Виды электродвигателей: типы, устройство, принцип работы, параметры, производители

Содержание

Какие бывают двигатели? Типы электродвигателей. Асинхронные двигатели



В основу работы любых электродвигателей положен принцип электромагнитной индукции. Электродвигатель состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных движков переменного тока) либо индуктора (для движков постоянного тока) и подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных движков переменного тока) либо якоря (для движков постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока нередко используются постоянные магниты.

Все двигатели, грубо говоря можно поделить на два вида:
двигатели постоянного тока
двигатели переменного тока (асинхронные и синхронные)

Двигатели постоянного тока

По неким мнениям данный двигатель возможно еще назвать синхронной машиной постоянного тока с самосинхронизацией. Простой движок, являющийся машиной постоянного тока, состоит из постоянного магнита на индукторе (статоре), 1-го электромагнита с очевидно выраженными полюсами на якоре (двухзубцового якоря с явно выраженными полюсами и с одной обмоткой), щёточноколлекторного узла с 2-мя пластинами (ламелями) и 2-мя щётками.

Простой двигатель имеет 2 положения ротора (2 «мёртвые точки»), из которых неосуществим самозапуск, и неравномерный крутящий момент. В первом приближении магнитное поле полюсов статора равномерное (однородное).

Данные двигатели с наличием щёточно-коллекторного узла бывают:

Колекторные — электрическое устройство, в котором датчиком положения ротора и переключателем тока в обмотках является одно и то же устройство — щёточно-коллекторный узел.

Бесколекторные — замкнутая электромеханическая система, состоящая из синхронного устройства с синусоидальным распределением магнитного поля в зазоре, датчика положения ротора, преобразователя координат и усилителя мощности. Более дорогой вариант в сравнение с колекторными двигателями.

Двигатели переменного тока

По типу работы данные двигатели делятся на синхронные и асинхронные двигатели. Принципное отличие заключается в том, что в синхронных машинах 1-ая гармоника магнитодвижущей силы статора перемещается со скоростью вращения ротора (по этому сам ротор крутится со скоростью вращения магнитного поля в статоре), а у асинхронных — есть и остается разница меж скоростью вращения ротора и скоростью вращения магнитного поля в статоре (поле крутится быстрее ротора).

Синхронный — двигатель переменного тока, ротор которого крутится синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Эти движки традиционно применяются при огромных мощностях (от сотен киловатт и выше).
Есть синхронные двигатели с дискретным угловым движением ротора — шаговые двигатели. У них данное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение исполняется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие обмотки двигателя.

Ещё один вид синхронных движков — вентильный реактивный эл-двигатель, питание обмоток которого складывается с помощью полупроводниковых элементов.

Асинхронный — двигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора различается от частоты крутящего магнитного поля, творимого питающим напряжением, второе название асинхронных машин — индукционные обосновано тем, что ток в обмотке ротора индуцируется вертящимся полем статора. Асинхронные машины сейчас оформляют огромную часть электрических машин. В главном они используются в виде электродвигателей и считаются ключевыми преобразователями электрической энергии в механическую, причём в основном используются асинхронные движки с короткозамкнутым ротором

По количеству фаз двигатели бывают:

  • однофазные
  • двухфазные
  • трехфазные

Самые популярные и шыроковостребованые двигатели которые применяются в производстве и бытовом хозяйстве:

Однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором


Однофазовый асинхронный движок имеет на статоре только 1 рабочую обмотку, на которую в ходе работы мотора подается переменный ток. Хотя для запуска мотора на его статоре есть и вспомогательная обмотка, которая краткосрочно подключается к сети через конденсатор либо индуктивность, или замыкается накоротко пусковыми контактами рубильника. Это нужно для создания исходного сдвига фаз, чтоб ротор начал крутиться, по другому пульсирующее магнитное поле статора не здвинуло б ротор с места.

Ротор такового мотора, как и любого иного асинхронного мотора с короткозамкнутым ротором, являет из себя цилиндрический сердечник с залитыми алюминием пазами, с сразу отлитыми вентиляционными лопастями.


Таковой ротор именуется короткозамкнутым ротором. Однофазовые движки используются в маломощных устройствах, в том числе комнатные вентиляторы либо маленькие насосы.

Двухфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором


Двухфазные асинхронные движки более эффективны при работе от однофазовой сети переменного тока. Они содержат на статоре две рабочие обмотки, находящиеся перпендикулярно, при этом одна из обмоток подключается к сети переменного тока напрямую, а вторая – через фазосдвигающий конденсатор, так выходит крутящееся магнитное поле, а вот без конденсатора ротор бы не двинулся с места.

Данные двигатели помимо прочего имеют короткозамкнутый ротор, а их использование еще обширнее, нежели у однофазовых. Тут уже и стиральные машинки, и разные станки. Двухфазные движки для питания от однофазовых сетей называют конденсаторными двигателями, потому что фазосдвигающий конденсатор считается часто обязательной их частью.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором


Трехфазный асинхронный двигатель имеет на статоре три рабочие обмотки, сдвинутые сравнительно друг друга так, что при подключении в трехфазную сеть, их магнитные поля получаются смещенными в пространстве сравнительно друг дружку на 120 градусов. При включении трехфазного мотора к трехфазной сети переменного тока, появляется крутящееся магнитное поле, приводящее в перемещение короткозамкнутый ротор.

Обмотки статора трехфазного мотора возможно соединить по схеме «звезда» либо «треугольник», при этом для питания мотора по схеме «звезда» потребуется напряжение выше, чем для схемы «треугольник», и на движке, потому, указываются 2 напряжения, к примеру: 127/220 либо 220/380. Трехфазные движки незаменимы для приведения в действие разных станков, лебедок, циркулярных пил, подъемных кранов, и т.п.

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором


Трехфазный асинхронный движок с фазным ротором имеет статор подобный описанным выше типам движков,  шихтованный магнитопровод с 3-мя уложенными в его пазы обмотками, но в фазный ротор не залиты дюралевые стержни, а уложена уже настоящая трехфазная обмотка, в соединении «звезда». Концы звезды обмотки фазного ротора выведены на три контактных кольца, насаженных на вал ротора, и электрически отделенных от него.

Посредством щеток, на кольца помимо прочего подается трехфазное переменное напряжение, и включение может быть осуществлено как впрямую, так и через реостаты. Непременно, движки с фазным ротором стоят подороже, хотя их пусковой момент под нагрузкой значительно повыше, нежели у типов движков с короткозамкнутым ротором. Именно в следствие завышенной силы и огромного пускового момента, данный вид движков отыскал использование в приводах лифтов и подъемных кранов, другими словами там, где прибор запускается под нагрузкой а не в холостую, как у двигателей с короткозамкнутым ротором.

Типы электродвигателей

Типы электродвигателей

Электрический двигатель – так называют электрическую машину (электромеханический преобразователь энергии), в которой энергия электричества преобразуется в механическую. При этом выделяется тепло.

Принцип действия

 Рабочая схема электродвигателя очень проста. В основе функционирования электрической машины существует принцип электромагнитной индукции. Электрический механизм состоит из статора (неподвижного), который устанавливается в синхронных или асинхронных машинах переменного тока или индуктора (электродвигатели постоянного тока) и ротора (подвижной части, устанавливаемого в синхронных или асинхронных машинах переменного тока) или якоря (в машине тока постоянного). В качестве индуктора на маломощном двигателе постоянного тока используются магниты.

 Роторы бывают:

 — Короткозамкнутые

 — Фазные (имеющие обмотку). Применяются в случае уменьшения пускового тока и для регуляции частоты вращения асинхронного электродвигателя.

 В основном, представлены крановым электродвигателем серии МТКН (который по большей части применяется в крановых установках).

 Якорем называют подвижную часть машины постоянного тока (генератора или двигателя) или же функционирующего по данному принципу универсального двигателя (который часто встречается в электрических инструментах). Универсальным двигателем называют ДПТ (двигатель постоянного тока), который имеет последовательное возбуждение (когда обмотки индуктора и якоря

включены последовательно). Различие только в расчете обмоток. На постоянном токе нет реактивного (емкостного или индуктивного) сопротивления. Именно поэтому любая болгарка, если вынуть электронный блок, будет в рабочем состоянии, особенно на постоянном токе и при меньшем сетевом напряжении.

 Принцип функционирования асинхронного трехфазного электродвигателя

 При включении питания в статоре возникает вращающееся круговое магнитное поле. Оно пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора и появляется ток индукции. Согласно закону Ампера (на проводник, находящийся под током, помещенный при этом в магнитное поле, действует ЭДС сила), ротор начинает вращаться.

 Частота его вращения зависит от частоты напряжения, а также от числа пар полюсов магнитов. Разность между частотой вращения ротора и частотой вращения поля магнитного статора характеризуется скольжением. Электродвигатель асинхронный называется асинхронным, потому что частота вращения поля магнитного статора не совпадает с частотой ротора.

 Синхронный двигатель отличается от него конструкцией ротора. Ротор в подобном двигателе выполнен либо электромагнитом, либо постоянным магнитом. Также может иметь в себе частичку беличьей клетки (для запуска). В роторе непременно содержатся электромагниты или постоянные магниты. Частота вращения поля магнитного статора в синхронном двигателе совпадает с частотой ротора. Для запуска в данной конструкции применяют ротор с обмоткой короткозамкнутой или асинхронные вспомогательные электродвигатели.

 Асинхронные двигатели широко применяются во многих отраслях техники. Это особенно характерно для обычных по конструкции и трехфазных прочных асинхронных двигателей, которые имеют коротко-замкнутые роторы. Такие двигатели дешевле и надежнее обычных электрических двигателей и не нуждаются в особом уходе. Название «асинхронный» указывает на то, что в подобном двигателе ротор вращается с вращающимся полем статора не синхронно. В отсутствие трехфазной сети асинхронный двигатель включают в сеть однофазного тока.

 Устройство статора асинхронного электродвигателя очень простое. Он состоит из пакета лакированных листов стали электротехнической толщиной 0,5 мм. В пазах пакета, такого же, как в синхронной машине, уложена обмотка. Статор трехфазного асинхронного двигателя имеет три фазы обмотки. Обмотка смещена на 120°. Между собой фазы соединены треугольником или звездой.

Схема двухполюсной машины

 Схема двухполюсной машины выглядит очень просто. В машине содержатся четыре паза из расчета на каждую фазу. При поступлении питания на обмотки статора от трехфазной сети получается особое вращающееся поле. Это получается потому, что токи в фазах обмотки смещены в пространстве на 120° относительно друг друга и сдвинуты по фазе на 120°. При синхронной частоте вращения nc поля электродвигателя с р парами полюсов верно при частоте токов в f: nc=f/p. Так, при частоте 50 Гц получается для р = 1, 2, 3 (двух-, четырех или шести машин полюсных) получаются синхронные частоты вращения в nc = 3000, 1500 и 1000 об/мин.

 Ротор асинхронного электродвигателя  состоит из листов электротехнической стали. Он может выполняться в виде ротора с контактными кольцами (фазный ротор) или короткозамкнутого ротора (с беличьей клеткой). В короткозамкнутом роторе обмотка выглядит в виде стержней из металла (бронзы, меди или алюминия). Стержни располагаются в пазах и соединяются между собой на концах особыми закорачивающими кольцами. Соединение стержней осуществляет при помощи пайки сваркой или твердым припоем. При использовании сплавов из алюминия или алюминия стержни ротора, а также закорачивающие кольца и лопасти вентилятора, располагающиеся на них, производят при помощи литья под давлением. 

 Прямо у ротора электрического двигателя с контактными кольцами в пазах располагается трехфазная обмотка. По внешнему виду она походит на обмотку статора, включенную звездой. Начала фаз данной обмотки соединены с тремя контактными кольцами, которые закреплены на валу. В процессе запуска двигателя можно выполнить регулировку частоты вращения. Для этого подсоединяют к фазам обмотки ротора реостаты (делается это через щетки и контактные кольца). После успешного разбега кольца контактов замыкаются накоротко. Это значит, что обмотка двигателя ротора выполняет те же самые функции, что и обмотка короткозамкнутого ротора.

Классификация электрических двигателей

 По природе возникновения вращающего момента электрические двигатели делятся на магнитоэлектрические и гистерезисные. У гистерезисных двигателей вращающийся момент создается за счет гистерезиса при перемагничивании ротора. Подобные устройства считаются нетрадиционными и мало распространены в промышленности.

 Самым распространенным товаром считаются магнитоэлектрические двигатели. По типу потребляемой энергии они подразделяются на две группы – двигатели тока постоянного и двигатели тока переменного. Также существуют так называемые двигатели универсальные, которые питаются обоими видами токов.

 Двигатель постоянного тока

 Двигателем постоянного тока называют электродвигатель, чье питание происходит за счет постоянного тока. Данный тип двигателей также принято подразделять по наличию щёточно-коллекторного узла на две группы:

 — бесколлекторные

 — коллекторные

 Щёточно-коллекторный узел отвечает за качественное электрическое соединение цепей неподвижной и вращающейся части машины. Он является самым сложнейшим в обслуживании и ненадежным конструктивным элементом.

 Коллекторные двигатели по типу возбуждения подразделяются на:

 — двигатель с самовозбуждением

 — двигатель с независимым возбуждением (от постоянных магнитов и электрических магнитов).

 Двигатель с самовозбуждением подразделяется на:

 — двигатель, имеющий параллельное возбуждение (обмотка якоря в этом случае включается строго параллельно обмотке возбуждения)

 — двигатель, имеющий последовательное возбуждение (обмотка якоря в данном случае якоря включается строго последовательно обмотке возбуждения)

 — двигатель, имеющий смешанное возбуждение (обмотка возбуждения в данном случае включается последовательно частично и параллельно частично обмотке якоря).

 Вентильные двигатели (бесколлекторные) – это электрические двигатели, которые выполняются в виде замкнутой системы с применением датчика, определяющего положение ротора, преобразователя координат (системы управления), а также инвертора (силового полупроводникового преобразователя). Принцип функционирования подобных двигателей схож с принципом работы системы синхронных двигателей.

Двигатель переменного тока

Трехфазный асинхронный двигатель

 Электродвигатели переменного тока — это электрические двигатели, питание которых осуществляется при помощи переменного тока. По принципу функционирования подобные двигатели подразделяются на асинхронные и синхронные двигатели. Принципиальное отличие заключается в том, что в синхронном двигателе первая гармоника силы магнитодвижущей статора перемещается со скоростью вращения ротора. Сам ротор перемещается со скоростью перемещения магнитного поля в статоре. У асихронного двигателя всегда присутствует разница между скоростью перемещения ротора и скоростью магнитных полей в статоре (ротор вращается медленнее поля). 

 Синхронный электродвигатель — это электрический двигатель тока переменного. Ротор синхронно вращается с полем магнитным питающего напряжения. Подобные устройства применяются для обеспечения больших мощностей (более сотни киловатт). Синхронные двигатели бывают с угловым дискретным перемещением ротора (так называемые шаговые двигатели). У подобных устройств положение ротора прочно фиксируется подачей питания на обмотки. Переход в иное положение осуществляется при помощи снятия напряжения питания с первых обмоток и передачи на вторые (и так далее). Помимо этого существует и еще один вид синхронного двигателя — реактивный вентильный двигатель электрический. Питание обмоток данного двигателя формируется за счет элементов полупроводниковых.

 Асинхронный электродвигатель — это электрический двигатель переменного тока. Частота вращения ротора в данном двигателе существенно отличается от вращения полей магнита, которые создаются от питающего напряжения. Подобные устройства наиболее распространены. 

 По количеству фаз двигатель тока переменного принято подразделять на:

 — Однофазные электродвигатели. Запуск подобных устройств производится вручную. Они могут иметь пусковую обмотку или фазосдвигающую цепь.

 — Двухфазный (сюда входят и конденсаторные)

 — Электродвигатель трехфазный

 — Многофазный

Коллекторный универсальный электродвигатель

 Коллекторный универсальный электродвигатель – это электрический коллекторный двигатель, который может функционировать как на переменном, так и на постоянном токе. Производится с последовательной обмоткой возбуждения строго на мощности электродвигателя около 200 Вт. Статор двигателя выполнен шихтованным из особой электрической технической стали. Обмотка возбуждения полностью включается при постоянном токе и частично включается при переменном токе. Номинальные напряжения для переменного тока — 127,220, для тока постоянного номинальные напряжения- 110.220. Двигатели такого плана используются в электроинструментах и бытовых аппаратах.

 Двигатель переменного тока, питающийся от промышленной сети 50 ГЦ, не может обеспечить частоту вращения более 3000 об/мин. Именно поэтому для получения высочайших частот следует использовать коллекторный электродвигатель. Такой двигатель получается меньше и легче, в сравнении с двигателем тока переменного такой же мощности. Также применяются особые передаточные механизмы, которые позволяют изменять кинематические параметры механизмов до нужных вам (так называемые мультипликаторы). При использовании преобразователей частоты или сети частоты повышенной (в 100, 200 или 400 Гц) двигатель переменного тока оказывается меньше и легче, в сравнении с коллекторным двигателем (поскольку иногда коллекторный узел занимает ½ объема). Ресурс асинхронного двигателя переменного тока выше в сравнении с коллекторным. Он определяется состоянием изоляции обмоток и подшипников.

 Синхронный двигатель, имеющий датчик положения ротора и инвертор, считается электронным аналогом обычного коллекторного постоянного тока. Коллекторный универсальный двигатель считается электродвигателем коллекторным постоянного тока, имеющим последовательно включенные обмотки статора (возбуждения). Подключение электродвигателя такого типа не вызывает сложностей. Он также оптимизирован для функционирования на переменном токе электрической бытовой сети. Подобный тип двигателя вне зависимости от полярности поданного напряжения вращается строго в одну сторону. Это происходит потому, что обмотки ротора и статора соединены последовательно и смена полюсов полей магнитных данных устройств происходит одновременно, а значит, результирующий момент направлен в одну сторону. Если необходима работа на переменном токе, применяют статор из мягкого магнитного материала, имеющий малый гистерезис (малое сопротивление перемагничиванию).

