Vrste DC i AC motora, njihove razlike

Kako motori rade

Princip rada svih vrsta elektromotora je interakcija magnetskih polja rotora i statora. U tom slučaju magnetsko polje može biti stvoreno trajnim magnetom ili namotom (zavojnica-elektromagnet).

Ovisno o snazi ​​i vrsti motora, namoti se mogu nalaziti samo na statoru ili i na statoru i na rotoru. Pokušajmo objasniti uređaj i princip rada za lutke u elektrici.

Počnimo s osvrtom na dizajn kolektorskih motora. Na primjer, kod DC motora s malim kolektorima, kao kod radio modela, trajni magneti su smješteni na statoru, a zavojnice bakrene žice su namotane u rotor. Struja do zavojnica rotora takvog elektromotora dovodi se kroz sklop četkica koji se sastoji od četkica i kolektora. Kolektor ima lamele na koje su spojeni vodovi namota.

Nakon uključivanja napajanja, rotor (armatura) se počinje okretati, kolektor je pričvršćen na njega, a nepokretne četke naizmjenično dodiruju različite parove kolektorskih lamela. Preko četkica i lamela struja se dovodi do namota rotora prvo do jednog, a zatim do drugog namota, stvarajući tako promjenjivo magnetsko polje koje je u interakciji s poljem magneta. Kao rezultat, polovi rotirajućih i stacionarnih elektromagneta se privlače, zbog čega dolazi do rotacije.

Ako izostavimo neke nijanse, onda što je struja rotora veća, to je ovo polje veće i rotor se brže rotira. Međutim, to je uglavnom primjenjivo za DC i AC kolektorske strojeve (oni su univerzalni).

Ako govorimo o asinkronom motoru (AM) s kaveznim rotorom, ovo je AC motor bez četkica. U njemu se namoti nalaze na statoru (a), a rotor se sastoji od šipki (b), kratko spojenih prstenovima - takozvani kavez za vjeverice.

U tom slučaju rotirajuće magnetsko polje statora stvara struju u šipkama rotora, što također stvara drugo magnetsko polje. Što se događa kada su dva magneta jedan pored drugog?

One se međusobno odbijaju ili privlače. Budući da je rotor fiksiran na krajevima u ležajevima, rotor se počinje okretati. AD je namijenjen samo za izmjeničnu struju, a njegova brzina vrtnje osovine ovisi o frekvenciji struje i broj polova u namotima statora, to ćemo pitanje detaljnije razmotriti u članku o asinkronom elektromotori.

Ali da biste pokrenuli rotaciju osovine takvog motora, važno je ili ga gurnuti (dati početnu brzinu) ili stvoriti rotirajuće magnetsko polje. Stvara se pomoću namota raspoređenih na određeni način, spojenih na trofaznu električnu mrežu. (na primjer, 380 V) ili korištenjem početnih i radnih kondenzatora (uključujući kondenzatorske asinkrone motori).

Osim interakcije magnetskih polja u rotaciji osovine elektromotora, i amperska sila.

Stoga morate razumjeti da trenutak na osovini apstraktnog motora i broj okretaja ovise o dizajnu i vrsti električnog stroja, kao i o jačini struje i njezinoj frekvenciji. Ponavljam da u ovom članku nećemo ulaziti duboko u detalje uređaja svake vrste i vrste elektromotora, već ćemo za to napraviti zasebne članke.

Valja napomenuti da su asinkroni i univerzalni kolektorski motori najčešći u svakodnevnom životu i proizvodnji, u pogonima građevinskih strojeva. Koriste se posvuda, kako za kretanje industrijskih mehanizama, tako i za automobile, električna vozila i koriste se u kućanskim aparatima, sve do električne četkice za zube.

Glavna klasifikacija

Dakle, elektromotori se uglavnom dijele na strojeve koji rade na istosmjernu, kao i na izmjeničnu struju. Koja je razlika između izmjenične i istosmjerne struje, rekli smo u članku: https://samelectrik.ru/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Razmotrit ćemo vrste elektromotora iz strojeva koji rade na udubljenju.

AC motori

Većina električnih strojeva koji se koriste u proizvodnji iu svakodnevnom životu za pogon dizala, u drugim vrstama električnih pogona napaja se izmjeničnom strujom.

AC motori se mogu klasificirati na sljedeći način:

• asinkroni;
• sinkroni.

U ovom slučaju, asinkroni motori se razlikuju ili po dizajnu rotora:

• s kaveznim rotorom (najčešći s bilo kojim brojem faza);
• s faznim rotorom (samo trofazni).

I po broju faza:

• jednofazni (s početnim kondenzatorom) koriste se u električnim ventilatorima za kućanstvo i drugim uređajima male snage;
• kondenzatorski ili dvofazni (to su jednofazni s kondenzatorom koji se ne isključuje tijekom rada, zbog čega "Druga" faza) koriste se u malim pumpama, ventilaciji, na perilicama "baby" tipa i starim proizvodnim modelima SSSR;
• trofazne su najčešće i koriste se posvuda u proizvodnji.

