Tipuri de motoare DC și AC, diferențele lor

Cum funcționează motoarele

Principiul de funcționare a tuturor tipurilor de motoare electrice este interacțiunea câmpurilor magnetice ale rotorului și statorului. În acest caz, câmpul magnetic poate fi creat printr-un magnetic permanent sau înfășurare (bobină-electromagnet).

In functie de puterea si tipul motorului, infasurarile pot fi amplasate doar pe stator sau atat pe stator cat si pe rotor. Să încercăm să explicăm dispozitivul și principiul de funcționare pentru manechine în electricitate.

Să începem prin a ne uita la designul motoarelor colectoare. De exemplu, la motoarele de curent continuu cu colectoare mici, cum ar fi modelele radio, magneții permanenți sunt amplasați pe stator, iar bobinele de sârmă de cupru sunt înfășurate în rotor. Curentul către bobinele rotorului unui astfel de motor electric este furnizat printr-un ansamblu de perii format din perii și un colector. Colectorul are lamele la care sunt conectate cablurile de înfăşurare.

După pornirea alimentării, rotorul (armatura) începe să se rotească, colectorul este fixat pe el, iar periile staționare ating alternativ diferite perechi de lamele colectoare. Prin perii și lamele, curent este furnizat înfășurărilor rotorului mai întâi către o înfășurare, apoi către cealaltă, creând astfel un câmp magnetic schimbător care interacționează cu câmpul magnetului. Ca urmare, polii electromagneților rotativi și staționari sunt atrași, motiv pentru care are loc rotația.

Dacă omitem unele dintre nuanțe, atunci cu cât curentul rotorului este mai mare, cu atât acest câmp este mai mare și cu atât rotorul se rotește mai repede. Cu toate acestea, acest lucru este aplicabil în principal pentru mașinile colectoare DC și AC (sunt universale).

Dacă vorbim despre un motor asincron (AM) cu rotor cu colivie, acesta este un motor AC fără perii. În ea, înfășurările sunt situate pe stator (a), iar rotorul este format din tije (b), scurtcircuitate de inele - așa-numita cușcă de veveriță.

În acest caz, câmpul magnetic rotativ al statorului generează un curent în barele rotorului, care generează și un alt câmp magnetic. Ce se întâmplă când sunt doi magneți unul lângă celălalt?

Sunt respinși sau atrași unul de celălalt. Deoarece rotorul este fixat la capete în rulmenți, rotorul începe să se rotească. AD este destinat numai curentului alternativ, iar viteza de rotație a arborelui său depinde de frecvența curentului și numărul de poli din înfășurările statorului, vom lua în considerare această problemă mai detaliat în articolul despre asincron motoare electrice.

Dar pentru a porni rotația arborelui unui astfel de motor, este important fie să-l împingeți (pentru a da o viteză inițială), fie să creați un câmp magnetic rotativ. Este creat folosind înfășurări dispuse într-un anumit mod, conectate la o rețea de alimentare trifazată. (de exemplu, 380 V) sau folosind condensatori de pornire și de funcționare (inclusiv condensator asincron motoare).

Pe lângă interacțiunea câmpurilor magnetice în rotația arborelui motorului electric și forță amperului.

Prin urmare, trebuie să înțelegeți că momentul pe arborele unui motor abstract și numărul de rotații depind de proiectarea și tipul mașinii electrice, precum și de puterea curentului și frecvența acestuia. Repet că în acest articol nu vom aprofunda detaliile dispozitivului fiecăruia dintre tipurile și tipurile de motoare electrice, ci vom face articole separate pentru aceasta.

Trebuie remarcat faptul că motoarele colectoare asincrone și universale sunt cele mai frecvente în viața de zi cu zi și în producție, în acționările mașinilor de construcții. Se folosesc peste tot, atat pentru miscarea mecanismelor industriale, cat si pentru autoturisme, vehicule electrice si folosite in electrocasnice, pana la periuta de dinti electrica.

