DC- ja AC-moottorityypit, niiden erot

Kuinka moottorit toimivat

Kaikentyyppisten sähkömoottorien toimintaperiaate on roottorin ja staattorin magneettikenttien vuorovaikutus. Tässä tapauksessa magneettikenttä voidaan luoda kestomagneettisella tai käämityksellä (kela-sähkömagneetti).

Moottorin tehosta ja tyypistä riippuen käämit voivat sijaita vain staattorissa tai sekä staattorissa että roottorissa. Yritetään selittää laitetta ja toimintaperiaatetta nukkeille sähkötekniikassa.

Aloitetaan tarkastelemalla keräinmoottorien suunnittelua. Esimerkiksi pienikokoisissa tasavirtamoottoreissa, kuten radiomalleissa, kestomagneetit sijaitsevat staattorissa ja kuparilankakäämit on kierretty roottoriin. Virta tällaisen sähkömoottorin roottorin keloihin syötetään harjakokoonpanon kautta, joka koostuu harjoista ja kollektorista. Keräimessä on lamelleja, joihin käämitysjohdot on kytketty.

Virran kytkemisen jälkeen roottori (ankkuri) alkaa pyöriä, keräin kiinnitetään siihen ja kiinteät harjat koskettavat vuorotellen erilaisia ​​keräinlamelleja. Harjojen ja lamellien kautta johdetaan virtaa roottorin käämiin ensin yhteen käämiin, sitten toiseen, jolloin syntyy muuttuva magneettikenttä, joka on vuorovaikutuksessa magneetin kentän kanssa. Tämän seurauksena pyörivien ja paikallaan olevien sähkömagneettien navat vetäytyvät, minkä vuoksi pyöriminen tapahtuu.

Jos jätämme pois joitakin vivahteita, niin mitä suurempi roottorin virta on, sitä suurempi tämä kenttä on ja sitä nopeammin roottori pyörii. Tämä pätee kuitenkin pääasiassa DC- ja AC-keräyskoneisiin (ne ovat yleiskäyttöisiä).

Jos puhumme asynkronisesta moottorista (AM), jossa on oravahäkkiroottori, tämä on AC-moottori ilman harjoja. Siinä käämit sijaitsevat staattorissa (a), ja roottori koostuu tangoista (b), jotka on oikosuljettu renkailla - niin kutsuttu oravahäkki.

Tällöin staattorin pyörivä magneettikenttä synnyttää roottorin tankoihin virran, joka synnyttää myös toisen magneettikentän. Mitä tapahtuu, kun kaksi magneettia on vierekkäin?

Ne hylkivät tai houkuttelevat toisiaan. Koska roottori on kiinnitetty päistään laakereihin, roottori alkaa pyöriä. AD on tarkoitettu vain vaihtovirralle ja sen akselin pyörimisnopeus riippuu virran taajuudesta ja staattorikäämien napojen lukumäärä, tarkastelemme tätä asiaa yksityiskohtaisemmin asynkronista artikkelissa sähkömoottorit.

Mutta tällaisen moottorin akselin pyörimisen aloittamiseksi on tärkeää joko työntää sitä (alkunopeuden antamiseksi) tai luoda pyörivä magneettikenttä. Se luodaan käyttämällä tietyllä tavalla järjestettyjä käämiä, jotka on kytketty kolmivaiheiseen sähköverkkoon. (esimerkiksi 380 V) tai käyttämällä käynnistys- ja toimintakondensaattoreita (mukaan lukien asynkroninen kondensaattori moottorit).

Magneettikenttien vuorovaikutuksen lisäksi sähkömoottorin akselin pyörimisessä ja ampeerivoima.

Siksi sinun on ymmärrettävä, että momentti abstraktin moottorin akselilla ja kierrosten lukumäärä riippuvat sähkökoneen rakenteesta ja tyypistä sekä virran voimakkuudesta ja sen taajuudesta. Toistan, että tässä artikkelissa emme mene syvälle kunkin sähkömoottorityypin ja -tyypin laitteen yksityiskohtiin, mutta teemme tätä varten erilliset artikkelit.

On huomattava, että asynkroniset ja yleiskäyttöiset keräinmoottorit ovat yleisimpiä jokapäiväisessä elämässä ja tuotannossa, rakennuskoneiden käyttökäytöissä. Niitä käytetään kaikkialla, sekä teollisuusmekanismien liikkeessä että autoissa, sähköajoneuvoissa ja kodinkoneissa sähköhammasharjaan asti.

