Явление электромагнитной индукции стало основой возникновения и развития всех электрических машин. Первооткрывателем этого явления в конце 19 века был Майкл Фарадей, английский учёный — экспериментатор. Он провёл опыты с первыми электрическими машинами. Сейчас без них невозможно представить нашу жизнь. Электродвигатели стали одними из самых распространённых электрических машин.
Синхронный электродвигатель возвратно-поступательного движения
Они защищают сеть, двигатель и существующие механические элементы передачи от ударных токов и ударного момента: плавные пускатели, чей рентабельный вариант переключается асимметрично только в двух строках. Решение высокого класса симметрично пересекает фазу во всех трех фазах для изменения напряжения.
Если необходимо преодолеть большие крутящие моменты, контроллер должен быть спроектирован для высокого тока тяги, который там возникает. Сегодняшние общие схемы силовой части: экономически эффективные несимметричные двухфазные и «высокопроизводительные» симметричные трехфазные схемы для двигателей в звездах или треугольных соединениях. Приводы работают в соответствии с принципом снижения напряжения посредством управления фазой и, таким образом, изменяют характеристики крутящего момента для поставляемых двигателей.
Для работы электромотора необходимо напряжение, свойства которого определяют его конструкцию. На переменном напряжении и токе работают такие электродвигатели:
на постоянном напряжении и токе работают:
- коллекторные;
- униполярные;
- шаговые.
Синхронные и асинхронные электродвигатели
Синхронные и асинхронные электромоторы имеют общие условия для своей работы. Для этого необходимо магнитное поле, максимальная величина которого перемещается в пространстве. Такое поле может быть создано двумя или большим числом обмоток. Обычные конструкции синхронных и асинхронных электромоторов содержат две или три обмотки.
Регулирование частоты вращения
Однако ток и крутящий момент могут быть уменьшены одновременно, но не независимо друг от друга. Программное обеспечение электронного плавного пуска управляет напряжением питания двигателя бесконечно. Смешанное механическое оборудование ускоряется особенно мягко, а сетевые эффекты остаются низкими. Отрицательные механические воздействия других обычных способов запуска, таких как, Например, избегаются моменты динамического удара при прямом переключении, стартер сопротивления или когда «звезда» в «треугольнике» переопределяется.
Они размещаются на массивных ферримагнитных сердечниках, усиливающих магнитное поле. Для трёх обмоток применяется трёхфазное напряжение, для двух обмоток – двухфазное или одна фаза с фазосдвигающим конденсатором. Но с таким конденсатором к однофазной сети можно подключить и трёхфазные двигатели.
Избиение зубьев в коробке передач. Скольжение клина и плоских ремней. Повышение давления в системах трубопроводов. Резервные эффекты в транспортных системах. На электрической стороне также есть преимущества: падения напряжения, которые другие параллельные нагрузки, Примечание. Приводы осторожно запускаются в сеть и мягко привязываются к механическим каналам передачи и затормаживаются. Используемые стартерные устройства - это две разные версии: плавные пусковые установки для простых задач запуска, как правило, для более низких кВт-диапазонов с большим количеством блоков и плавного пуска для требовательных применений в диапазоне 100 кВт с использованием более программируемых и более сложных функций для запуска и эксплуатации.
Если ротор электромотора создаёт постоянное магнитное поле, либо от постоянных магнитов, либо от встроенного в ротор источника питания постоянного тока, либо от внешнего источника питания постоянного тока через кольца со щётками такой двигатель является синхронным. В нём частота оборотов и частота напряжения источника питания одинаковы. В асинхронных двигателях используется немагнитный ротор без явно выраженных полюсов, колец со щётками, встроенных выпрямителей и комбинированных деталей из различных материалов. Исключением является синхронный гистерезисный двигатель.
Экономичные устройства для практики
В простых приложениях с недорогими устройствами можно установить начальное напряжение и время нарастания и восстановления. Эти устройства управляют напряжением только в двух строках, в то время как третья строка проходит напрямую. Специальные алгоритмы в приводе предотвращают компоненты постоянного тока в коммутируемом токе стартеров. После включения питания тиристоры соединяются механическими контактами, чтобы уменьшить потери при передаче. Это также уменьшает размер, поскольку радиаторы могут быть меньше.
Ротор асинхронного двигателя работает как вторичная обмотка трансформатора, которая замкнута накоротко. Но ток в его роторе может возникнуть только при более медленном вращении в сравнении с магнитным полем статора. Такое различие скоростей называется скольжением. Простота конструкции и соответствующая надёжность делают асинхронный электромотор наиболее широко используемым.
