Typer DC- og AC-motorer, deres forskjeller

Hvordan motorer fungerer

Prinsippet for drift av alle typer elektriske motorer er samspillet mellom de magnetiske feltene til rotoren og statoren. I dette tilfellet kan magnetfeltet skapes av en permanent magnet eller vikling (spole-elektromagnet).

Avhengig av motorens kraft og type, kan viklingene bare være plassert på statoren eller både på statoren og på rotoren. La oss prøve å forklare enheten og operasjonsprinsippet for dummies i elektrisk.

La oss starte med å se på utformingen av samlemotorer. For eksempel, i små samler DC-motorer, som for radiomodeller, er permanente magneter plassert på statoren, og spoler av kobbertråd er viklet i rotoren. Strømmen til rotorspolene til en slik elektrisk motor tilføres gjennom en børsteenhet som består av børster og en kollektor. Samleren har lameller som viklingsledningene er koblet til.

Etter å ha slått på strømmen, begynner rotoren (armaturen) å rotere, samleren er festet på den, og de stasjonære børstene berører vekselvis forskjellige par med samlelameller. Gjennom børstene og lamellene tilføres strøm til rotorviklingene først til den ene viklingen, deretter til den andre, og skaper dermed et skiftende magnetfelt som samhandler med magnetfeltet. Som et resultat blir polene til de roterende og stasjonære elektromagnetene tiltrukket, og det er grunnen til at rotasjonen skjer.

Hvis vi utelater noen av nyansene, så jo større rotorstrømmen er, jo større er dette feltet og jo raskere roterer rotoren. Dette gjelder imidlertid hovedsakelig for DC- og AC-kollektormaskiner (de er universelle).

Hvis vi snakker om en asynkronmotor (AM) med en ekorn-burrotor, er dette en AC-motor uten børster. I den er viklingene plassert på statoren (a), og rotoren består av stenger (b), kortsluttet av ringer - det såkalte ekornburet.

I dette tilfellet genererer det roterende magnetfeltet til statoren en strøm i rotorstengene, som også genererer et annet magnetfelt. Hva skjer når det er to magneter ved siden av hverandre?

De blir frastøtt eller tiltrukket av hverandre. Siden rotoren er festet i endene i lagre, begynner rotoren å rotere. AD er kun beregnet på vekselstrøm, og dens akselrotasjonshastighet avhenger av frekvensen til strømmen og antall poler i statorviklingene, vil vi vurdere dette problemet mer detaljert i artikkelen om asynkron elektriske motorer.

Men for å starte rotasjonen av akselen til en slik motor, er det viktig enten å skyve den (for å gi en starthastighet), eller å skape et roterende magnetfelt. Den er opprettet ved hjelp av viklinger arrangert på en bestemt måte, koblet til et trefaset strømnettverk. (for eksempel 380V), eller bruk av start- og driftskondensatorer (inkludert asynkron kondensator motorer).

I tillegg til samspillet mellom magnetiske felt i rotasjonen av den elektriske motorakselen, og ampere kraft.

Derfor må du forstå at øyeblikket på akselen til en abstrakt motor og antall omdreininger avhenger av utformingen og typen av den elektriske maskinen, så vel som av styrken til strømmen og dens frekvens. Jeg gjentar at i denne artikkelen vil vi ikke gå dypt inn i detaljene i enheten til hver av typene og typene elektriske motorer, men vi vil lage separate artikler for dette.

Det skal bemerkes at asynkrone og universelle samlemotorer er mest vanlige i hverdagen og i produksjonen, i anleggsmaskiner. De brukes overalt, både for bevegelse av industrielle mekanismer, og for biler, elektriske kjøretøy og brukes i husholdningsapparater, opp til den elektriske tannbørsten.

Hovedklassifisering

Så elektriske motorer er hovedsakelig delt inn i maskiner som opererer på likestrøm så vel som på vekselstrøm. Hva er forskjellen mellom vekselstrøm og likestrøm, fortalte vi i artikkelen: https://samelectrik.ru/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Vi vil vurdere typer elektriske motorer fra maskiner som kjører i utsparing.

AC motorer

De fleste av de elektriske maskinene som brukes i produksjon og i hverdagen for å kjøre heiser, i andre typer elektrisk drift drives av vekselstrøm.

AC-motorer kan klassifiseres som følger:

• asynkron;
• synkron.

I dette tilfellet kjennetegnes asynkrone motorer enten ved utformingen av rotoren:

• med en ekorn-burrotor (mest vanlig med et hvilket som helst antall faser);
• med faserotor (kun trefaset).

Og etter antall faser:

• enfaset (med en startkondensator) brukes i elektriske husholdningsvifter og andre laveffektsenheter;
• kondensator eller tofase (disse er enfase med en kondensator som ikke slår seg av under drift, på grunn av "Andre" fase) brukes i små pumper, ventilasjon, på vaskemaskiner av typen "baby" og gamle produksjonsmodeller USSR;
• trefase er de vanligste og brukes overalt i produksjonen.

