Čo potrebujete vedieť o moderných elektromotoroch

Článok rozoberá rôzne typy elektromotorov, ich výhody a nevýhody, perspektívy vývoja.

Druhy elektrických motorov

Elektromotory sú v súčasnosti nevyhnutnou súčasťou každej výroby. V komunálnych službách av každodennom živote sa tiež používajú veľmi často. Napríklad sú to ventilátory, klimatizácia, čerpadlá na vykurovanie atď. Preto musí byť moderný elektrikár dobre oboznámený s typmi a dizajnom týchto jednotiek.

Uvádzame zoznam najbežnejších typov elektromotorov:

1. jednosmerné motory s kotvou s permanentným magnetom;

2. jednosmerné motory s armatúrou s budiacim vinutím;

3. synchrónne striedavé motory;

4. indukčné motory na striedavý prúd;

5. servomotory;

6. lineárne indukčné motory;

7. Motorové valce, tj valce, v ktorých sú umiestnené elektrické motory s ozubenými kolesami;

8. Ventilové motory.

DC motory

Tento typ motora sa predtým používal veľmi široko, ale v súčasnej dobe je takmer úplne nahradený asynchrónnymi elektrickými motormi, kvôli porovnateľnej lacnosti ich použitia. Novým smerom vo vývoji jednosmerných motorov sú jednosmerné ventilové motory s permanentnou magnetickou kotvou.

Synchrónne motory

Synchrónne elektromotory sa často používajú pre rôzne typy pohonov pracujúcich pri konštantnej rýchlosti, t.j. pre ventilátory, kompresory, čerpadlá, DC generátory atď. Jedná sa o motory s výkonom 20 - 10 000 kW, pre rýchlosti otáčania 125 - 1 000 ot / min.

Motory sa líšia od generátorov v prítomnosti rotora, ktorý je potrebný na asynchrónny rozbeh, ďalšie skratové vinutie, ako aj relatívne menšiu medzeru medzi statorom a rotorom.

Synchrónne motory majú účinnosť vyššia a hmotnosť na jednotku výkonu je menšia ako hmotnosť asynchrónnych pri rovnakej rýchlosti otáčania. Cennou vlastnosťou synchrónneho motora v porovnaní s asynchrónnym motorom je schopnosť ho regulovať jalový prúd, t.j. cosφ v dôsledku zmeny budiaceho prúdu vinutia kotvy. Takto je možné dosiahnuť takmer jednotnosť vo všetkých prevádzkových rozsahoch, a tým zvýšiť účinnosť a znížiť straty v napájacej sieti.

Indukčné motory

V súčasnosti je to najbežnejšie používaný typ motora. Asynchrónny motor je motor na striedavý prúd, ktorého rýchlosť rotora je nižšia ako rýchlosť rotácie magnetického poľa vytvoreného statorom.

Zmenou frekvencie a pracovného cyklu napätia privádzaného do statora je možné meniť rýchlosť otáčania a moment na hriadeli motora. Najčastejšie používané indukčné motory veveričkových klietok. Rotor je vyrobený z hliníka, čo znižuje jeho hmotnosť a náklady.

Hlavnými výhodami takýchto motorov sú nízka cena a nízka hmotnosť. Oprava tohto typu elektrického motora je relatívne jednoduchá a lacná.

Hlavnými nevýhodami sú malý počiatočný krútiaci moment na hriadeli a veľký štartovací prúd 3 až 5 krát vyšší ako pracovný. Ďalšou veľkou nevýhodou indukčného motora je jeho nízka účinnosť v režime čiastočného zaťaženia. Napríklad pri zaťažení 30% nominálnej hodnoty môže účinnosť klesnúť z 90% na 40-60%!

Hlavným spôsobom riešenia nevýhod asynchrónneho motora je použitie frekvenčného pohonu. Frekvenčný pohon prevádza sieťové napätie 220 / 380V na pulzné napätie s premenlivou frekvenciou a pracovným cyklom. Takto je možné značne zmeniť rýchlosť a krútiaci moment na hriadeli motora a zbaviť sa takmer všetkých jeho vlastných nedostatkov.Jediným „lietaním v masti“ v tomto „sude medu“ je vysoká cena frekvenčnej jednotky, ale v skutočnosti sa všetky náklady vyplatia do jedného roka!

servomotory

Tieto motory zaberajú špeciálny priestor, používajú sa tam, kde je potrebná presná zmena polohy a rýchlosti. Sú to vesmírna technológia, robotika, CNC stroje atď.

