Двигатели типы: виды, типы и особенности ДВС

Типы шаговых двигателей — обзор

Существуют многочисленные типы систем управления движения, основанные на коллекторных двигателях постоянного тока, серводвигателях, шаговых двигателях и пр. Рассмотрим управление движением при помощи шаговых двигателей.

Теоретически, шаговый двигатель очень прост. В нем нет щеток или контактных колец. В целом — это синхронный двигатель, в котором магнитное поле статора вращаются с помощью электроники, а в роторе находятся постоянные магниты. Шаговый двигатель превращает управляющие импульсы в механическое вращение ротора. Преимущество шаговых двигателей — низкая стоимость, высокая надежность, высокий крутящий момент в области низких скоростей и простой конструкции, которая функционирует практически в любой окружающей среде. Главные неудобства в использовании шаговых двигателей — эффект резонанса, часто проявляющийся на низких скоростях и падение крутящего момента на высоких скоростях.

Система управления, основанная на использовании шагового двигателя:

Indexer, он же контроллер — микропроцессор, генерирующий импульс «ШАГ» и «НАПРАВЛЕНИЕ», по сигналам, получаемым от пользователя. Обычно существует множество других сложных функций, возлагаемых на микропроцессор.

Driver, он же силовая часть — преобразователь сигналов контроллера в силовые управляющие импульсы, необходимые для вращения ротора. Есть много различных типов драйверов с различными величинами силы тока и формами управляющих импульсов. Не все драйверы являются подходящими, для различных двигателей. Правильный выбор драйвера является очень важным при проектировании системы управления.

Существуют три типа шаговых двигателей:

• с переменным магнитным сопротивлением
• с постоянными магнитами
• гибридные

В двигателях с переменным магнитным сопротивлением не используются постоянные магниты.

Как следствие, у двигателя отсутствует так называемый «detent torque» — стопорный момент. Этот тип конструкции не обеспечивает высокого крутящего момента.

У двигателей с постоянными магнитами величина шага редко бывает менее 7,5°, что связано с конструктивными особенностями его ротора.

Главным достоинством двигателей с постоянными магнитами является их низкая цена, а недостатком — низкие скорости вращения.

В гибридных двигателях многополюсный статор и ротор с постоянными магнитами позволяют, получить значительный крутящий момент (до 300 кгс*см) и малую величину шага (1,8° и менее).

Стопорный момент гибридных шаговых двигателей обычно составляет 10% от величины статического синхронизирующего момента.

По способу питания шаговые двигатели можно разделить на униполярные и биполярные.

Приведенные на рисунке схемы можно использовать как биполярные, так и как униполярные. В случае если отводы от средних точек обмоток соединены между собой внутри двигателя и пользователю доступны только пять выводов, что бывает очень редко, двигатель можно использовать только как униполярный.

Дополнительные рекомендации по выбору шагового двигателя здесь.

Виды реактивных двигателей

 

 

Известны следующие основные типы реактивных двигателей:

 

Пороховой и жидкостной ракетный двигатели для своей работы не нуждаются в кислороде из окружающего воздуха, так как необходимый для сжигания топлива кислород содержится в веществах, входящих в состав пороха, или в жидком окислителе.

При сгорании пороха или жидкого топлива в смеси с жидким окислителем образуются продукты сгорания, занимающие во много раз больший объем, чем исходные продукты, поэтому продукты сгорания в виде газов с большой скоростью вырываются из реактивного сопла наружу.

В силу закона сохранения энергии количество движения системы тел есть величина постоянная. Двигатель и заключенные в нем продукты сгорания являются системой из двух тел. И если одно из тел системы (продукты сгорания) массой т получает скорость истечения V„CT, т. е. создает количество движения, равное произведению, то и другое тело системы (двигатель) должно получить равное по величине, но обратное по направлению количество движения. Только в этом случае количество движения всей системы не изменится и не будет нарушен закон сохранения энергии. Если двигатель имеет массу, то он получит скорость V в направлении, обратном истечению газа. Количество движения двигателя, равное произведению, должно равняться количеству движения продуктов сгорания

Использование пороховых и жидкостных ракетных двигателей для вертолета затруднительно из-за ограниченного времени их действия н трудности дросселирования. Будучи запушенными, эти двигатели все время развивают одинаковую тягу до тех пор, пока не сгорит все топливо.

В жидкостных ракетных двигателях сложно регулировать подачу топлива под высоким давлением, их экономичность Невелика, а срок службы мал. Поэтому как пороховые, так и жидкостные ракетные двигатели не могут применяться как двигатели для вращения несущего вита.

Прямоточный воздушно-pеактивный двигатель использует для сгорания топлива кислород «з окружающего воздуха и состоит из следующих основных частей: воздухозаборника (входной диффузор), камеры сгорания, реактивного сопла.

Воздухозаборник служит для направления потока воздуха в двигатель. Форма входа в воздухозаборник и изменение площади проходного сечения вдоль потока выбираются такими, чтобы с минимальными гидравлическими потерями на входе обеспечить прирост давления воздуха по пути в камеру сгорания. Для уменьшения потерь на входе в воздухозаборник передняя его кромка выполнена в виде кольцевого крыльевого профиля, носик которого имеет малый радиус кривизны. Для увеличения давления воздуха воздухозаборнику придается вид расширяющегося канала (диффузора).

Преобразование тепловой энергии, заключенной в газе, в механическую работу истечения может произойти только в результате расширения газа. Поэтому воздух перед поступлением в камеру сгорания должен быть подвергнут предварительному сжатию с целью повышения его давления.

В полете воздух подходит к воздухозаборнику двигателя со скоростью, равной скорости полета. При висении вертолета эта скорость равна окружной скорости конца лопасти. Перед входом в воздухозаборник воздух несколько притормаживается, за счет чего растет его давление, а попав в расширяющийся канал воздухозаборника, еще больше уменьшает свою скорость, за счет чего продолжает увеличиваться давление.

Таким образом, в прямоточном двигателе давление воздуха повышается за счет использования кинетической энергии входящего в него воздуха. Этим объясняется невозможность работы прямоточного двигателя на месте, когда скорость набегающего потока равна нулю. Этим же объясняется увеличение тяги двигателя с увеличением скорости его движения. Несущий винт вертолета с установленными на концах лопастей прямоточными двигателями требует поэтому перед запуском двигателей предварительной раскрутки от постороннего источника энергии.

В камеру сгорания через форсунки непрерывно подается топливо. При горении топлива воздух нагревается и расширяется, за счет чего происходит увеличение его скорости. Газ выходит из реактивного сопла со скоростью, значительно превышающей скорость входа. В результате ускорения массы газа внутри двигателя образуется реактивная тяга.

Прямоточный двигатель может быть с успехом применен для вертолета, если обеспечить предварительную раскрутку винта.

Пульсирующий воздушно-pеактивный двигатель в этом отношении выгодно отличается от прямоточного, так как может создавать тягу на месте (без движения вертолета) и не требует раскрутки винта.

В пульсирующем двигателе сгорание топлива происходит не непрерывно, как в прямоточном, а периодически. Перед камерой сгорания пульсирующего двигателя установлена решетка с клапанами. Из-за наличия разности давлений воздуха в воздухозаборнике и камере сгорания клапаны открываются и пропускают в камеру сгорания порцию свежего воздуха. Одновременно с этим в камеру сгорания впрыскивается топливо и поджигается. Нагрев воздуха вызывает кратковременное повышение давления в камере сгорания, в результате чего клапаны в решетке закрываются. Газы из камеры сгорания с большой скоростью вытекают через реактивное сопло, что вызывает понижение давления

в камере сгорания, и клапаны вновь открываются, впуская в камеру очередную порцию свежего воздуха, после чего цикл повторяется. Тяга такого двигателя изменяется от максимального до нулевого значения. Однако ввиду того, что частота пульсаций очень велика, изменения тяги практически не сказываются -на равномерности вращения несущего винта. Частота пульсаций обратно пропорциональна длине двигателя. Так, если двигатель, имеющий длину 610 мм, работает с частотой пульсаций 270 циклов в секунду, то двигатель, имеющий длину 915 мм, — с частотой 180 циклов в секунду.

Следует сказать, что подача топлива к двигателям на концах лопастей не требует применения насосов для принудительной подачи. Дело в том, что возникающая при вращении несущего винта центробежная сила сама гонит топливо от втулки винта к двигателям по топливо-проводам, проложенным вдоль лопасти. Однако в этом случае трудно осуществить герметизацию подвижного соединения, через которое топливо от трубопроводов, находящихся на неподвижной части вертолета, передается на вращающуюся втулку.

Конструкция двигателя и регулировка подачи топлива и зажигания должны быть таковы, чтобы обеспечить синхронность сгорания с пульсацией столба газов.

Пульсирующий двигатель, кроме того, что может развивать тягу при работе на месте, имеет также то преимущество, что он значительно меньше расходует топлива на создание каждого килограмма тяги, чем другие типы воздушно-реактивных двигателей. При выборе двигателя для установки на концах лопастей вертолета конструкторы чаще всего останавливаются «а пульсирующем двигателе еще и потому, что этот двигатель развивает наибольшую величину тяги на каждую единицу лобовой площади.

Основным недостатком пульсирующих двигателей являются значительные вибрационные нагрузки, этим объясняется малый срок службы впускных клапанов (несколько часов) и частые усталостные поломки хвостовой трубы. Кроме того, к недостаткам относятся потребность в сжатом воздухе для запуска (для первоначальных циклов работы) и, наконец, большой шум работающего двигателя.

Турбореактивный и турбовинтовой двигатели в том виде, в котором они существуют сейчас, на концах лопастей использоваться не могут. Хотя эти двигатели и обладают наименьшим удельным расходом топлива в час на каждый килограмм тяги или на каждую лошадиную силу, но удельный вес этих двигателей, т. е. отношение веса к тяге, еще настолько велик, что не позволяет их эффективно использовать на концах лопастей. Эти двигатели могут быть применены на вертолетах в обычной силовой установке с механическим приводом к несущему винту.

Агрегаты техники

Типы газовых двигателей

Двигатели на природном газе подходят для широкого спектра применений, включая легковые автомобили, легкие коммерческие автомобили, вилочные погрузчики, тяжелые грузовики, автобусы, морские суда, даже железнодорожные локомотивы и самолеты. Чистые свойства природного газа и отсутствие твердых частиц часто снижают износ двигателя, а также, увеличении интервалов обслуживания и замены масла. Это еще больше снижает эксплуатационные расходы.

Двигатели доступны в различных форматах, но обычно подпадают под следующие категории:

• Газовый двигатель (монотопливный)
• Газовый двигатель (двухтопливный)
• Газодизельный двигатель
• Газовый двигатель (трех-топливный)
• Прямой впрыск высокого давления, HPDI

Газовый двигатель (монотопливный)
Специальный двигатель использует природный газ в качестве единственного источника топлива. Газовый двигатель имеет преимущество, он «оптимизирован» для работы на природном газе, что обеспечивает максимальную эффективность и оптимальные результаты по выбросам. Некоторые специальные автомобили также оснащены запасным бензиновым баком, который используется, если в автомобилях заканчивается природный газ. Поскольку автомобиль оптимизирован для использования на природном газе, бензин следует использовать только для коротких поездок, а не на регулярной основе.

Газовый двигатель (двухтопливный)
Двухтопливные двигатели работают на природном газе или бензине (или другом топливе с искровым зажиганием, таком как этанол). Примечание. Газовый двигатель использует бензин для зажигания при включении двигателя, поэтому для успешной работы всегда требуется небольшое количество бензина.

Газодизельный двигатель
Газодизельный двигатель использует смесь природного газа и дизельного топлива, причем смесь природного газа и воздуха воспламеняется дизельным «пилотом». Дизель впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, а газ вводится в воздухозаборник путем карбюрации или впрыска газа. Смесь природного газа и дизельного топлива варьируется в зависимости от нагрузки и рабочего цикла двигателя, в диапазоне от 80% до 0% газа. При более низких нагрузках на двигатель использование дизельного топлива, как правило, выше, тогда как при более высоких нагрузках на двигатель можно использовать более высокую долю газа. Газодизель обычно является результатом дооборудования дизельного двигателя и имеет преимущество, они не полностью зависят от природного газа для подачи топлива. Таким образом, если в транспортном средстве заканчивается природный газ или он находится вдали от доступного источника топлива для СПГ, он может работать исключительно на дизельном топливе.

Газовый двигатель (трехтопливный)
Относительно недавняя разработка технологий. Транспортное средство с трехтопливной системой использует бензин, этанол и метан. Транспортное средство может работать на бензине, этаноле (либо одновременно на бензине и этаноле) или природном газе. Трехтопливные автомобили впервые появились на рынке в 2005 году в Бразилии, где этанол и природный газ широко используются для транспорта.