Det er forskjellige design av enfase IM, listen inneholder to hovedalternativer!

Et trekk ved alle asynkrone elektriske motorer er at rotorhastigheten er litt mindre enn rotasjonshastigheten til statormagnetfeltet og er lik:

hvor n er antall omdreininger per minutt, f er frekvensen til forsyningsnettet, p er antall polpar, s er slip, og "60" er sekunder per minutt.

Dermed bestemmes rotorhastigheten av frekvensen til forsyningsnettverket, utformingen av viklingene, eller snarere antall polpar (spoler) i den og mengden av slip.

Slip er en størrelse som karakteriserer hvor mye mindre rotorhastigheten er i forhold til frekvensen til det roterende magnetfeltet. Under normale driftsforhold er den i området 0,01-0,06. Enkelt sagt roterer feltet i en stator med ett par poler med en hastighet:

60 * 50/1 = 3000 rpm

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

Ved glidning, for eksempel ved 0,05, vil rotorhastigheten være lik:

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

For å justere hastigheten til slike elektriske motorer, bruk frekvensomformere, siden vi ikke kan påvirke resten av variablene i formelen ovenfor.

De vanligste i Russland er asynkronmotorer med en forsyningsspenning på 220V for tilkobling av viklinger i et deltamønster og 380V i et stjernemønster.

Hvis det roterende feltet til statoren i en trefaset elektrisk maskin skapes av arrangementet av viklingene og en faseforskyvning i nettverket med 120˚, observeres ikke en slik effekt i enfaset. Akselen vil rotere hvis du gir den en innledende rotasjon ved å dreie akselen for hånd eller installere en faseskiftende kondensator, som vil skape et faseskift på startviklingen.

To-fase kondensatormotorer er arrangert på lignende måte, men den andre viklingen slår seg ikke av etter start, men fortsetter å fungere gjennom kondensator. Derfor refererer navnet "to-fase" heller til design- og tilkoblingsskjemaet, og ikke til forsyningskretsene. Både tofase og enfase er designet for å operere fra et 220V nettverk.

Synkrone elektriske motorer (SM) utføres nesten alltid med en eksitasjonsvikling på ankeret, og strømmen eksitasjon overføres til den enten gjennom børsteenheten, eller induseres ved hjelp av en elektromagnetisk systemer.

Dette er nødvendig slik at akselen roterer med en frekvens som sammenfaller med rotasjonsfrekvensen til statorfeltet. Det vil si at det ikke er en slik parameter som å skyve i dette tilfellet.

Eksitasjonsstrømmen tilføres fra spesielle magnetiseringssystemer som "generator-motor" eller elektroniske omformere basert på tyristorer eller transistorer. Det vanligste i innenlandske bedrifter er enheter som VTE, TVU, etc.

Det er ikke alltid et felt vikling og børster, for eksempel i en mikrobølgeovn, en permanent magnet synkronmotor brukes til å drive rotasjonen av parabolen.

Synkronmaskiner er fremtredende og implisitte. De visuelle forskjellene ligger i utformingen av rotoren, i praksis er det forskjell på deres egenskaper, produksjonsmetoder og design. I praksis er det usannsynlig at den gjennomsnittlige husholdningselektrikeren trenger å forholde seg til dem.

Det gjenstår å si det viktigste om AC-motorer - de er vanskelige å justere rotasjonshastigheten på grunn av det faktum at hastigheten deres er knyttet til hastighet. Reduksjon av spenning (strøm) på statoren eller eksitasjon (for synkron og asynkron med en faserotor) fører til et fall i momentet og en økning i mengden av slip (ved AD), mens akselen kan rotere langsommere. For å kontrollere hastigheten til slike motorer trenger du en frekvensomformer. Vi snakket om hvordan du velger en frekvensomformer i artikkelen: https://samelectrik.ru/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

DC-motorer (DC-motorer)

Det finnes følgende typer og typer DC-motorer:

1. DC kollektormotorer. De består av magneter eller en eksitasjonsspole og en armatur, strømmen overføres til armaturviklingen ved hjelp av en børsteenhet, hvis ulempe er gradvis slitasje.
2. Universal samlemotorer. De ligner de forrige, men de kan operere på både like- og vekselstrøm.
3. Børsteløs eller børsteløs. Den består av statorviklinger, permanente magneter er installert på rotoren. Den er koblet til DC-kretsen gjennom en spesiell kontroller som bytter statorviklingene.

Samlermotorer kan deles inn i grupper i henhold til type eksitasjon:

• selvbegeistret;
• med uavhengig spenning.