Takéto motory sa vyznačujú použitím kotiev s malým priemerom, napr malý priemer je nízka hmotnosť. Vďaka nízkej hmotnosti sa dosiahne maximálne zrýchlenie, t.j. rýchle pohyby. Tieto motory majú zvyčajne spätnoväzbový senzorový systém, ktorý umožňuje zvýšiť presnosť pohybu a implementovať zložité algoritmy pre pohyb a interakciu rôznych systémov.

Lineárne indukčné motory

Lineárny indukčný motor vytvára magnetické pole, ktoré pohybuje doskou v motore. Presnosť pohybu môže byť 0,03 mm na meter pohybu, čo je trikrát menšia ako hrúbka ľudských vlasov! Doska (posúvač) sa zvyčajne pripája k mechanizmu, ktorý sa musí pohybovať.

Takéto motory majú veľmi vysokú cestovnú rýchlosť (do 5 m / s), a preto vysoký výkon. Rýchlosť pohybu a krok je možné zmeniť. Pretože motor má minimum pohyblivých častí, má vysokú spoľahlivosť.

Motorové valce

Konštrukcia takýchto valčekov je pomerne jednoduchá: vo vnútri hnacieho valca je miniatúrny jednosmerný motor a prevodovka. Motorové valce sa používajú na rôznych dopravníkoch a triediacich linkách.

Výhody motorických valcov sú nízka hlučnosť, vyššia účinnosť v porovnaní s externým pohonom, motorový valec prakticky nevyžaduje údržbu, pretože funguje iba vtedy, keď potrebujete premiestniť dopravník, jeho zdroje sú veľmi veľké. Ak taký valec zlyhá, môže byť vymenený za iný v najkratšom možnom čase.

Ventilové motory

Ventil sa nazýva akýkoľvek motor, v ktorom sa regulácia prevádzkových režimov vykonáva pomocou polovodičových (ventilových) prevodníkov. Spravidla ide o synchrónny motor s budením z permanentných magnetov. Stator motora je riadený meničom s mikroprocesorovým riadením. Motor je vybavený senzorovým systémom, ktorý poskytuje spätnú väzbu o polohe, rýchlosti a zrýchlení.

Hlavné výhody elektrických ventilových motorov sú:

1. bezkontaktnosť a nedostatok uzlov vyžadujúcich údržbu,

2. Vysoké zdroje;

3. veľký počiatočný krútiaci moment a veľká preťažiteľnosť momentu (5 alebo viackrát);

4. prechody s vysokým výkonom;

5. obrovský rozsah nastavení rýchlosti 1: 10000 alebo viac, čo je najmenej o dva rády vyššia hodnota ako u asynchrónnych motorov;

6. Najlepšie ukazovatele účinnosti a cosφ, ich účinnosť pri všetkých zaťaženiach presahuje 90%. Zároveň, asynchrónne motory, účinnosť pri polovičnom zaťažení môže klesnúť na 40-60%!

7. minimálne prúdy otvoreného obvodu a nábehové prúdy;

8. ukazovatele minimálnej hmotnosti a veľkosti;

9. Minimálna doba návratnosti.

Konštrukčne sa tieto motory delia na dva hlavné typy: bezkontaktné jednosmerné a striedavé motory.

Hlavným smerom zlepšovania ventilových motorov v súčasnosti je vývoj adaptívnych regulačných algoritmov bez snímačov. Tým sa znížia náklady a zvýši sa spoľahlivosť takýchto jednotiek.

V takom malom článku samozrejme nie je možné zohľadniť všetky aspekty vývoja elektrických pohonných systémov, pretože Toto je veľmi zaujímavá a rýchlo sa rozvíjajúca oblasť technológie. Každoročné výstavy elektrotechniky jasne ukazujú neustály rast počtu spoločností, ktoré sa snažia ovládnuť túto oblasť. Lídrami na tomto trhu sú, ako vždy, Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc atď.

Comments

[#1 Marat]

Najlepšie motory sú veveričkové klietky indukčné motory. Každý elektrikár príde na to, ako ich spojiť. Ovládanie zariadenia je jednoduché, nie je náladové. V každom podniku sú ľudia, ktorí ich v prípade poruchy dokážu opraviť a previnúť dozadu. Asynchrónne motory majú dve nevýhody - vysoké nábehové prúdy a problémy s reguláciou rýchlosti otáčania. S vývojom elektroniky a mikroprocesorovej technológie a pridaním zariadení, ako sú softstartéry (softstartéry) a frekvenčné meniče, sa tieto nevýhody indukčných motorov ľahko odstránia. Rovnaké jednosmerné motory sa čoskoro budú naďalej používať iba vo veľmi úzkych a špecifických oblastiach, možno niekde v doprave. Majú príliš veľa nedostatkov a každý ich nemá rád. Indukčné motory sú omnoho jednoduchšie, lepšie a pohodlnejšie.

