Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

 
 

Сайт электрика

Электрик Инфо » Начинающим электрикам

Что нужно знать о современных электродвигателях

В статье рассматриваются различные типы электродвигателей, их достоинства и недостатки, перспективы развития.

Типы электродвигателей

Что нужно знать о современных электродвигателях?Электродвигатели, в настоящее время, это непременная составляющая любого производства. В коммунальном хозяйстве и в быту они тоже применяются очень часто. Например, это вентиляторы, кондиционеры, насосы для отопления и т.д. Поэтому, современному электрику необходимо хорошо разбираться в типах и устройстве этих агрегатов.

Итак, перечислим наиболее часто встречающиеся типы электродвигателей:

1. Электродвигатели постоянного тока, с якорем на постоянных магнитах;

2. Электродвигатели постоянного тока, с якорем, имеющим обмотку возбуждения;

3. Синхронные двигатели переменного тока;

4. Асинхронные двигатели переменного тока;

5. Серводвигатели;

6. Линейные асинхронные двигатели;

7. Мотор-ролики, т.е. ролики, внутри которых расположены электродвигатели с редукторами;

8. Вентильные электродвигатели.

Электродвигатели постоянного тока

Этот тип двигателей ранее применялся очень широко, но в настоящее время он почти полностью вытеснен асинхронными электродвигателями, по причине сравнительной дешевизны применения последних. Новым направлением в развитии двигателей постоянного тока являются вентильные двигатели постоянного тока с якорем на постоянных магнитах.

Синхронные двигатели

Синхронные электродвигатели часто применяются для различных видов привода, работающего с постоянно скоростью, т.е. для вентиляторов, компрессоров, насосов, генераторов постоянного тока и т.д. Это двигатели мощностью 20 – 10000 кВт, для скоростей вращения 125 – 1000 об/мин.

Двигатели отличаются от генераторов конструктивно наличием на роторе, необходимой для асинхронного пуска ,дополнительной короткозамкнутой обмотки, а также относительно меньшим зазором между статором и ротором.

У синхронных двигателей к.п.д. выше, а масса на единицу мощности меньше, чем у асинхронных на ту же скорость вращения. Ценной особенностью синхронного двигателя по сравнению с асинхронным является возможность регулирования его реактивного тока, т.е. cosφ за счет изменения тока возбуждения обмотки якоря. Таким образом, можно сделать cosφ близким к единице во всех диапазонах работы и, тем самым, поднять кпд и снизить потери в электросети.

Асинхронные двигатели

асинхронный электродвигательВ настоящее время, это наиболее часто используемый тип двигателей. Асинхронный двигатель - это двигатель переменного тока, частота вращения ротора которого ниже частоты вращения магнитного поля, создаваемого статором.

Меняя частоту и скважность подводимого к статору напряжения, можно менять скорость вращения и момент на валу двигателя. Наиболее часто используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Ротор выполняется из алюминия, что снижает его вес и стоимость.

Основные достоинства таких двигателей – это низкая цена и малый вес. Ремонт электродвигателей такого типа относительно прост и дешев.

Основные недостатки – это малый пусковой момент на валу и большой пусковой ток в 3-5 раз превышающий рабочий. Еще один большой недостаток асинхронного двигателя – это низкий кпд в режиме частичных нагрузок. Например, при нагрузке в 30% от номинальной, кпд может падать с 90% до 40-60%!

Основной способ борьбы с недостатками асинхронного двигателя – это применение частотного привода. Частотный привод преобразует напряжение сети 220/380В в импульсное напряжение переменной частоты и скважности. Тем самым удается в широких пределах менять частоту оборотов и момент на валу двигателя и избавиться практически от всех его врожденных недостатков. Единственная «ложка дегтя» в этой «бочке меда», это высокая цена частотного привода, но на практике все затраты окупаются в течение года!

Серводвигатели

Эти двигатели занимают особую нишу, они применяются там, где требуются прецизионные изменения положения и скорости движения. Это космическая техника, роботостроение, станки с ЧПУ и т.д.

Такие двигатели отличаются применением якорей малого диаметра, т.к. малый диаметр это малый вес. За счет малого веса удается добиться максимального ускорения, т.е. быстрых перемещений. Эти двигатели обычно имеют систему датчиков обратной связи, что позволяет увеличить точность движения и реализовать сложные алгоритмы перемещений и взаимодействия различных систем.