Clasificarea principală

Deci, motoarele electrice sunt împărțite în principal în mașini care funcționează atât pe curent continuu, cât și pe curent alternativ. Care este diferența dintre curentul alternativ și curentul continuu, am spus în articol: https://samelectrik.ru/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Vom lua în considerare tipurile de motoare electrice de la mașinile care funcționează în nișă.

motoare de curent alternativ

Majoritatea mașinilor electrice utilizate în producție și în viața de zi cu zi pentru a conduce ascensoarele, în alte tipuri de acționare electrică sunt alimentate de curent alternativ.

Motoarele de curent alternativ pot fi clasificate după cum urmează:

• asincron;
• sincron.

În acest caz, motoarele asincrone se disting fie prin designul rotorului:

• cu un rotor cu cușcă de veveriță (cel mai comun cu orice număr de faze);
• cu rotor de fază (numai trifazat).

Și după numărul de faze:

• monofazate (cu un condensator de pornire) sunt utilizate în ventilatoare electrice de uz casnic și alte dispozitive de putere redusă;
• condensator sau bifazat (acestea sunt monofazate cu un condensator care nu se oprește în timpul funcționării, datorită căruia „A doua” fază) se folosesc în pompe mici, ventilație, pe mașini de spălat tip „baby” și modele vechi de producție URSS;
• trifazate sunt cele mai comune și sunt folosite peste tot în producție.

Există diferite modele de IM monofazat, lista conține două opțiuni principale!

O caracteristică a tuturor motoarelor electrice asincrone este că viteza rotorului este puțin mai mică decât viteza de rotație a câmpului magnetic al statorului și este egală cu:

unde n este numărul de rotații pe minut, f este frecvența rețelei de alimentare, p este numărul de perechi de poli, s este alunecarea și „60” este secundele pe minut.

Astfel, viteza rotorului este determinată de frecvența rețelei de alimentare, de designul înfășurărilor sau, mai degrabă, de numărul de perechi de poli (bobine) din aceasta și de cantitatea de alunecare.

Alunecarea este o cantitate care caracterizează cât de mai mică este viteza rotorului în raport cu frecvența câmpului magnetic rotativ. În condiții normale de funcționare, este în intervalul 0,01-0,06. În termeni simpli, câmpul dintr-un stator cu o pereche de poli se rotește cu o viteză:

60 * 50/1 = 3000 rpm

Cu două perechi - 1500 rpm și cu trei perechi - 1000 rpm.

La alunecare, de exemplu, la 0,05, viteza rotorului va fi egală cu:

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

Pentru a regla viteza unor astfel de motoare electrice, utilizați convertoare de frecvenţă, deoarece nu putem influența restul variabilelor formulei de mai sus.

Cele mai comune în Rusia sunt motoarele asincrone cu o tensiune de alimentare de 220V pentru conectarea înfășurărilor în model delta și 380V în model stea.

Dacă într-o mașină electrică trifazată câmpul rotativ al statorului este creat de aranjarea înfășurărilor și o schimbare de fază în rețea cu 120˚, atunci în monofazat un astfel de efect nu este observat. Arborele se va roti dacă îi oferiți o rotație inițială rotind axul manual sau instalând un condensator de defazare, care va crea o schimbare de fază pe înfășurarea de pornire.

Motoarele cu condensator cu două faze sunt aranjate într-un mod similar, dar a doua înfășurare nu se oprește după pornire, ci continuă să funcționeze. condensator. Prin urmare, denumirea de „două faze” se referă mai degrabă la schema de proiectare și conectare, și nu la circuitele de alimentare. Atât bifazat, cât și monofazat sunt proiectate să funcționeze dintr-o rețea de 220V.

Motoarele electrice sincrone (SM) sunt aproape întotdeauna executate cu o înfășurare de excitație pe armătură, iar curentul excitația îi este transmisă fie prin ansamblul periei, fie indusă de un electromagnetic sisteme.

