Vad du behöver veta om moderna elmotorer

Artikeln diskuterar olika typer av elmotorer, deras fördelar och nackdelar, utvecklingsmöjligheter.

Typer av elmotorer

Elektriska motorer är för närvarande en oundgänglig komponent i all produktion. I verktyg och i vardagen används de också mycket ofta. Till exempel är det fläktar, luftkonditioneringsapparater, pumpar för uppvärmning etc. Därför måste en modern elektriker vara väl insatt i typen och utformningen av dessa enheter.

Så vi listar de vanligaste typerna av elmotorer:

1. DC-motorer, med ett permanentmagnetankare;

2. DC-motorer, med en armatur som har en excitationslindning;

3. Synkrona växelströmsmotorer;

4. AC-induktionsmotorer;

5. Servomotorer;

6. Linjära induktionsmotorer;

7. Motorrullar, dvs. rullar i vilka elmotorer med växlar är belägna;

8. Ventilmotorer.

DC-motorer

Denna typ av motor användes tidigare mycket allmänt, men för närvarande ersätts den nästan fullständigt av asynkrona elektriska motorer på grund av den jämförande billigheten av tillämpningen av den senare. En ny riktning i utvecklingen av likströmsmotorer är likströmsventilmotorer med permanentmagnetarmatur.

Synkronmotorer

Synkroniska elektriska motorer används ofta för olika typer av drivenheter som arbetar med konstant hastighet, d.v.s. för fläktar, kompressorer, pumpar, likströmsgeneratorer etc. Det här är motorer med en effekt på 20 - 10 000 kW för rotationshastigheter på 125 - 1000 varv / minut.

Motorer skiljer sig från generatorer i närvaro av en rotor, nödvändig för asynkron uppstart, en ytterligare kortsluten lindning, samt ett relativt mindre mellanrum mellan statorn och rotorn.

Synkronmotorer har effektivitet högre, och massan per effektenhet är mindre än den för asynkrona med samma rotationshastighet. En värdefull egenskap hos en synkronmotor jämfört med en asynkronmotor är förmågan att reglera den reaktiv ström, d.v.s. cosφ på grund av en förändring i excitationsströmmen för ankarlindningen. Således är det möjligt att göra cosφ nära enhet i alla driftsområden och därmed öka effektiviteten och minska förlusterna i kraftförsörjningsnätet.

Induktionsmotorer

För närvarande är detta den vanligaste typen av motor. En asynkron motor är en växelströmsmotor vars rotorhastighet är lägre än rotationshastigheten för magnetfältet som skapas av statorn.

Genom att ändra frekvensen och driftscykeln för den spänning som matas till statorn är det möjligt att ändra rotationshastigheten och momentet på motoraxeln. De vanligast använda induktionsmotorerna för ekorre. Rotorn är tillverkad av aluminium, vilket minskar vikten och kostnaden.

De största fördelarna med sådana motorer är det låga priset och den låga vikten. Att reparera denna typ av elmotor är relativt enkelt och billigt.

De viktigaste nackdelarna är ett litet startmoment på axeln och en stor startström 3-5 gånger högre än den arbetande. En annan stor nackdel med en induktionsmotor är dess låga verkningsgrad i delbelastningsläge. Till exempel, vid en belastning på 30% av den nominella, kan effektiviteten sjunka från 90% till 40-60%!

Det huvudsakliga sättet att hantera nackdelarna med en induktionsmotor är att använda en frekvensomformare. Frekvensenhet omvandlar nätspänning 220 / 380V till en pulsspänning med variabel frekvens och arbetscykel. Således är det möjligt att i stor utsträckning ändra hastigheten och vridmomentet på motoraxeln och bli av med nästan alla dess inneboende brister.Den enda "flugan i salvan" i den här "tunna honung" är det höga priset på frekvensomriktaren, men i praktiken betalar alla kostnader inom ett år!

servomotorer

Dessa motorer har en speciell nisch, de används där precision förändringar i position och hastighet krävs. Dessa är rymdteknik, robotik, CNC-maskiner etc.

Sådana motorer kännetecknas av användning av ankare med liten diameter, som liten diameter är lätt. På grund av den låga vikten är det möjligt att uppnå maximal acceleration, d.v.s. snabba rörelser. Dessa motorer har vanligtvis ett feedback-sensorsystem, som gör det möjligt att öka noggrannheten i rörelse och implementera komplexa algoritmer för rörelse och interaktion mellan olika system.

Linjära induktionsmotorer

En linjär induktionsmotor skapar ett magnetfält som rör sig plattan i motorn. Rörelsens noggrannhet kan vara 0,03 mm per meter rörelse, vilket är tre gånger mindre än människohårens tjocklek! Vanligtvis är en platta (skjutreglage) ansluten till en mekanism som måste flyttas.

Sådana motorer har en mycket hög körhastighet (upp till 5 m / s) och därför hög prestanda. Rörelsehastighet och steg kan ändras. Eftersom motorn har ett minimum av rörliga delar har den hög tillförlitlighet.

Motorrullar

Utformningen av sådana rullar är ganska enkel: inuti drivrullen finns en miniatyr DC-motor och växellåda. Motorrullar används på olika transportörer och sorteringslinjer.

Fördelarna med motorvalsar är en låg ljudnivå, högre effektivitet jämfört med en extern drivenhet. Motorrullen kräver praktiskt taget inte underhåll, eftersom den bara fungerar när du behöver flytta transportören, dess resurs är mycket stor. När en sådan rulle misslyckas kan den bytas ut mot en annan på kortast möjliga tid.

Ventilmotorer

En ventil kallas varje motor där regleringen av driftsätt utförs med hjälp av halvledare (ventil) omvandlare. Som regel är detta en synkronmotor med excitation från permanentmagneter. Motorstatorn styrs av en växelriktare med mikroprocessorstyrning. Motorn är utrustad med ett sensorsystem för att ge feedback på position, hastighet och acceleration.

De viktigaste fördelarna med ventilelektriska motorer är:

1. Kontaktlöshet och brist på noder som kräver underhåll,

2. Hög resurs;

3. Ett stort startmoment och en stor överbelastningskapacitet för tillfället (5 eller fler gånger);

4. Transienter med hög prestanda;

5. Ett stort antal justeringar för hastighet 1: 10000 eller mer, vilket är minst två storleksordningar högre än för asynkronmotorer;

6. De bästa indikatorerna för effektivitet och cosφ, deras effektivitet vid alla belastningar överstiger 90%. Samtidigt, asynkronmotorer, kan verkningsgraden vid halva belastningarna sjunka till 40-60%!

7. Minsta öppen kretsströmmar och rusningsströmmar;

8. Minsta vikt- och storleksindikatorer.

9. Minsta återbetalningsperiod.

Genom designfunktioner är sådana motorer indelade i två huvudtyper: icke-kontakt DC och AC-motorer.

Huvudriktningen för att förbättra ventilmotorerna för närvarande är utvecklingen av anpassningsbara sensorlösa styralgoritmer. Detta kommer att minska kostnaderna och öka tillförlitligheten för sådana enheter.

I en så liten artikel är det naturligtvis omöjligt att återspegla alla aspekter av utvecklingen av elektriska drivsystem, eftersom Detta är ett mycket intressant och snabbt utvecklande område inom teknik. De årliga elektroteknikutställningarna visar tydligt den ständiga tillväxten i antalet företag som vill behärska detta område. Ledarna på denna marknad är som alltid Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc, etc.