Cosa devi sapere sui moderni motori elettrici

L'articolo discute vari tipi di motori elettrici, i loro vantaggi e svantaggi, le prospettive di sviluppo.

Tipi di motori elettrici

I motori elettrici, al momento, sono un componente indispensabile di qualsiasi produzione. Nelle utility e nella vita di tutti i giorni, sono anche usati molto spesso. Ad esempio, si tratta di ventilatori, condizionatori d'aria, pompe per il riscaldamento, ecc. Pertanto, un elettricista moderno deve avere una buona conoscenza dei tipi e del design di queste unità.

Quindi, elenchiamo i tipi più comuni di motori elettrici:

1. Motori DC, con un ancoraggio a magnete permanente;

2. motori a corrente continua, con un'armatura avente un avvolgimento di eccitazione;

3. Motori sincroni CA;

4. Motori a induzione AC;

5. Servomotori;

6. Motori asincroni lineari;

7. Rulli motore, ad es rulli all'interno dei quali si trovano motori elettrici con ingranaggi;

8. Motori per valvole.

Motori a corrente continua

Questo tipo di motore era precedentemente ampiamente utilizzato, ma al momento è quasi completamente sostituito da motori elettrici asincroni, a causa della comparazione economica dell'applicazione di quest'ultimo. Una nuova direzione nello sviluppo dei motori DC sono i motori delle valvole DC con un'armatura a magneti permanenti.

Motori sincroni

I motori elettrici sincroni vengono spesso utilizzati per vari tipi di azionamenti che funzionano a velocità costante, ad es. per ventilatori, compressori, pompe, generatori CC, ecc. Questi sono motori con una potenza di 20 - 10.000 kW, per velocità di rotazione di 125 - 1000 giri / min.

I motori differiscono dai generatori in presenza di un rotore, necessari per l'avvio asincrono, un avvolgimento in cortocircuito aggiuntivo e uno spazio relativamente più piccolo tra lo statore e il rotore.

I motori sincroni hanno efficienza maggiore e la massa per unità di potenza è inferiore a quella di quelle asincrone alla stessa velocità di rotazione. Una caratteristica preziosa di un motore sincrono rispetto a un motore asincrono è la capacità di regolarlo corrente reattiva, cioè cosφ a causa di un cambiamento nella corrente di eccitazione dell'avvolgimento dell'indotto. Pertanto, è possibile avvicinare il cosφ all'unità in tutti i campi operativi e, di conseguenza, aumentare l'efficienza e ridurre le perdite nella rete di alimentazione.

Motori a induzione

Attualmente, questo è il tipo di motore più comunemente usato. Un motore asincrono è un motore a corrente alternata la cui velocità del rotore è inferiore alla velocità di rotazione del campo magnetico creato dallo statore.

Modificando la frequenza e il ciclo di lavoro della tensione fornita allo statore, è possibile modificare la velocità di rotazione e il momento sull'albero motore. I motori a induzione a gabbia di scoiattolo più comunemente usati. Il rotore è realizzato in alluminio, che ne riduce peso e costi.

I principali vantaggi di tali motori sono il prezzo contenuto e il peso ridotto. La riparazione di questo tipo di motore elettrico è relativamente semplice ed economica.

Gli svantaggi principali sono una piccola coppia di spunto sull'albero e una grande corrente di spunto 3-5 volte superiore a quella di lavoro. Un altro grande svantaggio di un motore a induzione è la sua bassa efficienza in modalità a carico parziale. Ad esempio, con un carico del 30% del valore nominale, l'efficienza può scendere dal 90% al 40-60%!

Il modo principale per affrontare gli svantaggi di un motore a induzione è utilizzare un convertitore di frequenza. Azionamento di frequenza converte la tensione di rete 220 / 380V in una tensione impulsiva di frequenza variabile e ciclo di lavoro. Pertanto, è possibile modificare ampiamente la velocità e la coppia sull'albero motore e liberarsi di quasi tutti i suoi difetti intrinseci.L'unica "mosca nell'unguento" in questa "botte di miele" è l'alto prezzo del convertitore di frequenza, ma in pratica tutti i costi pagano entro un anno!

servomotori

Questi motori occupano una nicchia speciale; vengono utilizzati dove sono richiesti cambi di precisione in posizione e velocità. Si tratta di tecnologia spaziale, robotica, macchine a controllo numerico, ecc.