Прямой впрыск высокого давления, HPDI
Запатентованная технология канадской компанией Westport заменяет приблизительно 90% дизельного топлива природным газом. Основой топливной системы HPDI 2.0 является инновационная форсунка с двойной концентрической иглой. Она позволяет впрыскивать под высоким давлением в камеру сгорания небольшие объемы природного газа. Газ подается в конце такта сжатия. Для воспламенения газа при давлении, которое обеспечивает обычный дизельный двигатель, требуется более высокая температура. Поэтому для облегчения воспламенения в цилиндр предварительно впрыскивается небольшое количество дизельного топлива с последующим основным впрыском природного газа. Горящее дизтопливо мгновенно поджигает горячие продукты сгорания в цилиндре, а те, в свою очередь, впрыскиваемую следом порцию природного газа.

Ознакомиться с деталями переоборудования на метан (КПГ) Вы можете на странице нашего каталога:
https://gas-truck.ru/catalog/ustanovka-gbo

бензиновый, дизельный, газовый, электрический двигатели и гибридная установка

Основные типы двигателей

В настоящее время на легковые автомобили устанавливают бензиновые, дизельные, газовые и электрические двигатели. Первые три типа являются двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Принцип работы ДВС основан на сжигании топлива внутри цилиндра и преобразовании полученной тепловой энергии в механическую работу. Проще говоря, взрыв паров бензина двигает металлические детали (кривошипно-шатунный механизм) двигателя, которые преобразовывают возвратно-поступательное движение во вращение. Подробнее об этом чуть ниже.

Наращивается выпуск автомобилей с гибридной силовой установкой, которая сочетает в себе двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизельный) и один или несколько электромоторов.

Бензиновый двигатель

Бензиновый двигатель, как следует из названия, работает на бензине. Для поджига топливовоздушной смеси в бензиновом двигателе служит система зажигания. Справедливости ради стоит отметить, что бензиновые двигатели также могут работать на различных спиртах, что с успехом практикуется в ряде стран. В нашей стране использование спирта в качестве топлива для автомобилей не получило распространения, поэтому данную тему оставим пока без внимания.

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель, или просто дизель, работает на дизельном топливе и но имеет системы зажигания. Топливо самовоспламеняется от сжатия. Ещё лет двадцать назад дизели уступали бензиновым двигателям по большинству эксплуатационных параметров, важных для легкового автомобиля, но в настоящее время ситуация изменилась. Современный турбодизель с электронным управлением (подробнее будет рассмотрен ниже) практически ни в чем не уступает бензиновому мотору и даже обладает лучшей экономичностью. Благодаря этому в странах Западной Европы дизели уже стали более популярными, чем бензиновые моторы.

Газовый двигатель

Газовый двигатель, в зависимости от исполнения, работает на сжатом или сжиженном газе (метан или пропанобутановая смесь). Его конструкция, за исключением некоторых отличий в системе питания, аналогична бензиновому двигателю. В России легковые автомобили получают газовый двигатель путем переоборудования штатного бензинового мотора. Такие автомобили обычно имеют возможность перехода с газа на бензин. Эксплуатация автомобиля с газовым оборудованием не имеет принципиальных отличий. Всю необходимую информацию при необходимости можно получить из инструкции к установленному на автомобиль газовому оборудованию. Что бы ни случилось, в любой ситуации наши специалисты по выездной тех помощи на дорогах москвы приедут и окажут необходимую помощь.

Электрический двигатель

Электрический двигатель по своим тяговым характеристикам идеально подходит для применения на автомобиле. Фактически он позволяет отказаться от таких узлов трансмиссии, как сцепление и коробка передач. Из следующей главы можно будет узнать описание работы одноцилиндрового двигателя как пример двигателя внутреннего сгорания.

Кроме этого, электромотор практически не оказывает пагубного воздействия на окружающую среду. А в одной из следующих глав можно будет узнать назначение и устройство газораспределительного механизма двигателя, для чего нужен ремень газораспределительного механизма.

Широкое применение таких двигателей в настоящий момент сдерживается только одним фактором. Питание электродвигателя осуществляется от аккумуляторных батарей, которые необходимо заряжать перед выездом. Современные технологии пока не позволяют создать достаточно ёмкий аккумулятор, который мог бы обеспечить автомобилю приемлемый запас электроэнергии.

Сейчас конструкторам удаётся создавать электромобили, способные проехать на одной зарядке 100-200 км. Более ёмкие аккумуляторные батареи получаются либо слишком дорогими, либо чересчур массивными.

Гибридный двигатель или гибридная силовая установка

В результате многочисленных поисков была создана гибридная силовая установка. Такая установка состоит из электромоторов и обычного двигателя внутреннего сгорания. За счёт применения управляющей электроники все рабочие процессы максимально оптимизированы, что позволило сделать работу гибридной установки экономичной и экологичной, без потери динамических параметров автомобиля.

Как уже упоминалось выше, все двигатели предназначены для создания крутящего момента, который в дальнейшем передаётся трансмиссией на ведущие колёса. Принцип работы электродвигателя должен быть вам известен из школьного курса физики. Поэтому ниже рассмотрим только принцип работы двигателей внутреннего сгорания, который, в целом, одинаков для бензинового, дизельного и газового моторов.

Типы электродвигателей — Однофазные электродвигатели , электродвигатели постоянного тока, асинхронные двигатели

Электродвигатель – это электрическая машина, служащая для преобразования электрической энергии в механическую энергию. Электродвигатель работает на основе  принципа электромагнитной индукции.

Существует множество видов электродвигателей, различающихся по конструкции, принципу действия, исполнению и другим характеристикам. Различают основные виды электродвигателей:

По типу протекающего тока двигатели различают:

• Электродвигатели постоянного тока. Широко используют в качестве промышленного оборудования, привода электротранспорта и микропривода исполнительных механизмов.
• Электродвигатели переменного тока. Нашли широкое применение для приводов всех типов технологического оборудования, автоматических регуляторов, электроинструментов. 

По конструкции электрические машины различают с вертикально и горизонтально расположенным валом. Электродвигатели также классифицируют по мощности, климатическому исполнению, степени защиты, назначению и другим характеристикам.

Со всеми типами электродвигателей вы можете познакомиться на информационном портале по электродвигателям electrodvigatel.com. Здесь вы найдете преимущества и недостатки, того или иного электродвигателя, полный список производителей электродвигателей, а также сможете узнать стоимость на электродвигатели.

Виды электродвигателей

Стоимость электродвигателя в основном зависит от следующих параметров:

• Габарит (высота оси вращения)
• Мощность
• Климатическое исполнение

Стоит отметить, что с увеличением габарита электродвигателя усложняется технология изготовления электрических машин, уменьшается серийность выпуска и, соответственно, меняется экономика и ценообразование двигателей. Чем больше габарит двигателя – тем меньше производителей на рынке.

Конструкция электродвигателя

Вращающийся электродвигатель состоит из двух главных деталей:

• статора — неподвижная часть
• ротора — вращающаяся часть

У большинства двигателей внутри статора располагается ротор. Электродвигатели у которых ротор находится снаружи статора называются электродвигателями обращенного типа.

Электродвигатель в разрезе — 1 статор, 2 ротор, 3 подшипник

 

Условное обозначение электродвигателей

1 – тип электродвигателя:
общепромышленные электродвигатели:
АИ — обозначение серии общепромышленных электродвигателей
Р, С (АИР и АИС) — вариант привязки мощности к установочным размерам, т.е.
АИР (А, 5А, 4А, АД) — электродвигатели, изготавливаемые по ГОСТ
АИС (6А, IMM, RA) — электродвигатели, изготавливаемые по евростандарту DIN (CENELEC)
взрывозащищенные электродвигатели: ВА, АВ, АИМ, АИМР, 2В, 3В и др

2 — электрические модификации:

Электрические модификации	Определение
М	модернизированный электродвигатель: 5АМ
Н	электродвигатель защищенного исполнения с самовентиляцией: 5АН
Ф	электродвигатель защищенного исполнения с принудительным охлаждением: 5АФ
К	электродвигатель с фазным ротором: 5АНК
С	электродвигатель с повышенным скольжением: АС, 4АС  и др.
Е	однофазный электродвигатель 220V: АДМЕ, 5АЕУ
В	встраиваемый электродвигатель: АИРВ 100S2
П	электродвигатель для привода осевых вентиляторов в птицеводческих хозяйствах и т. д.

3 — габарит электродвигателя (высота оси вращения):
габарит электродвигателя равен расстоянию от низа лап до центра вала в миллиметрах 
50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355, 400, 450 и выше

4 — длина сердечника и/или длина станины:

Длина сердечника	Определение
А, В, С	длина сердечника (первая длина, вторая длина, третья длина)
XK, X, YK, Y	длина сердечника статора высоковольтных двигателей
S, L, М	установочные размеры по длине станины

 

5 — количество полюсов электродвигателя:
2, 4, 6, 8, 10, 12, 4/2, 6/4, 8/4, 8/6, 12/4, 12/6, 6/4/2, 8/4/2, 8/6/4, 12/8/6/4 и др.

6 — конструктивные модификации электродвигателя:

Модификации электродвигателя	Определение
Л	электродвигатель для привода лифтов: 5АФ 200 МА4/24 НЛБ УХЛ4
Е	электродвигатель с встроенным электромагнитным тормозом и ручкой расторможения: АИР 100L6 Е2 У3
Е2	со встроенным датчиком температурной защиты: АИР 180М4 БУ3
Б	со встроенным датчиком температурной защиты: АИР 180М4 БУ3
Ж	электродвигатель со специальным выходным концом вала для моноблочных насосов: АИР 80В2 ЖУ2
П	электродвигатель повышенной точности по установочным размерам: АИР 180М4 ПУ3
Р3	электродвигатель для мотор-редукторов: АИР 100L6 Р3
С	электродвигатель для станков-качалок: АИР 180М8 СНБУ1
Н	электродвигатель малошумного исполнения: 5АФ 200 МА4/24 НЛБ УХЛ4

7 — климатическое исполнение электродвигателя:

Категория размещения	Определение
У	умеренного климатического исполнения
Т	тропического исполнения
УХЛ	умеренно холодного климата
ХЛ	холодного климата
ОМ	для судов морского и речного флота

8 — категория размещения: 

Категория размещения	Определение
1	на открытом воздухе
2	на улице под навесом
3	в помещении
4	в помещении с искусственно регулируемыми климатическими условиями
5	в помещении с повышенной влажностью

9 — степень защиты электродвигателя:
первая цифра: защита от твердых объектов

  вторая цифра: защита от жидкостей

Степень защиты IP	Определение первой цифры  — защита от твердых объектов	Определение второй цифры  — защита от жидкостей
0	без защиты	без защиты
1	защита от твердых объектов размерами свыше 50мм (например, от случайного касания руками)	защита от вертикально падающей воды (конденсация)
2	защита от твердых объектов размерами свыше 12 мм (например, от случайного касания пальцами)	защита от воды, пдпющей под углом 15º к вертикали
3	защита от твердых объектов размерами свыше 2,5 мм (например, инструментов, проводов)	защита от воды, падающей под углом 60º к вертикали
4	защита от твердых объектов размерами свыше 1мм (например, тонкой проволоки)	защита от водяных брызг со всех сторон
5	защита от пыли (без осаждения опасных материалов)	защита от водяных струй со всех сторон

10 – мощность электродвигателя

11 – обороты электродвигателя

12 — Монтажное исполнение электродвигателя

Двигатели переменного тока

            Двигатели переменного тока подразделяются на две группы: асинхронные и синхронные. Синхронные двигатели в свою очередь делятся на основные исполнения групп двигателей:

• общепромышленное
• специальное (крановые, для дробилок, лифтовые и другие)
• взрывозащищенное. Дальнейшее подразделение — для химической отрасли и рудничные, рудничные специальные.

Асинхронными двигателями (АД) называют машины переменного тока, в которых основное магнитное поле создается переменным током и частота вращения ротора, не связанная жестко с частотой тока в обмотке статора, меняется с нагрузкой. Наибольшее применение получили бесколлекторные асинхронные машины, используемые главным образом в качестве электродвигателей. Значительно реже применяются коллекторные асинхронные электродвигатели — более дорогие и менее надежные в эксплуатации, чем бесколлекторные.

По количеству фаз двигатели переменного тока подразделяются:

Асинхронные двигатели наиболее распространены в настоящее время, чем другие виды электродвигателей.

Синхронные и асинхронные машины переменного тока обладают свойством обратимости — они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

Какие бывают двигатели? Типы электродвигателей. Асинхронные двигатели

В основу работы любых электродвигателей положен принцип электромагнитной индукции. Электродвигатель состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных движков переменного тока) либо индуктора (для движков постоянного тока) и подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных движков переменного тока) либо якоря (для движков постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока нередко используются постоянные магниты.

