Care sunt tipurile de motoare electrice și cum diferă acestea

Cum funcționează motoarele

Principiul funcționării tuturor tipurilor de motoare electrice constă în interacțiunea câmpurilor magnetice ale rotorului și statorului. În acest caz, câmpul magnetic poate fi creat printr-un magnet sau o înfășurare constantă (bobină-electromagnet).

În funcție de puterea și tipul motorului, înfășurările pot fi amplasate numai pe stator sau pe stator și pe rotor. Să încercăm să explicăm dispozitivul și principiul de funcționare pentru manechine electrice.

Pentru început, avem în vedere proiectarea motoarelor de colecție. De exemplu, în motoarele cu colector continuu mic, ca în cazul modelelor radio, magneții permanenți sunt localizați pe stator, iar bobinele din fir de cupru sunt înfășurate în rotor. Curentul la bobinele rotorului unui astfel de motor electric este furnizat printr-un ansamblu de perii format din perii și un colector. Pe colector se află lamele, de care sunt atașate cablurile înfășurărilor.

După pornirea puterii, rotorul (ancoră) începe să se rotească, un colector este fixat pe el, iar pensulele fixe ating alternativ diferite perechi de lamele colectoare. Prin perii și lamele, curentul este furnizat înfășurărilor rotorului, fie la o înfășurare, fie la alta, creând astfel un câmp magnetic în schimbare care interacționează cu câmpul magnetic. Drept urmare, polii electromagnetelor rotative și staționare sunt atrași, motiv pentru care se produce rotația.

Dacă omiteți unele dintre nuanțe, atunci cu cât este mai mare curentul rotorului, cu atât este mai mare acest câmp și cu cât rotorul este mai rapid. Cu toate acestea, acest lucru se aplică în special mașinilor colectoare de curent continuu și de curent alternativ (sunt universale).

Dacă vorbim despre un motor asincron (HELL) cu un rotor în cușcă de veveriță - acesta este un motor electric AC fără perii. În ea, înfășurările sunt situate pe stator (a), iar rotorul este o tijă (b), închisă în scurt timp de inele - așa-numita cușcă de veveriță.

În acest caz, câmpul magnetic rotativ al statorului generează un curent în tijele rotorului, datorită căruia apare și un alt câmp magnetic. Și ce se întâmplă când doi magneți se află în apropiere?

Sunt respinși sau atrași unul de celălalt. Deoarece rotorul este fixat la capetele rulmenților, rotorul începe să se rotească.AM este destinată numai curentului alternativ, iar viteza de rotație a arborelui depinde de frecvența curentului și de numărul de poli din înfășurările statorice, vom discuta această problemă mai detaliat în articolul despre motoarele asincrone.

Dar pentru a începe rotirea arborelui unui astfel de motor, este important fie să-l împingeți (pentru a da viteza inițială), fie să creați un câmp magnetic rotativ. Este creat folosind înfășurări aranjate într-un anumit mod, conectate la o rețea de alimentare cu energie trifazată (de exemplu, 380V) sau folosind condensatoare de pornire și de lucru (în așa-numitele motoare de inducție a condensatorului).

Pe lângă interacțiunea câmpurilor magnetice în rotația arborelui motor este implicată și Forță ampere.

Prin urmare, trebuie să înțelegeți că momentul pe arborele motorului abstract și numărul de rotații depind de proiectarea și tipul mașinii electrice, precum și de rezistența curentului și frecvența acestuia. Repet că în acest articol nu vom intra în detalii despre caracteristicile dispozitivelor fiecăruia dintre tipurile și tipurile de motoare electrice, dar vom face articole separate pentru acest lucru.

Trebuie menționat că motoarele colectoare asincrone și universale sunt cele mai frecvente în viața de zi cu zi și în producție, în acționările vehiculelor de construcție. Sunt utilizate peste tot, atât pentru mișcarea mecanismelor industriale, cât și pentru mașini, vehicule electrice și folosite în aparatele de uz casnic, până la o periuță de dinți electrică.

