só podem ser localizados no estator ou no estator e no rotor. Vamos tentar explicar o dispositivo e o princípio de operação para manequins em elétrica.

Para começar, consideramos o design de motores coletores. Por exemplo, em pequenos motores coletores DC, como nos modelos de rádio, ímãs permanentes estão localizados no estator e bobinas de fio de cobre são enroladas no rotor. A corrente para as bobinas do rotor desse motor elétrico é fornecida através de um conjunto de escovas composto por escovas e um coletor. No coletor existem lamelas, às quais estão ligados os fios dos enrolamentos.

Depois de ligar a energia, o rotor (âncora) começa a girar, um coletor é fixado nele e os pincéis fixos tocam alternadamente diferentes pares de lamelas do coletor. Através de escovas e lamelas, a corrente é fornecida aos enrolamentos do rotor para um ou para outro, criando assim um campo magnético variável que interage com o campo magnético. Como resultado, os pólos dos eletroímãs rotativos e estacionários são atraídos, e é por isso que ocorre a rotação.

Se omitirmos algumas nuances, quanto maior a corrente do rotor, maior esse campo e mais rápido o rotor gira. No entanto, isso é aplicável principalmente a máquinas coletoras DC e CA (elas são universais).

Se falamos de um motor assíncrono (HELL) com um rotor de gaiola de esquilo - este é um motor elétrico CA sem escovas. Nele, os enrolamentos estão localizados no estator (a), e o rotor é uma haste (b), logo fechada por anéis - a chamada gaiola de esquilo.

Nesse caso, o campo magnético rotativo do estator gera uma corrente nas hastes do rotor, devido à qual também aparece outro campo magnético. E o que acontece quando dois ímãs estão localizados nas proximidades?

Eles são repelidos ou atraídos um pelo outro. Como o rotor é fixo nas extremidades dos rolamentos, o rotor começa a girar.AM destina-se apenas à corrente alternada, e a velocidade de rotação do eixo depende da frequência da corrente e do número de polos nos enrolamentos do estator. Discutiremos esse assunto com mais detalhes no artigo sobre motores assíncronos.

Mas, para iniciar a rotação do eixo de um desses motores, é importante pressioná-lo (para dar a velocidade inicial) ou criar um campo magnético rotativo. É criado usando enrolamentos dispostos de uma certa maneira, conectados a uma rede de alimentação trifásica (por exemplo, 380V) ou usando capacitores de partida e de trabalho (nos chamados motores de indução de capacitor).

Além da interação de campos magnéticos na rotação do eixo do motor, está envolvido e Força ampères.

Portanto, é necessário entender que o momento no eixo do motor abstrato e o número de rotações dependem do design e do tipo da máquina elétrica, bem como da força da corrente e de sua frequência. Repito que, neste artigo, não entraremos em detalhes sobre os recursos dos dispositivos de cada um dos tipos e tipos de motores elétricos, mas criaremos artigos separados para isso.

Note-se que os motores coletores assíncronos e universais são mais comuns na vida cotidiana e na produção, nos acionamentos de veículos de construção. Eles são usados ​​em todos os lugares, tanto para o movimento de mecanismos industriais quanto para carros, veículos elétricos e usados ​​em eletrodomésticos, até uma escova de dentes elétrica.

Classificação principal

Assim, os motores elétricos são divididos principalmente em máquinas que operam em corrente contínua, bem como em corrente alternada. O que distingue corrente alternada de corrente contínua, dissemos no artigo: https://electro.tomathouse.com/pt/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Consideraremos tipos de motores elétricos de máquinas que trabalham a partir de uma pausa.

Motores de corrente alternada

A maioria das máquinas elétricas usadas na produção e na vida cotidiana, para acionar elevadores, em outros tipos de acionamentos elétricos, opera a partir da CA.

Os motores CA podem ser classificados da seguinte forma:

• assíncrono;
• síncrono.

Nesse caso, os motores de indução são diferenciados pelo design do rotor:

• rotor de gaiola de esquilo (mais comum em qualquer número de fases);
• com um rotor de fase (apenas trifásico).

E pelo número de fases:

• monofásica (com um capacitor de partida) é usada em ventiladores elétricos domésticos e outros dispositivos de baixa potência;
• condensador ou bifásico (monofásico com um capacitor que não desliga durante a operação, devido ao qual é criada uma "segunda fase") é usado em pequenas bombas, ventilação, em máquinas de lavar roupa "bebê" e modelos antigos fabricados na URSS;
• trifásicas são mais comuns e são usadas em toda parte na produção.