Tali motori si distinguono per l'uso di ancore di piccolo diametro, come il piccolo diametro è leggero. A causa del peso ridotto, è possibile ottenere la massima accelerazione, ad es. movimenti veloci. Questi motori di solito hanno un sistema di sensori di feedback, che consente di aumentare la precisione del movimento e implementare algoritmi complessi per il movimento e l'interazione di vari sistemi.

Motori asincroni lineari

Un motore a induzione lineare crea un campo magnetico che sposta la piastra nel motore. La precisione del movimento può essere di 0,03 mm per metro di movimento, che è tre volte inferiore allo spessore di un capello umano! Di solito una piastra (cursore) è collegata a un meccanismo che deve essere spostato.

Tali motori hanno una velocità di traslazione molto elevata (fino a 5 m / s) e quindi prestazioni elevate. La velocità e il passo del movimento possono essere modificati. Poiché il motore ha un minimo di parti mobili, ha un'alta affidabilità.

Rulli motore

Il design di tali rulli è abbastanza semplice: all'interno del rullo di trasmissione sono presenti un motore DC in miniatura e un cambio. I rulli motore vengono utilizzati su vari nastri trasportatori e linee di selezione.

I vantaggi dei rulli motore sono un basso livello di rumore, una maggiore efficienza rispetto a un azionamento esterno, il rullo motore praticamente non richiede manutenzione, poiché funziona solo quando è necessario spostare il trasportatore, la sua risorsa è molto grande. Quando un tale rullo si guasta, può essere sostituito da un altro nel più breve tempo possibile.

Motori per valvole

Una valvola viene chiamata qualsiasi motore in cui la regolazione delle modalità operative viene eseguita utilizzando convertitori a semiconduttore (valvola). Di norma, questo è un motore sincrono con eccitazione da magneti permanenti. Lo statore del motore è controllato da un inverter con controllo a microprocessore. Il motore è dotato di un sistema di sensori per fornire feedback su posizione, velocità e accelerazione.

I principali vantaggi dei motori elettrici per valvole sono:

1. Mancanza di contatto e mancanza di nodi che richiedono manutenzione,

2. Alta risorsa;

3. Una grande coppia di spunto e una grande capacità di sovraccarico del momento (5 o più volte);

4. Transitori ad alte prestazioni;

5. Una vasta gamma di regolazioni per la velocità di 1: 10000 o più, che è almeno due ordini di grandezza superiore a quello dei motori asincroni;

6. I migliori indicatori di efficienza e cosφ, la loro efficienza a tutti i carichi supera il 90%. Allo stesso tempo, i motori asincroni, l'efficienza a mezzo carico può scendere al 40-60%!

7. Correnti minime di circuito aperto e correnti di spunto;

8. Indicatori di peso e dimensioni minimi;

9. Il periodo di rimborso minimo.

Per caratteristiche di progettazione, tali motori sono suddivisi in due tipi principali: motori CC e CA senza contatto.

La direzione principale per il miglioramento dei motori delle valvole al momento è lo sviluppo di algoritmi di controllo adattivo sensorless. Ciò ridurrà i costi e aumenterà l'affidabilità di tali unità.

In un articolo così piccolo, ovviamente, è impossibile riflettere tutti gli aspetti dello sviluppo dei sistemi di azionamento elettrico, perché Questa è un'area tecnologica molto interessante e in rapido sviluppo. Le mostre annuali di ingegneria elettrica dimostrano chiaramente la costante crescita del numero di aziende che cercano di dominare questo settore. I leader di questo mercato, come sempre, sono Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc, ecc.

Comments

[#1 Marat]

I migliori motori sono motori a induzione a gabbia di scoiattolo. Ogni elettricista capirà come collegarli. Il dispositivo è semplice, non stravagante da utilizzare. In qualsiasi impresa, ci sono persone che, in caso di guasto, sono in grado di ripararle e riavvolgerle. I motori asincroni presentano due inconvenienti: alte correnti di spunto e difficoltà nel controllare la velocità di rotazione. Con lo sviluppo dell'elettronica e della tecnologia a microprocessore e l'aggiunta di dispositivi come avviatori statici (avviatori statici) e convertitori di frequenza, questi svantaggi dei motori a induzione sono facilmente eliminabili. Presto, gli stessi motori DC rimarranno in uso solo in aree molto strette e specifiche, beh, forse da qualche parte nel trasporto. Hanno solo troppi difetti e non piacciono a tutti. I motori a induzione sono molto più semplici, migliori e più convenienti.