Clasificarea principală

Deci, motoarele electrice sunt împărțite în principal în mașini care funcționează pe curent continuu, precum și pe curent alternativ. Care este diferența între curent alternativ și curent continuu, am spus în articol: https://electro.tomathouse.com/ro/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Vom lua în considerare tipurile de motoare electrice de la mașinile care lucrează de la o pauză.

Motoare cu curent alternativ

Majoritatea mașinilor electrice utilizate în producție și în viața de zi cu zi, pentru a conduce ascensoarele, în alte tipuri de acționări electrice funcționează de la curent alternativ.

Motoarele de curent alternativ pot fi clasificate astfel:

• asincron;
• sincron.

În acest caz, motoarele cu inducție se disting fie prin designul rotorului:

• rotorul cușcă de veveriță (cel mai frecvent cu orice număr de faze);
• cu rotor de fază (doar trifazat).

Și după numărul de faze:

• monofazate (cu un condensator de pornire) sunt utilizate în ventilatoarele electrice de uz casnic și alte dispozitive cu putere redusă;
• condensator sau în două faze (este monofazat cu un condensator care nu se oprește în timpul funcționării, datorită căruia se creează o „a doua” fază) sunt utilizate în pompe mici, ventilație, pe mașini de spălat tip „bebeluș” și modele vechi fabricate în URSS;
• trifazice sunt cele mai frecvente și sunt utilizate peste tot în producție.

Există modele diferite de tensiune arterială monofazată, lista prezintă două opțiuni principale!

O caracteristică a tuturor motoarelor electrice asincrone este că viteza rotorului este puțin mai mică decât viteza de rotație a câmpului magnetic al statorului și este egală cu:

unde n este numărul de rotații pe minut, f este frecvența rețelei de alimentare, p este numărul de perechi de poli, s se alunecă și „60” este de secunde pe minut.

Astfel, viteza rotorului este determinată de frecvența rețelei de alimentare, de proiectarea înfășurărilor sau mai degrabă de numărul de perechi de poli (bobine) din ea și de mărimea alunecării.

Alunecarea este o valoare care caracterizează cât de mică este viteza rotorului în raport cu frecvența unui câmp magnetic rotativ. În condiții normale de funcționare se situează în intervalul 0.01-0.06. În termeni simpli, câmpul din stator cu o pereche de poli se rotește cu viteză:

60 * 50/1 = 3000 rpm

Cu două perechi - 1500 rpm și cu trei perechi - 1000 rpm.

Când alunecați, de exemplu, la 0,05, viteza rotorului va fi egală cu:

3000 * (1-0.05) = 2850 rpm

Pentru a regla viteza de utilizare a acestor motoare convertoare de frecvență, deoarece nu putem afecta celelalte variabile ale formulei de mai sus.

Cele mai frecvente sunt motoarele asincrone cu o tensiune de alimentare de 220V pentru conectarea înfășurărilor în conformitate cu circuitul triunghiului și 380V în funcție de circuitul cu stea.

Dacă într-o mașină electrică trifazată, câmpul stator rotativ este creat prin amplasarea înfășurărilor și schimbarea de fază în rețea cu 120˚, atunci acest efect nu este observat în cele monofazate. Arborele se va roti dacă îl reglați la rotația inițială prin rotirea arborelui cu mâna sau prin instalarea unui condensator de schimbare a fazei, ceea ce va crea o schimbare de fază la înfășurarea de pornire.

Motoarele condensatoarelor cu două faze sunt aranjate în mod similar, dar a doua înfășurare nu se oprește după pornire, ci continuă să funcționeze prin condensator. Prin urmare, denumirea "în două faze" se referă mai degrabă la schema de proiectare și cablare, decât la circuite de alimentare. Ambele faze și monofazate sunt proiectate să funcționeze pe o rețea de 220V.