Линейные асинхронные двигатели

линейный электродвигательЛинейный асинхронный двигатель создает магнитное поле, которое перемещает пластину в двигателе. Точность перемещения может составлять 0.03 мм на один метр перемещения, что в три раза меньше толщины человеческого волоса! Обычно пластина (ползун) прикрепляется к механизму, который должен передвигаться.

Такие двигатели имеют очень большую скорость перемещения (до 5 м/с), а следовательно высокую производительность. Скорость перемещения и шаг можно менять. Так как в двигателе минимум движущихся частей, он имеет высокую надежность.

Мотор-ролики

Конструкция таких роликов довольно проста: внутри ведущего ролика находится миниатюрный электродвигатель постоянного тока и редуктор. Мотор ролики применяются на различных конвейерах и сортировочных линиях.

Преимущества мотор-роликов – это низкий уровень шума, более высокий кпд по сравнению с внешним приводом, мотор-ролик практически не нуждается в техобслуживании, поскольку он работает только когда нужно переместить конвейер, его ресурс очень большой. Когда такой ролик выйдет из строя, его можно заменить другим за минимальное время.

Вентильные электродвигатели

Вентильным называют любой двигатель, в котором регулирование режимов работы производится с помощью полупроводниковых (вентильных ) преобразователей. Как правило, это синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов. Статор двигателя управляется при помощи инвертора с микропроцессорным управлением. Двигатель оснащен системой датчиков, для осуществления обратной связи по положению, скорости и ускорению.

вентильный электродвигательОсновные достоинства вентильных электродвигателей это:

1. Бесконтактность и отсутствие узлов, требующих обслуживания,

2. Высокий ресурс;

3. Большой пусковой момент и большая перегрузочная способность по моменту в (5 и более раз);

4. Высокое быстродействие по переходным процессам;

5. Огромный диапазон регулировок по частоте вращения 1:10000 и более, что минимум на два порядка выше, чем у асинхронных двигателей;

6. Самые лучшие показатели по КПД и cosφ, их КПД на всех нагрузках превышает 90%. В то время, как у асинхронных двигателей КПД на половинных нагрузках может падать до 40-60%!

7. Минимальные токи холостого тока и пусковые токи;

8. Минимальные массогабаритные показатели;

9. Минимальные сроки окупаемости.

По конструктивным особенностям такие двигатели делятся на два основных типа: бесконтактные двигатели постоянного и переменного токов.

Главным направлением совершенствования вентильных электродвигателей в настоящий момент является разработка адаптивных бездатчиковых алгоритмов управления. Это позволит снизить себестоимость и повысить надежность таких приводов.

В такой маленькой статье, конечно, невозможно отразить все аспекты развития систем электропривода, т.к. это очень интересное и быстроразвивающееся направление в технике. Ежегодные электротехнические выставки наглядно демонстрируют постоянный рост количества фирм, стремящихся освоить это направление. Лидеры этого рынка как всегда Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc и др.

Яков Кузнецов


Сейчас самое время поделиться статьей и добавить ее в закладки!


Тематические разделы: Электрик Инфо » Начинающим электрикам

Другие статьи:

  • Как определить рабочую и пусковую обмотки у однофазного двигателя
  • Механические и электрические характеристики асинхронных электродвигателей
  • Несколько способов управления однофазным асинхронным двигателем
  • Промышленные частотные преобразователи
  • Бытовые электродвигатели
  • Асинхронные микродвигатели


  •  
      Комментарии:

    #1 написал: Марат | [цитировать]

     
     

    Самые лучшие двигатели - асинхронные с короткозамкнутым ротором. Каждый электрик разберется как их подключить. В устройстве просты, не прихотливы в эксплуатации. На любом предприятии есть люди, которые в случае их поломки способны их отремонтироват и перемотать. У асинхронных двигателей два недостатка - большие пусковые токи и сложность регулирования скорости вращения. С развитием электроники и микропроцссорной техники и споявлением таких устройст как soft-стартеры (устройства плавного пуска) и частотные преобразователи эти недостатки асинхронных двигателей легко устраняются. Скоро те же двигатели постоянного тока останутся в использовании толко в очень узких и специфических областя, ну может быть где то на транспорте. Просто у них слишком много недостатков и все их не любят. Асинхронные двигатели намного проще, лучше и удобнее.

