Typy jednosmerných a striedavých motorov, ich rozdiely

Ako fungujú motory

Princípom činnosti všetkých typov elektromotorov je interakcia magnetických polí rotora a statora. V tomto prípade môže byť magnetické pole vytvorené permanentným magnetickým alebo vinutím (cievka-elektromagnet).

V závislosti od výkonu a typu motora môžu byť vinutia umiestnené len na statore alebo na statore aj na rotore. Pokúsme sa vysvetliť zariadenie a princíp činnosti pre figuríny v elektrike.

Začnime pohľadom na konštrukciu kolektorových motorov. Napríklad v malých kolektorových jednosmerných motoroch, ako sú rádiové modely, sú permanentné magnety umiestnené na statore a cievky z medeného drôtu sú navinuté v rotore. Prúd do cievok rotora takéhoto elektromotora je privádzaný cez zostavu kief pozostávajúcu z kief a zberača. Kolektor má lamely, ku ktorým sú pripojené vývody vinutia.

Po zapnutí napájania sa rotor (kotva) začne otáčať, kolektor je na ňom pripevnený a stacionárne kefy sa striedavo dotýkajú rôznych párov kolektorových lamiel. Prostredníctvom kefiek a lamiel sa prúd privádza do vinutí rotora najprv do jedného vinutia, potom do druhého, čím sa vytvára meniace sa magnetické pole, ktoré interaguje s poľom magnetu. V dôsledku toho sa póly rotujúcich a stacionárnych elektromagnetov priťahujú, a preto dochádza k rotácii.

Ak vynecháme niektoré nuansy, potom čím väčší je prúd rotora, tým väčšie je toto pole a tým rýchlejšie sa rotor otáča. Platí to však hlavne pre jednosmerné a striedavé kolektorové stroje (sú univerzálne).

Ak hovoríme o asynchrónnom motore (AM) s rotorom vo veveričke, ide o striedavý motor bez kief. V ňom sú vinutia umiestnené na statore (a) a rotor pozostáva z tyčí (b), skratovaných krúžkami - takzvaná veverička.

V tomto prípade rotujúce magnetické pole statora generuje prúd v tyčiach rotora, ktorý tiež vytvára ďalšie magnetické pole. Čo sa stane, keď sú dva magnety vedľa seba?

Navzájom sa odpudzujú alebo priťahujú. Keďže rotor je na koncoch upevnený v ložiskách, rotor sa začne otáčať. AD je určený len pre striedavý prúd a jeho rýchlosť otáčania hriadeľa závisí od frekvencie prúdu a počet pólov vo vinutí statora, túto otázku podrobnejšie zvážime v článku o asynchrónnych elektromotory.

Ale na spustenie rotácie hriadeľa takéhoto motora je dôležité buď ho zatlačiť (udeliť počiatočnú rýchlosť), alebo vytvoriť rotujúce magnetické pole. Vytvára sa pomocou vinutí usporiadaných určitým spôsobom, pripojených k trojfázovej elektrickej sieti. (napríklad 380 V), alebo pomocou štartovacích a prevádzkových kondenzátorov (vrátane kondenzátora asynchrónneho motory).

Okrem interakcie magnetických polí pri otáčaní hriadeľa elektromotora, a ampérová sila.

Preto musíte pochopiť, že moment na hriadeli abstraktného motora a počet otáčok závisia od konštrukcie a typu elektrického stroja, ako aj od sily prúdu a jeho frekvencie. Opakujem, že v tomto článku nepôjdeme hlboko do podrobností o zariadení každého z typov a typov elektromotorov, ale urobíme na to samostatné články.

Treba poznamenať, že asynchrónne a univerzálne kolektorové motory sú najčastejšie v každodennom živote a vo výrobe, v pohonoch stavebných strojov. Používajú sa všade, ako pre pohyb priemyselných mechanizmov, tak pre automobily, elektrické vozidlá a používané v domácich spotrebičoch až po elektrickú zubnú kefku.