Existem diferentes modelos de pressão arterial monofásica, a lista mostra duas opções principais!

Uma característica de todos os motores elétricos assíncronos é que a velocidade do rotor é ligeiramente menor que a velocidade de rotação do campo magnético do estator e é igual a:

onde n é o número de rotações por minuto, f é a frequência da rede de suprimento, p é o número de pares de polos, s está deslizando e "60" é segundos por minuto.

Assim, a velocidade do rotor é determinada pela frequência da rede de suprimento, pelo design dos enrolamentos ou pelo número de pares de polos (bobinas) nele e pela magnitude do escorregamento.

Deslizamento é um valor que caracteriza quanto menor é a velocidade do rotor em relação à frequência de um campo magnético rotativo. Sob condições operacionais normais, fica na faixa de 0,01 a 0,06. Em termos simples, o campo no estator com um par de pólos gira com velocidade:

60 * 50/1 = 3000 rpm

Com dois pares - 1500 rpm e com três pares - 1000 rpm.

Ao deslizar, por exemplo, a 0,05, a velocidade do rotor será igual a:

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

Para ajustar a velocidade de tais motores, use conversores de frequência, pois não podemos afetar as outras variáveis ​​da fórmula acima.

Os mais comuns são os motores assíncronos com tensão de alimentação de 220V para conectar os enrolamentos de acordo com o circuito do triângulo e 380V de acordo com o circuito em estrela.

Se em uma máquina elétrica trifásica, o campo do estator rotativo é criado pela localização dos enrolamentos e a mudança de fase na rede em 120˚, esse efeito não é observado nos monofásicos. O eixo girará se você configurá-lo para a rotação inicial girando o eixo manualmente ou instalando um capacitor de mudança de fase, o que criará uma mudança de fase no enrolamento inicial.

Os motores de capacitores bifásicos são dispostos de maneira semelhante, mas o segundo enrolamento não desliga após a partida, mas continua a trabalhar capacitor. Portanto, o nome "bifásico" refere-se ao diagrama de projeto e fiação, ao invés de circuitos de potência. Tanto a fase bifásica quanto a monofásica são projetadas para operar em uma rede de 220V.

Os motores elétricos síncronos (LEDs) são quase sempre executados com um enrolamento de excitação na armadura, e a corrente de excitação é transmitida a ele através do conjunto da escova ou induzida por um sistema eletromagnético.

Isso é necessário para que seu eixo gire com uma frequência que coincida com a frequência de rotação do campo do estator. Ou seja, não existe parâmetro como escorregamento neste caso.

A corrente de excitação é fornecida por sistemas especiais de excitação, como um "motor gerador" ou conversores eletrônicos em tiristores ou transistores. Os mais comuns em empresas domésticas são dispositivos como VTE, TVU, etc.

Nem sempre há um enrolamento de campo e escovas, por exemplo, em um forno de microondas, um motor síncrono de ímã permanente é usado no acionador de rotação de placas.

Máquinas síncronas são explícitas e implícitas. As diferenças visuais estão no projeto do rotor, na prática há uma diferença em suas características, métodos de produção e design. Na prática, é improvável que um eletricista doméstico comum os encontre.

Resta dizer o principal sobre os motores CA - eles são difíceis de ajustar a velocidade de rotação devido ao fato de sua velocidade estar atrelada à velocidade. Uma diminuição na tensão (corrente) no estator ou excitação (para síncrona e assíncrona com um rotor de fase) leva a uma queda no torque e a um aumento no valor de escorregamento (para HELL), enquanto o eixo pode girar mais lentamente. Para regular a velocidade desses motores, você precisa de um conversor de frequência. Sobre como escolher um chastotnik, contamos no artigo: https://electro.tomathouse.com/pt/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

Motores de corrente contínua

Os seguintes tipos e tipos de motores DC estão disponíveis:

1. Motores de escova DC Eles consistem em ímãs ou uma bobina de excitação e uma armadura; a corrente no enrolamento da armadura é transmitida usando um conjunto de escovas, cuja desvantagem é o desgaste gradual.
2. Motores coletores universais. Eles são semelhantes aos anteriores, mas podem funcionar tanto de corrente direta quanto de corrente alternada.
3. Sem escova ou sem escova. Consiste em enrolamentos do estator, ímãs permanentes são instalados no rotor. É conectado ao circuito CC através de um controlador especial que alterna os enrolamentos do estator.

Os motores coletores podem ser divididos em grupos de acordo com o tipo de excitação:

• com auto-excitação;
• com excitação independente.