Все двигатели, грубо говоря можно поделить на два вида:
двигатели постоянного тока
двигатели переменного тока (асинхронные и синхронные)

Двигатели постоянного тока

По неким мнениям данный двигатель возможно еще назвать синхронной машиной постоянного тока с самосинхронизацией. Простой движок, являющийся машиной постоянного тока, состоит из постоянного магнита на индукторе (статоре), 1-го электромагнита с очевидно выраженными полюсами на якоре (двухзубцового якоря с явно выраженными полюсами и с одной обмоткой), щёточноколлекторного узла с 2-мя пластинами (ламелями) и 2-мя щётками.
Простой двигатель имеет 2 положения ротора (2 «мёртвые точки»), из которых неосуществим самозапуск, и неравномерный крутящий момент. В первом приближении магнитное поле полюсов статора равномерное (однородное).

Данные двигатели с наличием щёточно-коллекторного узла бывают:

Колекторные — электрическое устройство, в котором датчиком положения ротора и переключателем тока в обмотках является одно и то же устройство — щёточно-коллекторный узел.

Бесколекторные — замкнутая электромеханическая система, состоящая из синхронного устройства с синусоидальным распределением магнитного поля в зазоре, датчика положения ротора, преобразователя координат и усилителя мощности. Более дорогой вариант в сравнение с колекторными двигателями.

Двигатели переменного тока

По типу работы данные двигатели делятся на синхронные и асинхронные двигатели. Принципное отличие заключается в том, что в синхронных машинах 1-ая гармоника магнитодвижущей силы статора перемещается со скоростью вращения ротора (по этому сам ротор крутится со скоростью вращения магнитного поля в статоре), а у асинхронных — есть и остается разница меж скоростью вращения ротора и скоростью вращения магнитного поля в статоре (поле крутится быстрее ротора).

Синхронный — двигатель переменного тока, ротор которого крутится синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Эти движки традиционно применяются при огромных мощностях (от сотен киловатт и выше).
Есть синхронные двигатели с дискретным угловым движением ротора — шаговые двигатели. У них данное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение исполняется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие обмотки двигателя.
Ещё один вид синхронных движков — вентильный реактивный эл-двигатель, питание обмоток которого складывается с помощью полупроводниковых элементов.

Асинхронный — двигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора различается от частоты крутящего магнитного поля, творимого питающим напряжением, второе название асинхронных машин — индукционные обосновано тем, что ток в обмотке ротора индуцируется вертящимся полем статора. Асинхронные машины сейчас оформляют огромную часть электрических машин. В главном они используются в виде электродвигателей и считаются ключевыми преобразователями электрической энергии в механическую, причём в основном используются асинхронные движки с короткозамкнутым ротором

По количеству фаз двигатели бывают:

• однофазные
• двухфазные
• трехфазные

Самые популярные и шыроковостребованые двигатели которые применяются в производстве и бытовом хозяйстве:

Однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Однофазовый асинхронный движок имеет на статоре только 1 рабочую обмотку, на которую в ходе работы мотора подается переменный ток. Хотя для запуска мотора на его статоре есть и вспомогательная обмотка, которая краткосрочно подключается к сети через конденсатор либо индуктивность, или замыкается накоротко пусковыми контактами рубильника. Это нужно для создания исходного сдвига фаз, чтоб ротор начал крутиться, по другому пульсирующее магнитное поле статора не здвинуло б ротор с места.

Ротор такового мотора, как и любого иного асинхронного мотора с короткозамкнутым ротором, являет из себя цилиндрический сердечник с залитыми алюминием пазами, с сразу отлитыми вентиляционными лопастями.
Таковой ротор именуется короткозамкнутым ротором. Однофазовые движки используются в маломощных устройствах, в том числе комнатные вентиляторы либо маленькие насосы.

Двухфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Двухфазные асинхронные движки более эффективны при работе от однофазовой сети переменного тока. Они содержат на статоре две рабочие обмотки, находящиеся перпендикулярно, при этом одна из обмоток подключается к сети переменного тока напрямую, а вторая – через фазосдвигающий конденсатор, так выходит крутящееся магнитное поле, а вот без конденсатора ротор бы не двинулся с места.

Данные двигатели помимо прочего имеют короткозамкнутый ротор, а их использование еще обширнее, нежели у однофазовых. Тут уже и стиральные машинки, и разные станки. Двухфазные движки для питания от однофазовых сетей называют конденсаторными двигателями, потому что фазосдвигающий конденсатор считается часто обязательной их частью.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Трехфазный асинхронный двигатель имеет на статоре три рабочие обмотки, сдвинутые сравнительно друг друга так, что при подключении в трехфазную сеть, их магнитные поля получаются смещенными в пространстве сравнительно друг дружку на 120 градусов. При включении трехфазного мотора к трехфазной сети переменного тока, появляется крутящееся магнитное поле, приводящее в перемещение короткозамкнутый ротор.

Обмотки статора трехфазного мотора возможно соединить по схеме «звезда» либо «треугольник», при этом для питания мотора по схеме «звезда» потребуется напряжение выше, чем для схемы «треугольник», и на движке, потому, указываются 2 напряжения, к примеру: 127/220 либо 220/380. Трехфазные движки незаменимы для приведения в действие разных станков, лебедок, циркулярных пил, подъемных кранов, и т.п.

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором

Трехфазный асинхронный движок с фазным ротором имеет статор подобный описанным выше типам движков,  шихтованный магнитопровод с 3-мя уложенными в его пазы обмотками, но в фазный ротор не залиты дюралевые стержни, а уложена уже настоящая трехфазная обмотка, в соединении «звезда». Концы звезды обмотки фазного ротора выведены на три контактных кольца, насаженных на вал ротора, и электрически отделенных от него.

Посредством щеток, на кольца помимо прочего подается трехфазное переменное напряжение, и включение может быть осуществлено как впрямую, так и через реостаты. Непременно, движки с фазным ротором стоят подороже, хотя их пусковой момент под нагрузкой значительно повыше, нежели у типов движков с короткозамкнутым ротором. Именно в следствие завышенной силы и огромного пускового момента, данный вид движков отыскал использование в приводах лифтов и подъемных кранов, другими словами там, где прибор запускается под нагрузкой а не в холостую, как у двигателей с короткозамкнутым ротором.

В чем разница между щеточными и бесщеточными двигателями? — Worx Tools Russia

Все чаще на просторах интернет-магазинов можно найти инструменты с двумя типами двигателей. Инструменты и садовая техника WORX также не отстают от современных трендов при производстве техники, так что на нашем сайте вы тоже можете найти специальную характеристику двигателя — щеточный или бесщеточный. Так что же это за характеристика, на что она влияет и в чем принципиальные отличия инструментов с тем или иным двигателем? Давайте разбираться.

Устройство и принцип действия щеточного двигателя

Щеточный двигатель по-другому еще называется коллекторным. Состоит двигатель из нескольких важных частей.

Ротор — по-другому, якорь. Как раз он вращается внутри и преобразует электрическую энергию в механическую. Якорь обмотан медной проволокой (обмоткой) с разных сторон ротора. За счет прохождения тока через проволоку создается магнитное поле, которое в свою очередь и создает вращение элемента.

На обмотке в бесщеточном двигателе установлен коммутатор, который используется для переключения с одной обмотки на другую, что позволяет менять направление вращения ротора. Этот коммутатор и есть коллектор, от которого взял свое название двигатель.

Чтобы напряжение передалось на обмотки, а ток прошел через коллектор в двигатель устанавливаются специальные щетки. Щетки обычно состоят из графита; они всегда контактируют с коммутатором и обеспечивают подачу энергии к катушкам с обмоткой. Есть две щетки, и каждая из них подключается к противоположному полюсу батареи. Это гарантирует, что при вращении ротора ток, протекающий к катушкам, постоянно меняет направление. Это приводит к необходимому изменению магнитного поля, которое позволяет ротору продолжать вращаться.

Все вышеописанные элементы установлены в статор. Статор — неподвижных элемент двигателя, в котором могут быть либо еще одна катушка с проволокой, либо постоянный магнит. За счет того или другого элемента и создается магнитное поле обратной полярности ротору, из-за чего тот вращается.

Коллекторные двигатели могут работать от переменного напряжения, так как при смене полярности ток в обмотках возбуждения и якоря также меняет направление, в результате чего вращательный момент не меняет своего направления.

Плюсы и минусы щеточного двигателя

Так мы с вами вкратце разобрались с устройством щеточного двигателя. Теперь в чем же его плюсы и минусы?

Плюсы

1. Первым плюсом инструментов со щеточными двигателями стоит отметить более низкую стоимость в отличие бесщеточных. Это связано с технологиями производства и более бюджетными материалами.
2. Вторым плюсом специалисты отмечают упрощенную конструкцию двигателя, что влияет на стоимость ремонта. Проще поменять щетки, чем весь мотор в целом.
3. Также к плюсам можно отнести относительно малый вес и размер инструментов.

Минусы

1. На высоких оборотах увеличивается трение щёток. Отсюда вытекает проблема их быстрого износа. Помимо износа самих щеток, в процессе работы они стираются. Стертый графит может засорить коллектор и привести в полную негодность инструмент.
2. Также к минусам можно отнести более низкую мощность щеточных инструментов, в отличие от бесщеточных моделей. Это связано с тем, что щеточные двигатели физически не могут выдавать мощность выше 3 000 об./мин. Но такой мощности вполне достаточно для домашнего обихода.
3. Еще одним минусом щеточных двигателей мы можем отметить наличие искрения во время работ. Обратите внимание, что при запуске инструмента щетки трутся о коллектор и создают видимые искры. Это значит, что работать щеточными инструментами нужно более аккуратно — убирать на расстояние все возможные легковоспламеняющиеся вещества и предметы, а также периодически делать перерывы в работе, во избежание перегрева двигателя.
4. Последним минусом отметим не очень высокий КПД инструментов с коллекторным двигателем — всего 60%. Это значит, что инструменты несколько хуже справляются с прочными материалами (например, с металлом) и выполняют меньший объем работы за то же время, что бесщеточный инструмент.

Устройство и принцип действия бесщеточного двигателя

Теперь давайте разберем принцип работы бесщеточного двигателя. Как понятно из названия, его принципиальное отличие в отсутствии щеток. Но как же он тогда работает? Как нужная энергия поступает в двигатель?

В устройстве бесщеточного двигателя также присутствует ротор и статор — основные элементы любого мотора. Но при этом отсутствует коллектор, соответственно и двигатель по-другому называется бесколлекторным. Если у щеточного двигателя работа происходит за счет электро-механической смены полярности, то в бесщеточном двигателе все работает благодаря электромагнитной индукции. Также отличается местоположение обмотки — здесь она располагается на статоре, в отличие от предыдущего вида двигателя.

Вместо щеток и коллектора в бесщеточном двигателе установлены датчики Холла и контроллер, который контролирует подачу напряжения на катушки для создания индуктивности, а также положение ротора и скорость его вращения.

Когда плата подает на обмотку ток, создается тоже противоположное магнитное поле, и магниты на роторе начинают вращаться.

Еще одной особенностью бесщеточных двигателей нужно назвать их типы. Двигатели бывают двух типов — синхронный и асинхронный. В синхронном двигателе частота вращений ротора равна частоте вращений магнитного поля — то есть один оборот ротор совершает после одного полного прохождения тока через катушку. А в асинхронном двигателе обратная ситуация — частота вращений ротора меньше, чем частота вращения магнитного поля. То есть ток проходит через катушку быстрее.

Плюсы и минусы бесщеточного двигателя

Если с устройством бесщеточного двигателя мы разобрались, то теперь давайте рассмотрим положительные и отрицательные стороны инструментов с бесщеточными моторами.

Плюсы:

1. У инструментов с бесщеточным двигателем отсутствуют многие проблемы, которые встречаются у щеточных моделей. Так, первым плюсом специалисты отмечают бо́льшую износостойкость инструментов. Ввиду отсутствия щеток не создается трение внутри двигателя, соответственно нет внутренних загрязнений. Также отсутствие щеток снижает пожароопасность инструмента — при работе нет искрения, а значит можно работать практически в любых условиях.
2. Вторым плюсом стоит отметить упрощенную регулировку крутящего момента — в отличие от щеточных моделей, у бесколлекторных инструментов достаточно просто нажать соответствующую кнопку на инструменте. Причем регулировка может иметь до 15 уровней и переключаться в одно мгновение.
3. Одним из ключевых преимуществ бесщеточных моделей нужно отметить экономию расходуемой энергии. Этот пункт особенно актуален для аккумуляторных инструментов. Благодаря экономии инструменты работают до 50% дольше, чем модели со щеточным двигателем. Также КПД бесколлекторных инструментов намного выше — инструмент выполняет 90% поставленных задач, против 60% у коллекторных моделей. Это значит, что бесщеточными инструментами можно работать практически с любым материалом без потери мощности.
4. Помимо вышеуказанных преимуществ инструментов с бесщеточным двигателем, они еще могут разгоняться до максимальных показателей и имеют быстрый запуск сразу с больших скоростей, чем не могут похвастаться щеточные инструменты.