[#2 Kirill]

Dovoľte mi pridať ďalšiu mušku do masti k sudu medu pre ventilové motory. Toto je zvlášť dôležité pri pohonoch hlavného pohybu strojov. Nie je možné regulovať budiaci tok ventilových motorov, t. J. Nie je možné použiť režim činnosti s konštantným výkonom, preto sa v strojoch stále častejšie používa vreteno motora, t.j. samotné vreteno stroja je tiež rotorom elektromotora. Zariadenie je jednoduché, lacné a efektívne.

[#3 Ruslan]

Teraz všetko, čo potrebujete vedieť - viem, vďaka vám.

[#4]

Konštantné budúce jazdy, ako aj jednosmerný prúd ako celok.
Pri konverzii jednosmerným prúdom sa vyskytol problém. S premennou bolo oveľa jednoduchšie to urobiť. S rozvojom výkonovej elektroniky sa však tento problém vyriešil. Už sa aktívne používajú prevodníky na výkon niekoľkých MW. Vezmite rovnaké veterné turbíny s výkonom 2-3 MW. Už pracujú na prevodníku.
Prevodníky s vyššou účinnosťou majú schopnosť meniť účinník.
Okrem toho solárne panely generujú jednosmerný prúd, elektronika spotrebúva jednosmerný prúd. Elektrické vozidlá majú batérie a je potrebné ich nabíjať jednosmerným prúdom. Existujú tiež jednosmerné motory.
Jednosmerný motor je oveľa ľahšie ovládateľný. Majú lepšiu charakteristiku moment-frekvencia. Ak na stator umiestnite permanentné magnety, získate kompaktný a pohodlný generátor / motor s účinnosťou vyššou ako asynchrónny. Generátory jednosmerného prúdu nespotrebúvajú reaktívnu energiu, aby vytvorili magnetický tok.

[#5 Opti]

Kirill,
„Dovoľte mi pridať ďalšiu mušku do masti k sudu medu pre ventilové motory. Toto je obzvlášť dôležité pri pohonoch hlavného pohybu strojov. Pre ventilové motory nie je možné regulovať excitačný tok, to znamená, že nemôžete používať režim konštantného výkonu.“
A nikto nebude používať ventilové elektromotory v strojoch, sú vynikajúcimi vlastnosťami pre automobily a lietadlá.
A prečo ste sa dostali k tomu, že elektromotor ventilu sa nedá používať v režime konštantného výkonu? Aký nezmysel?

[#6]

Každý typ motora má svoje výhody a nevýhody.

Jednosmerné motory majú v statore magnety, ktoré vytvárajú silné polia a neznižujú moment zotrvačnosti rotora, ale rotor takéhoto motora musí byť poháňaný, musíte použiť kolektor, teda nevýhody tohto motora: nízka spoľahlivosť, malý zdroj, nemožnosť použitia v horľavom prostredí, extra veľkosť , ďalší moment zotrvačnosti.Bolo by možné usporiadať magnety v rotore, ale potom musíte napájať motor pomocou ovládača a motor sa bude nazývať ventil.

Indukčný motor je celkom sľubná vec, ale nie v klasickej verzii, pre plnohodnotnú prevádzku stále potrebujete regulátor alebo impulzný menič, jeho výhodu, dobrý vývoj technológií.

Najsľubnejšou technológiou sú podľa môjho názoru motory s prúdovým ventilom, ktoré nepočítajú ovládač, okrem iného sú oveľa lacnejšie ako akékoľvek typy motorov, vrátane asynchrónnych motorov, pretože sú jednoduchšie skonštruované a vyžadujú menej vodivý materiál (meď). Majú však aj nevýhody, napríklad hluk.

[#7 Alex Shur]

Autor urobil nejakú prácu, ale článok je hrubý. Neexistuje systematický prístup k prezentácii a zjavné chyby. Výhody a nevýhody ventilových motorov sú opísané podrobne a bod po bode, zatiaľ čo iné motory sú príležitostné. Klasifikácia motorov je nesprávna. Je potrebné klasifikovať v rámci konkrétneho atribútu, nielen nejako. Nemôžete napísať, že jeden motor je ventil a druhý je červený. Takže motorové valce opísané v článku (odsek 7 klasifikácie) sa líšia od ostatných v zozname nie zásadou práce, ale ich konštrukciou. Vnútri valca je možné inštalovať všetky typy motorov od 1 do 8 s výnimkou 6 (lineárne).