Ce trebuie să știți despre motoarele electrice moderne

Articolul discută diverse tipuri de motoare electrice, avantajele și dezavantajele acestora, perspectivele de dezvoltare.

Tipuri de motoare electrice

Motoarele electrice, în prezent, sunt o componentă indispensabilă a oricărei producții. În utilități și în viața de zi cu zi, sunt de asemenea utilizate foarte des. De exemplu, acestea sunt ventilatoare, aparate de aer condiționat, pompe pentru încălzire etc. Prin urmare, un electrician modern trebuie să fie bine versat în tipurile și designul acestor unități.

Deci, enumerăm cele mai comune tipuri de motoare electrice:

1. Motoare cu curent continuu, cu o ancoră cu magnet permanent;

2. Motoare cu curent continuu, cu o armătură cu înfășurare de excitație;

3. Motoare cu sincronizare;

4. Motoare cu inducție de curent alternativ;

5. Servomotoare;

6. Motoare cu inducție liniară;

7. role cu motor, adică role în interiorul cărora sunt amplasate motoare electrice cu angrenaje;

8. Motoare supape.

Motoare cu curent continuu

Acest tip de motor a fost folosit anterior pe scară largă, dar în prezent este înlocuit aproape complet de motoare electrice asincrone, datorită rentabilității comparative a aplicării acestuia din urmă. O nouă direcție în dezvoltarea motoarelor cu curent continuu sunt motoarele cu supapă continuă cu armatura permanentă a magnetului.

Motoare sincrone

Motoarele electrice sincrone sunt adesea utilizate pentru diferite tipuri de acționări care operează cu o viteză constantă, adică. pentru ventilatoare, compresoare, pompe, generatoare de curent continuu etc. Este vorba despre motoare cu o putere de 20 - 10.000 kW, pentru viteze de rotație de 125 - 1000 rpm.

Motoarele diferă de generatoarele în prezența unui rotor, necesare pentru pornirea asincronă, o înfășurare suplimentară de scurtcircuit, precum și un decalaj relativ mai mic între stator și rotor.

Motoarele sincrone au eficiență mai mare, iar masa per unitate de putere este mai mică decât cea a celor asincrone cu aceeași viteză de rotație. O caracteristică valoroasă a unui motor sincron în comparație cu un motor asincron este capacitatea de reglare a acestuia curent reactiv, adică cosφ datorită schimbării curentului de excitație a înfășurării armăturii. Astfel, este posibil să facem cosφ aproape de unitate în toate domeniile de operare și, astfel, să creștem eficiența și să reducem pierderile din rețeaua de alimentare.

Motoare cu inducție

În prezent, acesta este cel mai utilizat tip de motor. Un motor de inducție este un motor cu curent alternativ a cărui viteză a rotorului este mai mică decât viteza de rotație a câmpului magnetic generat de stator.

Prin schimbarea frecvenței și a ciclului de funcționare a tensiunii furnizate statorului, este posibilă modificarea vitezei și momentului de rotație pe arborele motorului. Cele mai utilizate motoare cu inducție în cușcă de veveriță. Rotorul este realizat din aluminiu, ceea ce îi reduce greutatea și costul.

Principalele avantaje ale unor astfel de motoare sunt prețul redus și greutatea redusă. Repararea acestui tip de motor electric este relativ simplă și ieftină.

Dezavantajele principale sunt un cuplu de pornire mic pe arbore și un curent de pornire mare de 3-5 ori mai mare decât cel de lucru. Un alt mare dezavantaj al motorului cu inducție este eficiența scăzută a acestuia în modul de încărcare parțială. De exemplu, la o sarcină de 30% din nominal, eficiența poate scădea de la 90% la 40-60%!

Principala modalitate de a face față dezavantajelor unui motor cu inducție este utilizarea unei acționări de frecvență. Unitate de frecvență transformă tensiunea de rețea 220 / 380V într-o tensiune de impuls cu frecvență variabilă și ciclu de serviciu. Astfel, este posibilă schimbarea pe scară largă a vitezei și a cuplului pe arborele motorului și a scăpa de aproape toate defectele sale inerente.Singura „muscă în unguent” din acest „butoi de miere” este prețul ridicat al acționării cu frecvență, dar în practică toate costurile plătesc într-un an!