Acest lucru este necesar pentru ca arborele său să se rotească la o frecvență care coincide cu frecvența de rotație a câmpului statorului. Adică, nu există un astfel de parametru precum alunecarea în acest caz.

Curentul de excitație este furnizat de sisteme speciale de excitație precum „generator-motor” sau convertoare electronice bazate pe tiristoare sau tranzistoare. Cele mai comune la întreprinderile autohtone sunt dispozitive precum VTE, TVU etc.

Nu există întotdeauna o înfășurare de câmp și perii, de exemplu, într-un cuptor cu microunde, un motor sincron cu magnet permanent este utilizat pentru a conduce rotația vasului.

Mașinile sincrone sunt importante și implicite. Diferențele vizuale constă în designul rotorului, în practică există o diferență în caracteristicile, metodele de producție și designul acestora. În practică, este puțin probabil ca electricianul obișnuit să aibă de-a face cu ele.

Rămâne să spunem principalul lucru despre motoarele de curent alternativ - sunt dificil de reglat viteza de rotație din cauza faptului că viteza lor este legată de viteză. Reducerea tensiunii (curentului) pe stator sau excitație (pentru sincron și asincron cu un rotor de fază) duce la o scădere a momentului și o creștere a cantității de alunecare (la AD), în timp ce arborele se poate roti Mai lent. Pentru a controla viteza unor astfel de motoare, aveți nevoie de un convertor de frecvență. Am vorbit despre cum să alegeți un convertor de frecvență în articol: https://samelectrik.ru/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

Motoare de curent continuu (motoare de curent continuu)

Există următoarele tipuri și tipuri de motoare DC:

1. Motoare colectoare de curent continuu. Ele constau din magneți sau o bobină de excitație și o armătură, curentul este transmis către înfășurarea armăturii folosind un ansamblu perie, al cărui dezavantaj este uzura treptată.
2. Motoare colectoare universale. Sunt asemănătoare cu cele anterioare, dar pot funcționa atât pe curent continuu, cât și pe curent alternativ.
3. Fără perii sau fără perii. Este format din înfășurări ale statorului, magneții permanenți sunt instalați pe rotor. Este conectat la circuitul DC printr-un controler special care comută înfășurările statorului.

Motoarele colectoarelor pot fi împărțite în grupuri în funcție de tipul de excitație:

• autoexcitat;
• cu entuziasm independent.

În funcție de tipul de conectare a înfășurărilor de câmp, acestea se disting după cum urmează:

1. Excitația secvențială permite un cuplu mare pe arbore, dar turația de ralanti este, de asemenea, foarte mare și poate deteriora motorul (intră în depășire).
2. Excitație paralelă - în acest caz, viteza este mai stabilă și nu se modifică sub sarcină, dar cuplul pe arbore este mai mic.
3. Excitarea mixtă combină meritele ambelor tipuri.

În DCT-urile colectoare de putere redusă, excitația este cel mai adesea organizată folosind magneți permanenți.

Cu excitarea independentă a motorului colectorului, înfășurările statorului și rotorului nu sunt conectate între ele, ci de fapt sunt alimentate din surse diferite. Astfel, este posibil să se organizeze reglarea cuplului sau a vitezei, precum și a obține o eficiență energetică mai mare.

În funcție de design, un astfel de motor electric poate funcționa fie numai pe curent continuu, fie pe curent alternativ și continuu. În cel de-al doilea caz, ele sunt numite „motor colector universal”. Sunt răspândite în viața de zi cu zi, utilizate în aparatele de bucătărie și uneltele electrice (șlefuitoare, mașină de găurit etc.).