Pääluokitus

Joten sähkömoottorit jaetaan pääasiassa koneisiin, jotka toimivat tasavirralla sekä vaihtovirralla. Mitä eroa on vaihto- ja tasavirralla, kerroimme artikkelissa: https://samelectrik.ru/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Harkitsemme syvennyksessä käyvien koneiden sähkömoottorityyppejä.

AC moottorit

Suurin osa tuotannossa ja arjessa hissien ohjaamiseen käytetyistä sähkökoneista, muissa sähkökäytöissä toimii vaihtovirralla.

AC-moottorit voidaan luokitella seuraavasti:

• asynkroninen;
• synkroninen.

Tässä tapauksessa asynkroniset moottorit erotetaan joko roottorin rakenteesta:

• oravahäkkiroottorilla (yleisin missä tahansa määrässä vaiheita);
• vaiheroottorilla (vain kolmivaiheinen).

Ja vaiheiden lukumäärän mukaan:

• yksivaiheisia (käynnistyskondensaattorilla) käytetään kotitalouksien sähköpuhaltimissa ja muissa pienitehoisissa laitteissa;
• kondensaattori tai kaksivaiheinen (nämä ovat yksivaiheisia kondensaattorilla, joka ei sammu toiminnan aikana, minkä vuoksi "Toinen" vaihe) käytetään pienissä pumpuissa, ilmanvaihdossa, "vauva"-tyyppisissä pesukoneissa ja vanhoissa tuotantomalleissa Neuvostoliitto;
• kolmivaiheiset ovat yleisimpiä ja niitä käytetään kaikkialla tuotannossa.

Yksivaiheisia IM-malleja on erilaisia, luettelo sisältää kaksi päävaihtoehtoa!

Kaikkien asynkronisten sähkömoottoreiden ominaisuus on, että roottorin nopeus on hieman pienempi kuin staattorin magneettikentän pyörimisnopeus ja on yhtä suuri:

missä n on kierrosten määrä minuutissa, f on syöttöverkon taajuus, p on napaparien lukumäärä, s on luisto ja "60" on sekuntia minuutissa.

Siten roottorin nopeus määräytyy syöttöverkon taajuuden, käämien suunnittelun tai pikemminkin siinä olevien napaparien (käämien) lukumäärän ja luiston perusteella.

Luisto on suure, joka kuvaa kuinka paljon pienempi roottorin nopeus on suhteessa pyörivän magneettikentän taajuuteen. Normaaleissa käyttöolosuhteissa se on välillä 0,01-0,06. Yksinkertaisesti sanottuna kenttä staattorissa, jossa on yksi napapari, pyörii nopeudella:

60 * 50/1 = 3000 rpm

Kahdella parilla - 1500 rpm ja kolmella parilla - 1000 rpm.

Kun liu'utetaan esimerkiksi arvolla 0,05, roottorin nopeus on yhtä suuri kuin:

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

Tällaisten sähkömoottoreiden nopeuden säätämiseksi käytä taajuusmuuttajat, koska emme voi vaikuttaa yllä olevan kaavan muihin muuttujiin.

Venäjällä yleisimpiä ovat asynkroniset moottorit, joiden syöttöjännite on 220 V käämien kytkemiseen kolmiokuviossa ja 380 V tähtikuviossa.

Jos kolmivaiheisessa sähkökoneessa staattorin pyörimiskenttä syntyy käämien järjestelyllä ja verkon vaihesiirrolla 120˚, niin yksivaiheisessa sellaista vaikutusta ei havaita. Akseli pyörii, jos annat sille alkukierroksen kääntämällä akselia käsin tai asentamalla vaiheensiirtokondensaattorin, joka saa aikaan vaihesiirron aloituskäämiin.

Kaksivaiheiset kondensaattorimoottorit on järjestetty samalla tavalla, mutta toinen käämi ei sammu käynnistyksen jälkeen, vaan jatkaa toimintaansa kondensaattori. Siksi nimi "kaksivaiheinen" viittaa pikemminkin suunnitteluun ja kytkentäkaavioon, ei syöttöpiireihin. Sekä kaksivaiheiset että yksivaiheiset on suunniteltu toimimaan 220 V verkosta.

Synkroniset sähkömoottorit (SM) suoritetaan lähes aina virityskäämillä ankkuriin ja virralla viritys välittyy siihen joko harjakokoonpanon kautta tai indusoituu sähkömagneettisen järjestelmät.