De acordo com o tipo de conexão dos enrolamentos de campo, eles são diferenciados da seguinte forma:

1. A excitação seqüencial permite obter um momento alto no eixo, mas a velocidade de marcha lenta também é muito alta e pode danificar o motor (entrará no espaçamento).
2. Excitação paralela - nesse caso, as rotações são mais estáveis ​​e não mudam sob carga, mas o torque no eixo é menor.
3. Excitação mista combina as vantagens de ambos os tipos.

Nos DCTs de coletores de baixa potência, a excitação é mais frequentemente organizada usando ímãs permanentes.

Com a excitação independente do motor elétrico do coletor, os enrolamentos do estator e do rotor não são conectados um ao outro, mas, em essência, são alimentados por fontes diferentes.Dessa forma, é possível organizar o ajuste do momento ou velocidade, bem como obter maior eficiência energética.

Dependendo do projeto, esse motor elétrico pode funcionar apenas de corrente contínua ou alternado e constante. No segundo caso, eles são chamados de "motor do comutador universal". Eles são comuns na vida cotidiana, usados ​​em utensílios de cozinha e ferramentas elétricas (retíficas, furadeiras, etc.).

Os motores sem escova não possuem as desvantagens inerentes de um comutador devido à falta de um conjunto de escova. A corrente é fornecida aos três enrolamentos do estator, e os enrolamentos são comutados usando o controlador. De fato, os DCTs sem escova são alimentados por corrente alternada transformada. Você pode descobrir como esses mecanismos funcionam assistindo o seguinte vídeo:

Eles são similares em design aos motores síncronos, exceto que ímãs permanentes são usados, não eletroímãs. Para girar esse motor e aumentar sua eficiência, os sensores Hall são usados ​​para determinar a posição do eixo e alternar corretamente os enrolamentos.

Geralmente, eles são chamados de motores de válvulas e, em fontes inglesas, esses motores, dependendo do design, são chamados de PWSM ou BLDC.

Eles são usados ​​em resfriadores de computador, como acionadores de modelos controlados por rádio, como quadrocopters, e também em uma roda de motor para uma bicicleta.

Classificação adicional

Além dos mecanismos discutidos acima, deve-se mencionar outros tipos, como:

• pisar;
• servos
• linear
• motores de corrente de ondulação (semelhante a um motor CC, a diferença é que a energia é fornecida por uma corrente de ondulação retificada).

Motores de passo e servos são usados ​​onde você precisa posicionar o nó de algum mecanismo. O exemplo mais simples é um CNC, uma impressora 3D e muito mais. Além disso, com a ajuda de "shagovikov", às vezes controlamos a posição do acelerador do carro - e isso é apenas uma pequena parte de sua aplicação.

Uma descrição das funções e características desses tipos de acionamentos elétricos é um tópico para um artigo separado. Se você estiver interessado, escreva comentários e nós o publicaremos!

Um motor linear, em contraste com todos os itens acima, o movimento de seu eixo não é rotacional, mas translacional. Ou seja, ele não gira, mas se move para frente e para trás. Eles são diferentes:

• CA com base no princípio de operação semelhante a motores síncronos e assíncronos;
• corrente direta;
• piezoelétrico;
• magnetostritivo.

Na prática, eles são raros, são usados ​​como acionamento de uma ferrovia de monotrilho, para alimentar o corpo de trabalho em várias máquinas.

No entanto, a classificação dada no artigo foi escolhida do ponto de vista da praticidade, enquanto na literatura propõe-se dividir o acionamento elétrico de acordo com os seguintes critérios.

De acordo com as especificações do torque criado:

• histerético;
• magnetoelétrico.

A próxima opção de classificação é baseada nas diferenças no design e nos recursos do design.

Por tipo e localização do eixo:

• com um arranjo horizontal de um eixo;
• com posicionamento vertical do eixo.

Proteger das ações ambientais:

• protegido de alta umidade e poeira;
• para operação em salas explosivas.

Pela duração do modo de operação:

• intermitente (guinchos, guindastes, motores de válvulas de portão);
• para operação contínua (bombas, ventilação, etc.).

Por potência, você também pode distinguir carros de potência pequena, média e alta. No entanto, não faz sentido aumentar os limites dessas capacidades, já que cerca de 6 MW é a potência média e algo em torno de 1 kW é um número colossal.

É impossível examinar todos os tipos em um artigo em detalhes, portanto, consideraremos cada versão separadamente.Esperamos que a classificação fornecida o ajude brevemente a entender quais são os tipos de motores CC e CA, bem como quais são suas diferenças e recursos de aplicação!

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