Nuolatinės ir kintamosios srovės variklių tipai, jų skirtumai

Kaip veikia varikliai

Visų tipų elektros variklių veikimo principas yra rotoriaus ir statoriaus magnetinių laukų sąveika. Šiuo atveju magnetinį lauką gali sukurti nuolatinis magnetas arba apvija (ritė-elektromagnetas).

Priklausomai nuo variklio galios ir tipo, apvijos gali būti tik ant statoriaus arba ant statoriaus ir ant rotoriaus. Pabandykime paaiškinti prietaisą ir manekenų veikimo principą elektra.

Pradėkime nuo kolektoriaus variklių konstrukcijos. Pavyzdžiui, mažų kolektorių nuolatinės srovės varikliuose, kaip ir radijo modeliuose, nuolatiniai magnetai yra ant statoriaus, o varinės vielos ritės suvyniotos į rotorių. Srovė į tokio elektros variklio rotoriaus rites tiekiama per šepečių mazgą, susidedantį iš šepečių ir kolektoriaus. Kolektorius turi lameles, prie kurių jungiami apvijų laidai.

Įjungus maitinimą, pradeda suktis rotorius (armatūra), ant jo pritvirtinamas kolektorius, o stacionarūs šepečiai pakaitomis liečia skirtingas kolektoriaus lamelių poras. Per šepečius ir lameles į rotoriaus apvijas tiekiama srovė pirmiausia į vieną, paskui į kitą apviją, taip sukuriant kintantį magnetinį lauką, kuris sąveikauja su magneto lauku. Dėl to traukiami besisukančių ir nejudančių elektromagnetų poliai, todėl ir vyksta sukimasis.

Jei praleisime kai kuriuos niuansus, tai kuo didesnė rotoriaus srovė, tuo didesnis šis laukas ir tuo greičiau sukasi rotorius. Tačiau tai daugiausia taikoma nuolatinės ir kintamosios srovės kolektorių mašinoms (jos yra universalios).

Jei mes kalbame apie asinchroninį variklį (AM) su voverės narvelio rotoriumi, tai yra kintamosios srovės variklis be šepečių. Jame apvijos yra ant statoriaus (a), o rotorių sudaro strypai (b), trumpai sujungti žiedais - vadinamasis voverės narvas.

Šiuo atveju besisukantis statoriaus magnetinis laukas sukuria srovę rotoriaus strypuose, kuri taip pat sukuria kitą magnetinį lauką. Kas atsitinka, kai vienas šalia kito yra du magnetai?

Jie vienas kitą atstumia arba traukia. Kadangi rotorius galuose pritvirtintas guoliuose, rotorius pradeda suktis. AD skirtas tik kintamajai srovei, o jo veleno sukimosi greitis priklauso nuo srovės dažnio ir statoriaus apvijų polių skaičius, mes išsamiau apsvarstysime šį klausimą straipsnyje apie asinchroninį elektros varikliai.

Tačiau norint pradėti suktis tokio variklio velenas, svarbu jį stumti (suteikti pradinį greitį), arba sukurti besisukantį magnetinį lauką. Jis sukurtas naudojant tam tikru būdu išdėstytas apvijas, prijungtas prie trifazio elektros tinklo. (pvz., 380 V) arba naudojant paleidimo ir veikimo kondensatorius (įskaitant asinchroninius kondensatorius varikliai).

Be magnetinių laukų sąveikos sukantis elektros variklio velenui, ir amperinė jėga.

Todėl jūs turite suprasti, kad momentas ant abstraktaus variklio veleno ir apsisukimų skaičius priklauso nuo elektros mašinos konstrukcijos ir tipo, taip pat nuo srovės stiprumo ir jos dažnio. Kartoju, kad šiame straipsnyje mes nesigilinsime į kiekvieno iš elektros variklių tipų ir tipų įrenginio detales, tačiau tam sudarysime atskirus straipsnius.

Pažymėtina, kad asinchroniniai ir universalūs kolektoriniai varikliai dažniausiai naudojami kasdieniame gyvenime ir gamyboje, statybinių mašinų pavarose. Jie naudojami visur, tiek pramoninių mechanizmų judėjimui, tiek automobiliams, elektromobiliams ir naudojami buitinėje technikoje, iki elektrinio dantų šepetėlio.

