Vilka typer av elmotorer är och hur skiljer de sig

Hur motorer fungerar

Funktionsprincipen för alla typer av elektriska motorer består i samverkan mellan rotorns och statorns magnetfält. I detta fall kan magnetfältet skapas av en konstant magnetisk eller lindande (spoleelektromagnet).

Beroende på motorns kraft och typ kan lindningarna endast placeras på statorn eller på statorn och på rotorn. Låt oss försöka förklara enheten och funktionsprincipen för dummier inom elektricitet.

Till att börja med överväger vi konstruktionen av kollektormotorer. Till exempel, i små likspänningsmotorer, liksom för radiomodeller, finns permanentmagneter på statorn och spolar av koppartråd lindas i rotorn. Strömmen till rotorspolarna i en sådan elektrisk motor tillförs genom en borsteenhet bestående av borstar och en kollektor. På samlaren finns lameller, till vilka lindningarna är lindade.

Efter att ha slagit på strömmen börjar rotorn (ankaret) rotera, kollektorn är fixerad på den, och de fasta borstarna berör växelvis olika par kollektorlameller. Genom borstar och lameller tillförs strömmen till rotorlindningarna antingen till en lindning eller till en annan, vilket skapar ett växlande magnetfält som samverkar med magnetfältet. Som ett resultat dras polerna hos de roterande och stationära elektromagneterna, varför rotation inträffar.

Om vi ​​utelämnar några nyanser, desto större rotorns ström, desto större är detta fält och desto snabbare rotorn roterar. Detta är dock främst tillämpligt på DC- och AC-kollektormaskiner (de är universella).

Om vi ​​pratar om en asynkronmotor (HELL) med en ekorre-rotor - detta är en elmotor utan växlar. I den finns lindningarna på statorn (a), och rotorn är en stång (b), kort stängd av ringar - den så kallade ekorrburet.

I detta fall genererar statorns roterande magnetfält en ström i rotorns stänger, på grund av vilken också ett annat magnetfält uppträder. Och vad händer när två magneter finns i närheten?

De avvisas eller lockas till varandra. Eftersom rotorn är fixerad vid ändarna i lagren, börjar rotorn att rotera.AM är endast avsett för växelström, och axelns rotationshastighet beror på frekvensen för strömmen och antalet poler i statorlindningarna. Vi kommer att diskutera detta problem mer detaljerat i artikeln om asynkrona motorer.

Men för att starta rotationen på axeln på en sådan motor är det viktigt att antingen trycka på den (för att ge den initiala hastigheten), eller att skapa ett roterande magnetfält. Den skapas med lindningar som är anordnade på ett visst sätt, anslutna till ett trefasströmförsörjningsnät (till exempel 380V), eller med start- och arbetskondensatorer (i så kallade kondensatorinduktionsmotorer).

Förutom att växelverkan mellan magnetfält i motoraxelns rotation är involverad och Ampere kraft.

Därför måste du förstå att momentet på den abstrakta motorns axel och antalet varv beror på den elektriska maskinens konstruktion och typ, liksom på strömstyrkan och dess frekvens. Jag upprepar att vi i den här artikeln inte kommer att gå in på detaljer om funktionerna i enheterna för var och en av elmotorerna, men vi kommer att göra separata artiklar för detta.

Det bör noteras att asynkrona och universella kollektormotorer är vanligast i vardagen och i produktionen, i konstruktionens fordons drivsystem. De används överallt, både för rörelse av industriella mekanismer och för bilar, elektriska fordon och används i hushållsapparater, upp till en elektrisk tandborste.

Huvudklassificering

Så elektriska motorer är huvudsakligen indelade i maskiner som arbetar på likström såväl som på växelström. Vad är skillnaden mellan växelström och likström, sade vi i artikeln: https://svm.electricianexp.com/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Vi kommer att överväga typer av elmotorer från maskiner som fungerar från en paus.

AC-motorer

De flesta av de elektriska maskinerna som används i produktionen och i vardagen för att köra hissar, i andra typer av elektriska enheter drivs från växelström.

AC-motorer kan klassificeras enligt följande:

• asynkron;
• synkron.

I detta fall kännetecknas induktionsmotorer antingen av rotorns konstruktion:

• ekorreburrotor (vanligast med valfritt antal faser);
• med en fasrotor (endast trefas).

Och med antalet faser:

• enfas (med en startkondensator) används i hushållens elektriska fläktar och andra enheter med låg effekt;
• kondensor eller tvåfas (det är enfas med en kondensator som inte stängs av under drift, på grund av vilken en "andra" fas skapas) används i små pumpar, ventilation, på tvättmaskiner av typen "baby" och gamla modeller tillverkade i Sovjetunionen;
• trefas är vanligast och används överallt i produktionen.

