Typer af DC- og AC-motorer, deres forskelle

Sådan fungerer motorer

Princippet om drift af alle typer elektriske motorer er samspillet mellem rotorens og statorens magnetiske felter. I dette tilfælde kan magnetfeltet skabes af en permanent magnet eller vikling (spole-elektromagnet).

Afhængigt af motorens effekt og type kan viklingerne kun placeres på statoren eller både på statoren og på rotoren. Lad os prøve at forklare enheden og funktionsprincippet for dummies i elektriske apparater.

Lad os starte med at se på designet af samlemotorer. For eksempel i små solfanger DC-motorer, som for radiomodeller, er permanente magneter placeret på statoren, og spoler af kobbertråd er viklet i rotoren. Strømmen til en sådan elektrisk motors rotorspoler tilføres gennem en børstesamling bestående af børster og en kollektor. Samleren har lameller, hvortil viklingsledningerne er forbundet.

Efter at have tændt for strømmen begynder rotoren (armaturen) at rotere, opsamleren er fastgjort på den, og de stationære børster rører skiftevis forskellige par af samlerlameller. Gennem børsterne og lamellerne tilføres strøm til rotorviklingerne først til den ene vikling, derefter til den anden, hvilket skaber et skiftende magnetfelt, der interagerer med magnetens felt. Som følge heraf tiltrækkes polerne på de roterende og stationære elektromagneter, hvorfor rotationen sker.

Hvis vi udelader nogle af nuancerne, så jo større rotorstrømmen er, jo større er dette felt og jo hurtigere roterer rotoren. Dette gælder dog hovedsageligt for DC- og AC-kollektormaskiner (de er universelle).

Hvis vi taler om en asynkronmotor (AM) med en egern-burrotor, er dette en AC-motor uden børster. I den er viklingerne placeret på statoren (a), og rotoren består af stænger (b), kortsluttet af ringe - det såkaldte egernbur.

I dette tilfælde genererer statorens roterende magnetfelt en strøm i rotorstængerne, som også genererer et andet magnetfelt. Hvad sker der, når der er to magneter ved siden af ​​hinanden?

De bliver frastødt eller tiltrukket af hinanden. Da rotoren er fastgjort i enderne i lejer, begynder rotoren at rotere. AD er kun beregnet til vekselstrøm, og dens akselrotationshastighed afhænger af frekvensen af ​​strømmen og antallet af poler i statorviklingerne, vil vi overveje dette spørgsmål mere detaljeret i artiklen om asynkron elektriske motorer.

Men for at starte rotationen af ​​akslen på en sådan motor er det vigtigt enten at skubbe den (for at give en starthastighed) eller at skabe et roterende magnetfelt. Det er skabt ved hjælp af viklinger arrangeret på en bestemt måde, forbundet til et trefaset strømnetværk. (for eksempel 380V), eller ved at bruge start- og driftskondensatorer (inklusive asynkron kondensator motorer).

Ud over samspillet mellem magnetiske felter i rotationen af ​​den elektriske motoraksel, og ampere kraft.

Derfor skal du forstå, at øjeblikket på akslen af ​​en abstrakt motor og antallet af omdrejninger afhænger af designet og typen af ​​den elektriske maskine, såvel som af styrken af ​​strømmen og dens frekvens. Jeg gentager, at vi i denne artikel ikke vil gå dybt ind i detaljerne i enheden af ​​hver af typerne og typerne af elektriske motorer, men vi vil lave separate artikler til dette.

Det skal bemærkes, at asynkrone og universelle samlemotorer er mest almindelige i hverdagen og i produktionen, i drev på entreprenørmaskiner. De bruges overalt, både til bevægelse af industrielle mekanismer og til biler, elektriske køretøjer og bruges i husholdningsapparater, op til den elektriske tandbørste.

Hovedklassifikation

Så elektriske motorer er hovedsageligt opdelt i maskiner, der fungerer på jævnstrøm såvel som på vekselstrøm. Hvad er forskellen mellem vekselstrøm og jævnstrøm, fortalte vi i artiklen: https://samelectrik.ru/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Vi vil overveje typerne af elektriske motorer fra maskiner, der kører i fordybning.

AC motorer

De fleste af de elektriske maskiner, der bruges i produktionen og i hverdagen til at køre elevatorer, er i andre typer elektriske drev drevet af vekselstrøm.

AC-motorer kan klassificeres som følger:

• asynkron;
• synkron.

I dette tilfælde skelnes asynkronmotorer enten ved rotorens design:

• med en egern-burrotor (mest almindelig med et vilkårligt antal faser);
• med faserotor (kun trefaset).

Og efter antallet af faser:

• enkeltfaset (med en startkondensator) bruges i elektriske husholdningsblæsere og andre laveffektenheder;
• kondensator eller tofaset (disse er enfaset med en kondensator, der ikke slukker under drift, pga. "Anden" fase) bruges i små pumper, ventilation, på vaskemaskiner af typen "baby" og gamle produktionsmodeller USSR;
• trefaset er de mest almindelige og bruges overalt i produktionen.

