Какво трябва да знаете за съвременните електродвигатели

Статията разглежда различни видове електродвигатели, техните предимства и недостатъци, перспективи за развитие.

Видове електродвигатели

Понастоящем електрическите двигатели са незаменим компонент на всяко производство. В комуналните услуги и в ежедневието те също се използват много често. Например, това са вентилатори, климатици, помпи за отопление и т.н. Следователно, един съвременен електротехник трябва да бъде добре запознат с видовете и дизайна на тези агрегати.

И така, ние изброяваме най-често срещаните видове електродвигатели:

1. двигатели с постоянен ток, с постоянно закрепване на магнит;

2. двигатели с постоянен ток, с арматура с намотка на възбуждане;

3. Синхронни двигатели на променлив ток;

4. Асинхронни двигатели;

5. Сервомотори;

6. Линейни индукционни двигатели;

7. Моторни ролки, т.е. ролки, вътре в които са разположени електродвигатели със зъбни колела;

8. Двигатели на клапаните.

DC двигатели

Този тип двигатели преди се използваха много широко, но в момента той почти изцяло се заменя с асинхронни електродвигатели, поради сравнителната евтиност на приложението на последните. Нова посока в развитието на двигателите с постоянен ток са двигатели с постоянен магнит с постоянна магнитна арматура.

Синхронни двигатели

Синхронните електродвигатели често се използват за различни видове задвижвания, работещи с постоянна скорост, т.е. за вентилатори, компресори, помпи, постоянни генератори и др. Това са двигатели с мощност 20 - 10 000 кВт, за скорости на въртене 125 - 1000 об / мин.

Двигателите се различават от генераторите по наличието на ротор, необходим за асинхронно стартиране, допълнително намотка с късо съединение, както и относително по-малка пропаст между статора и ротора.

Синхронните двигатели имат ефективност по-висока, а масата на единица мощност е по-малка от тази на асинхронните при една и съща скорост на въртене. Ценна характеристика на синхронен двигател в сравнение с асинхронен двигател е способността да го регулира реактивен ток, т.е. cosφ поради промяна в тока на възбуждане на намотката на арматурата. По този начин е възможно да се направи cosφ близо до единство във всички експлоатационни диапазони и по този начин да се увеличи ефективността и да се намалят загубите в електрозахранващата мрежа.

Индукционни двигатели

В момента това е най-често използваният тип двигател. Индукционен двигател е двигател с променлив ток, чиято скорост на ротора е по-ниска от скоростта на въртене на магнитното поле, генерирано от статора.

Чрез промяна на честотата и работния цикъл на напрежението, подавано към статора, е възможно да промените скоростта и момента на въртене на вала на двигателя. Най-често използваните индукционни двигатели с клетка за клечки. Роторът е изработен от алуминий, което намалява теглото и цената му.

Основните предимства на такива двигатели са ниската му цена и ниското тегло. Ремонтът на този тип електромотори е сравнително прост и евтин.

Основните недостатъци са малък стартов въртящ момент на вала и голям стартов ток 3-5 пъти по-висок от работния. Друг голям недостатък на индукционния двигател е ниската му ефективност в режим на частично натоварване. Например, при натоварване от 30% от номиналната, ефективността може да спадне от 90% на 40-60%!

Основният начин за справяне с недостатъците на индукционния двигател е използването на честотно задвижване. Честотно задвижване преобразува мрежово напрежение 220 / 380V в импулсно напрежение с променлива честота и работен цикъл. По този начин е възможно широко да се промени скоростта и въртящия момент на вала на двигателя и да се отървете от почти всички присъщи му недостатъци.Единствената "муха в мехлема" в тази "бъчва с мед" е високата цена на честотното задвижване, но на практика всички разходи се изплащат в рамките на една година!

сервомотори

Тези двигатели заемат специална ниша, те се използват там, където се изискват прецизни промени в позицията и скоростта. Това са космическите технологии, роботиката, машините с ЦПУ и т.н.

Такива двигатели се отличават с използването на котви с малък диаметър, като малък диаметър е леко тегло. Поради ниското тегло е възможно да се постигне максимално ускорение, т.е. бързи движения. Тези двигатели обикновено имат система от сензори за обратна връзка, която позволява да се увеличи точността на движение и да се прилагат сложни алгоритми за движение и взаимодействие на различни системи.

Линейни индукционни двигатели

Линеен индукционен двигател създава магнитно поле, което движи плочата в двигателя. Точността на движение може да бъде 0,03 мм на метър движение, което е три пъти по-малко от дебелината на човешка коса! Обикновено към механизъм, който трябва да бъде преместен, е прикрепена плоча (плъзгач).

Такива двигатели имат много висока скорост на движение (до 5 m / s) и следователно висока производителност. Скоростта и стъпката на движение могат да бъдат променени. Тъй като двигателят има минимум подвижни части, той има висока надеждност.

Моторни ролки

Дизайнът на такива ролки е доста прост: вътре задвижващата ролка е миниатюрен DC мотор и скоростна кутия. Моторните ролки се използват на различни конвейери и сортиращи линии.

Предимствата на моторните ролки са ниско ниво на шум, по-висока ефективност в сравнение с външно задвижване, моторната ролка практически не изисква поддръжка, тъй като работи само когато трябва да преместите конвейера, ресурсът му е много голям. Когато подобна ролка не успее, тя може да бъде заменена с друга в най-кратки срокове.

Клапани двигатели

Клапан се нарича всеки двигател, при който регулирането на режимите на работа се извършва с помощта на полупроводникови (клапанни) преобразуватели. По правило това е синхронен двигател с възбуждане от постоянни магнити. Статорът на двигателя се управлява от инвертор с микропроцесорно управление. Двигателят е оборудван със сензорна система, която осигурява обратна връзка относно положението, скоростта и ускорението.

Основните предимства на вентилните електродвигатели са:

1. Безконтактност и липса на възли, изискващи поддръжка,

2. висок ресурс;

3. Голям стартов въртящ момент и голям капацитет на претоварване на момента (5 или повече пъти);

4. Преходни процеси с висока производителност;

5. Огромен диапазон от настройки за скорост от 1: 10000 или повече, която е с поне два порядъка по-висока от тази на асинхронните двигатели;

6. Най-добрите показатели за ефективност и cosφ, тяхната ефективност при всички натоварвания надвишава 90%. В същото време, при асинхронни двигатели, ефективността при половин товар може да спадне до 40-60%!

7. Минимални токове на отворен кръг и токове на включване;

8. индикатори за минимално тегло и размер;

9. Минимален срок на изплащане.

По конструктивни характеристики такива двигатели са разделени на два основни типа: безконтактни двигатели с постоянен и променлив ток.

Основната посока за подобряване на двигателите на клапаните в момента е разработването на адаптивни алгоритми за управление без сензор. Това ще намали разходите и ще увеличи надеждността на такива устройства.

В такава малка статия, разбира се, е невъзможно да се отразят всички аспекти на развитието на електрическите задвижващи системи, защото Това е много интересна и бързо развиваща се област в технологиите. Годишните изложения за електротехника ясно показват постоянния растеж на броя на компаниите, които искат да овладеят тази област. Лидерите на този пазар, както винаги, са Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc и т.н.