      Комментарии:

    #2 написал: кирилл | [цитировать]

     
     

    Позвольте добавить еще одну ложку дегтя в бочку меда вентильных двигателей. Особенно это важно в приводах главного движения станков. У вентильных двигателей невозможно регулировать поток возбуждения т.е нельзя использовать режим работы с постоянной мощностью, поэтому в станках все чаще ипользуется мотор-шпиндель, т.е непосредственно шпиндель станка является одновременно и ротором электродвигателя. Устройтсво простое, недорогое и эффективное.

      Комментарии:

    #3 написал: Руслан | [цитировать]

     
     

    Теперь все что нужно знать - знаю, благодаря вам.

      Комментарии:

    #4 написал: Alex | [цитировать]

     
     

    За двигателями постоянного будущее, как и за постоянным током в целом.
    Раньше была проблема в преобразовании постоянного тока. С переменным это было сделать гораздо проще. Но с развитием силовой электроники эта проблема устранилась. Уже сейчас активно используются преобразователи на мощность в несколько МВт. Взять те же ветряные турбины, имеющие 2-3 МВт мощность штука. Они уже работают на преобразователь.
    У преобразователей выше КПД, есть возможность менять коэффициент мощности.
    Кроме того, солнечные панели генерируют постоянный ток, электроника потребляет постоянный. На электромобилях стоят батареи и их нужно заряжать постоянным током. Также, там стоят двигатели постоянного тока.
    Двигатель постоянного тока ГОРАЗДО проще в управлении. У них лучше характеристика момент-частота. Если поставить постоянные магниты на статор, то получается компактный и удобный генератор/двигатель с КПД выше, чем у асинхронного.  Генераторы постоянного тока не потребляют реактивную мощность для создания магнитного потока.

      Комментарии:

    #5 написал: Opti | [цитировать]

     
     

    кирилл,
    "Позвольте добавить еще одну ложку дегтя в бочку меда вентильных двигателей. Особенно это важно в приводах главного движения станков. У вентильных двигателей невозможно регулировать поток возбуждения т.е нельзя использовать режим работы с постоянной мощностью".
    А никто и собирается использовать вентильные эл.двигатели в станках, они отлично подходят по своим характеристикам для автомобилей и самолетов.
    И с чего это вы взяли, что вентильный эл.двигатель нельзя использовать в режиме с постоянной мощностью ?? Что за ерунда ?

      Комментарии:

    #6 написал: Александр | [цитировать]

     
     

    Каждый тип двигателей имеет свои достоинства и недостатки.

    Двигатели постоянного тока имеют магниты в статоре, которые создают сильные поля и не уменьшают момент инерции ротора, но ротор такого двигателя нужно питать, приходится использовать коллектор, отсюда и недостатки данного двигателя: Малая надёжность, малый ресурс, невозможность использования в огнеопасной среде, дополнительный размер, дополнительный момент инерции. Можно бы было расположить магниты в роторе, но тогда приходится питать двигатель с помощью контроллера, и двигатель будет называться вентильным.

    Асинхронный двигатель вещь довольно перспективная, но не в классическом варианте, для его полноценной работы всё равно нужен контроллер или импульсный преобразователь, его преимущество, хорошая отработанность технологии.

    Самая же перспективная технология на мой взгляд, это вентильно-реактивные двигатели, не считая контроллера, кроме всего прочего они гораздо дешевле любых типов двигателей, включая асинхронные, так как проще устроены и требуют меньше проводящего материала (меди). Но имеют и недостатки, например шумность.

    Добавление комментария
    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Введите код: *

    Электрика дома  | Электрообзоры  | Энергосбережение
    Секреты электрика | Источники света | Делимся опытом
    Домашняя автоматика | Электрика для начинающих
    Электромастерская | Электротехнические новинки

    Электрик Инфо - электротехника и электроника, домашняя автоматизация, статьи про устройство и ремонт домашней электропроводки, розетки и выключатели, провода и кабели, источники света, обзоры электротехнических новинок, интересные факты и многое другое для электриков и домашних мастеров.
    Copyright © 2008-2016 electrik.info
    Е-mail: electroby@mail.ru Сайт в Google+
    Вся информация на сайте Электрик Инфо предоставлена в ознакомительных и познавательных целях. За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет. Сайт может содержать материалы 12+
    Перепечатка материалов сайта запрещена.

    Полезное

    Светодиодные лампы и светильники IEK