Строение синхронного электродвигателя
Затем влияние на привод и сеть можно сразу проверить при следующем запуске разгона. Это приводит к различиям в осциллограммах. Из-за асимметрии в силовой составляющей токи имеют разные формы сигнала во время запуска и ускорения. После ускорения и моста они снова симметричны и синусоидальны. В случае многожильных токов обрезанные токи из нити 1 и 2 текут обратно через петлю 3, Время, когда два тиристорных переключателя соединяются. Кривая формы точечных токов отличается в строках с стробированием от тока в проводнике, который только зацикливается.
Коллекторные машины
Однако у синхронных и асинхронных электромоторов есть один непреодолимый недостаток – частота питающего напряжения. Она определяет скорость вращения магнитного поля и вала в этих двигателях. Никакими конструктивными изменениями в них при заданной частоте питающего напряжения невозможно получить частоту вращения вала большую, чем частота питающего напряжения. При необходимости большего числа оборотов используются коллекторные электромоторы.
Вращающееся поле является «эллиптическим» во время запуска и ускорения и снова достигает круговой формы после разгона и моста. «Некруглое» поле вращения указывает маятниковые моменты на валу во время фазы ускорения. Функции контроля также настраиваются. Если необходимо преодолеть крутящий момент отрыва, напряжение в момент запуска может быть увеличено целенаправленным образом в короткие сроки, в результате чего пусковой ток также резко возрастает. Например, с большими массами инерции, можно отрегулировать.
Широкий спектр современного оборудования и влияние на кривые напряжения, тока и крутящего момента должны быть взяты из конкретных инструкций по эксплуатации. При просмотре осциллограмм разгона с симметричным устройством эффекты повышенного пускового напряжения можно увидеть в профиле тока и крутящего момента. Во время нарастания напряжения скорость увеличивается и достигает конечной скорости до полного рабочего напряжения.
В этих двигателях происходит постоянное переключение обмоток ротора коллектором. Каждая обмотка по сути это рамка с током, которая, как известно из опытов Фарадея, поворачивается в магнитном поле. Но одна рамка повернётся и остановится. Поэтому рамок — обмоток сделано несколько и каждой из них соответствует пара пластин в коллекторе. Ток подаётся через щётки, скользящие по коллектору.
Вращающиеся поля во время ускорения показывают: Вращающееся поле «гексагонально» во время ускорения и ускорения и только после разгона и моста снова достигает круговой формы. Шестиугольная вращающаяся полевая последовательность указывает на моменты колебаний 300 Гц на валу во время фазы ускорения. Если полное рабочее напряжение достигнуто после того, как машина загрузилась, полупроводниковый выключатель привода соединяется через контактор для уменьшения потерь.
Для дельта-соединения требуется шесть строк. На плавсредстве. В случае приводов центробежных насосов в трубопроводных сетях необходимо обеспечить управляемый носик, чтобы избежать внезапного отрыва жидкой колонны вследствие так называемых ударов воды и, как следствие, повреждения обратных клапанов, Для достижения плавного биения можно использовать шаговый двигатель, что продлевает срок службы трубопроводной системы. То же самое относится к механике конвейерных лент. Прибор выбирается на практике в нормальных условиях в соответствии с номинальной мощностью двигателя.
Конструкция такого электромотора позволяет работать от источника либо постоянного, либо переменного напряжения, который обеспечивает ток и в статоре и в роторе. При переменном напряжении направление тока в статоре и роторе изменяется одновременно и поэтому направление действия силы вращающей ротор сохраняется. Частота питающего напряжения никак не влияет на частоту вращения ротора. Она зависит только от величины напряжения, питающего электромотор. Скользящий контакт щётки с коллектором ограничивает возможности этих электродвигателей по сроку службы и месту применения, поскольку искрение в щётках довольно быстро разрушает скользящий контакт и недопустимо в условиях повышенной взрывоопасности.
Только в случае удельной гравитационной оценки должны учитываться условия с помощью большего размера двигателя и устройства. Вычислительные программы или простое правило скольжения облегчают выбор. Заключение: Снижаются затраты на всю жизнь. Приводная техника 40 № 4, с стр. 92 - 97. Брошюра, Питер Ф.: Современные преобразователи.