 Если необходимо уменьшение потерь на вихревые токи, берут наборный статор, изготовленный из изолированных пластин. Достоинством функционирования подобного двигателя считается то, что в режиме пуска и перегрузки индуктивное сопротивление обмоток ограничивает ток и максимальный момент двигателя до 5 – 3 от номинального.

Электрический синхронный двигатель возвратно-поступательного движения

 Принцип его функционирования прост. Подвижная часть выполняется в виде магнитов, которые крепятся на штоке. Переменный ток электродвигателя проходит через неподвижные обмотки. Под действием этого процесса постоянные магниты перемещают шток.  

Лось Анастасия
Специально для Двигатель.инфо

46362 просмотра

Виды электродвигателей

12.11.2019 12:59

Работоспособность и экономичность техники напрямую зависит от электродвигателя. Поэтому выбор его следует делать осознано, под конкретные потребности. Чтобы сделать его было проще, рассмотрим основные виды электродвигателей, которые можно купить на elmo.ua по доступным ценам.


Постоянного тока

Это устройства, которые предназначены для реализации регулируемых электроприводов с высокой динамикой и такими же эксплуатационными характеристиками. Это мощные производительные устройства, которыми комплектуется спецтехника и производственные машины. Именно они используются для оснащения элнектротранспорта.

Переменного тока

С точки зрения производственных процессов, такие электродвигатели самые простые и доступные по цене, поэтому высокий спрос на них не удивителен. Практически вся бытовая техника, включая вытяжки, оснащена такими двигателями. Они в меру мощные, экономно потребляют энергию, безопасные и долговечные при правильной эксплуатации.

Также используются на производстве — заводят станочное оборудование, лебедку, компрессорные установки и многие другие машины.

Шаговые

В основе их работы лежит принцип превращения электроимпульсов в механическую энергию. Ярким примером устройств, оснащенных такими двигатиелями, является офисная техника. Иногда используются в промышленности.

Главное их преимущество состоит в компактности и высокой производительности.  

Серводвигатели

Это механизм постоянного тока. Задейстьвуется в прогрессивных промышленных станках. Отличаются высокой технологичностью и производительностью. Высокая сила и производительность, способность развиваться значительную скорость вала — лишь часть основных достоинств элекитродвигателя данного вида.

Линейные электродвигатели

Их особенностью является способность быстрого движения ротора и статора по отношению друг к другу. За счет того, что делает механическую передачу невозможной, использование такрого электродвигателя позволяет улучшить работу механизмов, сделать ее более рациональной. 

Синхронные двигатели

Подвид двигателчя переменного тока. Как правило, используется в компрессорном оборудовании, генераторах, насосного оснащения, промышленных вентиляторов.

Асинхронные двигатели

Как и описанный выше агрегат, относится к ряду двигателей переменного тока. Особенностью является то, что тог в устройстве генерируется за счет медной проврлки, намотанной на металлический предмет.

Электрический двигатель незаменим в современной промышленности и быте. В магазинах представлен большой выбор устройств для различных целей.

PROMOTED

виды, сферы применения и прочие особенности

20.08.2019

Существует несколько видов электрических двигателей:

1. Электродвигатель постоянного тока. Устройство представляет собой электромашину, предназначенную для получения механической энергии за счет преобразования энергии постоянного тока.

Электрические двигатели из-за высоких эксплуатационных показателей и долговечности устанавливаются на следующие виды оборудования:

  • подъемно-транспортные агрегаты;
  • красильно-отделочное оборудование;
  • полимерное оборудование;
  • буровые станки;
  • различные вспомогательные агрегаты для экскаваторов.

Например, к оборудованию постоянного тока можно отнести электродвигатель серии 2п, который используется при работе широко регулируемого электропривода.

Для работы машины серии 2п необходимы следующие условия:

  • работа может происходить на высоте не более 1 километра над уровнем моря;
  • эксплуатация допускается при температуре воздуха от +5 до +40 градусов Цельсия;
  • влажность воздуха при +25 градусов не должна превышать 80%;
  • работа допускается в безопасных условиях: отсутствие взрывоопасных веществ, агрессивных газов, а также паров в концентрации, способной разрушить металл.

2. Синхронный электродвигатель относится к электрическим машинам переменного тока. Во время работы ротор и магнитное поле в воздушном зазоре вращаются в одинаковой частоте. Как правило, данные электродвигатели применяются в приводах, работа которых осуществляется с одинаковой скоростью. Например, в компрессорах, насосах, больших вентиляторах, а также генераторах постоянного тока.

3. Асинхронный электрический двигатель. Во время работы ротор вращается с разной частотой по отношению к магнитному полю, который создается обмоткой статора.

Существует несколько типов асинхронных машин:

  • Асинхронные машины с короткозамкнутым ротором. Устанавливаются в электрические приводы, для работы которых нет необходимости создания больших пусковых моментов.
  • Асинхронные машины с фазным ротором. Используются данные двигатели в приводах механизмов, при работе с которыми необходимо плавное регулирование скоростного режима. Двигатели с фазным ротором применяются и в механизмах, работающих при больших нагрузках.

Все они оснащены одинаковым статором, однако отличием машин является конструкция обмотки ротора.

К асинхронным электрическим двигателям можно отнести:

  • Крановые электродвигатели.

Область применения электродвигателей – электрические приводы металлургического оборудования, а также различные подъемно-транспортные механизмы, работающие в кратковременных режимах. Стоит отметить, что крановые электродвигатели также используются в механизмах, работающих в длительном режиме.

Для работы крановых двигателей требуется напряжение сети 380 Вольт. Обмотка статора должна быть трехконечная. При этом в определенном изготовлении механизма (шесть концов, имеющих соединение фаз в виде треугольника или звезды) работа возможна при напряжении 220/380, а также 380/600 Вольт.

Устанавливаются в стационарный либо передвижной транспорт, работающий в опасной среде, где воздух смешан с парами взрывоопасных газов либо смесей. Допуск к работе взрывозащищенных электродвигателей определяется ГОСТ Р 513 30-5.

Сфера применения взрывозащищенных электродвигателей серии АИМ, а также АИММ – нефтехимическая, горнодобывающая промышленность, производство ЛКМ. Для работы взрывозащищенных электродвигателей необходима сеть с трехфазным переменным током частотой 50-60 Герц.

Например, электрические двигатели АИР. Данные машины применяются в приводах механизмов, работающих на открытом воздухе, под навесом, куда не попадают прямые солнечные лучи, а также в закрытом помещении, где работа осуществляется от электросети с частотой переменного тока 50 Герц.

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Типы асинхронных электродвигателей ❄ Электродвигатель АИР и АИРЕ

Асинхронный электродвигатель

Электродвигатели Аир  или однофазные, использующие для своей работы вращающееся магнитное поле статора, являются в настоящее время весьма распространенными электрическими машинами. Те из них, у которых частота вращения ротора отличается от частоты вращения магнитного поля статора, называются асинхронными двигателями
В связи с большими мощностями энергетических систем и большой протяженностью электрических сетей энергоснабжение потребителей всегда осуществляется на переменном токе. Поэтому естественно стремление к максимальному использованию электрических двигателей переменного тока. Это, казалось бы, освобождает от необходимости многократного преобразования энергии
К сожалению, двигатели переменного тока по своим свойствам, и прежде всего по управляемости, существенно уступают двигателям постоянного тока, поэтому они используются преимущественно в установках, где не требуется регулирование скорости
Относительно недавно начали активно использоваться регулируемые системы переменного тока с подключением электродвигателей переменного тока через частотные преобразователи
Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором представляет собой вращающийся трансформатор, первичная обмотка которого — это статор, а вторичная — ротор. Между статором и ротором находится воздушный зазор. Как и в любом реальном трансформаторе, каждая обмотка имеет также и собственное активное сопротивление
При подключении двигателя в электрическую сеть в статоре возникает магнитное поле, которое вращается синхронно с частотой питающей сети. За счет явления электромагнитной индукции под действием магнитного поля статора в электрически замкнутых обмотках ротора возникает электрический ток
Наведенный электрический ток ротора создаст собственное магнитное поле, которое вступает во взаимодействие с вращающимся магнитным полем статора. В результате ротор начинает вращаться, и на валу двигателя возникает механический момент, пропорциональный току статора
Характерной особенностью асинхронного электродвигателя является то, что за счет взаимодействия полей статора и ротора скорость вращения вала двигателя несколько меньше, чем частота питающей сети. Разность между частотой питающей сети и скоростью вращения называют скольжением

Виды электродвигателей

Очень широко применяются в различных отраслях хозяйства и производства асинхронные двигатели в силу простоты их изготовления и высокой надежности. Между тем, можно выделить четыре основных типа асинхронных электромоторов:

  • однофазный асинхронный двигатель аире с короткозамкнутым ротором;
  • двухфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором;
  • трехфазный асинхронный электродвигатель аир с короткозамкнутым ротором;
  • трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором.

Однофазный двигатель на 220В содержит на статоре лишь одну рабочую обмотку, на которую в процессе работы двигателя подается переменный ток. Но для пуска двигателя на его статоре есть и дополнительная обмотка, которая кратковременно подключается к сети через конденсатор или индуктивность, либо замыкается накоротко. Это необходимо для создания начального сдвига фаз, чтобы ротор начал вращаться, иначе пульсирующее магнитное поле статора не столкнуло бы ротор с места
Ротор такого двигателя, как и любого другого асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, представляет собой цилиндрический сердечник с залитыми алюминием пазами, с одновременно отлитыми вентиляционными лопастями. Такой ротор, типа «беличья клетка» и называется короткозамкнутым ротором. Однофазные электромоторы применяются в маломощных приборах, таких как комнатные вентиляторы или небольшие насосы
Двухфазные асинхронные двигатели наиболее эффективны при работе от однофазной сети переменного тока. Они содержат на статоре две рабочие обмотки, расположенные перпендикулярно, причем одна из обмоток подключается к сети переменного тока напрямую, а вторая – через фазосдвигающий конденсатор, так получается вращающееся магнитное поле, а без конденсатора ротор бы сам не сдвинулся с места
Эти двигатели также имеют короткозамкнутый ротор, а их применение гораздо шире, чем у однофазных. Здесь уже и стиральные машины, и различные станки. Двухфазные двигатели для питания от однофазных сетей называют конденсаторными двигателями, так как фазосдвигающий конденсатор является зачастую неотъемлемой их частью
Трехфазный асинхронный двигатель содержит на статоре три рабочие обмотки, сдвинутые относительно друг друга так, что при включении в трехфазную сеть, их магнитные поля получаются смещенными в пространстве относительно друг друга на 120 градусов. При подключении трехфазного двигателя к трехфазной сети переменного тока, возникает вращающееся магнитное поле, приводящее в движение короткозамкнутый ротор
Обмотки статора трехфазного двигателя можно соединить по схеме «звезда» или «треугольник», причем для питания двигателя по схеме «звезда» требуется напряжение выше, чем для схемы «треугольник», и на двигателе, поэтому, указываются два напряжения, например: 127/220 или 220/380. Трехфазные электродвигатели незаменимы для приведения в действие различных станков, лебедок, циркулярных пил, подъемных кранов, и т.д.
Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором имеет статор аналогичный описанным выше типам электродвигателей — шихтованный магнитопровод с тремя уложенными в его пазы обмотками, однако в фазный ротор не залиты алюминиевые стержни, а уложена уже полноценная трехфазная обмотка в соединении «звезда». Концы звезды обмотки фазного ротора выведены на три контактных кольца насаженных на вал ротора, и электрически изолированных от него
Посредством щеток, на кольца также подается трехфазное переменное напряжение, и подключение может быть осуществлено как напрямую, так и через реостаты. Безусловно, двигатели с фазным ротором стоят дороже, но их пусковой момент под нагрузкой значительно выше, чем у типов двигателей с короткозамкнутым ротором. Именно в силу повышенной мощности и большого пускового момента этот тип двигателей нашел применение в приводах лифтов и подъемных кранов, то есть там, где устройство запускается под нагрузкой, а не вхолостую

Двигатель электромобиля — принцип работы, устройство, виды

По планам многих автоконцернов – именно за тяговым двигателем для электромобиля – будущее. Так известно, что в плане развития известного гиганта Bentley Motors значится, что к 2030-му году компания полностью трансформируется в производителя электроавтомобилей. На электродвигатели ставки также делают такие известные на весь мир компании, как Nissan, Volvo, Aston Martin. 

Тенденции таковы, что в массовом производстве сейчас больше представлены легковые электромобили и городской электротранспорт (согласно планам, в ряде таких стран как, к примеру, Франция и Норвегия в 2025-2030-м гг. автобусы в городах будут полностью заменены на электротранспорт).

Но чувствуется интерес и к установке электромоторов на грузовой транспорт. Особенно электродвигатели интересны производителям городских развозных фургонов, терминальных тягачей и коммунальных грузовиков.

На весь мир уже хорошо известен седельный тягач капотного типа Tesla Semi, в коммунальном хозяйстве США активно не первый год используют мусоровозы PETERBILT на электротяге, в Евросоюзе возрастает интерес к седельному тягачу с электродвигателем Emoss Mobile Systems B.V. и Renault Trucks –развозному автомобилю для продуктов.

На постсоветском пространстве свой коммерческий электротранспорт пока только начинает появляться, но уже активно говорят про грузовик МАЗ-4381Е0 (на грузовике установлен асинхронный тяговый электродвигатель мощностью 70 кВт (95 л.с.), ориентированный на транспортировку грузов в черте города, и электрогрузовик Moskva опытно-конструкторского бюро Drive Electro (главное назначение — доставка товаров в магазины). Не за горами время, когда этот коммерческий транспорт с электромоторами будет активно востребован автопарками, логистическими центрами, предприятиями.

Также, безусловно, давно, как данность мы принимаем, что на электродвигателе работают трамваи, троллейбусы, погрузчики на складах и локомотивы. Трёхфазный асинхронный двигатель помогает двигаться на давно полюбившихся поездах «Ласточка» и «Сапсан».

Принцип работы

Принцип работы двигателя электромобиля основан на преобразовании электроэнергии в механическую энергию вращения. Главные участники преобразования энергии – статор и ротор.

Как работает традиционный электромотор?

  1. Магнитное поле статора действует на обмотку ротора.
  2. Возникает вращающий момент.
  3. Ротор начинает двигаться.

Наглядная схема двигателя электромобиля в системе электропривода представлена ниже:

Важная особенность классического электрокара – отсутствие дифференциала, коробки передач, передаточных устройств с шестеренками. Энергия от электромотора поступает прямо на колеса.

Без коробки передач – и большинство «гибридов» с электродвигателем и ДВС. Исключение – «гибриды» с параллельной схемой передачи на колёса крутящего момента. К ней мы ещё вернёмся в этой статье в разделе, посвящённом гибридным автомобилям.

Принцип работы любого электродвигателя базируется на процессах взаимного притяжения и отталкивания полюсов магнитов на роторе и статоре. Движение осуществляется под действием самого магнитного поля и инерции.


Устройство

Как устроен двигатель электромобиля?

При описании принципа работы электродвигателя, уже было упомянуто, что главные компоненты двигателя электромобиля– ротор и статор.

  1. Ротор – это вращающийся компонент двигателя.
  2. Статор находится в неподвижном состоянии. Он ответственен за создание неподвижного магнитного поля.

Ротор

Классический ротор автомобиля состоит из сердечника, обмотки и вала. У некоторых электродвигателей в состав ротора также входит коллектор.
  • Сердечник – это металлический стержень, на периферии которого располагается обмотка. Непосредственно через сердечник происходит замыкание магнитной цепи электродвигателя. Сердечник изготавливается из стальных пластин круглой формы. По структуре похож на слоёный пирог. При производстве сердечников используют изолированные листы стали с присадками кремния. В этом случае обеспечены увеличение КПД электродвигателя, наименьшие удельные потери в металле на единицу массы, снижение величины размагничивающих вихревых токов Фуко, которые возникают из-за перемагничивания сердечника. На поверхности сердечника есть продольные пазы. Через них прокладывается обмотка.
  • Вал – металлический стержень, который непосредственно передаёт вращающий момент. Также изготавливается из электротехнической стали. Служит основой для насаживания сердечника. На концах вала есть резьба, выемки под шестерёнки, подшипники качения, шкивы.
  • Коллектор – блок, крепящийся на валу. Представляет собой систему медных пластин. Изолирован от вала. Служит выпрямителем переменного тока, переключателем-автоматом направления тока (в зависимости от вида электродвигателя).

Статор (индуктор)

Статор состоит из станины, сердечника и обмотки:
  • Станина статора – корпус статора. Как правило, корпус бывает алюминиевым или чугунным. Алюминиевые станины популярны у электродвигателей легковых авто, чугунные – у спецтехники, которая вынуждена работать в условиях высокой вибрации. Станина служит базой крепления основных и добавочных полюсов.
  • Сердечник статора – цилиндр из профилированных стальных листов. Фиксируется винтами внутри станины. Снабжён пазами для обмотки.
  • Обмотка. Создаёт магнитный поток. При пересечении проводников ротора наводит в них электродвижущую силу.