Der er forskellige designs af enfaset IM, listen indeholder to hovedmuligheder!

Et træk ved alle asynkrone elektriske motorer er, at rotorhastigheden er lidt mindre end rotationshastigheden af ​​statormagnetfeltet og er lig med:

hvor n er antallet af omdrejninger pr. minut, f er frekvensen af ​​forsyningsnettet, p er antallet af polpar, s er slip, og "60" er sekunder pr. minut.

Således bestemmes rotorhastigheden af ​​frekvensen af ​​forsyningsnettet, udformningen af ​​viklingerne eller rettere antallet af polpar (spoler) i det og mængden af ​​slip.

Slip er en størrelse, der karakteriserer, hvor meget mindre rotorhastigheden er i forhold til frekvensen af ​​det roterende magnetfelt. Under normale driftsforhold er det i området 0,01-0,06. Enkelt sagt roterer feltet i en stator med et par poler med en hastighed:

60 * 50/1 = 3000 rpm

Med to par - 1500 rpm, og med tre par - 1000 rpm.

Når man glider, f.eks. ved 0,05, vil rotorhastigheden være lig med:

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

For at justere hastigheden af ​​sådanne elektriske motorer, brug frekvensomformere, da vi ikke kan påvirke resten af ​​variablerne i ovenstående formel.

De mest almindelige i Rusland er asynkronmotorer med en forsyningsspænding på 220V til tilslutning af viklinger i et deltamønster og 380V i et stjernemønster.

Hvis statorens roterende felt i en trefaset elektrisk maskine skabes ved arrangementet af viklingerne og en faseforskydning i netværket med 120˚, så observeres en sådan effekt ikke i enfaset. Akslen vil rotere, hvis du giver den en indledende rotation ved at dreje akslen med hånden eller installere en faseskiftende kondensator, som vil skabe et faseskift på startviklingen.

Tofasede kondensatormotorer er arrangeret på lignende måde, men den anden vikling slukker ikke efter start, men fortsætter med at arbejde igennem kondensator. Derfor refererer navnet "tofaset" snarere til design- og tilslutningsskemaet og ikke til forsyningskredsløbene. Både tofaset og enkeltfaset er designet til at fungere fra et 220V netværk.

Synkrone elektriske motorer (SM) udføres næsten altid med en excitationsvikling på ankeret, og strømmen excitation overføres til det enten gennem børstesamlingen eller induceret af en elektromagnetisk systemer.

Dette er nødvendigt for at dens aksel kan rotere med en frekvens, der falder sammen med rotationsfrekvensen af ​​statorfeltet. Det vil sige, at der ikke er en sådan parameter som glidning i dette tilfælde.

Excitationsstrømmen tilføres fra specielle magnetiseringssystemer såsom "generator-motor" eller elektroniske omformere baseret på tyristorer eller transistorer. Det mest almindelige i indenlandske virksomheder er enheder som VTE, TVU osv.

Der er ikke altid en feltvikling og børster, for eksempel i en mikrobølgeovn bruges en synkron permanent magnetmotor til at drive skålens rotation.

Synkrone maskiner er fremtrædende og implicitte. De visuelle forskelle ligger i rotorens design, i praksis er der forskel på deres egenskaber, produktionsmetoder og design. I praksis er det usandsynligt, at den almindelige husstandselektriker skal håndtere dem.

Det er tilbage at sige det vigtigste om AC-motorer - de er vanskelige at justere rotationshastigheden på grund af det faktum, at deres hastighed er bundet til hastigheden. Reduktion af spænding (strøm) på statoren eller excitation (til synkron og asynkron med en faserotor) fører til et fald i momentet og en stigning i mængden af ​​slip (ved AD), mens akslen kan rotere langsommere. For at styre hastigheden af ​​sådanne motorer har du brug for en frekvensomformer. Vi talte om, hvordan man vælger en frekvensomformer i artiklen: https://samelectrik.ru/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

DC-motorer (DC-motorer)

Der er følgende typer og typer af DC-motorer:

1. DC kollektor motorer. De består af magneter eller en excitationsspole og et anker, strømmen overføres til ankerviklingen ved hjælp af en børstesamling, hvis ulempe er gradvist slid.
2. Universal samlemotorer. De ligner de tidligere, men de kan fungere på både jævn- og vekselstrøm.
3. Børsteløs eller børsteløs. Den består af statorviklinger, permanente magneter er installeret på rotoren. Den er forbundet til DC-kredsløbet gennem en speciel controller, der skifter statorviklingerne.

Samlermotorer kan opdeles i grupper efter typen af ​​excitation:

• selvophidset;
• med selvstændig spænding.