Postoje različiti dizajni jednofaznih IM, popis sadrži dvije glavne opcije!

Značajka svih asinkronih elektromotora je da je brzina rotora nešto manja od brzine vrtnje magnetskog polja statora i jednaka je:

gdje je n broj okretaja u minuti, f je frekvencija opskrbne mreže, p je broj parova polova, s je klizanje, a "60" je sekunda u minuti.

Dakle, brzina rotora određena je frekvencijom opskrbne mreže, dizajnom namota, odnosno brojem parova polova (zavojnica) u njoj i količinom klizanja.

Klizanje je veličina koja karakterizira koliko je manja brzina rotora u odnosu na frekvenciju rotacijskog magnetskog polja. U normalnim radnim uvjetima, on je u rasponu od 0,01-0,06. Jednostavno rečeno, polje u statoru s jednim parom polova rotira se brzinom:

60 * 50/1 = 3000 o/min

S dva para - 1500 o/min, a s tri para - 1000 o/min.

Prilikom klizanja, na primjer, na 0,05, brzina rotora bit će jednaka:

3000 * (1-0,05) = 2850 o/min

Za podešavanje brzine takvih elektromotora koristite frekventni pretvarači, budući da ne možemo utjecati na ostale varijable gornje formule.

Najčešći u Rusiji su asinkroni motori s naponom napajanja od 220V za spajanje namota u trokut i 380V u zvjezdasti uzorak.

Ako se u trofaznom električnom stroju rotacijsko polje statora stvara rasporedom namota i faznim pomakom u mreži za 120˚, tada se u jednofaznom takav učinak ne opaža. Osovina će se rotirati ako joj date početnu rotaciju okretanjem osovine rukom ili ugradnjom kondenzatora za pomicanje faze, koji će stvoriti fazni pomak na početnom namotu.

Dvofazni kondenzatorski motori raspoređeni su na sličan način, ali drugi namot se ne isključuje nakon pokretanja, već nastavlja raditi kondenzator. Stoga se naziv "dvofazni" prije odnosi na dizajn i shemu spajanja, a ne na krugove napajanja. I dvofazni i jednofazni su dizajnirani za rad iz mreže od 220 V.

Sinkroni elektromotori (SM) gotovo uvijek se izvode s uzbudnim namotom na armaturi, a struja uzbuđenje se prenosi na njega ili kroz sklop četkice, ili inducira elektromagnetsko sustavima.

To je potrebno kako bi se njegova osovina rotirala frekvencijom koja se podudara s frekvencijom rotacije polja statora. Odnosno, u ovom slučaju ne postoji takav parametar kao klizanje.

Struja uzbude se napaja iz posebnih sustava uzbude kao što su "generator-motor" ili elektronički pretvarači na bazi tiristora ili tranzistori. Najčešći u domaćim poduzećima su uređaji kao što su VTE, TVU itd.

Ne postoji uvijek namot polja i četke, na primjer, u mikrovalnoj pećnici, sinkroni motor s permanentnim magnetom koristi se za pokretanje rotacije posude.

Sinkroni strojevi su istaknuti i implicitni. Vizualne razlike leže u dizajnu rotora, u praksi postoji razlika u njihovim karakteristikama, načinima proizvodnje i dizajnu. U praksi, malo je vjerojatno da će se prosječni kućanski električar morati nositi s njima.

Ostaje reći glavnu stvar o AC motorima - teško im je prilagoditi brzinu rotacije zbog činjenice da je njihova brzina vezana za brzinu. Smanjenje napona (struje) na statoru ili uzbudu (za sinkroni i asinkroni s faznim rotorom) dovodi do pada trenutka i povećanja količine klizanja (kod AD), dok se osovina može rotirati sporije. Za kontrolu brzine takvih motora potreban vam je frekventni pretvarač. O tome kako odabrati frekventni pretvarač razgovarali smo u članku: https://samelectrik.ru/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

DC motori (DC motori)

Postoje sljedeće vrste i vrste DC motora:

1. DC kolektorski motori. Sastoje se od magneta ili uzbudnog svitka i armature, struja se prenosi na namot armature pomoću sklopa četkica, čiji je nedostatak postupno trošenje.
2. Univerzalni kolektorski motori. Slični su prethodnim, ali mogu raditi i na istosmjernu i na izmjeničnu struju.
3. Bez četkica ili bez četkica. Sastoji se od namota statora, na rotoru su ugrađeni trajni magneti. Povezuje se s istosmjernim krugom preko posebnog kontrolera koji prebacuje namote statora.

Motori kolektora mogu se podijeliti u grupe prema vrsti uzbude:

• samouzbuđen;
• neovisnim uzbuđenjem.