Motoarele fără perii sunt lipsite de dezavantajele inerente motoarelor colectoare din cauza absenței unui ansamblu perii. Curentul este furnizat celor trei înfășurări ale statorului, iar înfășurările sunt comutate de controler. De fapt, motoarele de curent continuu fără perii sunt alimentate de curent alternativ convertit. Puteți afla cum funcționează aceste motoare urmărind următorul videoclip:

Acestea sunt similare ca design cu motoarele sincrone, cu excepția faptului că se folosesc mai degrabă magneți permanenți decât electromagneți. Pentru a roti un astfel de motor și a crește eficiența acestuia, senzorii Hall sunt utilizați pentru a determina poziția arborelui și comutarea corectă a înfășurărilor.

Ele sunt adesea numite motoare cu supape, iar în sursele vorbitoare de limba engleză, astfel de motoare, în funcție de proiectarea lor, se numesc PWSM sau BLDC.

Ele sunt utilizate în coolere de computer, ca unitate pentru modele controlate radio, cum ar fi quadcoptere, și, de asemenea, în motociclete pentru biciclete.

Clasificare suplimentară

Pe lângă motoarele discutate mai sus, ar trebui spus despre alte tipuri, cum ar fi:

• stepper;
• servo-uri;
• liniar;
• motoare cu curent ondulat (similar cu un motor cu curent continuu, diferența este că puterea este furnizată de un curent ondulat redresat).

Motoarele pas cu pas și servomotoarele sunt folosite oriunde este necesar să poziționați ansamblul unui fel de mecanism. Cel mai simplu exemplu este un CNC, o imprimantă 3D și așa mai departe. De asemenea, cu ajutorul „steppers” controlează uneori poziția supapei de accelerație a mașinii - și aceasta este doar o mică parte din aplicarea lor.

Descrierea funcțiilor și caracteristicilor acestor tipuri de unități electrice este un subiect pentru un articol separat. Dacă sunteți interesat, scrieți comentarii și îl vom publica!

Un motor liniar, spre deosebire de toate cele de mai sus, mișcarea arborelui său nu este de rotație, ci de translație. Adică nu se învârte, ci se mișcă „înainte și înapoi”. Sunt diferite:

• curent alternativ pe principiul de acțiune similar cu motoarele electrice sincrone și asincrone;
• curent continuu;
• piezoelectric;
• magnetostrictiv.

În practică, ele sunt rare, sunt folosite ca motor pentru o cale ferată monorail, pentru alimentarea unui corp de lucru în diferite mașini.

Totuși, clasificarea dată în articol a fost aleasă din punct de vedere practic, în timp ce în literatura de specialitate se sugerează împărțirea acționării electrice după următoarele criterii.

După specificul cuplului generat:

• histerezis;
• magnetoelectric.

Următoarea opțiune de clasificare se bazează pe diferențele de design și caracteristicile designului lor.

După tipul și locația arborelui:

• cu un ax orizontal;
• cu plasarea arborelui vertical.

Protecția împotriva acțiunilor mediului extern:

• protejat de umiditate ridicată și praf;
• pentru utilizare în zone explozive.

După durata modului de funcționare:

• intermitent (troliuri, macarale, motoare cu robinete);
• pentru funcționare continuă (pompe, ventilație etc.).

În ceea ce privește puterea, este posibil să se facă distincția între mașini de putere mică, medie, mare. Cu toate acestea, nu are sens să dați limitele acestor capacități, deoarece undeva 6 MW este puterea medie, iar undeva 1 kW este un număr colosal.

Este imposibil să luăm în considerare în detaliu toate tipurile dintr-un articol, prin urmare vom lua în considerare fiecare versiune separat. Sperăm că clasificarea oferită pe scurt v-a ajutat să înțelegeți ce tipuri de motoare electrice AC și DC sunt, precum și care sunt diferențele și caracteristicile aplicației acestora!

Materiale conexe:

• Cum se obține un curent electric alternativ
• Tipuri de regulatoare de tensiune
• Cum să faci cel mai simplu motor electric cu propriile mâini

Ca(0)Nu-mi place(0)