Минусы:

Но не бывает все настолько радужно. Даже у инструментов с бесщеточными двигателями есть и свои недостатки. Так сказать, ложка дегтя в бочке меда.

1. К минусам, в первую очередь стоит отнести стоимость инструментов. Техника с бесщеточным мотором в цене дороже, чем упрощенные модели со щеточным двигателем.
2. Вторым недостатком бесколлекторных инструментов может быть сложное и дорогое техническое обслуживание. Бесщеточный двигатель — технологичное устройство, для работы с которым нужны знания в микроэлектронике. К счастью, в сотрудники наших сервисных центров знают и умеют обслуживать бесколлекторные двигатели.

Итоги сравнения щеточного и бесщеточного двигателей

Если сравнивать инструменты с разными видами двигателей, то можно смело сказать, что техника с бесщеточным двигателем надежнее и мощнее. Но нужно учитывать тот факт, что ориентирована такая техника больше на профессиональные работы. В быту же и инструменты со щеточным двигателем отлично справятся со своими задачами. Потому перед покупкой инструмента заранее определите цели, для которых вы будете использовать инструменты.

В ассортименте компании WORX есть инструменты и со щеточными и с бесщеточными двигателями. Чтобы определить какой именно тип двигателя установлен в инструменте, обратите внимание на иллюстрацию в карточке товара — в бесщеточных моделях есть специальная пометка «BRUSHLESS MOTOR».

Различные типы двигателей и их применение

При покупке двигателя часто спрашивают, какая технология лучше, переменного или постоянного тока, но дело в том, что это зависит от области применения и стоимости.

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока

обладают большой гибкостью по многим функциям, включая управление скоростью (VSD — приводы с регулируемой скоростью), и имеют гораздо большую установленную базу по сравнению с двигателями постоянного тока, некоторые из ключевых преимуществ:

• Низкое энергопотребление при запуске
• Контролируемое ускорение
• Регулируемая рабочая скорость
• Управляемый пусковой ток
• Регулируемый предел крутящего момента
• Снижение нарушений в ЛЭП

Текущая тенденция для VSD заключается в добавлении дополнительных функций и функций программируемого логического управления (ПЛК), которые добавляют преимущества, но требуют большего технического опыта во время обслуживания.

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример двигателя переменного тока от RS

Типы двигателей переменного тока включают:

Синхронный

В этом типе двигателя вращение ротора синхронизировано с частотой питающего тока, а скорость остается постоянной при переменных нагрузках, поэтому он идеально подходит для привода оборудования с постоянной скоростью и используется в высокоточных устройствах позиционирования, таких как роботы. , КИПиА

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример синхронного двигателя из RS

Индукция (асинхронная)

Этот тип двигателя использует электромагнитную индукцию из магнитного поля обмотки статора для создания электрического тока в роторе и, следовательно, крутящего момента.Это наиболее распространенный тип двигателей переменного тока, который важен для промышленности из-за их нагрузочной способности, при этом однофазные асинхронные двигатели используются в основном для небольших нагрузок, например, в бытовой технике, тогда как трехфазные асинхронные двигатели чаще используются в промышленности. приложения, включая компрессоры, насосы, конвейерные системы и подъемные механизмы.

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример асинхронного двигателя RS

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока

были первым широко используемым типом двигателей, и начальные затраты на системы (двигатели и привод) обычно ниже, чем на системы переменного тока для маломощных агрегатов.Однако при более высокой мощности общие затраты на техническое обслуживание увеличиваются, и это необходимо учитывать. Скорость двигателей постоянного тока можно регулировать путем изменения напряжения питания, они доступны в широком диапазоне напряжений, самые популярные типы — 12 и 24 В. Преимущества двигателя постоянного тока:

• Простая установка
• Регулировка скорости в широком диапазоне
• Быстрый запуск, остановка, реверсирование и ускорение
• Высокий пусковой крутящий момент
• Линейная кривая скорость-крутящий момент

Двигатели постоянного тока широко используются в небольших инструментах и ​​бытовой технике, вплоть до электромобилей, подъемников и подъемников

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример двигателей постоянного тока от RS

Два общих типа:

Матовый

Это более традиционный тип двигателя, который обычно используется в приложениях, чувствительных к стоимости, где система управления относительно проста, например, в потребительских приложениях и более простом промышленном оборудовании, эти типы двигателей можно разбить на:

• Series Wound — здесь обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой ротора, а регулирование скорости осуществляется путем изменения напряжения питания, однако этот тип обеспечивает плохое управление скоростью, и по мере увеличения крутящего момента на двигателе скорость падает.Применяется в автомобилях, подъемниках, подъемниках и кранах, поскольку он имеет высокий пусковой крутящий момент.
• Шунтирующая обмотка — Этот тип имеет один источник напряжения, а обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке ротора и может обеспечивать повышенный крутящий момент без снижения скорости из-за увеличения тока двигателя. Он имеет средний уровень пускового момента при постоянной скорости, поэтому подходит для таких применений, как токарные станки, пылесосы, конвейеры и шлифовальные машины.
• Составная обмотка — это совокупность последовательностей и шунтов, где полярность шунтирующей обмотки такова, что она добавляется к последовательным полям.Этот тип имеет высокий пусковой крутящий момент и может плавно работать при незначительном изменении нагрузки. Он используется для привода компрессоров, центробежных насосов с регулируемым напором, ротационных прессов, дисковых пил, ножниц, элеваторов и конвейеров непрерывного действия
• Постоянный магнит — Как следует из названия, вместо электромагнита используется постоянный магнит, который используется в приложениях, где требуется точное управление и низкий крутящий момент, например, в робототехнике, сервосистемах.

Бесщеточный

Бесщеточные двигатели устраняют некоторые проблемы, связанные с более распространенными щеточными двигателями (короткий срок службы для интенсивных применений), и имеют более простую механическую конструкцию (не имеют щеток).Контроллер мотора использует датчики Холла для определения положения ротора, с помощью этого контроллер может точно управлять мотором посредством тока в катушках ротора) для регулирования скорости. Преимущества этой технологии — долгий срок службы, небольшие затраты на обслуживание и высокий КПД (85-90%), тогда как недостатки — более высокие начальные затраты и более сложные контроллеры. Эти типы двигателей обычно используются для регулирования скорости и положения в приложениях, где требуется надежность и устойчивость, таких как вентиляторы, насосы и компрессоры.

Примером бесщеточной конструкции являются шаговые двигатели, которые в основном используются для управления положением с разомкнутым контуром, от принтеров до промышленных приложений, таких как высокоскоростное оборудование для захвата и размещения.

Бесщеточные двигатели также доступны с устройством обратной связи, которое позволяет управлять скоростью, крутящим моментом и положением двигателя, а интеллектуальная электроника управляет всеми тремя, поэтому, если для быстрого ускорения до определенной скорости требуется больший крутящий момент, то подается больший ток. , они известны как бесщеточные сервомоторы.

Пример щеточного и бесщеточного двигателей постоянного тока

Типы электродвигателей и их применение

Знание различных типов электродвигателей всегда полезно благодаря широкому распространению двигателей от бытовых до промышленных. Если у вас есть система кондиционирования воздуха дома или вы используете воздушный компрессор на промышленном предприятии, вы используете электродвигатели. Следовательно, если вы знаете о различных типах электродвигателей, вы сможете лучше понять систему, которой вы владеете, и лучше контролировать ее работу.

Здесь, в Linquip, мы предоставили вам удобную платформу для поиска электродвигателей того типа, который вам нужен. Кроме того, в этом посте мы пытаемся демистифицировать различные типы электродвигателей для вашей справки. Итак, следите за обновлениями!

Что такое электродвигатели?

Прежде чем узнать о различных типах электродвигателей, лучше начать с вопроса «что такое электродвигатель»? Что ж, самый короткий ответ заключается в том, что электродвигатель или просто двигатель — это электромеханическое устройство, которое получает электрическую энергию и преобразует ее в движение или механическую энергию.

Изображение из проекта по повышению осведомленности о стандартах устройств

Это движение в основном вращательное. Поток электрического тока индуцирует магнитное поле, и в электродвигателе возникает вращательное движение, перпендикулярное направлению тока и магнитного поля.

Применение электродвигателей

Электродвигатели

могут использоваться в быту, например, в таких электроприборах, как кондиционеры, пылесосы, вентиляторы, кухонные комбайны и т. Д.все они по-своему используют вращательную силу электродвигателей или даже в игрушках, таких как игрушечные машинки или модели самолетов с дистанционным управлением или с помощью приложений.

Говоря об электрических моделях транспортных средств, более крупные и сложные версии электродвигателей можно найти в электромобилях и самолетах реальных размеров (ну, эти самолеты все еще изучаются, чтобы стать коммерчески доступными).

И последнее, но не менее важное: некоторые типы электродвигателей широко используются в промышленности, например, в промышленных газовых компрессорах, насосах, подъемных машинах, смесителях и т. Д.

Способы классификации электродвигателей

Различные типы электродвигателей можно классифицировать по-разному. Один из способов классификации основан на их вольерах. У нас есть двигатели Open Drip Proof (ODP), подходящие для чистых, сухих и закрытых помещений, усовершенствованной версией которых являются двигатели с защитой от атмосферных воздействий с конфигурацией корпуса WP1 или WP2. У нас также есть полностью закрытые корпуса с вентиляторным охлаждением (TEFC), полностью закрытые воздушные клапаны (TEAO), полностью закрытые с принудительной вентиляцией (TEFV) и полностью закрытые невентилируемые корпуса (TENV) для различных типов электродвигателей.Существуют также взрывозащищенные (Ex) двигатели, используемые во взрывоопасных зонах с возможностью взрыва из-за присутствия в этой зоне некоторых взрывоопасных жидкостей, пыли и т. Д.

Тем не менее, электродвигатели обычно классифицируют по источнику питания. Существуют двигатели переменного тока или двигатели переменного тока, в которых ток меняет направление с некоторой частотой. Существуют также двигатели постоянного или постоянного тока, которые широко используются в небольших приложениях из-за их легкого регулирования скорости.

Двигатели переменного тока подразделяются на однофазные и трехфазные.Однофазный двигатель может достигать мощности около 3 кВт при питании от однофазного источника питания, что характерно для бытовых и коммерческих приложений. С другой стороны, трехфазный двигатель может производить мощность до 300 кВт. Эти двигатели — идеальный выбор для промышленного применения.

Двигатели переменного тока

Как упоминалось ранее, электродвигатель переменного тока является одним из типов электродвигателей, использующих ток переменного направления. Эти двигатели не так легко регулируются по скорости, как двигатели постоянного тока; однако, с небольшими потерями в мощности, можно использовать двигатели переменного тока с частотно-регулируемыми приводами, чтобы лучше регулировать скорость.

Существует два широко используемых типа двигателей переменного тока и еще один менее распространенный тип:

• Двигатели асинхронные (асинхронные)

Асинхронный двигатель — это механизм, который никогда не работает с синхронной скоростью. Этот двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, используя явление электромагнитной индукции. В этих типах электродвигателей магнитное поле вращается в статорах, которые индуцируют ток в роторе, что приводит к вращению двигателя.Поскольку вращение ротора вызывается внешним магнитным полем, эти двигатели возбуждаются извне. Существует два типа асинхронных двигателей в зависимости от конструкции ротора: асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и асинхронные двигатели с фазной обмоткой.

В синхронных типах электродвигателей происходит прямое приложение магнитного поля к обмоткам ротора, что имеет свои недостатки и преимущества. Такие двигатели с внутренним возбуждением требуют иных требований к защите и управлению, чем асинхронные двигатели.

Существуют также линейные типы электродвигателей, в которых статор и ротор не вращаются, и поэтому они создают линейную силу вместо крутящего момента. Этот тип двигателя обычно используется в раздвижных дверях и приводах.

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель — это один из типов электродвигателей с электроприводом, который, вероятно, наиболее широко используется в промышленности. Статор намагничивается из-за его подключения к электросети, затем магнитное поле индуцирует напряжение и, следовательно, ток в обмотках ротора, затем индуцированный ток в роторе создает другое магнитное поле, а затем взаимодействие между этими двумя магнитными полями. создает вращающую силу или крутящий момент, приводящий в движение вал двигателя.

Эти двигатели имеют очень простую конструкцию, прочную конструкцию, низкую цену и простоту обслуживания. Они также имеют широкий диапазон номинальной мощности, как уже было сказано, наиболее широко используемые типы электродвигателей. Тем не менее, регулирование скорости непросто без частотно-регулируемого привода, который заставляет двигатель работать с запаздывающим коэффициентом мощности.