Виды

Электродвигатели классифицируют по типу питания привода, конструкции щеточно-коллекторного узла, количеству фаз для запитывания:
  • По типу питания привода. Устройства делятся на моторы переменного и постоянного тока. Двигатели постоянного тока способны обеспечить более точную и плавную регулировку оборотов, высокий КПД. Двигатели переменного тока выручают, когда важна высокая перегрузочная способность. Это удачный вариант для подъёмно-транспортных машин. Впрочем, существуют и универсальные моторы, которые функционируют от переменного и постоянного тока.
  • По конструкции щеточно-коллекторного узла. Выпускаются бесколлекторные и коллекторные моторы. Бесколлекторный мотор работает за счёт движения ротора с постоянным магнитом. У конструкции нет щеточно-коллекторного узла. Решение обеспечивает достойный крутящий момент, широкий диапазон скоростей и высокий КПД. Важные преимущества бесколлекторного мотора – надёжность, способность к самосинхронизации, возможность подпитываться при переменном напряжении. Ресурс бесколлекторного мотора ограничен исключительно ресурсом подшипников. У коллекторных моторов присутствует щелочно-коллекторный узел. Удобство решения связано с тем, что он может использоваться и в качестве переключателя тока в обмотках, и как извещатель положения ротора, нет необходимости в контролле. Проблема коллекторных моделей – в том, что они зависимы от постоянных магнитов, которые, как известно, со временем, к огромному сожалению, теряют свои свойства.
  • По количеству фаз для запитывания. В зависимости от того, как запитывается обмотка, электродвигатели бывают однофазными и трёхфазными. В автомобилестроении широкое распространение получили трёхфазные решения, это связано с рядом технических характеристик (мощность, перегрузочная способность, частота вращения на холостом ходу).
Обратите внимание! Работать трёхфазные моторы могут синхронно и асинхронно, а в качестве ротора используются как короткозамкнутые, так и фазные модели. Самый популярный вариант – трехфазные асинхронные моторы с короткозамкнутым ротором. Они стоят на большинстве современных электрокаров.

Асинхронные и синхронные двигатели

Синхронные моторы – двигатели переменного тока, у которых частота вращения ротора идентична частоте вращения магнитного поля (измерение производится в воздушном зазоре). В автомобилестроении синхронные моторы встретить можно нечасто (хотя в мире техники – это, в целом, очень популярное решение – особенно в климатотехнике, насосных системах).

Но есть производители авто, которые при производстве электрокаров предпочитают устанавливать на свои машины именно синхронные двигатели. Яркий пример – концерн Renault. Синхронными двигателями на электромагнитах он оснастил электрокар Renault Zoe. На электромагниты подаётся постоянный ток. Полярность магнитов ротора стабильна. Полярность магнитов статора при этом изменяется и обеспечивает бесперебойное вращение.

Преимущество синхронных двигателей на электромагнитах у авто – максимальная оптимизация рекуперации энергии торможения. И главный «конёк» авто с таким типом электродвигателя – полная безопасность при буксировке.

Гораздо более популярный вариант – асинхронные двигатели. Это двигатели переменного тока, у которых потенциал напряжения – магнитного поля не совпадает с частотой вращения ротора. Типичным 3-фазным асинхронным двигателем оснащены, например, хорошо известные автомобили Tesla S и Tesla Х.

Иногда асинхронные моторы называют индукционными, так как в роторе в соответствие с законом Ленца у них индуцируется электромагнитная сила.

Двигатель-колесо

Обособленно среди электромоторов стоит двигатель-колесо. Особенность двигателя- колеса – ориентир крутящего момента и силы напряжения на конкретное колесо.

Такие решения можно встретить в плагин-гибридных автомобилях («гибридах» с параллельной схемой, при описании устройства гибридных авто ниже по тексту мы остановимся на них подробнее). Работает двигатель-колесо в паре с ДВС.

У первых плагин-гибридных автомобилей с двигателем-колесом агрегат был монтирован в ступицу колеса, а работа осуществлялась исключительно в паре с внутренним зубчатым редуктором.

Некоторые же современные модели моторов, монтируемые внутри колёс, вполне могут работать без зубчатого редуктора. Это увеличивает управляемость, позволяет избежать увеличения удельного веса шасси, уменьшить риски, повышает КПД.

Преимущества и недостатки электродвигателей

Преимуществ у электродвигателей существенно больше, нежели недостатков. Более того, за счёт усовершенствования и конструктивных особенностей самих электроприводов, и инфраструктуры, связанной с зарядкой, многие вещи, которые вчера ещё казались критичными, сегодня теряют свою актуальность.

Преимущества

  • Не требуется «раскачка». Крутящий момент достигает максимума непосредственно при включении. Именно по этой причине электрический двигатель электромобиля не требует наличия стартеров и сцеплений – неотъемлемых спутников ДВС.
  • Удобство. Для включения заднего хода (то есть коррекции со стороны вращения мотора) достаточно поменять полярность, сложная коробка передач не требуется.
  • Высокий КПД. У машин с электродвигателями он достигает 95 %.
  • Независимость. На любой отметке скорости достигается максимальный показатель крутящего момента.
  • У мотора – малый вес. Производители могут себе легко позволить создавать компактные автомобили.
  • Есть все возможности для рекуперации энергии торможения. Если у авто с ДВС кинетическая энергия просто уходит в колодки (и стирает их), то у электромобиля в режиме рекуперации мотор может функционировать как генератор. В режиме генерации электроэнергия просто трансформируется в другую форму и быстро накапливается в АКБ. Особенно решение эффективно для транспортных средств с длинным тормозным путем. На объём генерируемой и накопленной энергии существенно влияет маршрут (рельеф, в частности наличие холмистых участков на дороге и уклон дороги).
  • Снижение расходов на эксплуатацию машины. Зарядку можно производить от электросети. Это существенно дешевле, нежели использование дизеля, бензина. Выгода очевидна даже по сравнению с бензиновыми авто эконом-класса.
  • Малый уровень шума.
  • В большинстве случаев для мотора не требуется принудительное охлаждение.
  • Экологичность. Использование транспорта с электродвигателем снижает количество выхлопных газов в воздухе.

Недостатки

Долгое время считалось, что самый большой минус использования электродвигателя – его зависимость от аккумуляторов, которые быстро выходят из строя. Теперь это неактуально. Современные батареи электрокаров, представленных в массовом выпуске, гарантируют пробег автомобиля 150-200 тыс. км. Потерял актуальность и тот фактор, что машины с электродвигателем существенно уступают бензиновым по мощности. Электротяга современных электромоторов уже не уступает ДВС.

Поэтому недостатки электродвигателей сейчас правильно свести не к недостаткам конструкции, а к плохо развитой инфраструктуре для того, чтобы подзаряжать электромобили. Если в США, Скандинавии подзарядить электрокар легко, то до недавнего момента даже в Западной и Центральной Европе с инфраструктурой для подзарядки таких машин были проблемы.

В России, Беларуси, Украине, Казахстане, пока, увы, с инфраструктурой ситуация ещё хуже. Хотя, например, в России число заправок для электрокаров с 2018 по 2020 год возросло в 3 раза, но полотно покрытия площадками для зарядки очень неоднородное. В Москве – более плотное, в регионах – слабое. Даже разрыв с такими городами-гигантами как Санкт-Петербург и Челябинск — колоссальный.

Устройство электромобиля

Рассматривая электродвигатель, важно остановиться на устройстве электромобиля в целом, изучение электродвигателя не самого по себе, а как части системы электропривода, где электродвигатель – один из его базовых компонентов, его «сердце». Но «организм», функционирует только тогда, когда в порядке все другие «органы» – части электропривода:
  • Аккумуляторная батарея.
  • Бортовое зарядное устройство. Его функция – обеспечение возможности заряжать аккумуляторную батарею от бытовой электрической сети.
  • Трансмиссия. Распространены трансмиссия с одноступенчатым зубчатым редуктором (чаще всего встречающийся и наиболее простой вариант) и бесступенчатая трансмиссия с гидротрансформатором (для старта с места), плавно изменяющие отношение скоростей вращения и вращающих моментов мотора и ведущих колес транспортного средства во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.
  • Инвертор. Назначение инвертора – трансформирование высокого напряжения постоянного тока аккумулятора в трехфазное напряжение переменного тока.
  • Преобразователь постоянного тока. Функция – зарядка дополнительной батареи, которая используется для системы освещения, кондиционирования, аудиосистемы.
  • Электронная система управления (блок управления). Отвечает за управление функциями, связанными с энергосбережением, безопасностью комфортом. В её «подчинении» – оценка заряда АКБ, оптимизация режимов движения, регулирование тяги, контроль за использованной энергией и за напряжением, управлением ускорением и рекуперативным торможением.

Аккумуляторная батарея

Аккумуляторная батарея (аккумулятор) – один из наиболее дорогих компонентов системы. По своей значимости играет такую же роль, как бензобак для ДВС. Электромобиль движется за счёт электричества, полученного от электросети во время зарядки и хранящегося в АКБ.

При этом важно помнить, что у большинства электромобилей устанавливаются одновременно два аккумулятора: один тяговой – он питает именно мотор и стартерный (как и в машинах с ДВС, он помогает системе освещения, системе подогрева). Эти аккумуляторы разные не только по назначению, но и техническим характеристикам.
Тяговый аккумулятор электрического двигателя электромобиля предназначен для питания мотора, запуска двигателя. У него нет высокого пускового тока, но он заточен на длительную работу, выдерживает большое количество циклов заряда-разряда.

Типичная тяговая АКБ – моноблочная секционная конструкция. Тяговая АКБ состоит из толстых электронных пластин – пористых сепараторов и электролитного вещества.
Самые распространенные аккумуляторы – литий-ионные. У них – наиболее высокая энергетическая плотность, не требуется обслуживание, достаточно низкий саморазряд.

Устройство и особенности гибридных систем


Свои особенности – у гибридных систем. В гибридных системах электродвигатель может рассматриваться и как «партнёр» ДВС, и как допэлемент, помогающий добиться экономии топлива и при этом повышения мощности.

Устройство «гибрида» отличается в зависимости от реализованной схемы передачи на колёса крутящего момента.

  • Параллельная. Аккумуляторы передают энергию электромотору, бак – топливо для ДВС. Оба агрегата равноправны и способны создать условия для перемещения авто. Но работает такая схема только при наличии коробки передач. Параллельная схема успешно реализована у автомобиля Honda Civic. Нередко гибриды с параллельной схемой выделяют в отдельную группу и называют плагин-гибридными.

  • Последовательная. Любое действие начинается с включения ДВС. Он же отвечает за последующие действия: поворот генератора для запуска электромотора, зарядку аккумуляторов.


  • Последовательно-параллельная. Через планетарный редуктор соединены ДВС, электродвигатель и генератор. В зависимости от условий движения может использоваться тяга электродвигателя или ДВС. Режим выбирается программно системой управления транспортного средства. Среди хорошо известных последовательно-параллельных «гибридов» – Toyota Prius, Lexus-RX 400h.

Классический гибридный автомобиль использует интегрированный в трансмиссию электрический мотор-генератор.

При этом для получения электрической тяги у гибридных систем задействованы четыре базовых компонента:

  • Мотор-генератор. Является обратимой силовой установкой. Может работать в двух режимах: непосредственно тягового мотора и генератора для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи. При работе в режиме мотора возможно создание крутящего момента и мощности, которых хватит для старта и движения автомобиля с выключенным ДВС, при работе устройства в режиме генератора продуцируется высоковольтная электроэнергия.
  • Высоковольтные силовые кабели. Изолированные электрические кабели большого сечения. Важны для переноса энергии между компонентами высоковольтных электроцепей.
  • Высоковольтные аккумуляторные батареи. Включенные в последовательную цепь аккумуляторные элементы. Позволяют накопить в батарее большой объём электроэнергии.
  • Высоковольтный силовой модуль управления для управления потоком электроэнергии для движения транспортного средства на электрической тяге.

Гибридные авто открывают новые эксплуатационные возможности, с одной стороны можно быть максимально экологичным, радоваться комфортной езде и сэкономить на топливе, а с другой стороны, при разряде аккумулятора владелец авто не попадёт впросак, если невозможно подзарядить мотор: в работу вступит ДВС.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях напрямую связаны с тем, насколько активно будет развиваться инфраструктура. Там, где она не обеспечена, использование электрокаров действительно ограничено. Ведь без подзарядки у многих авто – малая дальность пробега.

Впрочем, даже последняя проблема активно решаемая. Немецкие и японские разработчики (компании DBM Energy, Lekker Energie, Japan Electric Vehicle Club) сумели доказать миру: потенциал у электродвигателей, аккумуляторов без подзарядки может достигать 500 -1000 тысяч километров пробега. Правда, пока что 1 000 тысяч км пробега без подзарядки возможны только в теории, а 500-600 уже на практике.

На данный момент доступность такого транспорта – на уровне инженерно-конструкторской работы, экспериментальных выпусков, но есть перспективы что их подхватят автогиганты, и не за горизонтом – серийное производство.

Перспективы применения электродвигателей в автомобилях очень тесно связаны и с политикой отдельных государств. Например, в Норвегии обладатели электромобилей освобождены от уплаты ежегодного налога на транспорт, пользования платными дорогами, паромными переправами и даже большинством парковок. С учётом того, что налоги и тарифы в Скандинавии одни из самых высоких, мотивация приобрести именно авто с электродвигателем, а не ДВС – очень высокая.

Обратите внимание, что на базе LCMS ELECTUDE есть специальный раздел “Электрический привод”, в нём подробно разбираются электродвигатели, виды электропривода, системы зарядки, особенности обслуживания транспорта с электромотором. Кроме комплексных теоретических знаний в обучающих модулях приводятся многочисленные практические примеры.

Виды повреждений электродвигателей. Виды защиты от них

К повреждениям, возникающим в обмотке статора электродвигателей переменного тока, относятся многофазные короткие замыкания, однофазные замыкания на землю и замыкания между витками одной фазы (витковые замыкания).

Повреждениями синхронных электродвигателей и электродвигателей постоянного тока являются также обрывы в цепях возбуждения. Для синхронных электродвигателей представляют опасность замыкания на землю обмотки ротора.
Многофазные короткие замыкания всегда сопровождаются значительным возрастанием тока в поврежденном электродвигателе и понижением напряжения в питающей сети. Такие повреждения опасны не только для электродвигателя, но и для других неповрежденных электроприемников, поэтому на электродвигателях предусматривается быстродействующая защита от многофазных коротких замыканий в его обмотках и соединениях с коммутационным аппаратом, действующая на отключение.

Однофазное повреждение на землю в обмотке статора определяется режимом заземления нейтралей в питающей сети. Если нейтрали глухо заземлены, что обычно характерно для четырехпроводных сетей напряжением до 1 кВ, то ток однофазного короткого замыкания представляет опасность для поврежденного электродвигателя, поэтому и при таких повреждениях электродвигатель должен отключаться защитой без выдержки времени. Обычно это возлагается на защиту от многофазных коротких замыканий, выполняемой трехфазной. Специальную защиту от однофазных коротких замыканий на землю, как правило, не предусматривают.

В сетях с изолированными или заземленными через дугогасящие реакторы нейтралями однофазные замыкания на землю, как правило, непосредственной опасности для поврежденного электродвигателя и для системы электроснабжения в целом не представляют. Поэтому специальная защита от замыкания на землю, действующая на отключение, устанавливается на двигателях мощностью Рд≤2 МВт лишь в тех случаях, когда ток замыкания на землю Iз>=10 А. На электродвигателях мощностью Рд>2 МВт такая защита предусматривается при токах замыкания на землю I3≥5 А. Однако, по некоторым данным, ток замыкания на землю I3≥5 А представляет непосредственную опасность и для электродвигателей мощностью Рд≤2 МВт. Поэтому предлагается защиту электродвигателей независимо от их номинальной мощности выполнять одинаково. Опасность однофазных замыканий на землю заключается и в том, что они могут переходить в двойные замыкания на землю в разных точках. В этом случае значения токов повреждения могут достигать значения тока двухфазного к.з. Отключение электродвигателя при двойных замыканиях на землю возлагается обычно на защиту от замыкания на землю. Если она имеет выдержку времени, то в ее схему дополнительно вводят реле тока, срабатывающее при токах повреждения, равных 50—100 А, и отключающее электродвигатель без выдержки времени.

Витковые замыкания в обмотке опасны для электродвигателя в связи с тем, что наведенные в замкнувшихся витках токи могут намного превышать номинальный ток. При этом из-за теплоты, выделяемой в замкнувшихся витках, происходит повышенный нагрев магнитопровода и неповрежденной части обмотки и, как следствие, дальнейшее разрушение изоляции. Ток в неповрежденной части обмотки при витковых замыканиях изменяется незначительно, поэтому защиты, включенные на полные токи фаз, не могут использоваться для действия при таких повреждениях. Для этого в случае необходимости рекомендуется применять фильтровую токовую защиту. Имеются и другие предложения. В частности, информацией о витковых замыканиях может служить фазовый сдвиг между токами электродвигателя. На этой основе разработано импульсное устройство защиты, измеряющее интервал между импульсами, сформированными в момент перехода токов через нулевое значение. Защита действует также при несимметричных к.з.

Обрывы в цепях возбуждения синхронных электродвигателей происходят очень редко, поэтому защита от этих повреждений предусматривается только для некоторых мощных электродвигателей. Более вероятен обрыв в цепях возбуждения двигателей постоянного тока. При обрыве цепи возбуждения электродвигатель или тормозится (если на валу есть нагрузка), или чрезмерно повышает частоту вращения (незагруженный электродвигатель с независимым возбуждением или с параллельным самовозбуждением). И то, и другое нежелательно, так как при торможении значительна, возрастает ток якоря, а работа с чрезмерной скоростью может привести к разрушению электродвигателя. Поэтому электродвигатели постоянного тока средней и большой мощности снабжаются защитой от обрыва цепи возбуждения.

Замыкания на землю обмотки ротора. Как и для турбогенераторов, опасно замыкание на землю во второй точке обмотки возбуждения синхронного электродвигателя. Его защита от этого вида повреждения может быть выполнена аналогично защите турбогенератора. Однако в соответствии с «Правилами устройства электроустановок» такая защита необязательна.