Det finns olika utformningar av enfas blodtryck, listan visar två huvudalternativ!

En egenskap hos alla asynkrona elektriska motorer är att rotorhastigheten är något lägre än statormagnetfältets rotationshastighet och är lika med:

där n är antalet varv per minut, f är matningsnätets frekvens, p är antalet polpar, s glider och "60" är sekunder per minut.

Således bestäms rotorhastigheten av frekvensen för matningsnätet, utformningen av lindningarna, eller snarare antalet parpar (spolar) i det och glidstorleken.

Glidning är ett värde som kännetecknar hur mycket mindre är rotorhastigheten relativt frekvensen för ett roterande magnetfält. Under normala driftsförhållanden ligger i intervallet 0,01-0,06. Enkelt uttryckt roterar fältet i statorn med ett par poler med hastighet:

60 * 50/1 = 3000 rpm

Med två par - 1500 varv / minut, och med tre par - 1000 varv / minut.

När du till exempel glider vid 0,05 kommer rotorhastigheten att vara lika med:

3000 * (1-0,05) = 2850 rpm

För att justera hastigheten för sådana motorer, använd frekvensomvandlare, eftersom vi inte kan påverka de andra variablerna i ovanstående formel.

De vanligaste är asynkronmotorer med en matningsspänning på 220V för att ansluta lindningarna enligt triangelkretsen och 380V enligt stjärnkretsen.

Om det roterande statorfältet i en trefas elektrisk maskin skapas av platsen för lindningarna och fasförskjutningen i nätverket med 120 °, observeras inte denna effekt i enfas. Axeln roterar om du ställer in den till den första rotationen genom att vrida axeln för hand eller genom att installera en fasförskjutningskondensator, vilket skapar en fasförskjutning på startlindningen.

Tvåfas kondensatormotorer är anordnade på liknande sätt, men den andra lindningen stängs inte av efter start, men fortsätter att arbeta igenom kondensator. Därför hänvisar namnet "tvåfas" snarare till design- och kopplingsschemat snarare än till kraftkretsar. Både tvåfas och enfas är utformade för att fungera i ett 220V-nätverk.

Synkroniska elektriska motorer (LED) utförs nästan alltid med en excitationslindning vid ankaret och excitationsströmmen överförs till den antingen genom borstmonteringen eller induceras av ett elektromagnetiskt system.

Detta är nödvändigt så att dess axel roterar med en frekvens som sammanfaller med statorns rotationsfrekvens. Det är, det finns ingen sådan parameter som slip i detta fall.

Excitationsströmmen tillförs från speciella excitationssystem, till exempel en "generator-motor" eller elektroniska omvandlare på tyristorer eller transistorer. De vanligaste i inhemska företag är sådana enheter som VTE, TVU, etc.

Det finns inte alltid en fältlindning och borstar, till exempel i en mikrovågsugn används en permanentmagnet synkronmotor i plattrotationsdrivningen.

Synkronmaskiner är uttryckliga och implicita. De visuella skillnaderna ligger i rotorns utformning, i praktiken är det en skillnad i deras egenskaper, produktionsmetoder och design. I praktiken är det osannolikt att en vanlig hemmamaskin kommer att möta dem.

Det återstår att säga det viktigaste med växelströmsmotorer - de är svåra att justera rotationshastigheten på grund av att deras hastighet är bunden till hastigheten. En minskning i spänning (ström) på statorn eller excitation (för synkron och asynkron med en fasrotor) leder till en minskning av vridmomentet och en ökning av slirvärdet (för HELL), medan axeln kan rotera långsammare. För att reglera hastigheten på sådana motorer behöver du en frekvensomvandlare. Om hur man väljer en chastotnik, berättade vi i artikeln: https://svm.electricianexp.com/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

DC-motorer

Följande typer och typer av likströmsmotorer är tillgängliga:

1. DC-borstmotorer De består av magneter eller en exciteringsspole och en ankare, varvid strömmen till ankarlindningen överförs med en borstsenhet, vars nackdel är gradvis slitage.
2. Universella kollektormotorer. De liknar de tidigare, men kan fungera både från likström och från växelström.
3. Borstlös eller borstlös. Den består av statorlindningar, permanentmagneter är installerade på rotorn. Den är ansluten till DC-kretsen via en speciell styrenhet som växlar statorlindningarna.

Samlarmotorer kan delas in i grupper beroende på typ av excitation:

• med själv excitation;
• med oberoende upphetsning.