Tämä on välttämätöntä, jotta sen akseli pyörii taajuudella, joka on sama kuin staattorikentän pyörimistaajuus. Eli tässä tapauksessa ei ole sellaista parametria kuin liukuva.

Herätysvirta syötetään erityisistä herätejärjestelmistä, kuten "generaattori-moottori" tai tyristoreihin tai transistoreihin perustuvista elektronisista muuntimista. Yleisimmät kotimaisissa yrityksissä ovat laitteet kuten VTE, TVU jne.

Aina ei ole kenttäkäämitystä ja harjoja, esimerkiksi mikroaaltouunissa käytetään kestomagneettitahtimoottoria pyörittämään astiaa.

Synkroniset koneet ovat näkyviä ja implisiittisiä. Visuaaliset erot ovat roottorin suunnittelussa, käytännössä eroja on niiden ominaisuuksissa, valmistusmenetelmissä ja suunnittelussa. Käytännössä keskimääräinen kotitaloussähköasentaja ei todennäköisesti joudu käsittelemään niitä.

On vielä sanottava tärkein asia AC-moottoreista - niiden pyörimisnopeutta on vaikea säätää, koska niiden nopeus on sidottu nopeuteen. Staattorin jännitteen (virran) alentaminen tai heräte (synkroninen ja asynkroninen vaiheroottorin kanssa) johtaa hetken laskuun ja luiston määrän kasvuun (AD: ssa), kun taas akseli voi pyöriä hitaammin. Tällaisten moottoreiden nopeuden ohjaamiseksi tarvitset taajuusmuuttajan. Puhuimme artikkelissa taajuusmuuttajan valitsemisesta: https://samelectrik.ru/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

DC-moottorit (DC-moottorit)

DC-moottoreita on seuraavan tyyppisiä ja tyyppejä:

1. DC-kollektorimoottorit. Ne koostuvat magneeteista tai virityskelasta ja ankkurista, virta välitetään ankkurikäämitykseen harjakokoonpanolla, jonka haittana on asteittainen kuluminen.
2. Yleiskäyttöiset keräinmoottorit. Ne ovat samanlaisia ​​kuin edelliset, mutta ne voivat toimia sekä tasa- että vaihtovirralla.
3. Harjaton tai harjaton. Se koostuu staattorikäämeistä, kestomagneetit on asennettu roottoriin. Se on kytketty tasavirtapiiriin erityisen ohjaimen kautta, joka kytkee staattorin käämit.

Keruumoottorit voidaan jakaa ryhmiin herätteen tyypin mukaan:

• itse innostunut;
• itsenäisellä innostuksella.

Kenttäkäämien kytkentätyypin mukaan ne erotetaan seuraavasti:

1. Jaksottainen heräte mahdollistaa korkean vääntömomentin akselille, mutta myös joutokäyntinopeus on erittäin korkea ja voi vaurioittaa moottoria (mennä ylityksiin).
2. Rinnakkaisherätys - tässä tapauksessa nopeus on vakaampi eikä muutu kuormituksen alaisena, mutta akselin vääntömomentti on pienempi.
3. Sekalainen jännitys yhdistää molempien tyyppien edut.

Pienitehoisissa kollektori-DCT: issä heräte järjestetään useimmiten kestomagneeteilla.

Kollektorimoottorin itsenäisellä virityksellä staattorin ja roottorin käämit eivät ole yhteydessä toisiinsa, vaan itse asiassa saavat virtaa eri lähteistä. Siten on mahdollista järjestää vääntömomentin tai nopeuden säätö sekä saavuttaa suurempi energiatehokkuus.

Rakenteesta riippuen tällainen sähkömoottori voi toimia joko vain tasavirralla tai vaihto- ja tasavirralla. Toisessa tapauksessa niitä kutsutaan "universaaliksi keräilijämoottoriksi". Ne ovat yleisiä jokapäiväisessä elämässä, niitä käytetään keittiön laitteissa ja sähkötyökaluissa (hiomakoneet, porat jne.).