Prema vrsti spoja namota polja razlikuju se na sljedeći način:

1. Sekvencijalna pobuda omogućuje veliki zakretni moment na osovini, ali je i broj okretaja u praznom hodu vrlo velik i može oštetiti motor (preći u prekoračenje).
2. Paralelna pobuda - u ovom slučaju brzina je stabilnija i ne mijenja se pod opterećenjem, ali je zakretni moment na osovini manji.
3. Mješovito uzbuđenje spaja prednosti oba tipa.

U kolektorskim DCT-ovima male snage pobuda se najčešće organizira pomoću trajnih magneta.

Uz neovisnu pobudu kolektorskog motora, namoti statora i rotora nisu međusobno povezani, već se zapravo napajaju iz različitih izvora. Tako je moguće organizirati regulaciju momenta ili brzine, kao i postići veću energetsku učinkovitost.

Ovisno o izvedbi, takav elektromotor može raditi ili samo na istosmjernu struju ili raditi na izmjeničnu i istosmjernu struju. U drugom slučaju nazivaju se "univerzalni kolektorski motor". Rasprostranjeni su u svakodnevnom životu, koriste se u kuhinjskim aparatima i električnim alatima (brusilice, bušilice itd.).

Motori bez četkica su lišeni nedostataka svojstvenih kolektorskim motorima zbog nepostojanja sklopa četkica. Struja se dovodi do tri namota statora, a namote se prebacuje pomoću regulatora. Zapravo, istosmjerni motori bez četkica se napajaju pretvorenom izmjeničnom strujom. Možete saznati kako ti motori rade gledajući sljedeći video:

Dizajnom su slični sinkronim motorima, osim što se koriste trajni magneti, a ne elektromagneti. Za rotaciju takvog motora i povećanje njegove učinkovitosti, Hall senzori se koriste za određivanje položaja osovine i ispravnog prebacivanja namota.

Često se nazivaju ventilski motori, a u izvorima engleskog govornog područja takvi se motori, ovisno o njihovoj izvedbi, nazivaju PWSM ili BLDC.

Koriste se u hladnjakima računala, kao pogon za radio-upravljane modele kao što su kvadrokopteri, a također i u motociklima za bicikle.

Dodatna klasifikacija

Uz gore navedene motore, treba reći i o drugim vrstama, kao što su:

• steper;
• servo;
• linearni;
• motori s valovitom strujom (slično kao kod istosmjernog motora, razlika je u tome što se napajanje napaja ispravljenom strujom mreškanja).

Koračni motori i servo koriste se gdje god je potrebno postaviti sklop nekog mehanizma. Najjednostavniji primjer je CNC, 3D printer i tako dalje. Također, uz pomoć "stepera" ponekad kontrolirate položaj prigušne zaklopke automobila - a to je samo mali dio njihove primjene.

Opis funkcija i značajki ovih vrsta električnih pogona tema je za poseban članak. Ako ste zainteresirani, napišite komentare i mi ćemo ih objaviti!

Linearni motor, za razliku od svega navedenog, kretanje njegove osovine nije rotacijsko, već translacijsko. Odnosno, ne vrti se, već se kreće "naprijed-nazad". Oni su različiti:

• izmjenična struja po principu djelovanja slično sinkronim i asinkronim elektromotorima;
• istosmjerna struja;
• piezoelektrični;
• magnetostriktivni.

U praksi su rijetki, koriste se kao pogon za jednošinsku prugu, za napajanje radnog tijela u raznim strojevima.

Međutim, klasifikacija navedena u članku odabrana je s gledišta praktičnosti, dok se u literaturi predlaže podjela elektropogona prema sljedećim kriterijima.

Prema specifičnostima generiranog momenta:

• histereza;
• magnetoelektrični.

Sljedeća opcija klasifikacije temelji se na razlikama u dizajnu i značajkama njihovog dizajna.

Po vrsti i mjestu osovine:

• s vodoravnom osovinom;
• s vertikalnim postavljanjem osovine.

Zaštita od djelovanja vanjskog okruženja:

• zaštićen od visoke vlage i prašine;
• za korištenje u eksplozivnim područjima.

Po trajanju načina rada:

• povremeni (vitla, dizalice, motori zasuna);
• za kontinuirani rad (pumpe, ventilacija, itd.).

Po snazi ​​je također moguće razlikovati strojeve male, srednje, velike snage. Međutim, nema smisla navoditi granice tih kapaciteta, jer je negdje 6 MW prosječna snaga, a negdje 1 kW kolosalan broj.

Nemoguće je detaljno razmotriti sve vrste unutar jednog članka, stoga ćemo svaku verziju razmotriti zasebno. Nadamo se da vam je ukratko navedena klasifikacija pomogla razumjeti koje su vrste AC i DC elektromotora, kao i koje su njihove razlike i značajke primjene!

Povezani materijali:

• Kako se dobiva izmjenična električna struja
• Vrste regulatora napona
• Kako napraviti najjednostavniji električni motor vlastitim rukama

Kao(0)ne sviđa mi se(0)