Hlavná klasifikácia

Elektromotory sa teda delia hlavne na stroje, ktoré fungujú na jednosmerný aj striedavý prúd. Aký je rozdiel medzi striedavým a jednosmerným prúdom, povedali sme v článku: https://samelectrik.ru/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Zvážime typy elektromotorov zo strojov bežiacich na výklenku.

AC motory

Väčšina elektrických strojov používaných vo výrobe a v každodennom živote na pohon výťahov, v iných typoch elektrického pohonu je napájaná striedavým prúdom.

Striedavé motory možno klasifikovať takto:

• asynchrónne;
• synchrónne.

V tomto prípade sa asynchrónne motory vyznačujú buď konštrukciou rotora:

• s rotorom vo veveričke (najbežnejšie s ľubovoľným počtom fáz);
• s fázovým rotorom (iba trojfázový).

A podľa počtu fáz:

• jednofázové (so štartovacím kondenzátorom) sa používajú v domácich elektrických ventilátoroch a iných nízkoenergetických zariadeniach;
• kondenzátor alebo dvojfázové (tieto sú jednofázové s kondenzátorom, ktorý sa počas prevádzky nevypína, vďaka čomu "Druhá" fáza) sa používajú v malých čerpadlách, ventilácii, na práčkach "detského" typu a starých výrobných modeloch ZSSR;
• trojfázové sú najbežnejšie a používajú sa všade vo výrobe.

Existujú rôzne návrhy jednofázových IM, zoznam obsahuje dve hlavné možnosti!

Vlastnosťou všetkých asynchrónnych elektromotorov je, že rýchlosť rotora je o niečo nižšia ako rýchlosť otáčania magnetického poľa statora a rovná sa:

kde n je počet otáčok za minútu, f je frekvencia napájacej siete, p je počet pólových párov, s je sklz a "60" je počet sekúnd za minútu.

Rýchlosť rotora je teda určená frekvenciou napájacej siete, konštrukciou vinutia alebo skôr počtom pólových párov (cievok) v nej a veľkosťou sklzu.

Sklz je veličina, ktorá charakterizuje, o koľko menšia je rýchlosť rotora v porovnaní s frekvenciou rotujúceho magnetického poľa. Za normálnych prevádzkových podmienok sa pohybuje v rozmedzí 0,01-0,06. Zjednodušene povedané, pole v statore s jedným párom pólov sa otáča rýchlosťou:

60 * 50/1 = 3000 ot./min

S dvoma pármi - 1500 ot./min a s tromi pármi - 1000 ot./min.

Pri posúvaní, napríklad pri 0,05, sa rýchlosť rotora bude rovnať:

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

Na nastavenie rýchlosti takýchto elektromotorov použite frekvenčné meniče, keďže zvyšok premenných vyššie uvedeného vzorca nemôžeme ovplyvniť.

Najbežnejšie v Rusku sú asynchrónne motory s napájacím napätím 220 V na pripojenie vinutí v trojuholníkovom vzore a 380 V v hviezdnom vzore.

Ak je v trojfázovom elektrickom stroji rotačné pole statora vytvorené usporiadaním vinutí a fázovým posunom v sieti o 120˚, potom v jednofázovom takýto účinok nie je pozorovaný. Hriadeľ sa bude otáčať, ak mu dáte počiatočnú rotáciu otáčaním hriadeľa rukou alebo inštaláciou kondenzátora s fázovým posunom, ktorý vytvorí fázový posun na štartovacom vinutí.

Dvojfázové kondenzátorové motory sú usporiadané podobným spôsobom, ale druhé vinutie sa po spustení nevypne, ale pokračuje v práci kondenzátor. Preto názov „dvojfázový“ odkazuje skôr na konštrukciu a schému zapojenia, a nie na napájacie obvody. Dvojfázové aj jednofázové sú určené na prevádzku zo siete 220V.

Synchrónne elektromotory (SM) sa takmer vždy vykonávajú s budiacim vinutím na kotve a prúdom excitácia sa do nej prenáša buď cez zostavu kefky, alebo je indukovaná elektromagnetickým systémov.