Основы выбора двигателя: Типы электродвигателей

Какой тип электродвигателя выбрать для конвейера, XYZ-стола или робота? Прежде чем выбрать один, вы должны понять характеристики каждого типа двигателя на рынке.

Типы электродвигателей

Существует два очевидных типа электродвигателей в зависимости от входного напряжения: переменного тока (переменного тока) и постоянного тока (постоянного тока).

В то время как двигатели переменного тока используют переменный ток для питания ряда намотанных катушек, двигатели постоянного тока используют постоянный ток для питания угольных щеток или электрической коммутации. Двигатели постоянного тока, как правило, более эффективны и компактны, чем двигатели переменного тока.

Важно понимать не только различия между характеристиками двигателей переменного и постоянного тока, но и конкретные типы внутри этих категорий.

Помните, что некоторые производители могут предлагать как двигатели, так и драйверы. Даже если двигатель постоянного тока, его драйвер может содержать внутренний источник питания, поэтому драйверы ввода переменного тока могут легко управлять двигателями постоянного тока с источником питания переменного тока.

Теперь давайте углубимся в двигатели переменного и постоянного тока.

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока

можно разделить на четыре основные категории: с расщепленными полюсами, с расщепленной фазой, с конденсаторным пуском, с конденсаторным пуском/работой с конденсатором и с постоянным разделенным конденсатором.

Поскольку компания Oriental Motor производит только двигатели переменного тока с постоянными конденсаторами с разделенным конденсатором, мы будем рассматривать только двигатели PSC.

Каждый тип двигателя PSC аналогичен по конструкции. В статоре имеются обмотки, а для вращения используется короткозамкнутый ротор. Конденсаторы необходимы для однофазных двигателей для создания многофазного источника питания.Эти двигатели очень просты в управлении и не требуют драйвера или контроллера для работы. Незначительные различия изменяют характеристики базового асинхронного двигателя переменного тока для удовлетворения различных потребностей в производительности, таких как различные типы тормозов.

Асинхронные двигатели / Асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели

являются наиболее распространенными и рассчитаны на непрерывную работу. Они считаются «асинхронными» двигателями из-за наличия запаздывания или скольжения между вращающимся магнитным полем, создаваемым статором и его ротором.Причина, по которой их называют «асинхронными» двигателями, заключается в том, что они работают, индуцируя ток на роторе. Поскольку кроме шарикоподшипников трения нет, они обеспечивают обгон примерно на 30 оборотов после отключения питания (до включения передачи).

На приведенном ниже рисунке показана конструкция асинхронного двигателя.

① Фланцевый кронштейн
Кронштейн из литого под давлением алюминия с механической обработкой, запрессованный в корпус двигателя
② Статор
Состоит из сердечника статора, изготовленного из пластин электромагнитной стали, медной катушки с полиэфирным покрытием и изоляционной пленки
③ Корпус двигателя
Литой под давлением алюминий с механической обработкой внутри
④ Ротор
Пластины из электромагнитной стали с литым под давлением алюминием
⑤ Выходной вал
Предлагается с круглым валом и валом-шестерней.Металл, используемый в валу, — S45C. Тип круглого вала имеет плоский вал (выходная мощность 25 Вт 1/30 л.с. или более), а тип вала-шестерни подвергается прецизионной чистовой обработке.
⑥ Шарикоподшипник
Oriental Motor использует только шарикоподшипники.
⑦ Токоподводы
Токоподводы с термостойким полиэтиленовым покрытием
⑧ Окраска
Запекание из акриловой смолы или меламиновой смолы

Как они работают

Когда двигатель включен, он создает вращающееся магнитное поле в статоре. На ротор индуцируется ток, и магнитное поле, создаваемое индуцированным током, взаимодействует с вращающимся магнитным полем, создавая вращение.

 

Вот сообщение в блоге для получения дополнительной информации об асинхронных двигателях переменного тока.

 

Асинхронные двигатели

надежны и могут использоваться для различных приложений общего назначения, где необходима непрерывная работа, а точность остановки не имеет решающего значения. Однофазные двигатели предлагаются для требований с фиксированной скоростью .Требования к переменной скорости могут быть удовлетворены путем объединения трехфазного асинхронного двигателя с ЧРП (преобразователь частоты) или однофазного двигателя с контроллером TRIAC. Некоторые производители также предлагают водонепроницаемые и пыленепроницаемые двигатели, заключая асинхронный двигатель в герметичный корпус.

Кривая скорость-момент отображает ожидаемую мощность двигателя

Производительность двигателя представлена ​​на графике кривой скорости-крутящего момента. Асинхронный двигатель переменного тока запустится с нулевой скорости при крутящем моменте «Ts», затем постепенно увеличит свою скорость за пределами нестабильной области и установится на «P» в стабильной области, где нагрузка и крутящий момент уравновешены.Любые изменения его нагрузки приведут к смещению положения «P» по кривой, и двигатель остановится, если он будет работать в нестабильной области. Каждый двигатель имеет свою собственную кривую крутящего момента скорости и спецификацию «номинального крутящего момента».

Реверсивные двигатели

Реверсивные двигатели по определению могут работать в обратном направлении и идеально подходят для работы в режиме пуска/останова. Реверсивный двигатель похож на асинхронный двигатель, но с фрикционным тормозом и более сбалансированными обмотками.Благодаря фрикционному тормозному механизму его обгон уменьшается примерно до 6 оборотов после отключения питания (до включения передачи). Обмотка двигателя также более сбалансирована, чтобы увеличить пусковой момент для работы в режиме пуска/останова.

Из-за дополнительного тепла, выделяемого реверсивными двигателями, их рекомендуемый рабочий цикл составляет всего 30 минут или 50 %. Примером применения реверсивного двигателя является делительный конвейер, который не слишком требователен к пропускной способности или точности остановки.

В задней части реверсивного двигателя установлен фрикционный тормозной механизм.Спиральная пружина оказывает постоянное давление, чтобы позволить тормозной колодке скользить к тормозному диску.

Тормозное усилие, создаваемое тормозным механизмом реверсивного двигателя Oriental Motor, составляет примерно 10% выходного крутящего момента двигателя.

На графике показана разница между кривыми скорость-момент асинхронного двигателя и реверсивного двигателя.

Двигатели с электромагнитным тормозом

Электродвигатели с электромагнитным тормозом

сочетают в себе трехфазный асинхронный двигатель или однофазный реверсивный двигатель со встроенным электромагнитным тормозом, активируемым при отключении питания. По сравнению с реверсивными двигателями, эти двигатели обеспечивают перебег всего 2-3 оборота (до передачи) и могут использоваться до 50 раз в минуту. Эти двигатели предназначены для удержания их номинальной нагрузки во время вертикальной работы или просто для фиксации двигателя на месте при отключении питания.

Тормозной механизм внутри двигателя с электромагнитным тормозом более совершенен, чем реверсивный двигатель. Вместо тормозной колодки и винтовой пружины, которая постоянно оказывает давление, электромагнитный тормоз включается и выключается электромагнитным и пружинным механизмом.

Как они работают

Как показано на изображении выше, когда на катушку магнита подается напряжение, якорь притягивается к электромагниту против силы пружины, тем самым освобождая тормоз и позволяя валу двигателя свободно вращаться. Когда напряжение не подается, пружина прижимает якорь к тормозной ступице и удерживает вал двигателя на месте, тем самым приводя в действие тормоз.

Электродвигатели с электромагнитным тормозом

используются в вертикальных приложениях, где груз должен удерживаться, или в приложениях, где груз должен быть заблокирован в положении при отключении питания.

Моментные двигатели

Моментные двигатели

предназначены для обеспечения высокого пускового крутящего момента и наклонных характеристик (крутящий момент максимален при нулевой скорости и неуклонно снижается с увеличением скорости), а также для работы в широком диапазоне скоростей. Благодаря своей способности изменять выходной крутящий момент в зависимости от входного напряжения, они обеспечивают стабильную работу при заблокированном роторе или в условиях остановки, например, при намотке/натяжении.

Простая регулировка крутящего момента для натяжения

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели называются «синхронными», потому что они используют специальный ротор для синхронизации его скорости с частотой входной мощности. Для 4-полюсного синхронного двигателя, работающего на частоте 60 Гц, он будет вращаться со скоростью 1800 об/мин («синхронная скорость»). Моим самым ранним воспоминанием о применении синхронного двигателя было то, что кто-то использовал его для привода стрелок башенных часов.

Другой тип синхронного двигателя, называемый низкоскоростным синхронным двигателем, обеспечивает высокоточное регулирование скорости, низкоскоростное вращение и быстрое двунаправленное вращение. В этих двигателях в роторе используются постоянные магниты, поэтому они очень отзывчивы.Однако они увеличивают количество полюсов, поэтому синхронная скорость снижается до 72 об/мин при 60 Гц. Низкоскоростные синхронные двигатели могут останавливаться в течение 0,025 секунды при частоте 60 Гц, если они работают в пределах допустимой инерции нагрузки.

Базовая конструкция низкоскоростных синхронных двигателей такая же, как у шаговых двигателей. Поскольку они могут работать от источника переменного тока и обеспечивают превосходные характеристики пуска и остановки, их иногда называют «шаговыми двигателями переменного тока».

 

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока

используют постоянный ток для питания угольных щеток и коммутатора или электрически коммутируют обмотки с помощью драйвера.Двигатели постоянного тока примерно на 30% эффективнее двигателей переменного тока, поскольку им не нужно индуцировать ток для создания магнитных полей. Вместо этого в роторе используются постоянные магниты.

Двигатели постоянного тока бывают двух основных типов: щеточные и бесщеточные. В то время как щеточные двигатели предназначены для приложений общего назначения, бесщеточные двигатели предназначены для точных приложений.

Коллекторные двигатели

Источник: Linear Motion Tips/Design World

Щетки и коллектор внутри коллекторного двигателя механически коммутируют обмотки двигателя, и он продолжает вращаться до тех пор, пока к нему подключен источник питания. Коллекторные двигатели просты в управлении, но требуют периодического обслуживания и замены щеток, поэтому их расчетный срок службы составляет 1000–1500 часов (более или менее в зависимости от условий эксплуатации). Хотя они считаются более эффективными, чем двигатели переменного тока, они теряют эффективность из-за начального сопротивления обмотки, трения щеток и потерь на вихревые токи.

Коллекторные двигатели предлагаются в нескольких типах: щеточные двигатели с постоянными магнитами, шунтирующие, последовательные и составные.Типичное применение щеточного двигателя включает радиоуправляемые автомобили и дворники.

Поскольку компания Oriental Motor не производит щеточные двигатели, мы предлагаем ограниченную информацию о щеточных двигателях.  

Бесщеточные двигатели

Системы бесщеточных двигателей

обеспечивают лучшую производительность, чем щеточные двигатели, благодаря электрической коммутации и обратной связи с обратной связью, но требуют, чтобы драйверы электрически коммутировали обмотки двигателя. Это увеличивает общую стоимость на ось, но может быть необходимой стоимостью для приложений, требующих более продвинутых функций управления скоростью или функций с обратной связью, таких как конвейеры непрерывного действия.

Как они работают

Бесщеточный двигатель имеет встроенный магнитный элемент или оптический энкодер для определения положения ротора. Датчики положения посылают сигналы в схему привода. В бесщеточном двигателе используются трехфазные обмотки
, соединенные по схеме «звезда». В роторе используется радиально-сегментированный постоянный магнит.

ИС на эффекте Холла используется для магнитного элемента датчика. Внутри статора размещены три микросхемы на эффекте Холла, которые посылают цифровые сигналы при вращении двигателя.Эти сигналы сообщают водителю, с какой скоростью работает двигатель и когда нужно подать питание на следующий набор обмоток точно в нужное время.

Системы бесщеточных двигателей и приводов часто сравнивают с двигателями переменного тока и системами частотно-регулируемого привода. Вот сравнение между двигателем переменного тока мощностью 200 Вт и частотно-регулируемым приводом и бесщеточным двигателем и драйвером серии BLE2.

Мы также показываем кривую скорости и крутящего момента системы бесщеточного двигателя по сравнению с двигателем переменного тока и системой ЧРП с эквивалентным размером корпуса.

Бесколлекторный двигатель + драйвер Двигатель переменного тока + ЧРП

По сравнению с щеточными двигателями и двигателями переменного тока бесщеточные двигатели обладают рядом преимуществ, которые могут улучшить работу или уменьшить размеры для таких приложений, как конвейеры и мобильные роботы.

Преимущество бесщеточного двигателя

Преимущества
Преимущества по сравнению с коллекторными двигателями по сравнению с двигателями переменного тока
  • Увеличенный срок службы
  • Снижение электрического шума (EMI)
  • Уменьшить слышимый шум
  • Отсутствие искрения или искр
  • Более доступный крутящий момент
  • Более низкая температура
  • Очиститель
  • Меньший размер
  • Более эффективный
  • Меньший размер
  • Более низкая температура
  • Постоянный крутящий момент

Вот сообщение в блоге для получения дополнительной информации о различиях между щеточными и бесщеточными двигателями.

Бесщеточные двигатели

Oriental Motor работают в паре с собственными драйверами скорости, что обеспечивает гарантированные технические характеристики и быструю настройку. Различные варианты зубчатой ​​передачи предлагаются для гибкости. Замкнутая обратная связь обеспечивается либо энкодером, либо датчиками Холла, и каждый драйвер предлагает различные характеристики и функции для различных приложений.

 

Этот пост в блоге дает общее представление о многих типах двигателей, представленных на рынке.В дополнение к различиям в производительности решающими факторами также могут быть качество, стоимость, ассортимент продукции, время выполнения заказа и поддержка. Очень важно найти поставщика двигателей, такого как Oriental Motor, который может гарантировать качество работы, предоставлять экспертную поддержку для широкого спектра продуктов и поставлять его в разумно короткие сроки.

 

Технически бесщеточные двигатели также включают шаговые двигатели и серводвигатели, которые предназначены для еще более точных приложений благодаря их превосходной способности останавливаться в точных местах. Пока я планирую в ближайшем будущем написать в блоге статью о различиях между шаговыми двигателями и серводвигателями, вот статья в блоге о различиях между гибридными шаговыми двигателями, шаговыми двигателями с постоянными магнитами и VR.

Помните, что эти двигатели могут быть оснащены внешними механизмами для преобразования вращательного движения в поступательное, как в системах с шарико-винтовой передачей и реечной шестерней.

 

Готовы к небольшой практике? Какой тип двигателя вы бы использовали для этих приложений?

Нажмите на GIF-файлы приложений ниже, чтобы увидеть рекомендуемые двигатели для этих приложений.

Конвейер промывки Стол XYZ

 

Что такое электродвигатель? | Различные типы электродвигателей

 

Электродвигатели очень важны в современной жизни. В повседневной жизни мы сознательно или неосознанно где-то пользуемся моторами. На рынке представлено множество типов двигателей.Но мы выбираем двигатель, исходя из его применения и напряжения. Каждый двигатель состоит из двух важных частей. Один — статор (обмотка возбуждения), а другой — ротор (обмотка якоря).

Основной функцией обмотки статора является создание в ней постоянного магнитного поля при размещении внутри нее ротора. Из-за магнитного поля обмотка якоря использует энергию для создания крутящего момента, достаточного для изгиба вала двигателя. В сегодняшней статье мы увидим, сколько существует типов двигателей и многое другое о них.

Что такое электродвигатель?

Определение: Двигатель — это не что иное, как электромеханическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Другими словами, устройство, производящее мощность вращения, называется двигателем. Принцип работы электродвигателя зависит главным образом от взаимодействия магнитного и электрического полей.

Электродвигатели делятся на три типа: один — двигатель переменного тока, другой — двигатель постоянного тока, а третий — двигатель специального типа, поэтому двигатель переменного тока использует переменный ток в качестве входного тока, а двигатель постоянного тока — постоянный ток.

Типы электродвигателей:

Электродвигатель разделен на три основные части следующим образом:

Серийный № Типы электродвигателей
#1. Двигатель переменного тока
#2. Двигатель постоянного тока
#3. Двигатели специального назначения

№1. Двигатели переменного тока:

В тип двигателя переменного тока в основном входят синхронные, асинхронные, асинхронные двигатели.

#1. 1. Синхронный двигатель:

Работа этого двигателя в основном зависит от 3 фаз. Ток возбуждения генерируется статором внутри этого двигателя. Который вращается с постоянной скоростью в зависимости от частоты переменного тока. При этом статор и ротор зависят от той же скорости, что и ток. Между током статора и скоростью вращения ротора нет никакого воздушного зазора. Точность вращения у этого мотора очень высокая. Вот почему эти двигатели широко используются, особенно в робототехнике и автоматизации.

#1.2. Асинхронный двигатель:

Двигатель, который работает с неравной скоростью, называется асинхронным двигателем. Другое название этого двигателя — асинхронный двигатель. Этот двигатель в основном используется для преобразования электрической энергии в механическую. Этот двигатель работает по принципу электромагнитной индукции. Этот двигатель разделен на две секции в зависимости от конструкции ротора. Например, «беличья клетка» и фазовая рана.

Читайте также: Разница между двигателем переменного тока и двигателем постоянного тока

#2.Двигатель постоянного тока:

Двигатели постоянного тока подразделяются на 5 основных типов:

  • Шунтирующий двигатель постоянного тока.
  • Двигатель с независимым возбуждением.
  • Двигатель постоянного тока.
  • Двигатель постоянного тока с постоянным током.
  • Составной двигатель постоянного тока.
#2.1. Шунтирующий двигатель постоянного тока:

Двигатель, у которого обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно, называется параллельным двигателем.Другое название этого двигателя — двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой, в котором тип обмотки известен как шунтирующая обмотка. Шунтирующий двигатель постоянного тока работает только на постоянном токе.

#2.2. Двигатель с независимым возбуждением:

Двигатель, подключенный к статору и ротору двигателя с помощью отдельного источника питания, называется двигателем с независимым возбуждением. Так что шунтом двигателя можно управлять, а обмотка якоря усилена для создания потока.