I henhold til typen tilkobling av feltviklingene skilles de ut som følger:

1. Sekvensiell eksitasjon tillater et høyt dreiemoment på akselen, men tomgangshastigheten er også veldig høy og kan skade motoren (gå i oversving).
2. Parallell eksitasjon - i dette tilfellet er hastigheten mer stabil og endres ikke under belastning, men dreiemomentet på akselen er mindre.
3. Blandet spenning kombinerer fordelene til begge typer.

I DCT-er med lav effekt blir eksitasjon oftest organisert ved hjelp av permanente magneter.

Med uavhengig eksitering av kollektormotoren er stator- og rotorviklingene ikke koblet til hverandre, men er faktisk drevet fra forskjellige kilder. Dermed er det mulig å organisere reguleringen av dreiemomentet eller hastigheten, samt oppnå større energieffektivitet.

Avhengig av utformingen kan en slik elektrisk motor operere enten bare på likestrøm, eller operere på veksel- og likestrøm. I det andre tilfellet kalles de "universell samlemotor". De er utbredt i hverdagen, brukt i kjøkkenapparater og elektroverktøy (kverner, bor, etc.).

Børsteløse motorer er blottet for ulempene som ligger i kollektormotorer på grunn av fraværet av en børsteenhet. Strømmen tilføres de tre statorviklingene, og viklingene kobles av kontrolleren. Faktisk er børsteløse DC-motorer drevet av konvertert vekselstrøm. Du kan finne ut hvordan disse motorene fungerer ved å se følgende video:

De ligner i design på synkronmotorer, bortsett fra at permanente magneter brukes i stedet for elektromagneter. For å rotere en slik motor og øke effektiviteten, brukes Hall-sensorer til å bestemme posisjonen til akselen og riktig veksling av viklingene.

De kalles ofte ventilmotorer, og i engelsktalende kilder kalles slike motorer, avhengig av design, PWSM eller BLDC.

De brukes i datakjølere, som drivenhet for radiostyrte modeller som quadcoptere, samt i motorsykler for sykler.

Ytterligere klassifisering

I tillegg til motorene som er diskutert ovenfor, bør det sies om andre typer, for eksempel:

• stepper;
• servoer;
• lineær;
• rippelstrømmotorer (i likhet med en DC-motor, forskjellen er at strømmen leveres av en likerettet rippelstrøm).

Trinnmotorer og servoer brukes der det er nødvendig å plassere sammenstillingen av en slags mekanisme. Det enkleste eksemplet er CNC, 3D-printer og så videre. Også, ved hjelp av "steppere" kontrollerer noen ganger posisjonen til gassventilen til bilen - og dette er bare en liten del av deres applikasjon.

Beskrivelse av funksjonene og egenskapene til disse typene elektriske stasjoner er et emne for en egen artikkel. Hvis du er interessert, skriv kommentarer, så publiserer vi det!

En lineær motor, i motsetning til alle de ovennevnte, er bevegelsen til akselen ikke roterende, men translasjonell. Det vil si at den ikke spinner, men beveger seg «frem og tilbake». De er forskjellige:

• vekselstrøm etter handlingsprinsippet som ligner på synkrone og asynkrone elektriske motorer;
• likestrøm;
• piezoelektriske;
• magnetostriktiv.

I praksis er de sjelden påtruffet, de brukes som en drivenhet for en monorail-jernbane, for å mate en arbeidende kropp i forskjellige verktøymaskiner.

Klassifiseringen gitt i artikkelen ble imidlertid valgt ut fra et praktisk synspunkt, mens det i litteraturen foreslås å dele den elektriske stasjonen i henhold til følgende kriterier.

Av spesifikasjonene til det genererte dreiemomentet:

• hysterese;
• magnetoelektrisk.

Det neste klassifiseringsalternativet er basert på forskjellene i design og funksjoner i deres design.

Etter type og plassering av skaftet:

• med en horisontal aksel;
• med vertikal akselplassering.

Beskyttelse mot handlinger fra det ytre miljø:

• beskyttet mot høy luftfuktighet og støv;
• for bruk i eksplosjonsfarlige områder.

Etter varigheten av driftsmodusen:

• intermitterende (vinsjer, kraner, portventilmotorer);
• for kontinuerlig drift (pumper, ventilasjon osv.).

Når det gjelder kraft, er det også mulig å skille mellom maskiner med liten, middels, høy effekt. Det gir imidlertid ingen mening å gi grensene for disse kapasitetene, siden et sted er 6 MW gjennomsnittseffekten, og et sted er 1 kW et kolossalt tall.

Det er umulig å vurdere i detalj alle typer i en artikkel, derfor vil vi vurdere hver versjon separat. Vi håper at klassifiseringen som er gitt i korte trekk hjalp deg med å forstå hvilke typer AC- og DC-elektriske motorer, samt hva som er deres forskjeller og applikasjonsfunksjoner!

Relatert materiale:

• Hvordan en elektrisk vekselstrøm oppnås
• Typer spenningsregulatorer
• Hvordan lage den enkleste elektriske motoren med egne hender

Som(0)jeg liker ikke(0)