I henhold til typen af ​​forbindelse af feltviklingerne skelnes de som følger:

1. Sekventiel excitation tillader et højt drejningsmoment på akslen, men tomgangshastigheden er også meget høj og kan beskadige motoren (gå i overskridelse).
2. Parallel excitation - i dette tilfælde er hastigheden mere stabil og ændres ikke under belastning, men drejningsmomentet på akslen er mindre.
3. Blandet spænding kombinerer fordelene ved begge typer.

I laveffekt solfanger DCT'er organiseres excitation oftest ved hjælp af permanente magneter.

Med uafhængig excitation af kollektormotoren er stator- og rotorviklingerne ikke forbundet med hinanden, men er faktisk drevet fra forskellige kilder. Det er således muligt at organisere reguleringen af ​​drejningsmomentet eller hastigheden, samt opnå større energieffektivitet.

Afhængigt af designet kan en sådan elektrisk motor enten kun fungere på jævnstrøm eller fungere på veksel- og jævnstrøm. I det andet tilfælde kaldes de "universal samlemotor". De er udbredt i hverdagen, brugt i køkkenmaskiner og elværktøj (kværne, boremaskiner osv.).

Børsteløse motorer er blottet for de ulemper, der er forbundet med kollektormotorer på grund af fraværet af en børstesamling. Strømmen tilføres de tre statorviklinger, og viklingerne skiftes af regulatoren. Faktisk er børsteløse jævnstrømsmotorer drevet af konverteret vekselstrøm. Du kan finde ud af, hvordan disse motorer fungerer, ved at se følgende video:

De ligner i design til synkronmotorer, bortset fra at der bruges permanente magneter i stedet for elektromagneter. For at rotere en sådan motor og øge dens effektivitet bruges Hall-sensorer til at bestemme akslens position og den korrekte omskiftning af viklingerne.

De kaldes ofte ventilmotorer, og i engelsktalende kilder kaldes sådanne motorer, afhængigt af deres design, PWSM eller BLDC.

De bruges i computerkølere, som drev til radiostyrede modeller såsom quadcoptere, og også i motorcykler til cykler.

Yderligere klassificering

Ud over de ovenfor diskuterede motorer skal det siges om andre typer, såsom:

• stepper;
• servoer;
• lineær;
• rippelstrømsmotorer (svarende til en jævnstrømsmotor, forskellen er, at strømmen leveres af en ensrettet rippelstrøm).

Stepmotorer og servoer bruges overalt, hvor det er nødvendigt at placere samlingen af ​​en form for mekanisme. Det enkleste eksempel er en CNC, en 3D-printer og så videre. Også ved hjælp af "steppere" kontrollerer nogle gange positionen af ​​bilens gasspjældsventil - og dette er kun en lille del af deres anvendelse.

Beskrivelse af funktionerne og egenskaberne ved disse typer elektriske drev er et emne for en separat artikel. Hvis du er interesseret, så skriv kommentarer, så offentliggør vi det!

En lineær motor, i modsætning til alt ovenstående, er bevægelsen af ​​dens aksel ikke roterende, men translationel. Det vil sige, at den ikke snurrer, men bevæger sig "frem og tilbage". De er forskellige:

• vekselstrøm på princippet om handling svarende til synkrone og asynkrone elektriske motorer;
• jævnstrøm;
• piezoelektriske;
• magnetostriktiv.

I praksis er de sjældne, de bruges som et drev til en monorail-jernbane, til at fodre en arbejdende krop i forskellige maskiner.

Klassificeringen i artiklen er dog valgt ud fra et praktisk synspunkt, mens det i litteraturen foreslås at opdele det elektriske drev efter følgende kriterier.

Ved detaljerne i det genererede drejningsmoment:

• hysterese;
• magnetoelektrisk.

Den næste klassificeringsmulighed er baseret på forskellene i design og funktioner i deres design.

Efter type og placering af skaftet:

• med en vandret aksel;
• med lodret skaftplacering.

Beskyttelse mod handlinger fra det ydre miljø:

• beskyttet mod høj luftfugtighed og støv;
• til brug i eksplosive områder.

Efter varigheden af ​​driftstilstanden:

• intermitterende (spil, kraner, portventilmotorer);
• til kontinuerlig drift (pumper, ventilation osv.).

Med hensyn til effekt er det også muligt at skelne mellem maskiner med lille, medium, høj effekt. Det giver dog ingen mening at give grænserne for disse kapaciteter, da et eller andet sted 6 MW er den gennemsnitlige effekt, og et eller andet sted er 1 kW et kolossalt tal.

Det er umuligt at overveje alle typer i detaljer i en artikel, derfor vil vi overveje hver version separat. Vi håber, at den kortfattede klassificering hjalp dig med at forstå, hvilke typer AC- og DC-elektriske motorer er, samt hvad der er deres forskelle og anvendelsesegenskaber!

Relaterede materialer:

• Hvordan en elektrisk vekselstrøm opnås
• Typer af spændingsregulatorer
• Sådan laver du den enkleste elektriske motor med dine egne hænder

Synes godt om(0)jeg kan ikke lide(0)