Harjattomissa moottoreissa ei ole kollektorimoottoreille ominaisia ​​haittoja, koska niissä ei ole harjakokoonpanoa. Virta syötetään kolmeen staattorikäämiin, ja käämit kytketään säätimellä. Itse asiassa harjattomat DC-moottorit saavat virtansa muunnetusta vaihtovirrasta. Voit oppia näiden moottorien toiminnasta katsomalla seuraavan videon:

Ne ovat rakenteeltaan samanlaisia ​​kuin synkroniset moottorit, paitsi että kestomagneetteja käytetään sähkömagneettien sijaan. Tällaisen moottorin pyörittämiseksi ja sen tehokkuuden lisäämiseksi käytetään Hall-antureita akselin asennon ja käämien oikean kytkennän määrittämiseen.

Niitä kutsutaan usein venttiilimoottoreiksi, ja englanninkielisissä lähteissä tällaisia ​​moottoreita kutsutaan niiden suunnittelusta riippuen PWSM: ksi tai BLDC: ksi.

Niitä käytetään tietokoneiden jäähdyttimissä, radio-ohjattujen mallien, kuten nelikopterien, käyttölaitteena ja myös polkupyörien moottoripyörissä.

Lisäluokitus

Edellä käsiteltyjen moottoreiden lisäksi on sanottava muista tyypeistä, kuten:

• stepper;
• servot;
• lineaarinen;
• aaltoiluvirtamoottorit (samanlainen kuin DC-moottori, ero on, että teho syötetään tasasuuntaisella aaltoiluvirralla).

Askelmoottoreita ja servoja käytetään aina, kun on tarpeen sijoittaa jonkinlaisen mekanismin kokoonpano. Yksinkertaisin esimerkki on CNC, 3D-tulostin ja niin edelleen. Myös "askelimien" avulla ohjataan joskus auton kaasuventtiilin asentoa - ja tämä on vain pieni osa niiden sovelluksesta.

Tämäntyyppisten sähkökäyttöjen toimintojen ja ominaisuuksien kuvaus on erillisen artikkelin aihe. Jos olet kiinnostunut, kirjoita kommentteja, niin julkaisemme sen!

Lineaarimoottori, toisin kuin kaikki edellä mainitut, sen akselin liike ei ole pyörivä, vaan translaatio. Eli se ei pyöri, vaan liikkuu "edestakaisin". He ovat erilaisia:

• vaihtovirta toimintaperiaatteella, joka on samanlainen kuin synkroniset ja asynkroniset sähkömoottorit;
• tasavirta;
• pietsosähköiset;
• magnetostriktiivinen.

Käytännössä ne ovat harvinaisia, niitä käytetään yksiraiteisen rautatien vetona, työkappaleen syöttämiseen erilaisissa koneissa.

Artikkelissa annettu luokitus on kuitenkin valittu käytännöllisyyden näkökulmasta, kun taas kirjallisuudessa sähkökäyttö on ehdotettu jakaa seuraavien kriteerien mukaan.

Muodostetun vääntömomentin ominaisuuksien mukaan:

• hystereesi;
• magnetosähköinen.

Seuraava luokitusvaihtoehto perustuu suunnittelun eroihin ja niiden suunnittelun ominaisuuksiin.

Akselin tyypin ja sijainnin mukaan:

• vaakasuuntaisella akselilla;
• pystysuoralla akselin sijoittelulla.

Suojaus ulkoisen ympäristön vaikutuksilta:

• suojattu korkealta kosteudelta ja pölyltä;
• käytettäväksi räjähdysvaarallisilla alueilla.

Toimintatilan keston mukaan:

• ajoittaiset (vinssit, nosturit, luistiventtiilimoottorit);
• jatkuvaan käyttöön (pumput, ilmanvaihto jne.).

Tehon suhteen on myös mahdollista erottaa pienet, keskisuuret ja suuret koneet. Näiden kapasiteettien rajoja ei kuitenkaan ole järkevää antaa, koska jossain 6 MW on keskimääräinen teho ja jossain 1 kW on kolossaali luku.

On mahdotonta tarkastella yksityiskohtaisesti kaikkia tyyppejä yhdessä artikkelissa, joten tarkastelemme jokaista versiota erikseen. Toivomme, että lyhyesti annettu luokittelu auttoi sinua ymmärtämään, minkä tyyppiset AC- ja DC-sähkömoottorit ovat, sekä mitä eroja niillä on ja sovellusominaisuuksia!

Aiheeseen liittyvät materiaalit:

• Miten vaihtosähkövirta saadaan
• Jännitteensäätimien tyypit
• Kuinka tehdä yksinkertaisin sähkömoottori omin käsin

Kuten(0)en pidä(0)