Servomotoare

Aceste motoare ocupă o nișă specială, sunt folosite acolo unde sunt necesare schimbări de precizie în poziție și viteză. Este vorba despre tehnologie spațială, robotică, mașini CNC etc.

Astfel de motoare se disting prin utilizarea unor ancore de diametru mic, ca diametrul mic este greutatea ușoară. Datorită greutății scăzute, este posibilă realizarea unei accelerații maxime, adică. mișcări rapide. Aceste motoare au de obicei un sistem de senzori de feedback, care permite creșterea preciziei mișcării și implementarea unor algoritmi complexi pentru mișcarea și interacțiunea diferitelor sisteme.

Motoare cu inducție liniară

Un motor liniar de inducție creează un câmp magnetic care mișcă placa în motor. Precizia mișcării poate fi de 0,03 mm pe metru de mișcare, care este de trei ori mai mică decât grosimea unui păr uman! De obicei, o placă (slider) este atașată la un mecanism care trebuie mișcat.

Astfel de motoare au o viteză foarte mare de deplasare (până la 5 m / s) și, prin urmare, performanțe ridicate. Viteza de deplasare și pasul pot fi schimbate. Deoarece motorul are un minim de piese mobile, are o fiabilitate ridicată.

Role de motor

Proiectarea unor astfel de role este destul de simplă: în interiorul rolei de antrenare se află un motor DC și o cutie de viteze în miniatură. Rolele cu motor sunt utilizate pe diverse transportoare și linii de sortare.

Avantajele rolelor cu motor sunt un nivel scăzut de zgomot, eficiență mai mare în comparație cu o unitate de acționare externă, rola cu motor practic nu necesită întreținere, deoarece funcționează doar atunci când trebuie să deplasați transportorul, resursa sa este foarte mare. Când un astfel de role nu reușește, acesta poate fi înlocuit cu altul în cel mai scurt timp posibil.

Motoare supape

O supapă se numește orice motor în care reglarea modurilor de funcționare se realizează cu ajutorul convertoarelor cu semiconductor (valve). De regulă, acesta este un motor sincron cu excitație de la magneți permanenți. Statorul motorului este controlat de un invertor cu control cu ​​microprocesor. Motorul este echipat cu un sistem de senzori pentru a oferi feedback cu privire la poziție, viteză și accelerație.

Principalele avantaje ale motoarelor electrice cu supapă sunt:

1. contactul și lipsa nodurilor care necesită întreținere,

2. Resurse ridicate;

3. Un cuplu de pornire mare și o capacitate mare de suprasarcină a momentului (de 5 sau mai multe ori);

4. tranzitorii de înaltă performanță;

5. O gamă uriașă de reglaje pentru o viteză de 1: 10000 sau mai mare, care este cu cel puțin două ordine de mărime mai mare decât cea a motoarelor asincrone;

6. Cei mai buni indicatori pentru eficiență și cosφ, eficiența lor la toate sarcinile depășește 90%. În același timp, motoarele asincrone, eficiența la jumătate de sarcină poate scădea până la 40-60%!

7. Curenti de circuite deschise minime si curenti de intrare;

8. Indicatori de greutate minimă și mărime;

9. Perioada minimă de rambursare.

Prin caracteristicile de proiectare, astfel de motoare sunt împărțite în două tipuri principale: motoare cu contact continuu și fără curent continuu.

Principala direcție de îmbunătățire a motoarelor de supapă în acest moment este dezvoltarea algoritmilor de control senzori senzori. Acest lucru va reduce costul și va crește fiabilitatea acestor unități.

Într-un articol atât de mic, desigur, este imposibil să reflectăm toate aspectele dezvoltării sistemelor de acționare electrică, deoarece Aceasta este o zonă foarte interesantă și în curs de dezvoltare rapidă în domeniul tehnologiei. Expozițiile anuale de inginerie electrică demonstrează clar creșterea constantă a numărului de companii care doresc să stăpânească această zonă. Liderii acestei piețe, ca întotdeauna, sunt Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc etc.