Читайте также:  Что такое генератор постоянного тока | Типы генераторов постоянного тока

#2.3. Двигатель постоянного тока:

В двигателях постоянного тока обмотки ротора соединены последовательно. Принцип работы этого двигателя зависит от электромагнитного закона. И согласно этому правилу всякий раз, когда вокруг проводника может образоваться магнитное поле, для увеличения скорости вращения используется внешнее поле. Эти двигатели в основном используются в стартерах, используемых в лифтах и ​​автомобилях.

#2. 4. Двигатель PMDC:

Полное название двигателя постоянного тока с постоянными магнитами — «двигатель постоянного тока с постоянными магнитами».Это тип двигателя постоянного тока, в котором электродвигатель может состоять из постоянного магнита для создания магнитного поля, необходимого для работы.

#2.5. Составной двигатель постоянного тока:

Составной двигатель постоянного тока представляет собой конический компонент последовательного двигателя постоянного тока для параллельного двигателя постоянного тока. Внутри этого двигателя присутствуют как шунтирующие, так и последовательные поля. В таком двигателе статор и ротор могут быть соединены друг с другом путем объединения последовательных и шунтирующих обмоток.

Ряд обмоток выполнен из толстого медного провода.Так что обмотки уменьшены. Что уступает место небольшому сопротивлению. Для получения полного напряжения I/p шунтирующая обмотка может быть выполнена с несколькими витками медного провода.

Читайте также:  Что такое стартер двигателя? | Типы стартеров двигателей | Преимущество стартера двигателя

#3. Двигатели специального назначения:

Двигатели специального назначения включает следующие двигатели:

  • Шаговый двигатель.
  • Бесщеточные двигатели постоянного тока.
  • Гистерезис двигателя.
  • Реактивный двигатель.
  • Универсальный двигатель.
#3.1. Шаговый двигатель: Шаговый двигатель

был изобретен для прогресса. Было сделано, чтобы предложить революцию шаг-угол. Все мы знаем, что идеальный угол вращения для обычного ротора составляет 180 градусов. Однако для обычного шагового двигателя полный угол поворота составляет 10 градусов х 18 шагов.Может варьироваться в бесчисленных шагах.

Это означает, что ротор будет двигаться 18 раз со скоростью 10 градусов за полный оборот. Этот двигатель используется в плоттерах, производстве схем, оборудовании управления технологическим процессом.

#3.2. Бесщеточные двигатели постоянного тока: Бесщеточные двигатели постоянного тока

были изобретены для обеспечения превосходной производительности при меньшем пространстве по сравнению с бесщеточными двигателями. Этот двигатель меньше по сравнению с моделью двигателя переменного тока. Контроллер встроен в электродвигатель для облегчения процесса при отсутствии коллектора и токосъемного кольца.

#3.3. Гистерезис двигателя:

Работа гистерезисного двигателя очень уникальна. Сила, необходимая для работы этого двигателя, получается за счет гистерезиса и вихревых токов. От его конструкции зависит, будет ли двигатель работать в однофазном или трехфазном режиме.

Этот двигатель также предлагает очень простую работу с постоянной скоростью, как и асинхронный двигатель. Этот двигатель работает очень тихо, без каких-либо шумов. Вот почему он используется во многих сложных приложениях, таких как звуковые проигрыватели, устройства записи звука и т. д.

#3.4. Реактивный двигатель: Реактивный двигатель

представляет собой тип однофазного синхронного двигателя. Конструкция этого двигателя аналогична конструкции асинхронного двигателя. Конструкция ротора аналогична беличьей клетке. И двигатель включает в себя основную обмотку и вспомогательную обмотку внутри статора. Вспомогательные обмотки полезны при запуске двигателя.

Поскольку они предлагают уровень предложения работы в стабильном темпе. Эти двигатели обычно используются в приложениях синхронизации, включая генераторы сигналов, записывающие устройства и т. д.

#3.5. Универсальный мотор: Универсальный двигатель

— это особый тип двигателя. Он работает от однофазного переменного или постоянного тока. Универсальные двигатели представляют собой ряд ран, в которых обмотки возбуждения и якоря соединены последовательно. Таким образом, создается высокий пусковой момент. Этот двигатель в основном предназначен для работы на скоростях выше 3500 об/мин. Они используют источник переменного тока на низкой скорости и источник постоянного тока того же напряжения.

Часто задаваемые вопросы (FAQ):

1.Сколько типов электродвигателей существует?

На рынке существует не менее дюжины типов моторов, но они подразделяются на два основных типа. Один двигатель переменного тока, а другой двигатель постоянного тока. То, как обмотки в двигателях переменного и постоянного тока взаимодействуют друг с другом для создания механической силы, имеет большее значение для каждой из этих классификаций.

2. Что является примером электродвигателя?

Электромобили имеют электродвигатели. Энергия, запасенная в автомобильном аккумуляторе, преобразуется во вращение колес.Кухонный комбайн работает точно по тому же принципу.

3. Какие существуют 3 типа управления двигателем?

У нас есть четыре основных типа контроллеров двигателей и приводов, каждый из которых имеет входную мощность переменного тока, постоянного тока, сервопривода и шагового двигателя. Что изменяет функцию вывода по желанию, которая соответствует приложению.

4. Какие существуют 3 типа двигателей постоянного тока?

Доступны 3 основных типа двигателей постоянного тока: – Серийные, параллельные и комбинированные. Эти условия относятся к типу соединения обмоток возбуждения по отношению к цепи якоря.

5. Сколько типов электродвигателей представлено на рынке?

1. Двигатель переменного тока.

2. Двигатель постоянного тока.

3. Двигатель специального назначения.

Нравится этот пост? Не могли бы вы поделиться им с друзьями?

Предлагаемое чтение —

Типы двигателей — Классификация двигателей переменного и постоянного тока и специальных двигателей

Классификация различных типов электродвигателей

Электрический двигатель — это машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Он используется для создания крутящего момента для подъема грузов, перемещения объектов и выполнения различных других механических работ. В следующей статье мы обсудим различные типы электродвигателей, такие как двигатели переменного и постоянного тока, а также специальные типы двигателей и т. д.

Электрический двигатель в основном подразделяется на три типа.

  • Двигатели переменного тока
  • Двигатели постоянного тока
  • Специальные двигатели

Двигатель переменного тока

Электродвигатель переменного тока преобразует электрическую энергию переменного тока (переменного тока) в механическую энергию.Эти электродвигатели питаются от однофазного или трехфазного переменного тока. Основным принципом работы двигателя переменного тока является вращающееся магнитное поле (ВМП), создаваемое обмоткой статора при пропускании через нее переменного тока. Ротор (имеющий собственное магнитное поле) следует за RMF и начинает вращение.

Двигатели переменного тока подразделяются на два типа.

  • Синхронный двигатель
  • Асинхронный или асинхронный двигатель

Синхронный двигатель

Как следует из названия, такой двигатель переменного тока имеет постоянную скорость, называемую синхронной скоростью, которая зависит только от частоты питающего тока.Скорость таких электродвигателей меняется только при изменении частоты питания и остается постоянной при изменении нагрузки. Он используется для применения с постоянной скоростью и контроля точности.

Синхронный двигатель имеет ту же конструкцию статора, что и асинхронный двигатель, и создает вращающееся магнитное поле при подаче входного переменного тока. В то время как конструкция ротора может варьироваться, например, он использует отдельное возбуждение постоянного тока для создания собственного магнитного поля.

Синхронный двигатель с возбуждением

Для такого синхронного двигателя требуется возбуждение постоянным током. Возбуждение постоянным током означает, что ротор имеет отдельный источник постоянного тока для создания собственного магнитного потока. Этот поток реагирует с вращающимся потоком статора, создавая вращение. В роторе с проволочной обмоткой используется сборка коммутатора и щеток для подачи тока на обмотки ротора.

Однофазный синхронный двигатель

Такой синхронный двигатель работает от однофазного переменного тока. Если быть точным, на самом деле он использует две фазы, причем вторая фаза является производной от первой фазы.Причина использования двух фаз заключается в том, что одна фаза не может генерировать вращающееся магнитное поле. Такой двигатель может запускаться в любом направлении, т. е. его направление не определено, поэтому для задания направления используется дополнительное пусковое устройство.

Скорость такого двигателя зависит только от частоты сети. Они используются в записывающих инструментах, настенных электрических часах.

Трехфазный синхронный двигатель

Эти синхронные двигатели работают от трехфазного источника питания. Преимущество трехфазного переменного тока заключается в том, что он создает вращающееся магнитное поле в статоре, а расположение фаз определяет направление вращения. Эти двигатели не нуждаются в каком-либо специальном пусковом механизме, чтобы определить его направление. Однако для возбуждения ротору по-прежнему требуется дополнительный источник постоянного тока.

Они используются в отраслях, где требуется постоянная скорость при различных нагрузках и требуется точное позиционирование в робототехнике.

Синхронный двигатель без возбуждения

Такой синхронный двигатель, не требующий возбуждения постоянным током i.е. ротор не требует отдельного источника постоянного тока для создания магнитного потока. В них используются роторы с короткозамкнутым ротором, такие как тот, который используется в асинхронном двигателе.

Реактивный двигатель

Это однофазный синхронный двигатель, работающий по принципу создания крутящего момента на основе магнитного сопротивления. Существует два типа обмоток статора: основные обмотки и вспомогательные обмотки. Вспомогательные обмотки используются для запуска двигателя. Он имеет ротор с короткозамкнутым ротором (без обмоток), как и в асинхронном двигателе, изготовленном из ферромагнитного материала.

Двигатель запускается как настоящий однофазный асинхронный двигатель, используя вспомогательную обмотку. Как только двигатель достигает скорости, близкой к синхронной, вспомогательная обмотка отключается, а ротор блокируется в синхронизме из-за ферромагнитной природы ротора, пытающегося удержаться в положении с меньшим сопротивлением во вращающемся магнитном поле.

Похожие сообщения:

Двигатель с гистерезисом

Синхронный двигатель такого типа работает по принципу гистерезисных потерь или остаточного магнетизма, возникающего в роторе.Такие электродвигатели работают как от однофазной, так и от трехфазной сети переменного тока. в однофазном гистерезисном двигателе есть вспомогательная обмотка рядом с основной обмоткой, как в реактивном двигателе. Ротор цилиндрической формы изготовлен из ферромагнитного материала с высокой магнитной сохраняющей способностью или гистерезисными потерями, например из закаленной стали. Ротор поддерживается немагнитным валом.

Двигатель запускается как асинхронный. Вращающееся магнитное поле статора индуцирует вихревые токи в роторе.Вихревой ток создает крутящий момент вместе с гистерезисным крутящим моментом из-за высоких свойств гистерезисных потерь материала ротора. Из-за вихревого крутящего момента двигатель ведет себя как асинхронный двигатель.

Как только двигатель достигает скорости, близкой к синхронной, вращающееся магнитное поле статора синхронно притягивает ротор. Ферромагнитная природа ротора создает противоположные магнитные полюса из-за RMF статора, и он начинает вести себя как постоянный магнит. При такой скорости между статором и ротором нет относительного движения.Так что индукции нет. Следовательно, нет ни вихревых токов, ни вихретокового крутящего момента. Крутящий момент, создаваемый двигателем на синхронной скорости, обусловлен гистерезисом, поэтому он называется двигателем с гистерезисом.

Основным преимуществом гистерезисного двигателя является то, что он бесщеточный и внутри ротора нет обмоток. Не издает шума и работает тихо.

Недостатки

  • Создает очень низкий крутящий момент
  • Если момент нагрузки увеличивается до определенного предела, его скорость падает, поэтому он больше не работает как синхронный двигатель
  • Имеет меньшую эффективность
  • Доступен только в небольших размерах.

Используется в проигрывателях, которым требуется постоянная скорость для функций записи и воспроизведения. Также электрические часы требуют постоянной скорости и т. д.

Асинхронный двигатель

Тип двигателя переменного тока, который никогда не работает на синхронной скорости, называется асинхронным. Скорость его ротора всегда меньше синхронной скорости. Не требует отдельного возбуждения ротора.

Асинхронные двигатели кратко делятся на два типа;

  • Асинхронный двигатель
  • Коллекторный двигатель
Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель представляет собой тип асинхронного двигателя переменного тока, который работает по принципу электромагнитной индукции между статором и ротором. Вращающийся магнитный поток индуцирует ток в роторе из-за электромагнитной индукции, которая создает крутящий момент в роторе. Это наиболее используемый электродвигатель в промышленности.

Он в основном делится на два типа в зависимости от конструкции ротора.

Похожие сообщения:

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Ротор такого асинхронного двигателя напоминает беличью клетку. Он сделан из медных стержней, соединенных на обоих концах с помощью проводящего кольца, образуя замкнутую цепь.Электрического соединения с ротором нет.

Изменяющееся магнитное поле статора индуцирует ток в стержнях ротора. Индуцированный ток создает собственное магнитное поле в роторе, которое взаимодействует с вращающимся магнитным полем статора и пытается устранить его, вращаясь с ним в том же направлении.

Имеет простую конструкцию, недорогой и более надежный. Поскольку отсутствует электрическое соединение или сборка коллектора и щетки, требуется меньше обслуживания.

Асинхронный двигатель с контактным кольцом или фазным ротором

Асинхронный двигатель с контактным кольцом или с фазным ротором — это другой тип асинхронного двигателя, в котором ротор состоит из обмоток, соединенных с контактными кольцами. Токосъемные кольца используются для подключения обмоток к внешним резисторам для управления током ротора и, следовательно, позволяют управлять характеристиками скорости/крутящего момента.

Он имеет тот же принцип работы, что и асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, за исключением того, что индуктивным током в роторе можно управлять с помощью внешних резисторов.Внешнее сопротивление также помогает увеличить сопротивление ротора во время запуска двигателя, чтобы уменьшить высокий пусковой ток. Это также увеличивает пусковой момент для левой высокоинерционной нагрузки.

Недостатком контактных колец является то, что они постоянно скользят вместе со щетками, что требует дорогостоящего обслуживания из-за механического износа. Конструкция сложная и дороже, чем двигатель с короткозамкнутым ротором.

Конденсаторный пусковой асинхронный двигатель

Это однофазный асинхронный двигатель, в котором последовательно с вспомогательной обмоткой используется конденсатор для создания дополнительного крутящего момента во время запуска.Его название ясно указывает на то, что конденсатор используется только для запуска двигателя и отключается, когда двигатель достигает скорости, близкой к синхронной, с помощью центробежного переключателя.

Он имеет две обмотки статора, называемые основной обмоткой и вспомогательной обмоткой. Вспомогательная обмотка включена последовательно с конденсатором с помощью центробежного переключателя. Когда двигатель запускается, ток протекает через обе обмотки, создавая высокий пусковой момент. Как только двигатель достигает 70-80% полной скорости, центробежный выключатель отключает питание вспомогательных обмоток.Двигатель возобновляет работу на основной обмотке.

Конденсатор пусковой и конденсаторный двигатель

Это также однофазный асинхронный двигатель, но в его работе используются два конденсатора. Два конденсатора — это пусковой конденсатор и рабочий конденсатор. Пусковой конденсатор используется только для запуска конденсатора, чтобы обеспечить очень высокий пусковой момент, в то время как рабочий конденсатор используется постоянно для нормальной работы двигателя. Пусковой конденсатор подключается и отключается с помощью центробежного переключателя.

Когда двигатель запускается, оба конденсатора подключаются, создавая высокий пусковой момент для ротора. По мере набора скорости ротора выключатель отключает пусковой конденсатор. Такой двигатель постоянно использует как основную, так и вспомогательную обмотку, поэтому его работа более плавная, чем двигатель, работающий только от основной обмотки, такой как двигатели с конденсаторным двигателем.

Сообщение по теме: Какова роль конденсатора в двигателях потолочного вентилятора?

Коллекторный двигатель

Это тип двигателя переменного тока, в котором для питания ротора используется коллектор и щеточный узел. Такие электродвигатели имеют ротор фазного типа.

Двигатель переменного тока

Как известно, электродвигатели имеют два типа обмоток: обмотки статора, известные как обмотки возбуждения, и обмотки ротора или обмотки якоря.

Когда эти обе обмотки соединены последовательно, это называется двигателем с последовательной обмоткой. Он также известен как универсальный двигатель из-за его способности работать как от источника переменного, так и постоянного тока.

Обмотки возбуждения пропускают такой же ток, что и обмотки ротора.Щетки, подающие ток на обмотку якоря через коммутатор, закорачивают обмотки якоря и действуют как короткозамкнутый трансформатор. Щетки создают дуги, которые уменьшаются с увеличением скорости.

Двигатель переменного тока с компенсацией

Это модифицированная форма двигателя переменного тока, в которой дополнительная обмотка, известная как компенсационная обмотка, добавлена ​​последовательно с существующими обмотками возбуждения и якоря, чтобы устранить эффект трансформатора, который возникает в некомпенсированном последовательном двигателе.

Компенсационная обмотка добавляется в статор помимо обмоток возбуждения и подключается, как показано на рисунке, для устранения или смягчения проблемы искрения.

Похожие сообщения:

Отталкивающий двигатель

Отталкивающий двигатель также является однофазным двигателем переменного тока, в котором вход переменного тока подается только на обмотку возбуждения или обмотку статора. Обмотки якоря соединены с коллектором. Обмотки якоря закорачиваются с помощью пары короткозамкнутых щеток.Электрическая связь между обмотками возбуждения и обмотками якоря отсутствует. Ток ротора создается за счет индукции.

Щетки сконфигурированы таким образом, что их можно перемещать для изменения угла относительно воображаемой оси статора. Двигатель можно останавливать, запускать и реверсировать, изменяя угол наклона щеток, а также изменяя скорость двигателя.