Pagrindinė klasifikacija

Taigi, elektros varikliai daugiausia skirstomi į mašinas, veikiančias tiek nuolatine, tiek kintamąja srove. Kuo skiriasi kintamoji ir nuolatinė srovė, mes pasakėme straipsnyje: https://samelectrik.ru/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Mes apsvarstysime elektros variklių tipus iš mašinų, veikiančių ant įdubos.

AC varikliai

Dauguma gamyboje ir kasdieniame gyvenime naudojamų elektrinių mašinų liftams vairuoti, kitose elektros pavarose yra maitinamos kintamąja srove.

Kintamosios srovės varikliai gali būti klasifikuojami taip:

• asinchroninis;
• sinchroninis.

Šiuo atveju asinchroniniai varikliai išsiskiria pagal rotoriaus konstrukciją:

• su voverės narvelio rotoriumi (dažniausiai su bet kokiu fazių skaičiumi);
• su faziniu rotoriumi (tik trifazis).

Ir pagal fazių skaičių:

• vienfaziai (su paleidimo kondensatoriumi) naudojami buitiniuose elektriniuose ventiliatoriuose ir kituose mažos galios įrenginiuose;
• kondensatorius arba dvifazis (tai yra vienfazis su kondensatoriumi, kuris neišsijungia veikimo metu, dėl kurio „Antroji“ fazė) naudojami mažuose siurbliuose, ventiliacijoje, „baby“ tipo skalbimo mašinose ir senuose gamybos modeliuose. TSRS;
• trifaziai yra labiausiai paplitę ir naudojami visur gamyboje.

Yra įvairių vienfazių IM konstrukcijų, sąraše yra dvi pagrindinės parinktys!

Visų asinchroninių elektros variklių ypatybė yra ta, kad rotoriaus greitis yra šiek tiek mažesnis už statoriaus magnetinio lauko sukimosi greitį ir yra lygus:

kur n – apsisukimų skaičius per minutę, f – maitinimo tinklo dažnis, p – polių porų skaičius, s – slydimas, o „60“ – sekundės per minutę.

Taigi, rotoriaus greitį lemia tiekimo tinklo dažnis, apvijų konstrukcija, tiksliau polių porų (ritės) skaičius jame ir slydimo dydis.

Slydimas yra dydis, apibūdinantis, kiek mažesnis rotoriaus greitis, palyginti su besisukančio magnetinio lauko dažniu. Įprastomis darbo sąlygomis jis yra 0,01–0,06 diapazone. Paprastais žodžiais tariant, laukas statoriuje su viena polių pora sukasi tokiu greičiu:

60 * 50/1 = 3000 aps./min

Su dviem poromis - 1500 aps./min., o su trimis poromis - 1000 aps./min.

Slenkant, pavyzdžiui, 0,05, rotoriaus greitis bus lygus:

3000 * (1–0,05) = 2850 aps./min

Norėdami reguliuoti tokių elektros variklių greitį, naudokite dažnio keitikliai, nes negalime daryti įtakos kitiems aukščiau pateiktos formulės kintamiesiems.

Rusijoje labiausiai paplitę asinchroniniai varikliai, kurių maitinimo įtampa yra 220 V, skirti apvijų prijungimui trikampiu ir 380 V žvaigždutėmis.

Jei trifazėje elektrinėje mašinoje statoriaus sukimosi laukas susidaro dėl apvijų išdėstymo ir fazės poslinkio tinkle 120˚, tai vienfazėje tokio poveikio nepastebima. Velenas suksis, jei pradinį sukimąsi suteiksite sukdami veleną ranka arba įdėdami fazės poslinkio kondensatorių, kuris sukurs fazės poslinkį pradinėje apvijoje.

Dviejų fazių kondensatorių varikliai yra išdėstyti panašiai, tačiau antroji apvija po paleidimo neišsijungia, o toliau veikia kondensatorius. Todėl pavadinimas "dviejų fazių" veikiau reiškia konstrukciją ir prijungimo schemą, o ne maitinimo grandines. Tiek dvifazis, tiek vienfazis skirtas veikti iš 220V tinklo.

Sinchroniniai elektros varikliai (SM) beveik visada atliekami su žadinimo apvija ant armatūros, o srovė sužadinimas į jį perduodamas arba per šepečio mazgą, arba sužadinamas elektromagnetiniu sistemos.