Motoarele electrice sincrone (LED-uri) sunt realizate aproape întotdeauna cu o înfășurare de excitație la armătură, iar curentul de excitație este transmis fie prin intermediul ansamblului perii, fie indus de un sistem electromagnetic.

Acest lucru este necesar pentru ca arborele său să se rotească cu o frecvență care coincide cu frecvența de rotație a câmpului statorului. Adică, în acest caz nu există un astfel de parametru precum alunecarea.

Curentul de excitație este furnizat de la sisteme speciale de excitație, cum ar fi un "motor generator" sau convertoare electronice pe tiristori sau tranzistoare. Cele mai frecvente la întreprinderile interne sunt dispozitive precum VTE, TVU etc.

Nu există întotdeauna o înfășurare de câmp și perii, de exemplu, într-un cuptor cu microunde, un motor sincron cu magnet permanent este utilizat în unitatea de rotație a plăcii.

Mașinile sincrone sunt explicite și implicite. Diferențele vizuale sunt în proiectarea rotorului, în practică există o diferență în caracteristicile, metodele de producție și design ale acestora. În practică, este puțin probabil să se întâlnească cu un electrician obișnuit.

Rămâne să spunem principalul lucru despre motoarele cu curent alternativ - acestea sunt dificil de reglat viteza de rotație din cauza faptului că viteza lor este legată de viteză. O scădere a tensiunii (curent) pe stator sau excitație (pentru sincron și asincron cu un rotor de fază) duce la o scădere a cuplului și o creștere a valorii de alunecare (pentru HELL), în timp ce arborele se poate roti mai lent. Pentru a regla viteza acestor motoare, aveți nevoie de un convertor de frecvență. Despre cum să alegi un chastotnik, am spus în articol: https://electro.tomathouse.com/ro/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

Motoare cu curent continuu

Sunt disponibile următoarele tipuri și tipuri de motoare cu curent continuu:

1. Motoare cu perie DC Ele constau din magneți sau o bobină de excitație și o armătură, curentul până la înfășurarea armăturii este transmis folosind un ansamblu perie, al cărui dezavantaj este uzura treptată.
2. Motoare colectoare universale. Sunt similare cu cele anterioare, dar pot funcționa atât din curent cât și din curent alternativ.
3. Perie sau perie Se compune din înfășurări ale statorului, magneții permanenți sunt instalați pe rotor. Este conectat la circuitul continuu printr-un controler special care comută înfășurările statorului.

Motoarele colectoare pot fi împărțite în grupuri în funcție de tipul de excitație:

• cu autoexcitare;
• cu excitare independentă.

Tipul de conexiune a înfășurărilor de câmp se distinge după cum urmează:

1. Excitația secvențială vă permite să obțineți un moment ridicat pe arbore, dar viteza la ralanti este, de asemenea, foarte mare și poate deteriora motorul (va intra în viteză).
2. Excitație paralelă - în acest caz, revoluțiile sunt mai stabile și nu se schimbă sub sarcină, dar cuplul pe ax este mai mic.
3. Excitația mixtă combină avantajele ambelor tipuri.

În DCT-urile cu colecție redusă, excitația este cel mai adesea organizată cu ajutorul magneților permanenți.

Cu o excitație independentă la motorul electric al colectorului, înfășurările statorului și rotorului nu sunt conectate între ele, dar, în esență, sunt alimentate din surse diferite.Astfel, este posibil să se organizeze reglarea momentului sau vitezei, precum și obținerea unei eficiențe energetice mai mari.

În funcție de proiectare, un astfel de motor electric poate funcționa fie doar din curent continuu, fie poate funcționa din alternanță și constantă. În cel de-al doilea caz, ele sunt numite „motorul comutatorului universal”. Sunt răspândite în viața de zi cu zi, folosite în aparate de bucătărie și scule electrice (râșnițe, burghie etc.).