Beroende på typen av anslutning av fältlindningarna skiljer de sig på följande sätt:

1. Sekventiell excitation låter dig få ett högt ögonblick på axeln, men tomgångshastigheten är också mycket hög och kan skada motorn (kommer att gå in i avståndet).
2. Parallell excitation - i detta fall är varvarna mer stabila och förändras inte under belastning, men vridmomentet på axeln är mindre.
3. Blandad spänning kombinerar fördelarna med båda typerna.

I DCT: er med låg effekt, är excitation oftast organiserad med permanenta magneter.

Med oberoende excitation av kollektorens elektriska motor är stator- och rotorlindningarna inte anslutna till varandra, men i själva verket drivs de från olika källor.Således är det möjligt att organisera justeringen av ögonblicket eller hastigheten samt att uppnå större energieffektivitet.

Beroende på konstruktion kan en sådan elektrisk motor fungera antingen endast från likström eller arbeta från växelvis och konstant. I det andra fallet kallas de en "universal commutator motor." De är utbredda i vardagen, används i köksapparater och elverktyg (slipmaskiner, borrar etc.).

Borstlösa motorer saknar de kommande nackdelarna hos en kommutator på grund av bristen på en borstmontering. Ström tillförs de tre statorlindningarna och lindningarna växlas med hjälp av regulatorn. I själva verket drivs borstlösa DCT med transformerad växelström. Du kan ta reda på hur dessa motorer fungerar genom att titta på följande video:

De liknar utformningen som synkronmotorer, förutom att permanentmagneter används, inte elektromagneter. För att rotera en sådan motor och öka dess effektivitet, används Hall-sensorer för att bestämma axelns position och byta lindningarna korrekt.

Ofta kallas de ventilmotorer, och på engelska källor kallas sådana motorer, beroende på design, PWSM eller BLDC.

De används i datorkylare, som en enhet för radiostyrda modeller som quadrocopters, liksom i ett motorhjul för en cykel.

Ytterligare klassificering

Förutom de motorer som diskuterats ovan bör det sägas om andra typer, såsom:

• steg;
• servon
• linjär
• kretsströmmotorer (liknar en likströmsmotor, skillnaden är att kraften matas av en likriktad kretsström).

Stegmotorer och servos används där du behöver placera noden på någon mekanism. Det enklaste exemplet är en CNC, en 3D-skrivare och mer. Också, med hjälp av "shagovikov" kontrollerar ibland positionen för gasens gasreglage - och detta är bara en liten del av deras applikation.

En beskrivning av funktionerna och funktionerna hos dessa typer av elektriska enheter är ett ämne för en separat artikel. Om du är intresserad, skriv kommentarer så publicerar vi det!

En linjär motor, i motsats till allt ovan, är dess axelns rörelse inte roterande, utan translationell. Det vill säga den snurrar inte utan rör sig "fram och tillbaka". De är olika:

• AC baserad på principen om drift som liknar synkrona och asynkrona motorer;
• likström;
• piezoelektriska;
• magnetostriktiv.

I praktiken är de sällsynta, de används som en drivning för en järnvägsspår, för att mata arbetskroppen i olika maskiner.

Klassificeringen som anges i artikeln valdes emellertid utifrån praktiska synvinkel, medan det i litteraturen föreslås dela upp den elektriska drivenheten enligt följande kriterier.

Enligt specifikationerna för det skapade vridmomentet:

• hysteretisk;
• magneto.

Nästa klassificeringsalternativ är baserat på skillnader i design och funktioner i deras design.

Efter typ och placering av axeln:

• med ett horisontellt arrangemang av en axel;
• med vertikal axel placering.

Skydda mot miljöåtgärder:

• skyddad från hög luftfuktighet och damm;
• för drift i explosiva rum.

Efter driftsläget:

• intermittent (vinschar, kranar, grindventilmotorer);
• för kontinuerlig drift (pumpar, ventilation etc.).

Med makten kan du också skilja bilar med små, medelhöga och höga effekter. Det finns dock ingen mening med att föra gränserna för dessa kapaciteter, eftersom någonstans runt 6 MW är den genomsnittliga effekten, och någonstans runt 1 kW är ett kolossalt antal.

Det är omöjligt att undersöka alla typer i en artikel i detalj, så vi kommer att överväga varje version separat.Vi hoppas att den klassificering som tillhandahålls kort hjälpte dig att förstå vilka typer av likströms- och växelströmsmotorer är, liksom vad som är deras skillnader och tillämpningsfunktioner!

Relaterade material:

• Hur man får växelström
• Typer av spänningsstabilisatorer
• Hur man gör en enkel elmotor med dina egna händer