To je nevyhnutné na to, aby sa jeho hriadeľ otáčal frekvenciou, ktorá sa zhoduje s frekvenciou otáčania poľa statora. To znamená, že v tomto prípade neexistuje taký parameter ako posuvné.

Budiaci prúd je napájaný zo špeciálnych budiacich systémov ako sú "generátor-motor" alebo elektronické meniče na báze tyristorov alebo tranzistorov. Najbežnejšie v domácich podnikoch sú zariadenia ako VTE, TVU atď.

Nie vždy existuje vinutie poľa a kefy, napríklad v mikrovlnnej rúre sa na pohon rotácie riadu používa synchrónny motor s permanentným magnetom.

Synchrónne stroje sú výrazné a implicitné. Vizuálne rozdiely spočívajú v konštrukcii rotora, v praxi je rozdiel v ich charakteristikách, výrobných metódach a konštrukcii. V praxi je nepravdepodobné, že by sa s nimi bežný elektrikár v domácnosti musel vysporiadať.

Zostáva povedať hlavnú vec o striedavých motoroch - je ťažké nastaviť rýchlosť otáčania, pretože ich rýchlosť je viazaná na rýchlosť. Zníženie napätia (prúdu) na statore alebo budení (pre synchrónne a asynchrónne s fázovým rotorom) vedie k poklesu momentu a zvýšeniu veľkosti sklzu (pri AD), zatiaľ čo hriadeľ sa môže otáčať pomalšie. Na ovládanie rýchlosti takýchto motorov potrebujete frekvenčný menič. O tom, ako si vybrať frekvenčný menič, sme hovorili v článku: https://samelectrik.ru/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

Jednosmerné motory (jednosmerné motory)

Existujú nasledujúce typy a typy jednosmerných motorov:

1. Jednosmerné kolektorové motory. Pozostávajú z magnetov alebo budiacej cievky a kotvy, prúd sa prenáša do vinutia kotvy pomocou kefovej zostavy, ktorej nevýhodou je postupné opotrebovanie.
2. Univerzálne kolektorové motory. Sú podobné predchádzajúcim, ale môžu pracovať na jednosmernom aj striedavom prúde.
3. Bezkefkový alebo bezkefkový. Skladá sa z vinutia statora, na rotore sú inštalované permanentné magnety. Je pripojený k obvodu jednosmerného prúdu cez špeciálny ovládač, ktorý spína vinutia statora.

Kolektorové motory možno rozdeliť do skupín podľa typu budenia:

• sebavzrušený;
• s nezávislým vzrušením.

Podľa typu pripojenia vinutí poľa sa rozlišujú takto:

1. Sekvenčné budenie umožňuje vysoký krútiaci moment na hriadeli, no voľnobežné otáčky sú tiež veľmi vysoké a môžu poškodiť motor (pretáčať).
2. Paralelné budenie - v tomto prípade sú otáčky stabilnejšie a pri zaťažení sa nemenia, ale krútiaci moment na hriadeli je menší.
3. Zmiešané vzrušenie spája prednosti oboch typov.

V kolektoroch DCT s nízkym výkonom je budenie najčastejšie organizované pomocou permanentných magnetov.

Pri nezávislom budení kolektorového motora nie sú vinutia statora a rotora navzájom spojené, ale v skutočnosti sú napájané z rôznych zdrojov. Takto je možné organizovať reguláciu krútiaceho momentu alebo otáčok, ako aj dosiahnuť vyššiu energetickú účinnosť.

V závislosti od konštrukcie môže takýto elektromotor pracovať buď iba na jednosmerný prúd, alebo na striedavý a jednosmerný prúd. V druhom prípade sa nazývajú "univerzálny kolektorový motor". Sú rozšírené v každodennom živote, používajú sa v kuchynských spotrebičoch a elektrickom náradí (brúsky, vŕtačky atď.).