Motoarele fără perie nu au dezavantajele inerente ale unui comutator din cauza lipsei unui ansamblu de perii. Curentul este furnizat celor trei înfășurări ale statorului, iar înfășurările sunt comutate cu ajutorul controlerului. De fapt, DCT-urile fără perii sunt alimentate de curent alternativ transformat. Puteți afla cum funcționează aceste motoare urmărind următorul videoclip:

Acestea sunt similare în ceea ce privește designul cu motoarele sincrone, cu excepția faptului că se utilizează magneți permanenți, nu electromagneti. Pentru a roti un astfel de motor și a crește eficiența acestuia, senzorii Hall sunt folosiți pentru a determina poziția arborelui și a comuta corect înfășurările.

Adesea se numesc motoare de supapă, iar în surse engleze, astfel de motoare, în funcție de proiectare, se numesc PWSM sau BLDC.

Acestea sunt utilizate la răcitoarele de calculator, ca unitate pentru modelele controlate radio, precum quadrocoptere, precum și într-o roată a motorului pentru o bicicletă.

Clasificare suplimentară

În plus față de motoarele discutate mai sus, trebuie spus despre alte tipuri, cum ar fi:

• pas cu pas;
• servomecanisme;
• liniar;
• motoare cu curent de umplere (similar cu un motor cu curent continuu, diferența este că puterea este furnizată de un curent de ondulare rectificat).

Motoarele pas cu pas și servos sunt utilizate acolo unde trebuie să poziționați nodul unui mecanism. Cel mai simplu exemplu este un CNC, o imprimantă 3D și multe altele. De asemenea, cu ajutorul „shagovikovului” controlează uneori poziția accelerației mașinii - și aceasta este doar o mică parte din aplicarea lor.

O descriere a funcțiilor și caracteristicilor acestor tipuri de unități electrice este un subiect pentru un articol separat. Dacă sunteți interesat, scrieți comentarii și le vom publica!

Un motor liniar, în contrast cu toate cele de mai sus, mișcarea arborelui său nu este de rotație, ci de translație. Adică nu se învârte, ci se mișcă „înainte și înapoi”. Ele sunt diferite:

• AC bazat pe principiul de funcționare similar cu motoarele sincrone și asincrone;
• curent continuu;
• piezoelectric;
• magnetostrictive.

În practică, sunt rare, sunt utilizate ca unități de antrenare pentru o cale ferată monorail, pentru alimentarea corpului de lucru în diverse mașini.

Cu toate acestea, clasificarea dată în articol a fost aleasă din punct de vedere al practicității, în timp ce în literatura de specialitate se propune divizarea acționării electrice după următoarele criterii.

În funcție de specificul cuplului creat:

• histerezis;
• magneto.

Următoarea opțiune de clasificare se bazează pe diferențele de design și caracteristicile designului lor.

În funcție de tipul și locația arborelui:

• cu o dispunere orizontală a unui ax;
• cu amplasare verticală a arborelui.

Protejați-vă de acțiunile de mediu:

• ferit de umiditate ridicată și praf;
• pentru funcționare în încăperi explozive.

Pe durata modului de operare:

• intermitente (trolii, macarale, motoare cu supapă de poartă);
• pentru funcționare continuă (pompe, ventilație etc.).

După putere, puteți distinge și mașinile de putere mică, medie, mare. Cu toate acestea, nu are sens să aducem limitele acestor capacități, deoarece undeva în jurul valorii de 6 MW este puterea medie, iar undeva în jur de 1 kW este un număr colosal.

Este imposibil să examinăm în detaliu toate tipurile dintr-un articol, așa că vom lua în considerare fiecare versiune separat.Sperăm că clasificarea furnizată pe scurt v-a ajutat să înțelegeți ce tipuri de motoare cu curent continuu și alternativ sunt, precum și care sunt diferențele și caracteristicile lor de aplicare!

Materiale conexe:

• Cum să obțineți curent electric alternativ
• Tipuri de stabilizatori de tensiune
• Cum se face un motor electric simplu cu propriile mâini