Комментарий к этой статье. Основные принципы работы электродвигателей очень просты. Проще говоря, это устройство, которое питается от электричества. Благодаря зарядке электромагнитное поле формируется в двигателе. Это происходит через катушку, которая создает электромагнитное поле. Это приводит в движение подшипники и угольные щетки на двигателе. Двигатели преобразуют электроэнергию в механическую энергию.
Униполярные и шаговые варианты
Однако есть такие конструкции электромоторов постоянного тока, в которых коллектора нет. Это униполярные электромоторы.
В этих электродвигателях ротор выполнен в виде диска, расположенного между полюсами постоянных магнитов. Щётки расположенные диаметрально противоположно питают током диск – ротор. Под воздействием силы Лоренца диск вращается. Несмотря на привлекательную простоту конструкции, такой электромотор не имеет широкого практического использования, поскольку требует слишком больших значений тока и магнитного поля. Тем не менее, существуют уникальные лабораторные разработки униполярных электромоторов со щётками из жидкого металла, которые развивают обороты немыслимые для иных конструкций двигателей.
Синхронные и асинхронные электродвигатели
Типы двигателей Электродвигатели могут работать как прямо, так и переменного тока. Однако следует отметить, что все они работают по одному и тому же принципу. Двигатели постоянного тока подключены к батареям. Согласно их конструкции, двигатели могут быть сборными и неэлектрическими. Основы электромоторов Двигатели имеют две основные части - электромагнитное поле и фитинги. Электромагнитное поле создается благодаря катушкам поля. По сути, это парные электромагниты.
Униполярные и шаговые варианты
Крутящий момент Термин крутящий момент также можно рассматривать как вращательное усилие. Это происходит, когда провод входит между двумя катушками, но не касается их. В этот момент провод может вращаться. Он может иметь форму линии, квадрата или весла. Он срабатывает при запуске электромагнитного поля.
Шаговый двигатель это ещё одна конструкция, работающая на постоянном токе.
В целом этот двигатель подобен синхронному электромотору с ротором из постоянных магнитов. Отличие в том, что число обмоток здесь больше, и они управляются ключами, которые подают на каждую обмотку питающее напряжение. В результате ротор меняет своё положение, притягиваясь к подключенной обмотке. Число обмоток определяет минимальный угол поворота ротора, а коммутаторы – скорость вращения ротора. В шаговом двигателе ротор может вращаться почти как угодно, поскольку ключи связаны с электронной схемой управления.
Функция электродвигателя. Когда провод вращается, он управляет металлическим кольцом, называемым переключателем. Электрические контакты, которые также называются «щетками», касаются переключателя. Эти детали двигателя изменяют ток, создаваемый крутящим моментом, что делает его пригодным для использования в электромоторной системе.
Арматура Это несущая конструкция двигателей. Он позволяет безопасно захватывать и обрабатывать электрический ток. Он может быть преобразован практически в любую энергию, в зависимости от функций, которые может выполнять двигатель. Преимущества электродвигателей Двигатели имеют много преимуществ. Именно из-за их простого устройства. У них есть мелкие детали, которые могут быть повреждены или изношены во время использования. Это затрудняет диагностику проблемы с ними. Обычные пользователи могли очень легко понять, есть ли проблема с двигателем только по его шуму.
Рассмотренные конструкции электромоторов являются базовыми. На их основе для решения определённых задач создано много специальных разновидностей электромоторов. Но это уже совсем другая история…
В статье рассматриваются различные типы электродвигателей, их достоинства и недостатки, перспективы развития.
Кроме того, неестественные вибрации могут быть признаком неудачи. Некоторые из проблем, которые могут возникнуть при работе с электродвигателями, могут быть решены дома, а одна - в магазин электроники. Подшипники и угольные щетки являются наиболее пригодными для носки частями в одном двигателе. Хорошей новостью является то, что вы можете исправить их самостоятельно. Это простая операция, которая не требует от вас каких-либо специальных навыков. Вы можете использовать обычные отвертки и плоскогубцы.
Если вы хотите продлить жизнь своего велосипеда, вы можете регулярно его чистить. Это значительно улучшит его производительность и уменьшит шум, который он вызывает. Применение Благодаря своему хорошему устройству вы можете встретить электродвигатели на каждом шагу своей повседневной жизни. Они используются в компьютерах, электрические зубные щетки, посудомоечная машина, стиральная машина и так далее. Этот тип двигателей очень широко используются в промышленности. Они являются основным компонентом в производственных линиях, очистных сооружениях и т.д. он даже использует некоторые трюки, такие как поворот направления работы двигателя.
Типы электродвигателей
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 , 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
В 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. 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 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.
Основные 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.