Поскольку ротор закорочен с помощью щеток для образования петли, ток индуцируется, когда переменный ток течет в обмотке возбуждения. Этот индуцированный ток, протекающий в обмотках ротора, создает собственное магнитное поле. Направление магнитного поля зависит от угла наклона щеток. Это магнитное поле взаимодействует с полем статора, и ротор реагирует соответствующим образом. Для вращения щетки слегка поворачиваются на 20° в любом направлении, чтобы двигатель вращался в этом направлении. Размещение щеток под углом 90°, 180° или 0° остановит двигатель. Изменение угла увеличивает или уменьшает отталкивание между магнитным полем статора и ротора, а скорость вращения ротора меняется.

Пусковой крутящий момент также можно регулировать, изменяя угол наклона щеток, обеспечивая максимальный пусковой крутящий момент при 45°. Этот двигатель использовался для тяги из-за его превосходного регулирования скорости, но его заменили другие тяговые двигатели.

Похожие сообщения:

Асинхронный двигатель с репульсным пуском

Отталкивающий асинхронный двигатель, также известный как асинхронный двигатель с отталкивающим пуском, представляет собой модифицированную версию асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, в котором используется высокий пусковой крутящий момент отталкивающего двигателя, и обычно он работает как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Имеется специальный механизм для запуска и работы двигателя. Во время запуска двигателя пара короткозамкнутых щеток соединяется с коллектором под углом, как в репульсионном двигателе. Как только двигатель набирает скорость, механизм поднимает щетки и соединяет стержень вместе, закорачивая коммутатор, образуя ротор с короткозамкнутым ротором. Двигатель возобновляет работу как асинхронный двигатель.

Преимущество репульсионного пуска в 5-6 раз выше пускового момента по сравнению с любым другим асинхронным двигателем.Щетки также имеют более длительный срок службы, поскольку они используются только для запуска двигателя. Следовательно, эти электродвигатели имеют высокий механический срок службы и требуют меньшего обслуживания.

Двигатель постоянного тока

Двигатель постоянного тока — это еще один основной тип электродвигателя, который работает только на постоянном или постоянном токе. В постоянном токе нет фаз, поэтому электродвигатели постоянного тока используют для работы только 2 провода. Это первые изобретённые двигатели. Его скоростью легче управлять, лишь изменяя напряжение питания.Он предлагает простые механизмы запуска, остановки, ускорения и реверса. Стоимость установки двигателя постоянного тока очень низкая, но они требуют обслуживания, стоимость которого значительно возрастает с увеличением размера и мощности двигателя.

Основным принципом работы двигателей постоянного тока является правило левой руки Флеминга. Проводник с током внутри магнитного поля испытывает взаимно перпендикулярную силу тяги.

Двигатели постоянного тока можно кратко разделить на следующие типы

  • Коллекторный двигатель постоянного тока
  • Бесщеточный двигатель постоянного тока
  • Двигатели постоянного тока без сердечника или без сердечника
Коллекторный двигатель постоянного тока

Как следует из названия, такие электродвигатели постоянного тока имеют щетки и коллекторы.Они используются для соединения стационарного контура с вращающимся контуром. В этом случае обмотка ротора двигателя запитывается через токопроводящие щетки. Недостатком любого щеточного двигателя является то, что они требуют частого обслуживания из-за постоянного скольжения щеток и образования искр между ними. Однако они довольно просты по конструкции и стоят дорого.

Коллекторные электродвигатели постоянного тока далее классифицируются в

  • Двигатель с независимым возбуждением
  • Двигатель постоянного тока с самовозбуждением
  • Электродвигатель постоянного тока с постоянными магнитами
Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением

Такой тип двигателей постоянного тока имеет раздельное возбуждение.Возбуждение относится к возбуждению обмоток возбуждения, также известных как обмотки статора. Обе обмотки, то есть обмотки возбуждения и обмотки якоря, подключаются к отдельному источнику питания.

В такой конфигурации мы можем самостоятельно усилить магнитное поле за счет увеличения возбуждения постоянным током без изменения тока якоря. Это главная отличительная черта того, что ток якоря не протекает через обмотку возбуждения.

Двигатель постоянного тока с самовозбуждением

Коллекторные двигатели постоянного тока такого типа имеют самовозбуждающиеся обмотки возбуждения.Обмотка возбуждения электрически связана с обмотками якоря. Один источник питания питает обе обмотки. Поэтому он не требует отдельного источника возбуждения.

Однако обмотки возбуждения могут быть соединены последовательно, параллельно и частично последовательно с обмотками якоря. Вот почему двигатели постоянного тока с самовозбуждением подразделяются на следующие типы.

  • Серия Рана
  • Шунтирующая рана
  • Сложная рана
Двигатель постоянного тока серии

В двигателе постоянного тока с последовательной обмоткой обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря.Поэтому ток, протекающий через обмотки возбуждения, такой же, как и ток, протекающий через обмотки якоря.

Скорость таких электродвигателей меняется в зависимости от нагрузки, подключенной к двигателю.

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением

Такие двигатели постоянного тока имеют обмотку возбуждения (также известную как шунтирующая обмотка возбуждения), подключенную параллельно обмотке якоря. Он допускает полное напряжение на клеммах обмотки возбуждения, в то время как обе обмотки имеют одинаковое напряжение на ней.В то время как подаваемый ток делится на ток возбуждения и ток якоря.

Такие электродвигатели используются для его применения с постоянной скоростью, поскольку он поддерживает свою скорость в диапазоне связанных с ним нагрузок. Шунтирующая обмотка относится к обмоткам, соединенным параллельно.

Похожие сообщения:

Двигатель постоянного тока со сложной обмоткой

Двигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой использует характеристики как двигателя постоянного тока с последовательной обмоткой, так и двигателя постоянного тока с параллельной обмоткой. он сочетает в себе как параллельную, так и последовательную комбинацию обмоток возбуждения и якоря.

Из-за комбинации последовательной и параллельной обмоток двигатели с комбинированной обмоткой можно разделить на следующие два типа в зависимости от характера обмоток.

  • Кумулятивный компаунд
  • Дифференциальный состав

Кумулятивный компаунд

Когда шунтирующее поле и обмотки последовательного возбуждения генерируют поток в одном и том же направлении, поток шунтирующего поля помогает увеличить поток основного последовательного поля, говорят, что двигатель является двигателем с кумулятивной составной обмоткой.

Общий поток, генерируемый в таком случае, всегда больше исходного потока.

Дифференциальное соединение

Когда шунтирующее поле и последовательные обмотки возбуждения генерируют поток в противоположном направлении, поток уменьшает влияние друг друга, говорят, что это дифференциально-составной двигатель постоянного тока.

Общий генерируемый поток всегда меньше исходного. Они не находят практического применения в промышленности.

Оба составных двигателя могут быть короткошунтовыми и длинношунтовыми в зависимости от расположения обмоток.Короткий шунт и длинный шунт двигателя постоянного тока объясняются ниже.

Двигатель постоянного тока с коротким шунтом

Двигатель называется двигателем постоянного тока с коротким шунтом, если шунтирующие обмотки возбуждения параллельны только обмоткам якоря и включены последовательно с обмотками возбуждения, как показано на рисунке ниже. Он также известен как двигатель с комбинированной обмоткой.

Двигатель постоянного тока с длинным шунтом

Двигатель постоянного тока называется двигателем с длинным шунтом, если указанные шунтирующие обмотки возбуждения параллельны как обмотке якоря, так и обмотке возбуждения.

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC)

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами, также известный как двигатель постоянного тока с постоянными магнитами, представляет собой еще один тип коллекторного двигателя постоянного тока. Он имеет обычный якорь, как и остальные щеточные электродвигатели постоянного тока, описанные выше. Однако здесь нет статора или обмотки возбуждения, магнитное поле создается с помощью постоянного магнита, размещенного в статоре.

Когда обмотки якоря, несущие входной ток, расположены внутри северного и южного полюсов магнита.Магнитное поле взаимодействует с ним, и якорь испытывает вращательную силу.

Постоянный магнит создает постоянное магнитное поле, которое заложено во время строительства и не может быть изменено после этого. Однако сила магнита со временем уменьшается. В некоторых конструкциях имеется дополнительное поле возбуждения, которое помогает увеличить его магнитную силу при его уменьшении.

PMDC не требует возбуждения поля для создания потока поля, так как он создается постоянным магнитом.Это повышает его эффективность, так как на возбуждение не расходуется дополнительная мощность. Отсутствие обмотки возбуждения значительно уменьшает габариты двигателя. Поэтому двигатели PMDC имеют компактную конструкцию. Они также очень дешевле и лучше всего подходят для приложений с низким энергопотреблением.

Запись по теме: Уравнение мощности, напряжения и ЭДС двигателя постоянного тока – формулы

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Как следует из названия, бесщеточный или бесщеточный двигатель постоянного тока — это еще один основной тип двигателя постоянного тока, который не имеет угольных щеток и коллекторов в сборе.Это означает, что входная мощность подается не на вращающуюся часть двигателя, а на статор двигателя, который в данном случае состоит из нескольких обмоток, а ротор состоит из постоянного магнита.

Он имеет несколько обмоток статора, каждая из которых расположена под разными углами для создания потока в разных направлениях. Вход переключается между обмотками статора для создания магнитного поля, которое толкает и тянет магнитное поле ротора, заставляя его вращаться в своем направлении. Датчик Холла используется для определения положения ротора и переключения входа на правильную обмотку статора соответственно.

Поскольку вход постоянного тока на статор необходимо переключать, в таких электродвигателях использовалась электронная коммутация вместо механической коммутации с использованием переключающих устройств, таких как тиристоры. Эти переключатели управляются с помощью микроконтроллера для точного переключения входа между обмотками статора. По сути, он переключает вход постоянного тока на трехфазное питание, которое создает плавное вращающееся магнитное поле.

Скорость бесщеточного двигателя зависит от частоты переменного тока, подаваемого контроллером. Вот почему его также называют синхронным двигателем

.

Контроллер, используемый для бесщеточного двигателя, более сложный и очень дорогой. Он не работает без своего контроллера, который также обеспечивает точное управление скоростью и позиционированием ротора. Но стоимость контроллера намного больше, чем стоимость самого двигателя.

Поскольку нет щеток, нет электрических или электромагнитных помех и искр, возникающих при механической коммутации.Это помогает увеличить срок службы двигателя, а также эффективность двигателя. Энергия, рассеиваемая щетками, преобразуется в механическую мощность. И они также не требуют обслуживания.

Связанный пост: Разница между щеточным и бесщеточным двигателем

Электродвигатели постоянного тока без сердечника или без сердечника

Как следует из названия, такие двигатели постоянного тока не имеют многослойного железного сердечника. Обмотка ротора намотана косой или сотовой формой, образуя самонесущую полую клетку, часто изготавливаемую с использованием эпоксидной смолы.Ротор из постоянных магнитов установлен в полом роторе.

Конструкция без сердечника устраняет проблемы и потери, связанные с железными сердечниками традиционных двигателей. Например, такие электродвигатели не имеют потерь в стали, что повышает КПД двигателя до 90%. Конструкция также уменьшает индуктивность обмотки, что уменьшает искры, образующиеся между щетками и коллектором, тем самым увеличивая срок службы двигателя. Это также уменьшает массу и инерцию ротора, что также увеличивает скорость ускорения и замедления двигателя.

Специальные двигатели

Существует несколько типов специальных электродвигателей, которые представляют собой модифицированные версии других двигателей, предназначенных для специальных целей. Некоторые из этих электродвигателей приведены ниже.

Серводвигатели

Серводвигатель — это особый тип двигателя, используемый для толкания/тяги, подъема или вращения объекта под определенным углом. Серводвигатель может быть рассчитан на работу как от сети переменного, так и постоянного тока. Серводвигатель, который работает от источника постоянного тока, называется серводвигателем постоянного тока, а те, которые работают от переменного тока, называются серводвигателем переменного тока. Это простой двигатель с контроллером и несколькими шестернями для увеличения крутящего момента.

Эти двигатели рассчитаны в кг/см (килограмм на сантиметр). Он указывает, какой вес сервопривод может поднять на определенном расстоянии. Например. сервопривод мощностью 3 кг/см может поднять груз массой 3 кг, который находится на расстоянии 1 см от его вала. Грузоподъемность снижается с увеличением расстояния.

Серводвигатель состоит из редуктора, контроллера, датчика и системы обратной связи. Зубчатая передача используется для уменьшения скорости и значительного увеличения крутящего момента.Контроллер используется для сравнения входного сигнала (заданное положение) и сигнала от датчика (фактическое положение сервопривода), полученного через систему обратной связи. Контроллер сравнивает эти два сигнала и устраняет ошибку между ними, вращая вал двигателя.

Серводвигатели имеют три провода. Два из них используются для подачи питания, а третий используется для управления положением сервопривода. Он управляется путем подачи пульсирующего сигнала через микроконтроллер с использованием ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Сервопривод может поворачиваться на 90° в любом направлении, что в сумме составляет 180°. В нейтральном положении он находится в среднем положении под углом 90°. Он может вращаться, изменяя ширину импульса от 1 мс до 2 мс, где 1 мс соответствует 0°, 1,5 мс соответствует 90°, а 2 мс соответствует углу вала 180°.

Прямой привод Двигатель с прямым приводом

, также известный как моментный двигатель, представляет собой другой тип двигателя, который создает высокий крутящий момент на низкой скорости, даже когда он глохнет.Полезная нагрузка напрямую связана с ротором, что исключает использование редуктора, ремней, редукторов и т. д. Это бесщеточный синхронный двигатель с постоянными магнитами без коммутаторов и щеток. Поскольку нет механического износа, он надежен и имеет длительный срок службы. Тот факт, что в нем меньше механических частей, означает, что он требует меньшего обслуживания и низкой стоимости.

Похожие сообщения:

Линейные двигатели

Линейный двигатель имеет развернутые статор и ротор, которые создают линейную силу вместо силы вращения.Если вы нарежете любой двигатель и положите его на поверхность, вы получите линейный двигатель.

Обмотки якоря имеют линейную конструкцию, которая пропускает трехфазный ток для создания магнитного поля. магнитное поле не вращается, а движется прямолинейно. Магнитное поле взаимодействует с магнитным полем, создаваемым плоским постоянным магнитом, лежащим под ним. Взаимодействие между ними создает линейную силу друг на друга, поэтому якорь движется вперед или назад.

Это двигатель переменного тока с контроллером, таким как серводвигатель. Питание подается на первичную часть двигателя, содержащую обмотки. Он генерирует собственное магнитное поле, полярность которого зависит от фазы питания переменного тока. Вторичная часть двигателя представляет собой постоянный магнит, магнитное поле которого взаимодействует с магнитным полем первичной части и в результате притягивает и отталкивает его, создавая линейную силу. Величина тока определяет силу, а скорость изменения тока определяет скорость первичной части.

Линейные двигатели используются в робототехнике, медицинском оборудовании, автоматизации производства и т. д.

Шаговый двигатель

Шаговый двигатель или шаговый двигатель — это бесщеточный двигатель постоянного тока, полный оборот которого делится на несколько равных шагов. Такой двигатель вращается ступенчато (фиксированные градусы), а не непрерывно. Такое шаговое движение обеспечивает большую точность, которая используется в робототехнике.

Шаговый двигатель работает импульсно. Каждый импульс перемещает двигатель на один шаг.Точность двигателя зависит от количества шагов на оборот. Размер ступеней определяется при ее проектировании. Однако скоростью двигателя можно управлять, применяя последовательность импульсов переменной частоты. Контроллер внутри серводвигателя перемещает ротор вперед или назад на один шаг при каждом импульсе.

Используется для точного и точного позиционирования. Он обеспечивает полный крутящий момент в состоянии покоя. Он требует меньше обслуживания благодаря бесщеточной конструкции. Таким образом, они очень надежны и имеют долгий срок службы.

Шаговый двигатель благодаря точному позиционированию применяется в промышленных станках, используемых для автоматического изготовления изделий, станках с ЧПУ. Он также нашел применение в медицинских инструментах и ​​машинах, а также в камерах видеонаблюдения. Степпер широко используется в электронных гаджетах и ​​других интеллектуальных электронных системах.

Универсальный двигатель

Универсальный двигатель — это особый тип двигателя, который может работать как от сети переменного, так и постоянного тока. это щеточный двигатель с последовательным возбуждением, в котором обмотки возбуждения соединены последовательно с обмотками якоря.Они обеспечивают максимальный пусковой крутящий момент при высокой рабочей скорости.

Поскольку обмотки соединены последовательно, направление тока через обе обмотки остается одинаковым, даже если направление тока изменяется несколько раз в секунду. Хотя двигатель может работать медленнее на переменном токе из-за реактивного сопротивления обмоток.

Похожие сообщения об электродвигателях: 

Общие типы электродвигателей

Электродвигатель — электрическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.Механическая энергия может использоваться для вращения вентиляторов, миксера, конвейеров или шин электромобиля. Электродвигатель — это рабочая лошадка отрасли передачи электроэнергии.

Все двигатели имеют определенные характеристики, поэтому мы можем классифицировать их на основе конкретных характеристик или стандартов.

Двигатели, используемые в Северной Америке, чаще всего соответствуют стандартам NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования). Обычно называется двигателями NEMA. Практически весь остальной мир использует метрическую версию, называемую СИ или международный стандарт, известную как стандарты МЭК.Часто называют двигателями IEC. NEMA использует лошадиные силы и дюймы, IEC использует миллиметры и киловатты

 

Мы классифицируем 2 типа электродвигателей в зависимости от источника питания:

 

  • Двигатели постоянного или постоянного тока
  • Двигатели переменного тока или двигатели переменного тока


Двигатели постоянного тока Двигатели постоянного тока

были первыми широко используемыми двигателями, поскольку они могли питаться от существующих систем распределения электроэнергии постоянного тока.Обычно они оснащены постоянными магнитами в статической части, но есть и другие, которые содержат электромагниты вместо постоянных магнитов в статоре. Скорость двигателя постоянного тока можно регулировать в широком диапазоне, используя либо переменное напряжение питания, либо изменение силы тока в его обмотках возбуждения. Небольшие двигатели постоянного тока используются в игрушках, инструментах и бытовой технике.