Асинхронный двигатель выпускается двух различных типов: короткозамкнутый ротор , асинхронный двигатель и асинхронный двигатель с фазным ротором , асинхронный двигатель , как упоминалось ранее.Каждый из этих двигателей также может быть однофазным или трехфазным. Однофазные асинхронные двигатели — менее распространенный тип асинхронных двигателей в промышленности. Сообщается, что трехфазный асинхронный двигатель является одним из типов электродвигателей, которые присвоили себе около 70% доли рынка промышленных асинхронных двигателей.

Двигатель с фазным ротором или электродвигатель с контактным кольцом имеет больше витков обмотки, что означает, что он имеет более высокое индуцированное напряжение и снижает ток, чем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором.Они также могли производить больший пусковой крутящий момент. С другой стороны, их сложнее производить из-за добавленного количества компонентов по сравнению с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, что значительно увеличивает их удельную стоимость, а также затраты на их обслуживание.

• Короткозамкнутый ротор Асинхронный двигатель изготовлен из параллельно расположенных токопроводящих стержней, закороченных на обоих концах закорачивающими кольцами.
  • Однофазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют одну обмотку статора, и всегда есть какое-то другое устройство, запускающее двигатель.Они идеально подходят для приложений, требующих всего несколько лошадиных сил, например, для бытовой техники. До сих пор они были наиболее широко используемыми для бытовой техники.
  • Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором могут работать с высокими требованиями к мощности; их номинальная мощность может варьироваться от очень небольшой до сотен лошадиных сил. Они тоже самозапускаются. Почти 90% трехфазных асинхронных двигателей, используемых в промышленности, таких как насосы, компрессоры и вентиляторы, относятся к типу с короткозамкнутым ротором.

• Асинхронный двигатель с фазным ротором Асинхронный двигатель имеет распределенную обмотку, которая является двухслойной. Причина названия в том, что ротор этих типов электродвигателей намотан на столько же полюсов, сколько и статор. Из-за более высокой стоимости двигатели с фазным ротором рассматриваются в ситуациях, когда требуется высокий пусковой момент.
  • Однофазные электродвигатели с фазным ротором подходят для более высоких номинальных мощностей, чем их аналоги с короткозамкнутым ротором.Они могут довольно комфортно стартовать и могут очень хорошо разгоняться. Некоторые машины, превышающие размеры бытовой техники, могут использовать эти типы электродвигателей, например, в сельском хозяйстве, в небольших воздушных компрессорах, в горнодобывающей промышленности и т. Д.
  • Трехфазный ротор с фазным ротором Двигатели используют только 10% трехфазных типов асинхронных двигателей, используемых в промышленности, но имеют хорошие характеристики своих собратьев с короткозамкнутым ротором.

см. Здесь видео о том, как работает асинхронный двигатель.

Синхронные двигатели

В отличие от асинхронных двигателей, синхронные двигатели в основном не запускаются автоматически, несмотря на некоторые самовозбуждающие конфигурации, которые можно найти для некоторых небольших приложений. Создание магнитного поля ротора для этих типов электродвигателей не зависит от тока, а скорость вращения синхронного двигателя привязана к частоте сети. Другими словами, вращение вала синхронных электродвигателей происходит с синхронизацией скорости с частотой питающего тока.

Что делает их интересными для промышленных предприятий с более высокими требованиями к мощности, так это их высокая эффективность преобразования переменного тока в работу и их способность корректировать коэффициент мощности. Это означает, что они могут работать при единичном коэффициенте мощности, что предполагает равную активную мощность нагрузки с полной мощностью цепи.

Синхронные двигатели переменного тока бывают двух типов: без возбуждения и с возбуждением постоянным током. Синхронные электродвигатели без возбуждения подразделяются на три категории: с постоянным магнитом, реактивным сопротивлением и гистерезисным типом.

Двигатели синхронные без возбуждения

Электродвигатели синхронного типа без возбуждения сконструированы таким образом, чтобы их ротор следовал синхронизированному вращающемуся полю на разных этапах, что создавало бы постоянное поле. Когда ротор синхронных двигателей без возбуждения вращается, он взаимодействует со статором. Взаимодействие между полюсами поля статора и ротором приводит к тому, что ротор становится электромагнитным с северным и южным полюсами. Ротор этих типов электродвигателей обладает высокой удерживающей способностью, что означает, что он обладает высокой способностью удерживать или сопротивляться намагничиванию.

Как уже упоминалось, существует три типа синхронных двигателей без возбуждения, а именно синхронные двигатели с постоянным магнитом, реактивные и гистерезисные синхронные двигатели. Давайте обсудим их далее.

Постоянный магнит

В синхронных типах электродвигателей с постоянными магнитами стальной ротор прикреплен к постоянному магниту, например неодимовому магниту, который обеспечивает непрерывное непрерывное магнитное поле. Это реализуется посредством взаимодействия ротора с вращающимся полем, создаваемым статором, к которому подключен источник переменного тока.Постоянная часть ротора привязана к вращающемуся полю статора, что обеспечивает синхронную скорость вращения ротора. Эта конструкция похожа на бесщеточные двигатели постоянного тока, которые будут рассмотрены позже.

Для запуска этих типов электродвигателей необходим источник переменной частоты, поскольку ротор в этой конструкции представляет собой постоянный магнит, создающий постоянное магнитное поле. Управление скоростью осуществляется с использованием прямого управления крутящим моментом и управления с ориентацией на поле.

Сопротивление

Ротор реактивных синхронных электродвигателей, не имеющих обмоток, изготовлен из ферромагнитного материала, на котором наведены непостоянные магнитные полюса. Причина названия в том, что он генерирует крутящий момент, используя магнитное сопротивление, то есть которое является мерой сопротивления или сопротивления материала магнитному потоку.

Изображение из ABB Group

Число полюсов ротора реактивных синхронных двигателей равно числу полюсов статора.Число полюсов всегда четное и обычно равно четырем или шести. Однако количество полюсов ротора меньше количества полюсов статора, чтобы предотвратить колебания крутящего момента. Пульсация крутящего момента — это периодическое увеличение и уменьшение крутящего момента, создаваемого валом двигателя, что не очень хорошо.

Когда ротор статора находится под напряжением, на ротор действует крутящий момент в направлении уменьшения магнитного сопротивления. Этот крутящий момент будет тянуть ближайший к ротору усилие, так что он будет выровнен с полем статора в положение с меньшим сопротивлением.Следовательно, чтобы поддерживать вращение, полюс статора должен постоянно выходить из полюса ротора, вращаясь впереди полюсов ротора.

Гистерезис

Для гистерезисных синхронных двигателей, когда магнитное поле статора вращается, ротор испытывает обратное магнитное поле. Причина этого явления в том, что цилиндрический ротор этих типов электродвигателей изготовлен из материала с высокой коэрцитивной силой. Это означает, что как только ротор намагничен в каком-то направлении, вы не сможете легко изменить его направление, не применяя большое обратное магнитное поле.

Изображение из Elprocus

Обратное магнитное поле, испытываемое каждым небольшим объемом ротора из-за вращения магнитного поля статора, будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута синхронная скорость. Это дает нам преимущество синхронных двигателей с гистерезисом, которые могут создавать постоянный крутящий момент до достижения синхронной скорости без пульсаций крутящего момента. Еще один момент, связанный с этими типами двигателей, заключается в том, что, несмотря на то, что обычно имеется короткозамкнутая обмотка для запуска двигателя, двигатель может запускаться самостоятельно из-за того, что движение ротора зависит только от фазовой задержки между статором и магнитным полем ротора. поля.

Двигатели синхронные с возбуждением постоянным током

Ротор этих типов электродвигателей возбуждается с помощью внешнего источника постоянного тока, который создает магнитный поток, необходимый для приведения ротора в движение. Это можно сделать с помощью отдельного источника постоянного тока или источника, напрямую подключенного к валу двигателя.

Вы можете посмотреть видео здесь, чтобы увидеть, как работают синхронные двигатели.

Линейный

Линейные двигатели — это один из типов электродвигателей переменного тока, создающих линейную силу вместо крутящего момента.Они похожи на те, что уже обсуждались ранее, за исключением того, что их роторы и статоры развернуты. Они широко используются в таких приложениях, как электропоезда, приводы, используемые в раздвижных дверях и т. Д.

Это видео покажет вам, как работают такие моторы.

Двигатели постоянного тока

В электродвигателях постоянного тока электрическая энергия постоянного тока преобразуется в механическую. Двигатели постоянного тока могут быть с самовозбуждением или с независимым возбуждением. Однако двигатели постоянного тока с самовозбуждением, вероятно, более интересны, если вы можете использовать их в своих приложениях.

Двигатели постоянного тока

также можно классифицировать в зависимости от того, являются ли они щеточными двигателями постоянного тока (BDC) или бесщеточными двигателями постоянного тока (BLDC). Щеточные двигатели постоянного тока дешевы и просты в разработке и производстве; однако двигатели BLDC сложны и дороги. В целом, небольшие и малочувствительные приложения, такие как электроприборы и автомобильные электрические стеклоподъемники и сиденья, могут использовать двигатели BDC, тогда как приложения, такие как HVAC и охлаждение, автомобильные электродвигатели и другие подобные промышленные системы, будут работать с BLDC.

Матовый DC

Электродвигатели постоянного тока с щеточным покрытием имеют внутреннюю коммутацию, что означает, что крутящий момент создается непосредственно из мощности постоянного тока, подаваемой с помощью стационарных постоянных магнитов или электромагнитов и вращающихся электромагнитов.

Достаточно недорогие и очень надежные. Вы можете легко контролировать их скорость, используя простую двухпроводную систему, хотя есть некоторые конструкции с фиксированной скоростью, для которых нет управления скоростью.

В щеточных двигателях постоянного тока также можно найти некоторые недостатки, такие как необходимость периодического технического обслуживания, обусловленного специально щетками, и малый срок службы для сложных работ, для которых высоки крутящий момент или скорость. Другой важной проблемой является их ограниченная скорость из-за щеток и генерации электромагнитных помех (EMI) из-за искрения щеток.

Изображение из ZGC Motor

Шунтирующая рана

Катушки возбуждения или обмотки электродвигателей постоянного тока с шунтирующей обмоткой подключены параллельно якорю; отсюда и название этих типов электродвигателей. В этой конфигурации обмоток подаваемый ток будет распределяться между шунтирующим якорем и обмотками возбуждения. С двигателями BDC с параллельной обмоткой регулировать скорость очень просто.

Когда нагрузка прилагается к электродвигателям постоянного тока с шунтирующей обмоткой и щеточным электродам, скорость имеет тенденцию к снижению, но в этой ситуации сетевое напряжение будет увеличиваться.Когда сетевое напряжение увеличивается, ток якоря увеличивается, а это означает, что будет генерироваться некоторый дополнительный крутящий момент, который компенсирует снижение скорости из-за приложения нагрузки, что делает эти типы электродвигателей устройствами с постоянной скоростью.

Все это означает, что вы, вероятно, захотите рассмотреть такой двигатель, если бы у вас были низкие требования к пусковому крутящему моменту, а также хорошее регулирование скорости.

Серия

Обмотка

Если вместо параллельного соединения обмоток якоря и обмоток возбуждения последовательно, то получится щеточный электродвигатель постоянного тока с последовательной обмоткой.Понятно, что ток в обмотках возбуждения и якоря для этой конструкции будет одинаковым. Им потребуется значительный ток, но крутящий момент, который они создают, очень высок, особенно при запуске.

Однако эта конструкция не очень хороша с регулированием скорости. Причина в том, что, несмотря на повышенное напряжение из-за нагрузки, двигатель будет увеличивать ток для нарастания, но магнитное поле в конечном итоге станет насыщенным, что означает, что магнитный поток между якорем и статором не будет расти достаточно быстро, что означает недостаточный крутящий момент. будет сгенерирован, чтобы вернуть скорость к предыдущим условиям.

Можно сказать, что вы могли бы рассмотреть типы электродвигателей, когда вам нужен высокий пусковой крутящий момент, но не слишком заботитесь о регулировании скорости.

Сложная рана

Что делать, если вам нужен BDC с высоким пусковым моментом и хорошим контролем скорости? Что ж, для этого тоже есть решение: электродвигатели постоянного тока со сложной обмоткой и щеткой. Двигатели с комбинированной обмоткой — это «гибрид» двигателей постоянного тока с шунтирующей обмоткой и щеточных двигателей с последовательной обмоткой. В этих типах электродвигателей имеется обмотка возбуждения, включенная последовательно с обмоткой якоря, и еще одна обмотка возбуждения, шунтирующая с обмоткой якоря.

Существует конфигурация с коротким шунтом и конфигурация с длинным шунтом для двигателей BDC с комбинированной обмоткой. Если бы поле шунта было только параллельно якорю, это была бы конфигурация с коротким шунтом, но если бы поле шунта было параллельно с последовательностью якоря и последовательным полем, это был бы BDF с составной обмоткой с длинным шунтом.