Bezuhlíkové motory nemajú nevýhody spojené s kolektorovými motormi v dôsledku absencie zostavy kefy. Prúd sa privádza do troch statorových vinutí a vinutia sú spínané regulátorom. V skutočnosti sú bezkomutátorové jednosmerné motory napájané premeneným striedavým prúdom. Ako tieto motory fungujú, môžete zistiť sledovaním nasledujúceho videa:

Konštrukciou sú podobné synchrónnym motorom, až na to, že sa používajú skôr permanentné magnety ako elektromagnety. Na otáčanie takéhoto motora a zvýšenie jeho účinnosti slúžia Hallove senzory na určenie polohy hriadeľa a správneho spínania vinutí.

Často sa nazývajú ventilové motory a v anglicky hovoriacich zdrojoch sa takéto motory v závislosti od ich konštrukcie nazývajú PWSM alebo BLDC.

Používajú sa v chladičoch počítačov, ako pohon rádiom riadených modelov ako sú kvadrokoptéry a tiež v motocykloch pre bicykle.

Dodatočná klasifikácia

Okrem vyššie uvedených motorov by sa malo povedať o ďalších typoch, ako napríklad:

• stepper;
• servá;
• lineárny;
• motory so zvlneným prúdom (podobne ako pri jednosmernom motore, rozdiel je v tom, že výkon dodáva usmernený zvlnený prúd).

Krokové motory a servá sa používajú všade tam, kde je potrebné polohovať zostavu nejakého mechanizmu. Najjednoduchším príkladom je CNC, 3D tlačiareň atď. Tiež pomocou "stepperov" niekedy ovládate polohu škrtiacej klapky automobilu - a to je len malá časť ich použitia.

Popis funkcií a vlastností týchto typov elektrických pohonov je témou na samostatný článok. Ak máte záujem, napíšte komentáre a my to zverejníme!

Lineárny motor, na rozdiel od všetkých vyššie uvedených, pohyb jeho hriadeľa nie je rotačný, ale translačný. To znamená, že sa netočí, ale pohybuje sa „tam a späť“. Sú rôzne:

• striedavý prúd na princípe činnosti podobný synchrónnym a asynchrónnym elektromotorom;
• priamy prúd;
• piezoelektrické;
• magnetostrikčný.

V praxi sú zriedkavé, používajú sa ako pohon jednokoľajovej železnice, na podávanie pracovného telesa v rôznych strojoch.

Klasifikácia uvedená v článku však bola zvolená z hľadiska praktickosti, pričom v literatúre sa odporúča rozdeliť elektrický pohon podľa nasledujúcich kritérií.

Podľa špecifík generovaného krútiaceho momentu:

• hysteréza;
• magnetoelektrický.

Ďalšia možnosť klasifikácie je založená na rozdieloch v dizajne a vlastnostiach ich dizajnu.

Podľa typu a umiestnenia hriadeľa:

• s horizontálnym hriadeľom;
• s vertikálnym umiestnením hriadeľa.

Ochrana pred pôsobením vonkajšieho prostredia:

• chránené pred vysokou vlhkosťou a prachom;
• pre použitie vo výbušnom prostredí.

Podľa trvania prevádzkového režimu:

• prerušované (navijaky, žeriavy, motory posúvačov);
• pre nepretržitú prevádzku (čerpadlá, ventilácia atď.).

Z hľadiska výkonu je tiež možné rozlíšiť stroje malého, stredného, ​​vysokého výkonu. Nemá však zmysel uvádzať limity týchto kapacít, pretože niekde je priemerný výkon 6 MW a niekde je 1 kW kolosálne číslo.

Nie je možné podrobne zvážiť všetky typy v rámci jedného článku, preto zvážime každú verziu samostatne. Dúfame, že uvedená klasifikácia vám v krátkosti pomohla pochopiť, aké typy elektrických motorov na striedavý a jednosmerný prúd sú, ako aj aké sú ich rozdiely a aplikačné vlastnosti!

Súvisiace materiály:

• Ako sa získava striedavý elektrický prúd
• Typy regulátorov napätia
• Ako vyrobiť najjednoduchší elektromotor vlastnými rukami

Páči sa mi to(0)nemám rád(0)