 

Двигатели переменного тока

Переменный ток, что означает, что ток вместо того, чтобы течь в одном направлении, движется вперед и назад, меняет направление с определенной частотой в герцах.В большинстве стран в качестве частоты переменного тока используется 50 Гц (50 Гц или 50 циклов в секунду). Лишь немногие используют 60 Гц. Стандартом в Соединенных Штатах является электричество переменного тока с частотой 60 Гц.

 

Мы классифицируем 2 основных типа двигателей переменного тока в зависимости от фазы:

 

 

Однофазный двигатель

Однофазный двигатель работает от однофазного источника питания. Они содержат два типа проводки: горячую и нейтральную. Их мощность может достигать до 3кВт. Их можно использовать в основном в домах, офисах, магазинах и небольших непромышленных компаниях, а также во многих других устройствах, таких как дрели, кондиционеры и системы открывания и закрывания гаражных ворот.

 

Трехфазный двигатель

Трехфазный двигатель работает от трехфазного источника питания. Они управляются тремя переменными токами одинаковой частоты, пики которых приходятся на переменные моменты. Они могут иметь мощность до 300 кВт и скорость от 900 до 3600 об/мин.Из-за высокой эффективности и низкой стоимости трехфазный двигатель переменного тока является наиболее часто используемым двигателем в промышленности.

 

Мы также можем классифицировать двигатели по типу корпуса. Мы расскажем об этом в другой статье.
Читать здесь: Наиболее распространенные типы корпусов электродвигателей  

 

Использование электродвигателей

 

Электричество — самый экономичный способ передачи энергии на очень большие расстояния по проводам. Однако использовать электричество напрямую, например, для перекачивания воды, для чего требуется механическая энергия, практически невозможно. В этом случае нам нужно произвести механическую энергию из электричества, чтобы выполнить механическую работу. По этой причине мы используем электродвигатели, которые потребляют электричество на входе и отдают механическую энергию на выходе.

 

Ознакомьтесь с некоторыми приложениями, где требуются электродвигатели:

 

 

  • Промышленное использование. Существуют различные процессы во всех отраслях промышленности, в которых нам требуется механическая энергия от электродвигателей, например, перемешивание, подъем, тяга и т. д.

 

 

  • Домашнее хозяйство. Для комфортной жизни мы полагаемся на многие электроприборы, для которых требуются электродвигатели, такие как кондиционер, электрические вентиляторы, пылесос, водяной насос, кофемолка, миксер и т. д.

 

Не стесняйтесь  Свяжитесь с нами , если у вас есть какие-либо вопросы, вам нужна дополнительная информация или если вы заинтересованы в покупке электродвигателей.

HVH Промышленные решения являются уполномоченным дистрибьютором следующих электродвигателей производителей: Elektrim Motors,

, Toshiba Motors & Drives , Broke Crompton , Lafert North America , мгм электрический Motors , Североамериканский электрический , Techtop Electric Motors ,

, Motors, Всемирные электрические, ROSSI .  Мы тесно сотрудничаем с их инженерными командами, чтобы обеспечить превосходное обслуживание клиентов и поддержку.

 

Запрос цитаты

 


Владимир Арутюнян

Владимир Арутюнян является учредителем HVH Industrial. Он имеет степень магистра в области машиностроения и более 10 лет опыта работы в области передачи механической энергии.

Не стесняйтесь связаться с Владом на Linkedin: https://www.linkedin.com/in/vladharut



Различные типы двигателей и их использование

При покупке двигателя часто спрашивают, какая технология лучше, переменный или постоянный ток, но дело в том, что это зависит от области применения и стоимости.

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока

отличаются высокой гибкостью во многих функциях, включая управление скоростью (VSD — приводы с регулируемой скоростью), и имеют гораздо большую установленную базу по сравнению с двигателями постоянного тока. Вот некоторые из ключевых преимуществ:

  • Низкая потребляемая мощность при запуске
  • Управляемое ускорение
  • Регулируемая рабочая скорость
  • Регулируемый пусковой ток
  • Регулируемый предел крутящего момента
  • Уменьшение помех в линии электропередач

Текущей тенденцией для преобразователей частоты является добавление дополнительных функций и функций программируемого логического управления (ПЛК), которые добавляют преимущества, но требуют более высоких технических знаний при обслуживании.

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример двигателя переменного тока из RS

Типы двигателей переменного тока включают:

Синхронный

В этом типе двигателя вращение ротора синхронизировано с частотой питающего тока, а скорость остается постоянной при изменении нагрузки, поэтому он идеально подходит для привода оборудования с постоянной скоростью и используется в высокоточных устройствах позиционирования, таких как роботы. , контрольно-измерительные приборы, машины и управление технологическими процессами

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример Синхронный двигатель от RS

Индукция (асинхронная)

Этот тип двигателя использует электромагнитную индукцию от магнитного поля обмотки статора для создания электрического тока в роторе и, следовательно, крутящего момента.Это наиболее распространенный тип двигателя переменного тока, который важен для промышленности из-за его нагрузочной способности, при этом однофазные асинхронные двигатели используются в основном для небольших нагрузок, например, в бытовых приборах, тогда как трехфазные асинхронные двигатели больше используются в промышленности. применения, включая компрессоры, насосы, конвейерные системы и подъемное оборудование.

Щелкните здесь, чтобы посмотреть пример асинхронного двигателя от RS

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока

были первым широко используемым типом двигателей, и начальные затраты на системы (двигатели и привод), как правило, были меньше, чем на системы переменного тока для маломощных агрегатов. Однако при более высокой мощности общие затраты на техническое обслуживание увеличиваются, и это необходимо учитывать. Скорость двигателей постоянного тока можно контролировать, изменяя напряжение питания, они доступны в широком диапазоне напряжений, наиболее популярными типами являются 12 и 24 В. Преимущества двигателя постоянного тока:

  • Простая установка
  • Регулирование скорости в широком диапазоне
  • Быстрый пуск, остановка, реверс и ускорение
  • Высокий пусковой момент
  • Линейная кривая скорость-момент

Двигатели постоянного тока широко используются в небольших инструментах и ​​приборах, вплоть до электромобилей, лифтов и лебедок

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример двигателей постоянного тока из RS

Два распространенных типа:

Матовый

Это более традиционный тип двигателя, который обычно используется в недорогих приложениях, где система управления относительно проста, например, в потребительских приложениях и более простом промышленном оборудовании. Эти типы двигателей можно разделить на:

  • Серийная обмотка — здесь обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой ротора, а управление скоростью осуществляется путем изменения напряжения питания, однако этот тип обеспечивает плохое управление скоростью, и по мере увеличения крутящего момента двигателя скорость падает.Применение включает в себя автомобили, подъемники, подъемники и краны, поскольку он имеет высокий пусковой крутящий момент.
  • Шунтовая обмотка – Этот тип имеет один источник напряжения, а обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке ротора и может обеспечивать повышенный крутящий момент без снижения скорости за счет увеличения тока двигателя. Он имеет средний уровень пускового крутящего момента при постоянной скорости, поэтому подходит для таких применений, как токарные станки, пылесосы, конвейеры и шлифовальные машины.
  • Составная обмотка – совокупность последовательных и шунтирующих обмоток, где полярность шунтирующей обмотки такова, что добавляется к последовательным полям. Этот тип имеет высокий пусковой крутящий момент и может работать плавно при небольших изменениях нагрузки. Он используется для привода компрессоров, центробежных насосов с переменным напором, роторных прессов, циркулярных пил, ножниц, элеваторов и конвейеров непрерывного действия
  • Постоянный магнит — Как следует из названия, вместо электромагнита используется постоянный магнит, который используется в приложениях, требующих точного управления и низкого крутящего момента, например, в робототехнике, сервосистемах.

Бесщеточный

Бесщеточные двигатели

устраняют некоторые проблемы, связанные с более распространенными щеточными двигателями (короткий срок службы при интенсивном использовании), и имеют гораздо более простую механическую конструкцию (без щеток).Контроллер двигателя использует датчики Холла для определения положения ротора, благодаря чему контроллер может точно управлять двигателем с помощью тока в обмотках ротора для регулирования скорости. Преимуществом этой технологии является длительный срок службы, минимальное техническое обслуживание и высокая эффективность (85-90%), тогда как недостатками являются более высокие первоначальные затраты и более сложные контроллеры. Эти типы двигателей обычно используются для управления скоростью и положением в приложениях, где требуются надежность и прочность, таких как вентиляторы, насосы и компрессоры.

Примером бесщеточной конструкции являются шаговые двигатели, которые в основном используются для управления положением без обратной связи, от принтеров до промышленных приложений, таких как высокоскоростное оборудование для захвата и размещения.

Бесщеточные двигатели

также доступны с устройством обратной связи, которое позволяет контролировать скорость, крутящий момент и положение двигателя, а интеллектуальная электроника управляет всеми тремя параметрами, поэтому, если для быстрого разгона до определенной скорости требуется больший крутящий момент, подается больший ток. , они известны как бесщеточные серводвигатели.

Пример щеточного и бесщеточного двигателей постоянного тока

Типы двигателей и принципы их работы (для коммерческого и промышленного применения)

Двигатели представляют собой механические или электромеханические устройства, преобразующие энергию в движение. Энергия в виде электрической, гидравлической или пневматической энергии преобразуется во вращательное или линейное движение, а затем выводится на вал или другой компонент силовой передачи, где она выполняет полезную работу. Электрические двигатели включают разновидности переменного или постоянного тока, которые далее подразделяются на электрические двигатели специального назначения, включая мотор-редукторы, шаговые двигатели, серводвигатели и линейные двигатели.Гидравлические и пневматические двигатели используют жидкость (масло, воздух) в качестве движущей силы. Химические двигатели включают подвесные моторы для использования на лодках и ракетные двигатели, оба из которых используют внутреннее сгорание и часто называются двигателями. Электрический двигатель, используемый для приведения в движение небольших рыбацких лодок, называется троллинговым двигателем. Ни одна из этой последней группы здесь не обсуждается.

Типы двигателей (и как они работают)

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока представляют собой электромеханические устройства, питаемые переменным током для создания вращательного движения.Вращение обеспечивает механическую работу для привода других вращающихся машин, таких как насосы. Стандартные размеры рам доступны для различных мощностей, что облегчает взаимозаменяемость. Корпуса могут варьироваться от простых открытых конструкций до взрывозащищенных, невентилируемых конструкций, причем широко распространены полностью закрытые конструкции с вентиляторным охлаждением (TEFC). Международная рейтинговая система также предписывает уровни охлаждения и защиты. Двигатели переменного тока составляют большую часть двигателей, используемых сегодня, и приводят в действие насосы, вентиляторы, компрессоры и т. Д. Размеры варьируются от машин с меньшей мощностью до 20 000 л.с. больших размеров с блоками метрических размеров.Двигатели переменного тока бывают однофазными или трехфазными.

Трехфазные машины классифицируются по конструкции ротора: с короткозамкнутым ротором или с фазным ротором. В конструкциях с короткозамкнутым ротором используются медные или алюминиевые стержни ротора, закороченные концевыми кольцами, и в некотором смысле они представляют собой настоящие асинхронные машины — своего рода вращающийся трансформатор. В роторах с обмоткой используются полюса ротора с проволочной обмоткой, количество которых равно количеству полюсов на статоре, а токосъемные кольца обеспечивают метод ввода сопротивления для запуска и изменения скорости. Полное напряжение или прямой запуск трехфазных машин возможен примерно до 200 л.с., после чего часто необходим метод пониженного напряжения, особенно для двигателей, которые часто запускаются, из-за заметного падения напряжения, влияющего на освещение. , другие моторы и т.д.

Однофазные двигатели используются в основном в диапазонах долей л.с. Они не являются самозапускающимися и могут быть сгруппированы по способу запуска. В наиболее широко используемой конструкции — двигателе с расщепленной фазой — используются две обмотки статора для получения пары несбалансированных токов обмоток, при этом вспомогательная обмотка отключается, когда скорость двигателя приближается к синхронной. Конденсаторный двигатель вставляет конденсатор во вспомогательную обмотку, которая в случае машины с конденсаторным пуском выпадает, когда двигатель приближается к рабочей скорости, а в случае двигателя с двухзначным конденсатором переключается на второй конденсатор, когда он приближается. скорость бега.В конструкции с постоянным разделенным конденсатором вспомогательная обмотка и конденсатор остаются под напряжением на рабочей скорости. Наконец, в двигателе с экранированными полюсами используются неравномерно разделенные полюса с экранирующими катушками, которые заставляют вращающееся поле двигаться в направлении экранированного полюса (т. Е. Необратимо). Двигатели с экранированными полюсами являются одними из самых дешевых однофазных машин. Синхронные однофазные двигатели используются в устройствах времени.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей полной статьей о типах двигателей переменного тока.

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока представляют собой электромеханические устройства, питаемые постоянным током, для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для привода других вращающихся машин, таких как подъемники, с различной скоростью. Определенные схемы проводки могут создавать сильный крутящий момент на низкой скорости, что делает их подходящими в качестве тяговых двигателей для локомотивов, хотя они в значительной степени были заменены двигателями с регулируемой частотой. Точно так же двигатели тележек для гольфа неуклонно перестраиваются с щеточных конструкций на более совершенные формы с электронными приводами.Стандартные размеры рам доступны для различных мощностей, что облегчает взаимозаменяемость. Корпуса могут варьироваться от простых открытых конструкций до взрывозащищенных невентилируемых конструкций. Международная рейтинговая система также предписывает уровни охлаждения и защиты. Двигатели постоянного тока имеют множество применений в игрушках и потребительских товарах и широко используются автопроизводителями. Они находят применение в лифтах, электрических вилочных погрузчиках и конвейерах, где нагрузки с постоянным крутящим моментом являются нормальными. Двигатели постоянного тока бывают щеточными и бесщеточными (с постоянными магнитами), для работы последних требуются электронные приводы и контроллеры.

Традиционные щеточные двигатели постоянного тока классифицируются на основе возбуждения, используемого в обмотке возбуждения, с тремя основными различиями: шунтовое, последовательное и составное. Шунтовые двигатели имеют низкий пусковой момент, низкую перегрузочную способность, минимальное изменение скорости в зависимости от нагрузки и плохую стабильность при нулевой нагрузке. Серийные двигатели имеют высокие пусковые моменты, высокую перегрузочную способность, значительное изменение скорости в зависимости от нагрузки и хорошую стабильность при нулевой нагрузке. Составные двигатели находятся где-то между двумя другими по рабочим характеристикам, хотя они также остаются стабильными при нулевой нагрузке.

Для двигателей постоянного тока мощностью более 3/4 л.с. необходимо использовать пускатели для ограничения пускового тока во избежание возгорания коллекторов.

Мотор-редукторы

Мотор-редукторы представляют собой электромеханические устройства с питанием от переменного или постоянного тока для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу, которая затем понижается через встроенный редуктор для привода других вращающихся машин, таких как конвейеры или упаковочные машины. Мотор-редукторы используются там, где требуется, чтобы двигатели и редукторы создавали высокий крутящий момент на малых скоростях.Интегрируя два компонента, мотор-редукторы достигают эффективности в размерах, устраняют внешние муфты, повышают устойчивость к промывке и т. д. Часто редукторы взаимозаменяемы между производителями. Хотя это редкость для больших двигателей, мотор-редукторы довольно распространены с дробными размерами л.с. Они доступны с различными типами выходных валов, включая двигатели переменного тока, щеточные и бесщеточные двигатели постоянного тока.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели

представляют собой электромеханические устройства, работающие от переменного тока, для создания вращательного движения и позиционирования.Как правило, шаговые двигатели не имеют контура обратной связи, как серводвигатели, а вместо этого обеспечивают управление положением, поворачивая ротор двигателя на дискретное количество шагов. Они специфичны для приложений управления движением. Шаговые двигатели используются в приложениях позиционирования, где важно удержание положения, и используются на упаковочных машинах, принтерах и т. д., где потеря положения из-за перегрузки не критична и важна экономичность.

Серводвигатели

Серводвигатели представляют собой электромеханические устройства с питанием от переменного или постоянного тока для создания вращательного движения и позиционирования. Серводвигатели используют контур обратной связи для управления радиальным положением ротора двигателя относительно его статора. Они специфичны для приложений управления движением. Серводвигатели используются в приложениях позиционирования, где первостепенное значение имеет плавное контролируемое движение, например, в промышленных роботах. Упаковочная машина может использовать серводвигатель для подачи точного количества упаковочной пленки в зону формования во втором примере, где в прошлом такая подача могла контролироваться с помощью механического индексатора с приводом от двигателя.

Линейные двигатели

Линейные двигатели

— это электромеханические устройства, работающие на переменном или постоянном токе и обеспечивающие линейное, а не вращательное движение. Линейное движение полезно в приложениях, где можно использовать пневматический цилиндр, но требуется большая точность и позиционная обратная связь, или где движение может варьироваться от хода к ходу. Также могут возникнуть проблемы с конфигурацией двигателя и формой силового механизма/ползунка. Линейные двигатели используются в упаковочных машинах, сборочных машинах, погрузочно-разгрузочном оборудовании и в различных приложениях в медицинском оборудовании.

Пневматические двигатели

Пневматические двигатели — это механические устройства, приводимые в действие давлением воздуха для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для привода других вращающихся машин, таких как приемные барабаны и инструменты. Пневматические двигатели используются там, где доступен источник сжатого воздуха и где требуется постоянный крутящий момент независимо от скорости, например, в барабане для приема отходов на упаковочной машине. Они также используются во взрывоопасных средах, где они считаются искробезопасными.