У вас может быть полярность шунтирующего поля, совпадающая с полярностью последовательного поля, что создает совокупную составную намотку BDC. Это двигатель с высоким пусковым моментом и хорошей регулировкой скорости.У вас также может быть полярность шунтирующего поля, противоположная последовательному полю, что делает дифференциальный двигатель с составной обмоткой.

Постоянный магнит

В щеточном двигателе постоянного тока с постоянными магнитами якорь окружен постоянными магнитами, прикрепленными к внутренней поверхности цилиндрического статора этих типов электродвигателей. Магниты установлены таким образом, чтобы противоположные полюса соседних магнитов были обращены к якорю. Якорь, который является проводником с током, будет поэтому испытывать механическую силу, действующую на него со стороны магнитного поля этой системы постоянных магнитов, и вращаться в его направлении.

Серводвигатель

Возможно, серводвигатели

на самом деле не являются одним из типов электродвигателей и, вероятно, являются отдельной категорией, но поскольку в самых простых небольших из них используются двигатели с постоянным магнитом BDC вместе с системой управления с обратной связью, мы решили упомянуть их здесь как хорошо. Серводвигатели — это механические устройства или приводы, которые очень удобны, когда дело доходит до точного управления положением, скоростью или ускорением. Они состоят из двигателя постоянного тока, датчика положения и контроллера.

Бесщеточный DC

Вы, наверное, заметили, что щетки и их взаимодействие с механическим коммутатором двигателей BDC являются причиной появления бесщеточных электродвигателей постоянного тока. Что ж, щетки изнашиваются и требуют обслуживания и замены, а щетки создают искры, которые опасны для мест, где есть вероятность взрыва.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

коммутируются с помощью электроники, что обеспечивает им более длительный срок службы, лучшие характеристики скорости и крутящего момента, высокую эффективность, лучший динамический отклик и более высокие изменения скорости, а также бесшумную работу.

Эти типы электродвигателей могут использоваться как для переменных нагрузок, так и для приложений с фиксированной нагрузкой, а также для приложений позиционирования, и они становятся все более популярными на рынке.

Видео, в котором сравниваются щеточные двигатели постоянного тока с бесщеточными двигателями постоянного тока, и критерии выбора между ними см. Здесь.

Заключение

Таким образом, речь шла о типах электродвигателей. Мы попытались представить простое руководство по этим типам двигателей. В настоящее время существуют разные и гибкие.Назначение двигателя — всякий раз, когда «требуется управление движением», это лучший выбор. Двигатель должен поддерживать использование и общее функционирование системы. Это отличный шанс, если вам нужно больше узнать о типах электродвигателей, не стесняйтесь зарегистрироваться в Linquip. Наши специалисты будут рады получить ваши вопросы и с энтузиазмом на них ответить.

Типы электродвигателей — Thomson Lamination Company, Inc.

Электродвигатели

можно найти во многих сферах применения: от обычных предметов домашнего обихода до различных видов транспорта и даже передовых аэрокосмических приложений.Здесь мы делимся руководством, которое поможет вам лучше понять доступные варианты.

Электродвигатели и генераторы

Электродвигатели и генераторы представляют собой электромагнитные устройства с обмоткой якоря или ротором, который вращается внутри обмотки возбуждения или статора; однако у них противоположные функции. Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, а двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую.

Два типа электродвигателей

Обмотка возбуждения в электродвигателях обеспечивает электрический ток для создания фиксированного магнитного поля, которое обмотка якоря использует для создания крутящего момента на валу двигателя.Различия между различными типами электродвигателей связаны с их уникальной работой, напряжением и требованиями к применению. Существует как минимум дюжина различных типов электродвигателей, но есть две основные классификации: переменного тока (AC) или постоянного тока (DC). То, как обмотки в двигателях переменного и постоянного тока взаимодействуют друг с другом для создания механической силы, создает дополнительные различия в каждой из этих классификаций.

Двигатели постоянного тока

Матовые двигатели

Щеточные двигатели состоят из четырех основных компонентов:

• Статор
• Ротор или якорь
• Кисти
• Коммутатор

Существует четыре основных типа щеточных двигателей, в том числе:

• Двигатели серии. Статор включен последовательно или идентичен ротору, поэтому их токи возбуждения идентичны. Характеристики: используется в кранах и лебедках, большой крутящий момент на низкой скорости, ограниченный крутящий момент на высокой скорости.
• Параллельные двигатели. Катушка возбуждения параллельна (шунтируется) ротору, благодаря чему ток двигателя равен сумме двух токов. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, отличное управление скоростью, высокий / постоянный крутящий момент на низких скоростях.
• Кумулятивные составные двигатели. Этот тип сочетает в себе аспекты последовательного и закрытого типов, делая ток двигателя равным сумме последовательных и шунтирующих токов поля. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, объединяет преимущества как серийных, так и параллельных двигателей.
• Двигатели PMDC (постоянный магнит). Наиболее распространенный тип щеточных электродвигателей, электродвигатели с постоянным постоянным током, в которых для создания поля статора используются постоянные магниты. Характеристики: используется в коммерческом производстве игрушек и бытовой техники, дешевле в производстве, хороший крутящий момент на нижнем конце, ограниченный крутящий момент на верхнем конце.

Бесщеточный

Двигатели категории бесколлекторных не имеют коллектора и щеток. Вместо этого ротор представляет собой постоянный магнит, а катушки находятся на статоре. Вместо того, чтобы управлять магнитными полями на роторе, бесщеточные двигатели управляют магнитными полями статора, регулируя величину и направление тока в катушках. Одним из основных преимуществ бесщеточных двигателей является их эффективность, которая позволяет лучше контролировать и производить крутящий момент в более компактной сборке.

Двигатели переменного тока

Двигатели, относящиеся к классификации двигателей переменного тока, бывают синхронными или асинхронными, которые в первую очередь различаются по скорости ротора относительно скорости статора. Скорость ротора относительно статора в синхронном двигателе равна, но скорость ротора меньше, чем его синхронная скорость в асинхронном двигателе. Кроме того, синхронные двигатели имеют нулевое скольжение и требуют дополнительного источника питания, в то время как асинхронные или асинхронные двигатели имеют скольжение и не требуют вторичного источника питания.

Синхронный двигатель

Синхронный двигатель — это машина с двойным возбуждением, то есть он имеет два электрических входа. В обычном трехфазном синхронном двигателе один вход, обычно трехфазный переменный ток, питает обмотку статора, создавая трехфазный вращающийся магнитный поток. Питание ротора обычно осуществляется постоянным током, который возбуждает или запускает ротор. Как только поле ротора сцепляется с полем статора, двигатель становится синхронным.

Асинхронный (индукционный)

В отличие от синхронных двигателей, асинхронные двигатели позволяют запускать асинхронные двигатели, подавая питание на статор без подачи питания на ротор.Асинхронные двигатели имеют конструкцию с возбуждением или с короткозамкнутым ротором. Некоторые примеры асинхронных асинхронных двигателей включают:

• Индукционные двигатели с конденсаторным пуском. Это однофазный двигатель с ротором и двумя обмотками статора, запускаемый конденсатором. Их использование включает компрессоры и насосы в холодильниках и системах переменного тока с частым запуском и остановкой.
• Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Трехфазное питание создает магнитное поле в обмотке статора в этом двигателе, который включает в себя ротор с короткозамкнутым ротором, сделанный из листовой стали с высокой проводимостью.Это недорогие, низкие эксплуатационные расходы и высокоэффективные двигатели, используемые в центробежных насосах, промышленных приводах, больших нагнетателях и вентиляторах, станках, токарных станках и другом токарном оборудовании.
• Двигатели с двойным короткозамкнутым ротором. Эти двигатели решают проблемы с низким пусковым крутящим моментом в двигателях с короткозамкнутым ротором. Их конструкция уравновешивает отношение реактивного сопротивления к сопротивлению между внешней и внутренней клеткой, увеличивая пусковой крутящий момент при сохранении общей эффективности.

Щелкните, чтобы развернуть

Идентификация электродвигателя

Выбор двигателя, наиболее подходящего для конкретного применения, зависит от четырех характеристик:

• Мощность и скорость
• Моторная рама
• Требования к напряжению
• Корпуса и монтажные позиции

Металлическая табличка, прикрепленная к двигателю, содержит важную информацию, относящуюся к этим характеристикам, за исключением информации о корпусе.

Номинальная мощность и скорость электродвигателя

И номинальная мощность, и номинальная частота вращения (об / мин) должны соответствовать требованиям к нагрузке для установленного приложения. Двигатели бывают разных категорий мощности, в том числе: дробные двигатели (от 1/20 до 1 л.с.), встроенные двигатели (от 1 до 400 л.с.) и большие двигатели (от 100 до 50 000 л.с.). Номинальные значения частоты вращения включают 3600 об / мин (2 полюса), 1800 об / мин (4 полюса) и 1200 об / мин (6 полюсов).

Рама электродвигателя

Размер рамы двигателя не указывает на его рабочие характеристики, особенно на номинальную мощность в лошадиных силах.Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) разработала номера корпусов, соответствующие монтажным размерам, с их цифрами, относящимися к их размеру «D» или расстоянию от центра вала до центра нижней части крепления. Как правило, двухзначные метки предназначены для дробных двигателей, но в них могут быть встроены двигатели большей мощности.

Требования к напряжению

Напряжение, частота и фаза — все это часть требований к напряжению. В большинстве случаев в Северной Америке и Европе трехфазные двигатели оснащены дисплеями с двойным напряжением, например 230/460.Стандартная рабочая частота для большинства электродвигателей составляет 60 Гц, хотя в Европе распространены двигатели с частотой 50 Гц. Это изменение в герцах указывает на то, что двигатель будет работать со скоростью 5/6 от нормальной скорости вращения. Фаза — это последний бит информации, включенный в требования к напряжению двигателя, указывающий тип требуемого источника питания, например трехфазный, однофазный и постоянный ток.

Корпуса и монтажные позиции

Информация о корпусе зависит от среды, в которой установлен двигатель.Есть две основные категории корпусов — открытые двигатели и закрытые двигатели.

Открытые двигатели

Открытые двигатели применяются в относительно чистых и сухих помещениях, что важно, поскольку открытые кожухи двигателей обеспечивают циркуляцию воздуха через обмотки.

Закрытые двигатели

Эти типы не допускают свободного воздухообмена между внешней и внутренней частью двигателя. Различия в герметичности корпуса и характеристиках охлаждения дополнительно различают типы двигателей закрытого типа, в том числе:

• Полностью закрытый вентилятор с охлаждением (TEFC)
• Полностью закрытые, невентилируемые (TENV)
• Полностью закрытый воздуховод (TEAO)
• Полностью закрытая промывка (TEWD)
• Взрывозащищенные корпуса (EXPL)
• Опасная зона (HAZ)

Найдите электродвигатель, наиболее подходящий для вашего применения

Thomson Lamination Company — ведущий производитель штампованных компонентов для ламинирования двигателей, способный производить большие партии пластин ротора и статора из металлов с высокой проводимостью.

Ознакомьтесь с нашими возможностями по производству ламинации или свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших решениях для ламинирования с электродвигателем.

Типы двигателей — Классификация двигателей переменного, постоянного и специального тока

Классификация различных типов электрических двигателей

Электрический двигатель — это машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Он используется для создания крутящего момента для подъема грузов, перемещения предметов и различных других механических работ. В следующей статье мы обсудим различные типы электродвигателей, такие как электродвигатели переменного и постоянного тока, а также специальные типы двигателей и т. Д.

Электродвигатели в основном подразделяются на три типа.

• Двигатели переменного тока
• Двигатели постоянного тока
• Специальные двигатели

Двигатель переменного тока

Электродвигатель переменного тока преобразует электрическую энергию переменного тока (переменного тока) в механическую энергию. Эти электродвигатели питаются от однофазного или трехфазного переменного тока. Основным принципом работы двигателя переменного тока является вращающееся магнитное поле (RMF), создаваемое обмоткой статора, когда через нее пропускается переменный ток.Ротор (имеющий собственное магнитное поле) следует за RMF и начинает вращение.

Двигатели переменного тока подразделяются на два типа.

• Синхронный двигатель
• Асинхронный или асинхронный двигатель

Синхронный двигатель

Как следует из названия, такой двигатель переменного тока имеет постоянную скорость, называемую синхронной скоростью, которая зависит только от частоты тока питания. Скорость таких электродвигателей изменяется только при изменении частоты питания и остается постоянной при изменении нагрузки.Он используется для приложений с постоянной скоростью и точного контроля.

Синхронный двигатель имеет ту же конструкцию статора, что и асинхронный двигатель, и он создает вращающееся магнитное поле при питании от входного переменного тока. Хотя конструкция ротора может отличаться, то есть он использует отдельное возбуждение постоянного тока для генерации собственного магнитного поля.