Tai būtina, kad jo velenas suktųsi tokiu dažniu, kuris sutampa su statoriaus lauko sukimosi dažniu. Tai yra, šiuo atveju nėra tokio parametro kaip slydimas.

Sužadinimo srovė tiekiama iš specialių žadinimo sistemų, tokių kaip "generatorius-variklis" arba elektroniniai keitikliai, kurių pagrindą sudaro tiristoriai arba tranzistoriai. Vidaus įmonėse dažniausiai naudojami tokie įrenginiai kaip VTE, TVU ir kt.

Ne visada yra lauko apvija ir šepečiai, pavyzdžiui, mikrobangų krosnelėje indo sukimuisi naudojamas sinchroninis nuolatinio magneto variklis.

Sinchroninės mašinos yra ryškios ir numanomos. Vizualiniai skirtumai slypi rotoriaus konstrukcijoje, praktiškai skiriasi jų charakteristikos, gamybos būdai ir konstrukcija. Praktiškai paprastam namų elektrikui vargu ar teks su jais susidurti.

Belieka pasakyti pagrindinį dalyką apie kintamosios srovės variklius - jiems sunku reguliuoti sukimosi greitį dėl to, kad jų greitis yra susietas su greičiu. Statoriaus įtampos (srovės) sumažinimas arba sužadinimas (sinchroniniam ir asinchroniniam su faziniu rotoriumi) dėl to sumažėja momentas ir padidėja slydimo kiekis (esant AD), o velenas gali suktis lėčiau. Norint valdyti tokių variklių greitį, reikia dažnio keitiklio. Straipsnyje kalbėjome apie tai, kaip pasirinkti dažnio keitiklį: https://samelectrik.ru/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

Nuolatinės srovės varikliai (nuolatinės srovės varikliai)

Yra šie nuolatinės srovės variklių tipai ir tipai:

1. Nuolatinės srovės kolektorių varikliai. Jie susideda iš magnetų arba žadinimo ritės ir armatūros, srovė perduodama į armatūros apviją naudojant šepetį, kurio trūkumas yra laipsniškas susidėvėjimas.
2. Universalūs kolektoriniai varikliai. Jie yra panašūs į ankstesnius, tačiau gali veikti tiek nuolatine, tiek kintama srove.
3. Be šepetėlių arba be šepetėlių. Jį sudaro statoriaus apvijos, ant rotoriaus sumontuoti nuolatiniai magnetai. Jis prijungtas prie nuolatinės srovės grandinės per specialų valdiklį, kuris perjungia statoriaus apvijas.

Kolektorių variklius galima suskirstyti į grupes pagal sužadinimo tipą:

• savęs susijaudinimas;
• su nepriklausomu jauduliu.

Pagal lauko apvijų prijungimo tipą jie išskiriami taip:

1. Nuoseklus sužadinimas užtikrina didelį sukimo momentą ant veleno, tačiau tuščiosios eigos greitis taip pat yra labai didelis ir gali sugadinti variklį (peršokti).
2. Lygiagretus sužadinimas - tokiu atveju greitis yra stabilesnis ir nesikeičia veikiant apkrovai, tačiau sukimo momentas ant veleno yra mažesnis.
3. Mišrus jaudulys sujungia abiejų tipų privalumus.

Mažos galios kolektoriuose DCT sužadinimas dažniausiai organizuojamas naudojant nuolatinius magnetus.

Nepriklausomai sužadinus kolektoriaus variklį, statoriaus ir rotoriaus apvijos nėra sujungtos viena su kita, o iš tikrųjų yra maitinamos iš skirtingų šaltinių. Taip galima organizuoti sukimo momento ar greičio reguliavimą, taip pat pasiekti didesnį energijos vartojimo efektyvumą.

Priklausomai nuo konstrukcijos, toks elektros variklis gali veikti arba tik nuolatine, arba kintamąja ir nuolatine srove. Antruoju atveju jie vadinami „universaliu kolektoriaus varikliu“. Jie plačiai paplitę kasdieniame gyvenime, naudojami virtuvės prietaisuose ir elektriniuose įrankiuose (šlifuokliuose, grąžtuose ir kt.).