Гидравлические двигатели

Гидравлические двигатели представляют собой механические устройства, приводимые в действие жидкостью для создания вращательного движения. Движение обеспечивает вращательную работу для привода других вращающихся элементов, таких как ведущие колеса тяжелого экскаватора. Гидравлические двигатели широко используются в строительной технике, где требуется вращательное движение от компактного устройства, а гидравлическая мощность уже доступна. Гидравлические двигатели могут быть лопастными, шестеренчатыми или поршневыми, как и гидравлические насосы. LSHT, или низкоскоростные двигатели с высоким крутящим моментом, доступны у некоторых производителей.Модифицированный двигатель лопастного типа, называемый двигателем с вращающимся упором, должен иметь более низкое трение и лучшее уплотнение, чем эквивалентный лопастной двигатель.

Различные области применения двигателей и отрасли

Среди двигателей переменного тока, постоянного тока, редукторные, пневматические и гидравлические разновидности обеспечивают вращательное движение, а шаговые, серводвигатели и линейные двигатели обеспечивают позиционирование. Двигатель переменного тока, скорее всего, подойдет для привода насоса; двигатель постоянного тока хорошо подходит для привода барабана крана, где важна переменная скорость; мотор-редукторы выполняют те же функции, что и обычные двигатели переменного и постоянного тока, за исключением того, что они оснащены встроенными редукторами; а воздушные и гидравлические двигатели удовлетворяют аналогичные потребности в ситуациях, когда электричество нецелесообразно или не подходит.

Позиционирование относится к остальным трем типам, а это означает, что эти типы используются там, где элементы машины необходимо перемещать в точно заданные места. В то время как роторные двигатели охватывают весь спектр размеров от очень маленьких субдробных единиц HP до самых больших машин выше NEMA, шаговые, сервоприводы и линейные двигатели обычно имеют максимальную мощность в несколько лошадиных сил и превосходят их в меньших размерах.

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока повсеместно используются в промышленности. В них используются роторы с короткозамкнутым ротором (бесщеточные), которые индуцируют магнитные поля в полюсных обмотках, которые затем взаимодействуют с магнитными полями обмоток статора, создавая вращение.Скорость двигателя переменного тока зависит от количества полюсов и частоты приложенного напряжения, особенно часто встречаются 1800 (4-полюсный) и 3600 об/мин (2-полюсный). Фактическая скорость немного отстает от номинальной скорости вращающегося магнитного поля или линейной скорости и зависит от нагрузки. Синхронные двигатели переменного тока точно соответствуют скорости вращающегося поля, независимо от нагрузки, но их применение, как правило, ограничивается особыми случаями, когда это критично, например, в мотор-генераторах. В другом синхронном двигателе, так называемом двигателе переменного тока с постоянными магнитами, используется та же технология с постоянными магнитами, что и в бесщеточных конструкциях постоянного тока, для создания синхронных двигателей переменного тока, которые доступны в дробных и целых размерах л.с.Эти двигатели требуют электронных приводов. Двигатели переменного тока по своей природе не подходят для управления скоростью, хотя существует ряд методов как в конструкции двигателя (обмотанный ротор), так и в схеме контроллера, позволяющих сделать возможным управление скоростью. Несколько обмоток — один из способов получения двухскоростного асинхронного двигателя. Преобразователи частоты могут обеспечивать бесступенчатую регулировку скорости. Доступны также различные пусковые устройства, такие как устройства плавного пуска, которые помогают уменьшить воздействие пуска двигателя, например, на бутылки на конвейерной линии.

Другой двигатель переменного тока, называемый универсальным или двигателем переменного тока серии , используется во многих бытовых приборах, таких как пылесосы, дрели, вакуумные системы и т. д. Он использует те же щетки и коллектор, что и двигатель постоянного тока, но может работать на переменном токе. тока, потому что направление переключения тока возбуждения точно совпадает с направлением коммутируемого тока якоря. Они, как правило, шумны при работе и лучше всего подходят для периодического использования, например, в электроинструментах, из-за износа щеток, но они могут регулировать скорость.

Двигатели постоянного тока обеспечивают внутреннюю регулировку скорости благодаря своей конструкции и использованию нечастотного постоянного тока в качестве движущей силы. В двигателе постоянного тока обычно используются щетки для подачи постоянного тока на ротор. Управляя уровнем напряжения постоянного тока, оператор может напрямую управлять скоростью двигателя. Двигатели постоянного тока этой конструкции, иногда называемые коллекторными двигателями из-за коллектора, установленного на валу, на котором вращаются щетки, широко используются в автомобилях и в небольших устройствах.В своих больших размерах они используются в приложениях, где контроль скорости является обязательным: подъемники и краны, станки, прессы и т. д. С появлением более сильных магнитов стали популярны двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, которые обходятся без щеток. Эти двигатели несколько ограничены по размеру, около одной лошадиной силы на верхнем конце, и требуют приводов для их электронного переключения. Прорези между зубьями обмотки статора вызывают явление, известное как «зубчатость», и конструкции без прорезей представляют собой попытку преодолеть это явление.Доступны определенные конструкции с постоянными магнитами, которые обеспечивают высокий крутящий момент на низких скоростях, например, двигатели BLDC типа блина, которые особенно подходят для роботизированных приложений. Существуют также небольшие двигатели постоянного тока, называемые микродвигателями , которые используются в электронных устройствах и т. п., часто питаясь от аккумуляторов.

Мотор-редукторы доступны в версиях переменного и постоянного тока, как правило, небольшого размера, где практично тесное соединение двигателя и редуктора. Мотор-редукторы доступны с различными редукторами, такими как параллельный вал, прямой угол, планетарная передача и т. д.

Шаговые двигатели предназначены для позиционирования. Они полагаются на постоянные магниты на своих роторах, которыми можно управлять с дискретными интервалами, возбуждая поле статора. Для работы шагового двигателя требуется контроллер/привод. Шаговые двигатели обычно индексируют 1,8 или меньше градусов вращения для каждого шага, но их можно дополнительно разделить за счет использования так называемых микрошаговых контроллеров. Конструкция двигателя также влияет на разрешающую способность шагового двигателя — количество шагов на один оборот — 5-фазные двигатели обеспечивают большее количество шагов, чем 2-фазные двигатели. Шаговые двигатели обеспечивают относительно недорогой способ имитации позиционирования сервопривода, хотя в них обычно отсутствует позиционная обратная связь. Шаговые двигатели обычно могут удерживать нагрузку во время остановки, что является преимуществом для приложений позиционирования.

Серводвигатели представляют собой позиционеры с истинной обратной связью, которые включают энкодеры для передачи информации о положении обратно на свои контроллеры. Они контролируют как скорость, так и точность за счет использования контуров обратной связи. Специальный серводвигатель, называемый моментным двигателем, предназначен для приложения крутящего момента к валу без необходимости его вращения, что может потребоваться для поддержания постоянного натяжения натяжного устройства полотна.Конструкция позволяет двигателю развивать крутящий момент в остановленном состоянии без перегрева. Его также можно использовать для прямого доступа к таблицам индексации.

Линейные двигатели лучше всего рассматривать как роторные двигатели, которые были «развернуты» для создания роторов, движущихся по линейным траекториям. Обычно они управляются сервоприводом, но также могут быть основаны на шаговых двигателях и использоваться для позиционирования и точного управления скоростью, чего нельзя достичь с помощью более дешевых средств, таких как воздушные цилиндры и т. д. Некоторые производители предлагают линейные двигатели, которые также могут вращаться.Как и для любого серводвигателя или шагового двигателя, для линейных двигателей требуются электронные приводы/контроллеры.

Пневматические двигатели просто приводятся в действие воздухом, а не электричеством, и обычно используются в пневматических инструментах, таких как пневматические ключи и т. д. Пневматические двигатели используются там, где требуется постоянный крутящий момент, например, на приемных барабанах машин для обработки полотна. Они также используются во взрывоопасных средах, поскольку считаются искробезопасными. Скорость пневматического двигателя можно несколько изменить, дросселируя впускной клапан, что позволяет бесплатно регулировать скорость, например, при использовании на подъемнике.

Гидравлические двигатели приводятся в действие гидравлической жидкостью и обычно используются на вращающихся элементах строительного оборудования, например, в колесных двигателях. Они мощные для своего размера, легко реверсируются и регулируются по скорости. Им требуются источники гидравлической энергии, которая на строительной технике с приводом от двигателя обычно обеспечивается гидравлическими насосами/системами. Стационарные установки с меньшей вероятностью будут иметь гидравлическую энергию в качестве коммунальных услуг, поскольку они будут использовать сжатый воздух, но для них доступны так называемые гидравлические блоки питания.

Соображения

Двигатели переменного и постоянного тока доступны в стандартных размерах корпуса NEMA, что делает двигатели этих размеров взаимозаменяемыми. Их иногда называют агрегатами Integral HP или просто средними машинами. Двигатели также бывают в виде единиц с дробным числом л.с., называемых FHP или просто малыми, и в виде нестандартных конструкций за пределами интегральных рам NEMA, иногда называемых большими машинами. IEC предлагает аналогичные стандартизированные метрические корпуса и отсеки двигателей.

Варианты защиты

обычно указываются в одной из двух форм: код или классификация NEMA и код IEC.Большинство двигателей относятся к полностью закрытым двигателям с вентиляторным охлаждением, сокращенно TEFC, но имеется множество разновидностей от открытых, каплезащитных (ODP) до полностью закрытых, невентилируемых (TENV). Код IEC обеспечивает аналогичную классификацию с помощью двузначного числового кода, первый из которых определяет степень защиты корпуса от твердых предметов, а второй — уровень защиты от проникновения влаги. Например, двигатель со степенью защиты IP67 считается пыленепроницаемым и водонепроницаемым. Погружные двигатели, охлаждаемые иммерсионной жидкостью, доступны для скважинных насосов и т.п.

В стандарте

NEMA также проводится различие между двигателями непрерывного и повторно-кратковременного режима работы. Двигатель с повторно-кратковременным режимом работы предназначен для нечастого использования с достаточным охлаждением между пусками, как это может быть в случае с недорогим воздушным компрессором, который также имеет рабочие циклы менее 100%. Также существует пятибуквенная рейтинговая система NEMA для описания эксплуатации двигателя, например «A», которая может использоваться для вентилятора, который не нужно запускать под нагрузкой, или «C», которая подходит для конвейер, который, вероятно, будет запущен под нагрузкой.

Эти же коды могут применяться и к другим типам двигателей, особенно к редукторным, шаговым и серводвигателям.

Варианты монтажа включают монтаж на основании или на лапах, а также монтаж на лицевой стороне. В первом варианте двигатели поддерживаются на собственных основаниях — часто на одной раме с ведомым оборудованием, тогда как во втором варианте двигатели крепятся к корпусам ведомого оборудования, что иногда используется с насосами. Некоторые двигатели специально предназначены для работы в вертикальном положении.Эти так называемые двигатели специального назначения предназначены для привода насосов и особенно подходят для работы в ограниченном пространстве, например, на борту судов.

Номинальная скорость и мощность являются основными параметрами для определения двигателей вращательного типа. Количество фаз тоже важно, обычно одна или три.

Важные атрибуты и критерии выбора

Тип двигателя

Для блоков переменного тока основной выбор — между асинхронными и синхронными машинами. Тормозные двигатели представляют собой асинхронные машины со встроенными тормозами, которые могут удерживать нагруженный двигатель на месте.Для машин постоянного тока основным выбором является бесщеточный агрегат или агрегат, в котором используются щетки. Мотор-редукторы предлагают многие из этих вариантов.

Отраслевая направленность/Предполагаемое применение

Многие двигатели предназначены для общего применения, в то время как некоторые из них имеют специальные функции или номинальные режимы работы, подходящие для конкретных применений. NEMA определяет множество двигателей специального назначения, в том числе для вентиляторов и воздуходувок, деревообрабатывающих станков и т. д. Производители часто классифицируют свои двигатели специального назначения по этим признакам, т. е.например, работа в сельском хозяйстве, HVAC, работа с промывкой и т. д. Разработчики двигателей могут полагаться на эти атрибуты, чтобы сузить выбор, если они выходят за рамки двигателей общего назначения. Например, 400 Гц. двигатели, предназначенные для авиационных и аэрокосмических применений. В некоторых приложениях, таких как вибраторы для обработки материалов, могут использоваться электрические или пневматические двигатели.

Вращение вала

Как правило, трехфазные асинхронные двигатели переменного тока являются реверсивными. Многие из них можно заставить работать в противоположном направлении, переключая провода в месте их подключения к двигателю.Некоторые двигатели, особенно небольшие синхронные двигатели, используемые для управления заслонками и т. д., являются однонаправленными, но часто могут быть указаны как вращение по часовой стрелке или против часовой стрелки. Вращение двигателя обычно определяется, если смотреть со стороны привода (DE), то есть конца двигателя со стороны нагрузки или со стороны соединения. Для нереверсивных двигателей постоянного тока, однофазных двигателей переменного тока, синхронных и универсальных двигателей обычно используется направление CW.

Напряжение двигателя

Двигатели среднего напряжения обычно работают от 2300 или 4000 вольт.Небольшие трехфазные двигатели общего назначения могут работать от источников питания 208–230 или 460 вольт. Однофазные двигатели обычно работают от сети 115 или 230 вольт.

NEMA Class Design Rating

NEMA поддерживает ряд рейтингов для конструкции двигателя, которые определяют изоляцию и повышение температуры, которое он должен выдерживать.

Конструкция вала

Валы двигателя и могут быть заказаны со шпоночными пазами или плоскими гранями для крепления муфт и т. д. Они также могут быть короче стандартных валов. Валы также могут иметь резьбу для крепления резьбовых крепежных деталей.

Ресурсы

Торговые ассоциации

Нормы и стандарты

Стандартов двигателей слишком много, чтобы их перечислять, но читатель может обратиться к организациям по стандартизации, таким как NEMA, IEC и NFPA (Nat’l Fluid Power Assn. ) за их исчерпывающими коллекциями стандартов двигателей. Выборка включает:

  • SAE J744 Монтаж гидравлического насоса/двигателя и размеры привода
  • Двигатели и генераторы NEMA MG1
  • Малые электродвигатели NEMA SEM S1
  • IEC 60034 Вращающиеся электрические машины
  • NEMA ICS 16 Двигатели с управлением движением/положением, управление, обратная связь

Внешние ссылки

Резюме

В этом руководстве представлены основные сведения об электродвигателях и двигателях с гидравлическим приводом, а также об их выборе и использовании в различных условиях.Для получения дополнительной информации о дополнительных продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Прочие двигатели Артикул

Больше из Машины, инструменты и расходные материалы

В чем разница между двигателями переменного тока и двигателями постоянного тока?

Существует множество различий между двигателями переменного и постоянного тока. Наиболее очевидным отличием является тип тока, который каждый двигатель превращает в энергию: переменный ток в случае двигателей переменного тока и постоянный ток в случае двигателей постоянного тока.Двигатели переменного тока известны своей повышенной выходной мощностью и эффективностью, а двигатели постоянного тока ценятся за контроль скорости и диапазон мощности. Двигатели переменного тока доступны в однофазной или трехфазной конфигурации, а двигатели постоянного тока всегда однофазные.

Подробнее о двигателях переменного тока

В двигателе переменного тока энергия поступает от магнитных полей, создаваемых катушками, намотанными на выходной вал. Двигатели переменного тока состоят из нескольких частей, включая статор и ротор. Двигатели переменного тока эффективны, долговечны, бесшумны и универсальны, что делает их жизнеспособным решением для многих нужд производства электроэнергии.

Два типа двигателей переменного тока включают:

  • Синхронный: Синхронный двигатель вращается с той же скоростью, что и частота питающего тока, что и дало название двигателю. Синхронные двигатели состоят из статора и ротора. Синхронные двигатели используются в самых разных областях.
  • Асинхронный: Асинхронные двигатели являются самыми простыми и надежными электродвигателями. Эти электродвигатели переменного тока состоят из двух электрических узлов: обмотки статора и узла ротора.Электрический ток, необходимый для вращения ротора, создается электромагнитной индукцией, создаваемой обмоткой статора. Асинхронные двигатели являются одними из наиболее часто используемых типов двигателей в мире.

Двигатели переменного тока используются в ряде приложений, включая насосы для пищевых продуктов, водонагреватели, оборудование для газонов и сада и многое другое.

Подробнее о двигателях постоянного тока

Энергия, используемая двигателем постоянного тока, поступает от аккумуляторов или другого генерируемого источника питания с постоянным напряжением.Двигатели постоянного тока состоят из нескольких частей, наиболее заметными из которых являются подшипники, валы и редуктор или шестерни. Двигатели постоянного тока обеспечивают лучшее изменение скорости и контроль, а также создают больший крутящий момент, чем двигатели переменного тока.

Два типа двигателей постоянного тока включают:

  • Коллекторный: Один из старейших типов двигателей, щеточные двигатели представляют собой электродвигатели с внутренней коммутацией, работающие от постоянного тока. Коллекторные двигатели состоят из ротора, щеток, оси. Заряд и полярность щеток определяют направление и скорость двигателя.
  • Бесколлекторный: В последние годы бесколлекторные двигатели приобрели популярность во многих областях, в основном благодаря их эффективности. Бесщеточные двигатели сконструированы так же, как и щеточные, за исключением, конечно, щеток. Бесщеточные двигатели также включают в себя специальные схемы для управления скоростью и направлением. В бесщеточных двигателях вокруг ротора установлены магниты, что повышает эффективность.

Двигатели постоянного тока используются в самых разных устройствах, включая электрические инвалидные коляски, ручные опрыскиватели и насосы, кофеварки, внедорожное оборудование и многое другое.