Синхронный двигатель с возбуждением

Такой синхронный двигатель требует возбуждения постоянным током. Возбуждение постоянным током означает, что ротор имеет отдельный источник постоянного тока для генерации собственного магнитного потока.Этот поток реагирует с вращающимся потоком статора, вызывая вращение. Ротор использует проволочную обмотку с узлом коллектора и щеток для подачи тока на обмотки ротора.

Однофазный синхронный двигатель

Такой синхронный двигатель работает от однофазного источника переменного тока. Если быть точным, на самом деле он использует двухфазный, причем второй является производным от первого. Причина использования двух фаз заключается в том, что одна фаза не может генерировать вращающееся магнитное поле.Такой двигатель может запускаться в любом направлении, т. Е. Его направление не определено, поэтому для задания ему направления используется дополнительное пусковое устройство.

Скорость такого двигателя зависит только от частоты сети. Они используются в записывающих приборах, электрических настенных часах.

Трехфазный синхронный двигатель

Этот синхронный двигатель работает от трехфазного источника питания. Преимущество трехфазного переменного тока заключается в том, что он создает вращающееся магнитное поле в статоре, в то время как расположение фаз определяет направление вращения.Этому двигателю не нужен специальный пусковой механизм для определения его направления. Однако ротору по-прежнему нужен дополнительный источник постоянного тока для возбуждения.

Они используются в отраслях, где требуется постоянная скорость в широком диапазоне нагрузок и точное позиционирование в робототехнике.

Синхронный двигатель без возбуждения

Такой синхронный двигатель, который не требует возбуждения постоянным током, т.е. ротор не требует отдельного источника постоянного тока для генерации магнитного потока.В них используются роторы с короткозамкнутым ротором, такие как тот, который используется в асинхронных двигателях.

Реактивный двигатель

Это однофазный синхронный двигатель, который работает по принципу создания крутящего момента на основе магнитного сопротивления. Есть два типа обмоток статора: основные и вспомогательные обмотки. Вспомогательные обмотки используются для запуска двигателя. Он имеет ротор с короткозамкнутым ротором (без обмоток), как и в асинхронном двигателе из ферромагнитного материала.

Двигатель запускается как настоящий однофазный асинхронный двигатель с использованием вспомогательной обмотки. Когда двигатель достигает почти синхронной скорости, вспомогательная обмотка отключается, и ротор синхронно блокируется из-за ферромагнитной природы ротора, пытающейся удерживаться в положении с меньшим сопротивлением во вращающемся магнитном поле.

Похожие сообщения:

Гистерезисный двигатель

Синхронный двигатель такого типа работает по принципу потери гистерезиса или остаточного магнетизма, возникающего в роторе.Такие электродвигатели работают как от однофазного, так и от трехфазного переменного тока. в однофазном двигателе с гистерезисом есть вспомогательная обмотка рядом с основной обмоткой, как в реактивном двигателе. Ротор цилиндрической формы изготовлен из ферромагнитного материала с высокой магнитной удерживающей способностью или гистерезисными потерями, например из закаленной стали. Ротор поддерживается немагнитным валом.

Двигатель запускается как асинхронный. Вращающееся магнитное поле статора индуцирует вихревой ток в роторе.Вихревой ток создает крутящий момент вместе с гистерезисным крутящим моментом из-за высоких свойств гистерезисных потерь материала ротора. Из-за вихретокового момента двигатель ведет себя как асинхронный двигатель.

Когда двигатель достигает почти синхронной скорости, вращающееся магнитное поле статора синхронно тянет ротор. Ферромагнитная природа ротора создает противоположные магнитные полюса из-за RMF статора, и он начинает вести себя как постоянный магнит. На такой скорости нет относительного движения между статором и ротором.Так что индукции нет. Следовательно, нет вихретокового или вихретокового момента. Крутящий момент, создаваемый двигателем при синхронной скорости из-за гистерезиса, поэтому его называют двигателем с гистерезисом.

Основным преимуществом гистерезисного двигателя является то, что он бесщеточный и внутри ротора нет обмоток. Он не издает шума и работает тихо.

Недостатки

• Он создает очень низкий крутящий момент
• Если крутящий момент нагрузки увеличивается до определенного предела, его скорость падает, поэтому он больше не работает как синхронный двигатель
• Он имеет меньшую эффективность
• Он доступен только в небольших размерах .

Используется в проигрывателях, которым требуется постоянная скорость для функций записи и воспроизведения. Также электрические часы требуют постоянной скорости и т. Д.

Асинхронный двигатель

Тип двигателя переменного тока, который никогда не работает с синхронной скоростью, называется асинхронной скоростью. Скорость его ротора всегда меньше синхронной скорости. Не требует отдельного возбуждения ротора.

Асинхронные двигатели вкратце подразделяются на два типа;

• Асинхронный двигатель
• Коллекторный двигатель

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель представляет собой асинхронный двигатель переменного тока, который работает по принципу электромагнитной индукции между статором и ротором.Вращающийся магнитный поток индуцирует ток в роторе из-за электромагнитной индукции, которая создает крутящий момент в роторе. Это наиболее часто используемый электродвигатель в промышленности.

Он в основном делится на два типа в зависимости от конструкции ротора.

Связанные сообщения:

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Ротор такого асинхронного двигателя напоминает беличью клетку. Он сделан из медных стержней, соединенных с обоих концов токопроводящим кольцом для создания замкнутой цепи.К ротору нет электрического соединения.

Изменяющееся магнитное поле статора индуцирует ток в стержнях ротора. Индуцированный ток создает собственное магнитное поле в роторе, которое взаимодействует с вращающимся магнитным полем статора и пытается устранить его, вращаясь вместе с ним в том же направлении.

Он простой, недорогой и надежный. Поскольку нет электрического соединения или узла коллектора и щетки, он требует меньше обслуживания.

Асинхронный двигатель с контактным кольцом или с фазным ротором

Контактный элемент с контактным кольцом Асинхронный двигатель с фазным ротором или — это другой тип асинхронного двигателя, в котором ротор состоит из обмоток, соединенных с контактными кольцами. Контактные кольца используются для подключения обмоток к внешним резисторам для управления током ротора и, следовательно, для управления характеристиками скорости / крутящего момента.

Он имеет тот же принцип работы, что и асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, за исключением того, что индуцированный ток в роторе можно контролировать с помощью внешних резисторов.Внешнее сопротивление также помогает увеличить сопротивление ротора во время запуска двигателя, чтобы снизить высокий пусковой ток. Это также увеличивает пусковой крутящий момент для левых высокоинерционных нагрузок.

Обратной стороной контактных колец является то, что они постоянно скользят вместе со щетками, что требует дорогостоящего обслуживания из-за механического износа. Конструкция сложная и дороже, чем двигатель с короткозамкнутым ротором.

Индукционный двигатель с конденсаторным запуском

Это однофазный асинхронный двигатель, в котором конденсатор последовательно соединен со вспомогательной обмоткой для создания дополнительного крутящего момента во время запуска.Его название ясно предполагает, что конденсатор используется только для запуска двигателя и отключается, когда двигатель достигает почти синхронной скорости с помощью центробежного переключателя.

Он имеет две обмотки статора, называемые главными и вспомогательными обмотками. Вспомогательная обмотка включена последовательно с конденсатором с помощью центробежного переключателя. Когда двигатель запускается, ток течет через обе обмотки, создавая высокий пусковой момент. Когда двигатель достигает 70-80% полной скорости, центробежный выключатель отключает питание вспомогательных обмоток.Двигатель возобновляет работу на основной обмотке.

Конденсаторный пусковой и конденсаторный двигатель

Это также однофазный асинхронный двигатель, но в его работе используются два конденсатора. Два конденсатора — это пусковой конденсатор и рабочий конденсатор. Пусковой конденсатор используется только для запуска конденсатора, чтобы обеспечить очень высокий пусковой крутящий момент, в то время как рабочий конденсатор используется постоянно для нормальной работы для запуска двигателя. Пусковой конденсатор подключается и отключается с помощью центробежного переключателя.

Когда двигатель запускается, оба конденсатора подключаются, обеспечивая высокий пусковой крутящий момент на ротор. По мере набора скорости ротора переключатель отключает пусковой конденсатор. В таком двигателе непрерывно используются как основная, так и вспомогательная обмотки, поэтому его работа более плавная, чем у двигателя, работающего только с основными обмотками, такого как двигатели с конденсаторным приводом.

Связанное сообщение: Какова роль конденсатора в двигателях потолочных вентиляторов?

Коллекторный двигатель

Это тип двигателя переменного тока, в котором для подачи питания на ротор используется узел коммутатора и щеток.Такие электродвигатели имеют винтовой ротор.

Электродвигатель переменного тока

Как мы знаем, электродвигатели имеют два типа обмоток, то есть обмотки статора, известные как обмотки возбуждения, и обмотки ротора или обмотки якоря.

Когда эти обе обмотки соединены последовательно, это называется двигателем с последовательной обмоткой. Он также известен как универсальный двигатель из-за его способности работать как от источника переменного, так и от постоянного тока.

Обмотки возбуждения проводят такой же ток, что и обмотки ротора.Щетки, которые подают ток в обмотку якоря через коммутатор, закорачивают обмотки якоря и действуют как закороченный трансформатор. Кисти создают дуги, которые уменьшаются с увеличением скорости.

Электродвигатель серии с компенсацией переменного тока

Это модифицированная форма электродвигателя серии переменного тока, в которой дополнительная обмотка, известная как компенсирующая обмотка, добавлена ​​последовательно с существующими обмотками возбуждения и якоря, чтобы устранить эффект трансформатора, который возникает в электродвигателях с некомпенсированной последовательностью. .

Компенсирующая обмотка добавляется к статору помимо обмоток возбуждения и подключается, как показано на рисунке, для устранения или уменьшения проблемы дугового разряда.

Связанные сообщения:

Отталкивающий двигатель

Отталкивающий двигатель также является однофазным двигателем переменного тока, в котором вход переменного тока применяется только к обмоткам возбуждения или статора. Обмотки якоря подключены к коммутатору. Обмотки якоря закорочены парой закороченных щеток.Нет электрического соединения между обмотками возбуждения и обмотками якоря. Ток ротора создается за счет индукции.

Щетки сконфигурированы таким образом, что их можно перемещать для изменения своего угла по отношению к воображаемой оси статора. Двигатель можно останавливать, запускать и реверсировать, изменяя угол наклона щеток, а также изменяя скорость двигателя.

Поскольку ротор закорочен с помощью щеток для образования петли, возникает ток, когда в обмотке возбуждения протекает переменный ток.Этот индуцированный ток, протекающий в обмотках ротора, создает собственное магнитное поле. Направление магнитного поля зависит от угла щетки. Это магнитное поле взаимодействует с полем статора, и ротор соответственно реагирует. Для вращения щетки слегка поворачивают на 20 ° в любом направлении, чтобы вращать двигатель в этом направлении. Установка щеток под углом 90 °, 180 ° или 0 ° остановит двигатель. Изменение угла увеличивает или уменьшает отталкивание между статором и магнитным полем ротора, а также изменяется скорость ротора.

Пусковой крутящий момент также можно контролировать, изменяя угол наклона щеток, обеспечивая максимальный пусковой крутящий момент при 45 °. Этот двигатель использовался для тяги из-за его превосходной регулировки скорости, но его заменили другие тяговые двигатели.

Похожие сообщения:

Индукционный двигатель с отталкиванием

Асинхронный двигатель с отталкиванием или также известный как асинхронный двигатель с отталкивающим запуском, является модифицированной версией асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, в котором используется функция отталкивания с высоким пусковым моментом двигатель и обычно работает как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Есть специальный механизм для запуска и запуска двигателя. Во время запуска двигателя пара закороченных щеток соединяется с коммутатором под углом, как в отталкивающем двигателе. Как только двигатель набирает скорость, механизм поднимает щетки и соединяет стержень вместе, закорачивая коммутатор, образуя ротор с короткозамкнутым ротором. Двигатель возобновляет работу как асинхронный двигатель.

Преимущество отталкивающего пуска обеспечивает в 5-6 раз больший пусковой момент по сравнению с любым другим асинхронным двигателем.Щетки также имеют более длительный срок службы, поскольку они используются только для запуска двигателя. Следовательно, эти электродвигатели имеют длительный механический ресурс и требуют меньшего обслуживания.

Двигатель постоянного тока

Двигатель постоянного тока — это еще один основной тип электродвигателя, который работает только от постоянного или постоянного тока. В постоянном токе нет фаз, поэтому электродвигатели постоянного тока используют только 2 провода для работы. Это первые изобретенные двигатели. Его скорость легче контролировать, изменяя только напряжение питания.Он предлагает простые механизмы запуска, остановки, ускорения и реверса. Стоимость установки двигателя постоянного тока очень низкая, но они требуют технического обслуживания, стоимость которого значительно возрастает с увеличением размера и мощности двигателя.

Основным принципом работы двигателей постоянного тока является правило левой руки Флеминга. На проводник с током внутри магнитного поля действует сила тяги, взаимно перпендикулярная друг другу.