[#2 Kirill]

Vorrei aggiungere un'altra mosca nell'unguento alla botte di miele per i motori delle valvole. Ciò è particolarmente importante negli azionamenti del movimento principale delle macchine. È impossibile regolare il flusso di eccitazione per i motori delle valvole, ovvero è impossibile utilizzare una modalità di funzionamento con potenza costante, pertanto nelle macchine viene sempre più utilizzato il mandrino del motore, ovvero il mandrino della macchina stesso è anche il rotore del motore elettrico. Il dispositivo è semplice, economico ed efficiente.

[#3 Ruslan]

Ora tutto ciò che devi sapere - lo so, grazie a te.

[#4]

Costanti impulsi futuri, così come la corrente continua nel suo complesso.
C'era un problema nella conversione della corrente continua. Con una variabile, era molto più facile da fare. Ma con lo sviluppo dell'elettronica di potenza, questo problema è stato risolto. Già, vengono attivamente utilizzati convertitori per una potenza di diversi MW. Prendi le stesse turbine eoliche con potenza di 2-3 MW. Stanno già lavorando sul convertitore.
I convertitori con maggiore efficienza hanno la possibilità di modificare il fattore di potenza.
Inoltre, i pannelli solari generano corrente continua, l'elettronica consuma corrente continua. I veicoli elettrici hanno batterie e devono essere caricati con corrente continua. Inoltre, ci sono motori DC.
Il motore DC è MOLTO più facile da guidare. Hanno una migliore caratteristica momento-frequenza. Se si posizionano magneti permanenti sullo statore, si ottiene un generatore / motore compatto e conveniente con un'efficienza superiore a quella di uno asincrono. I generatori CC non consumano energia reattiva per creare flusso magnetico.

[#5 Opti]

Kirill,
"Vorrei aggiungere un'altra mosca nell'unguento alla canna del miele dei motori delle valvole. Questo è particolarmente importante negli azionamenti del movimento principale delle macchine. Per i motori delle valvole è impossibile regolare il flusso di eccitazione, cioè non è possibile utilizzare la modalità di potenza costante."
E nessuno utilizzerà i motori elettrici delle valvole nelle macchine, sono eccellenti nelle loro caratteristiche per auto e aerei.
E perché hai capito che il motore elettrico della valvola non può essere utilizzato in modalità a potenza costante ?? Che assurdità?

[#6]

Ogni tipo di motore ha i suoi vantaggi e svantaggi.

I motori a corrente continua hanno magneti nello statore, che creano campi forti e non riducono il momento di inerzia del rotore, ma il rotore di un tale motore deve essere alimentato, devi usare un collettore, quindi gli svantaggi di questo motore: bassa affidabilità, bassa risorsa, incapacità di utilizzare in un ambiente infiammabile, dimensioni extra , ulteriore momento d'inerzia.Sarebbe possibile disporre i magneti nel rotore, ma quindi è necessario alimentare il motore utilizzando il controller e il motore verrà chiamato valvola.

Un motore asincrono è una cosa piuttosto promettente, ma non nella versione classica, per il suo funzionamento completo, hai ancora bisogno di un controller o di un convertitore di impulsi, il suo vantaggio, un buon sviluppo tecnologico.

La tecnologia più promettente, secondo me, sono i motori a valvole, senza contare il controller, tra l'altro sono molto più economici di qualsiasi tipo di motore, compresi quelli asincroni, poiché sono più semplici e richiedono meno materiale conduttivo (rame). Ma hanno anche degli svantaggi, come il rumore.

[#7 Alex Shur]

L'autore ha fatto del lavoro, ma l'articolo è rozzo. Non esiste un approccio sistematico alla presentazione e errori evidenti. Quindi i vantaggi e gli svantaggi dei motori delle valvole sono descritti in dettaglio e punto per punto, mentre altri motori sono casuali. La classificazione dei motori non è corretta. È necessario classificare nel quadro di un attributo specifico e non solo in qualche modo. Non puoi scrivere che un motore sia valvola e l'altro sia rosso. Quindi, i rulli dei motori descritti nell'articolo (clausola 7 della classificazione) differiscono dagli altri nell'elenco non per il principio di lavoro, ma per il loro design. All'interno del rullo, è possibile installare tutti i tipi di motori da 1 a 8 tranne 6 (lineari).