Varikliai be šepetėlių neturi kolektorių varikliams būdingų trūkumų, nes nėra šepečio mazgo. Srovė tiekiama į tris statoriaus apvijas, o apvijas perjungia valdiklis. Tiesą sakant, nuolatinės srovės varikliai be šepetėlių yra maitinami konvertuota kintama srove. Kaip veikia šie varikliai, galite sužinoti žiūrėdami šį vaizdo įrašą:

Savo konstrukcija jie panašūs į sinchroninius variklius, išskyrus tai, kad naudojami nuolatiniai magnetai, o ne elektromagnetai. Norint pasukti tokį variklį ir padidinti jo efektyvumą, Holo jutikliai nustato veleno padėtį ir teisingą apvijų perjungimą.

Jie dažnai vadinami vožtuvų varikliais, o angliškai kalbančiuose šaltiniuose tokie varikliai, priklausomai nuo jų konstrukcijos, vadinami PWSM arba BLDC.

Jie naudojami kompiuterių aušintuvuose, kaip radijo bangomis valdomų modelių, pavyzdžiui, keturkopių, pavara, taip pat dviračių motocikluose.

Papildoma klasifikacija

Be aukščiau aptartų variklių, reikėtų pasakyti apie kitus tipus, tokius kaip:

• steperis;
• servosai;
• linijinis;
• pulsacinės srovės varikliai (panašūs į nuolatinės srovės variklį, skirtumas tas, kad maitinimas tiekiamas iš išlygintos pulsacinės srovės).

Žingsniniai varikliai ir servovarikliai naudojami visur, kur reikia pastatyti kokio nors mechanizmo mazgą. Paprasčiausias pavyzdys yra CNC, 3D spausdintuvas ir pan. Taip pat „žingsnių“ pagalba kartais valdoma automobilio droselio sklendės padėtis – ir tai tik nedidelė jų panaudojimo dalis.

Šių tipų elektrinių pavarų funkcijų ir savybių aprašymas yra atskiro straipsnio tema. Jei susidomėjote, rašykite komentarus ir mes paskelbsime!

Linijinis variklis, skirtingai nuo visų aukščiau išvardytų, jo veleno judėjimas yra ne sukamasis, o transliacinis. Tai yra, jis nesisuka, o juda „pirmyn ir atgal“. Jie skiriasi:

• kintamoji srovė veikimo principu, panašiu į sinchroninius ir asinchroninius elektros variklius;
• nuolatinė srovė;
• pjezoelektrinis;
• magnetostrikcinis.

Praktiškai jie yra reti, naudojami kaip vienabėgio geležinkelio pavara, darbinio kūno maitinimui įvairiose mašinose.

Tačiau straipsnyje pateikta klasifikacija pasirinkta praktiškumo požiūriu, o literatūroje elektrinę pavarą siūloma skirstyti pagal šiuos kriterijus.

Pagal generuojamo sukimo momento specifiką:

• histerezė;
• magnetoelektrinis.

Kitas klasifikavimo variantas pagrįstas dizaino skirtumais ir jų dizaino ypatybėmis.

Pagal veleno tipą ir vietą:

• su horizontaliu velenu;
• su vertikaliu veleno išdėstymu.

Apsauga nuo išorinės aplinkos veiksmų:

• apsaugotas nuo didelės drėgmės ir dulkių;
• skirtas naudoti sprogiose vietose.

Pagal veikimo režimo trukmę:

• su pertrūkiais (gervės, kranai, sklendžių varikliai);
• nuolatiniam darbui (siurbliai, ventiliacija ir kt.).

Pagal galią taip pat galima atskirti mažos, vidutinės, didelės galios mašinas. Tačiau nėra prasmės nurodyti šių galių ribų, nes kai kur 6 MW yra vidutinė galia, o kai kur 1 kW yra kolosalus skaičius.

Viename straipsnyje neįmanoma išsamiai apsvarstyti visų tipų, todėl kiekvieną versiją nagrinėsime atskirai. Tikimės, kad trumpai pateikta klasifikacija padėjo suprasti, kokie yra kintamosios ir nuolatinės srovės elektros variklių tipai, kokie jų skirtumai ir taikymo ypatumai!

Susijusios medžiagos:

• Kaip gaunama kintamoji elektros srovė
• Įtampos reguliatorių tipai
• Kaip savo rankomis pasidaryti paprasčiausią elektros variklį

Kaip(0)man nepatinka(0)