Двигатели постоянного тока можно кратко разделить на следующие типы

• Щеточный двигатель постоянного тока
• Бесщеточный двигатель постоянного тока
• Двигатели постоянного тока без сердечника или без сердечника

Щеточный двигатель постоянного тока

Как следует из названия, такие электродвигатели постоянного тока имеют щетки и коммутаторы.Они используются для соединения стационарного контура с вращающимся контуром. В этом случае обмотка ротора двигателя получает питание через токопроводящие щетки. Недостатком любого щеточного двигателя является то, что он требует частого обслуживания из-за непрерывного скольжения щеток и образования искр между ними. Однако они довольно просты по конструкции и стоят дорого.

Щеточные электродвигатели постоянного тока подразделяются на

• электродвигатели с отдельным возбуждением
• электродвигатели постоянного тока с самовозбуждением
• электродвигатели постоянного тока с постоянным магнитом

электродвигатели постоянного тока с отдельным возбуждением

возбуждение.Возбуждение относится к возбуждению обмоток возбуждения, также известных как обмотки статора. Обе обмотки, т.е. обмотки возбуждения и обмотки якоря, подключены к отдельному источнику питания.

В такой конфигурации мы можем независимо усилить магнитное поле за счет увеличения возбуждения постоянного тока без изменения тока якоря. Это основная отличительная черта, заключающаяся в том, что ток якоря не течет через обмотку возбуждения.

Электродвигатель постоянного тока с самовозбуждением

Такой тип щеточных электродвигателей постоянного тока имеет самовозбуждающуюся обмотку возбуждения.Обмотка возбуждения электрически связана с обмотками якоря. Обе обмотки питаются от одного источника питания. Следовательно, он не требует отдельного источника возбуждения.

Однако обмотки возбуждения могут быть соединены последовательно, параллельно и частично последовательно с обмотками якоря. Вот почему двигатели постоянного тока с самовозбуждением подразделяются на следующие типы.

• Последовательная обмотка
• Параллельная обмотка
• Составная обмотка

Двигатель постоянного тока с обмоткой

В двигателе постоянного тока с последовательной обмоткой обмотка возбуждения соединена последовательно с обмотками якоря.Следовательно, ток, протекающий через обмотки возбуждения, такой же, как ток, протекающий через обмотки якоря.

Скорость таких электродвигателей зависит от нагрузки, подключенной к двигателю.

Двигатель постоянного тока с шунтовой обмоткой

В таких двигателях постоянного тока обмотка возбуждения (также известная как обмотка возбуждения) подключена параллельно обмотке якоря. Это обеспечивает полное напряжение на клеммах обмотки возбуждения, в то время как обе обмотки имеют одинаковое напряжение на ней.В то время как подаваемый ток делится на ток возбуждения и ток якоря.

Такие электродвигатели используются для приложения с постоянной скоростью, поскольку они поддерживают свою скорость в диапазоне связанных с ними нагрузок. Под шунтирующей обмоткой понимаются обмотки, соединенные параллельно.

Связанные сообщения:

Электродвигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой

Электродвигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой использует характеристики как серийного, так и параллельного электродвигателя постоянного тока. он сочетает в себе как параллельную, так и последовательную комбинацию обмоток возбуждения и якоря.

Благодаря сочетанию последовательной и параллельной обмоток двигатели с комбинированной обмоткой можно разделить на следующие два типа в зависимости от характера обмоток.

• Суммарное соединение
• Дифференциальное соединение

Суммарное соединение

Когда шунтирующее поле и обмотки последовательного поля генерируют поток в одном и том же направлении, поток шунтирующего поля помогает увеличить поток основного последовательного поля, говорится в двигателе. быть кумулятивным составным двигателем с обмоткой.

Общий поток, генерируемый в этом случае, всегда больше, чем исходный поток.

Дифференциально составное соединение

Когда шунтирующее поле и последовательные обмотки возбуждения генерируют магнитный поток в противоположном направлении, магнитный поток уменьшает влияние друг друга, это называется дифференциально составным двигателем постоянного тока.

У них общий генерируемый поток всегда меньше исходного потока. Они не находят практического применения в отраслях.

Оба составных двигателя могут быть короткими и длинными, в зависимости от расположения обмоток.Короткий шунтирующий и длинный шунтирующий двигатель постоянного тока описаны ниже.

Короткий шунтирующий двигатель постоянного тока

Двигатель называется коротким шунтирующим двигателем постоянного тока, если шунтирующие обмотки возбуждения параллельны только обмоткам якоря и последовательно с обмотками возбуждения, как показано на рисунке ниже. Он также известен как двигатель с комбинированной обмоткой.

Длинный шунтирующий двигатель постоянного тока

Двигатель постоянного тока называется длинным шунтирующим двигателем, если упомянутые шунтирующие обмотки возбуждения параллельны обеим обмоткам якоря, а также обмотке возбуждения.

Электродвигатель постоянного тока с постоянным магнитом (PMDC)

Электродвигатель постоянного тока с постоянным магнитом, также известный как электродвигатель с постоянным магнитом, является еще одним типом щеточных электродвигателей постоянного тока. У него обычный якорь, как и у остальных щеточных электродвигателей постоянного тока, описанных выше. Однако здесь нет статора или обмотки возбуждения, магнитное поле создается с помощью постоянного магнита, помещенного в статор.

Когда обмотки якоря, несущие входной ток, расположены внутри северных и южных полюсов магнита.Магнитное поле взаимодействует с ним, и якорь испытывает вращающую силу.

Постоянный магнит создает фиксированное магнитное поле, которое разработано во время строительства и не может быть изменено после этого. Однако сила магнита со временем уменьшается. В некоторых конструкциях имеется дополнительное поле возбуждения, которое помогает увеличить его магнитную силу при ее уменьшении.

PMDC не требует возбуждения поля для генерации потока поля, поскольку он создается постоянным магнитом.Это увеличивает его эффективность, поскольку для возбуждения не требуется дополнительная мощность. Отсутствие обмоток возбуждения значительно уменьшает габариты двигателя в целом. Поэтому двигатели с постоянным постоянным током имеют компактную конструкцию. Они также очень дешевле и лучше всего подходят для приложений с низким энергопотреблением.

Связанный пост: Уравнение мощности, напряжения и ЭДС двигателя постоянного тока — формулы

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Как следует из названия, бесщеточный двигатель или двигатель с BLDC — это еще один основной тип двигателя постоянного тока, который не есть угольные щетки и коллекторы в сборе.Это означает, что входная мощность подается не на вращающуюся часть двигателя, а на статор двигателя, который в данном случае состоит из нескольких обмоток, а ротор — из постоянного магнита.

Он имеет несколько обмоток статора, каждая из которых расположена под разным углом для создания магнитного потока в разных направлениях. Вход переключается между обмотками статора для создания магнитного поля, которое толкает и притягивает магнитное поле ротора, заставляя его вращаться в своем направлении.Датчик Холла используется для определения положения ротора и переключения входа на правильную обмотку статора соответственно.

Поскольку вход постоянного тока в статор необходимо переключать, в таких электродвигателях используется электронная коммутация вместо механической коммутации с использованием переключающих устройств, таких как тиристоры. Эти переключатели управляются с помощью микроконтроллера для точного переключения входа между обмотками статора. По сути, он переключает вход постоянного тока на трехфазное питание, которое создает плавно вращающееся магнитное поле.

Скорость бесщеточного двигателя зависит от частоты переменного тока, подаваемого контроллером. Поэтому его также называют синхронным двигателем

Контроллер, используемый для бесщеточного двигателя, более сложный и очень дорогой. Он не работает без контроллера, который также обеспечивает точное управление скоростью и позиционирование ротора. Но стоимость контроллера намного больше, чем самого мотора.

Поскольку щеток нет, отсутствуют электрические или электромагнитные шумы и искры, возникающие при механической коммутации.Это помогает увеличить срок службы двигателя, а также повысить его эффективность. Энергия, рассеиваемая щетками, преобразуется в механическую отдачу. К тому же они не требуют обслуживания.

Связанное сообщение: Разница между щеточным и бесщеточным двигателями

Двигатели постоянного тока без сердечника или без сердечника

Как следует из названия, такие двигатели постоянного тока не имеют ламинированного железного сердечника. Обмотка ротора имеет перекошенную или сотовую форму, чтобы сформировать самонесущий полый сепаратор, который часто изготавливается с использованием эпоксидной смолы.Ротор из постоянных магнитов устанавливается в полый ротор.

Конструкция без сердечника устраняет проблемы и потери, связанные с железными сердечниками традиционных двигателей. Например, такие электродвигатели не имеют потерь в стали, что увеличивает КПД двигателя до 90%. Конструкция также снижает индуктивность обмотки, что снижает количество искр, возникающих между щетками и коммутатором, тем самым увеличивая срок службы двигателя. Это также снижает массу и инерцию ротора, что также увеличивает скорость ускорения и замедления двигателя.

Специальные двигатели

Есть несколько типов специальных электродвигателей, которые являются модифицированными версиями других двигателей, разработанных для специальных целей. Некоторые из этих электродвигателей приведены ниже.

Серводвигатели

Серводвигатели — это особый тип двигателя, используемый для толкания / вытягивания, подъема или вращения объекта под определенным углом. Серводвигатель может быть разработан для работы как от источника постоянного, так и переменного тока. Серводвигатель, работающий от источника постоянного тока, называется серводвигателем постоянного тока, а тот, который работает от переменного тока, называется серводвигателем переменного тока.Это простой двигатель с контроллером и несколькими передачами для увеличения крутящего момента.

Эти двигатели имеют номинальные характеристики в кг / см (килограмм на сантиметр). Он указывает, какой вес сервопривод может поднять на определенное расстояние. Например. сервопривод с номинальной мощностью 3 кг / см может поднять груз весом 3 кг, находящийся на расстоянии 1 см от его вала. Грузоподъемность уменьшается с увеличением дистанции.

Серводвигатель имеет редуктор, контроллер, датчик и систему обратной связи. Зубчатая передача используется для уменьшения скорости и значительного увеличения крутящего момента.Контроллер используется для сравнения входного сигнала (желаемое положение) и сигнала от датчика (фактическое положение сервопривода), полученного через систему обратной связи. Контроллер сравнивает эти два сигнала и устраняет ошибку между ними, вращая вал двигателя.

Серводвигатели имеют три провода. Два из них используются для подачи питания, а третий используется для управления положением сервопривода. Он управляется путем подачи пульсирующего сигнала через микроконтроллер с использованием ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Сервопривод может вращаться на 90 ° в любом направлении, что в сумме составляет 180 °. В нейтральном положении он находится в среднем положении под углом 90 °. Он может вращаться, изменяя ширину импульса от 1 мс до 2 мс, где 1 мс соответствует 0 °, 1,5 мс соответствует 90 °, а 2 мс соответствуют углу вала 180 °.

Прямой привод

Двигатель с прямым приводом или также известный как моментный двигатель — это еще один тип двигателя, который создает высокий крутящий момент на низкой скорости, даже когда он останавливается.Полезная нагрузка напрямую связана с ротором, что исключает использование коробки передач, ремней, редукторов скорости и т. Д. Это бесщеточный синхронный двигатель с постоянными магнитами, без коммутаторов и щеток. Поскольку нет механического износа, он надежен и имеет долгий срок службы. Тот факт, что в нем меньше механических частей, означает, что он требует меньше обслуживания и невысокую стоимость.

Связанные сообщения:

Линейные двигатели

Линейный двигатель имеет развернутый статор и ротор, которые обеспечивают линейную силу вместо силы вращения.Если вы разрежете какой-либо двигатель и положите его на поверхность, вы получите линейный двигатель.

Обмотки якоря имеют линейную конструкцию, которая пропускает трехфазный ток для создания магнитного поля. магнитное поле не вращается, а движется по прямой. Магнитное поле взаимодействует с магнитным полем, создаваемым лежащим под ним плоским постоянным магнитом. Взаимодействие между ними создает линейную силу друг на друга, поэтому якорь перемещается вперед или назад.

Это двигатель переменного тока с контроллером, например, серводвигатель. Питание подается на первичную часть двигателя, содержащую обмотки. Он генерирует собственное магнитное поле, полярность которого зависит от фазы источника переменного тока. Вторичная часть двигателя представляет собой постоянный магнит, магнитное поле которого взаимодействует с магнитным полем первичной части и в результате притягивает и отталкивает его, создавая линейную силу. Величина тока определяет силу, а скорость изменения тока определяет скорость первичной части.

Линейные двигатели используются в робототехнике, медицинском оборудовании, автоматизации производства и т. Д.

Шаговый двигатель

Шаговый двигатель или шаговый двигатель — это бесщеточный двигатель постоянного тока, полное вращение которого делится на ряд равных шагов. Такой двигатель вращается ступенчато (в фиксированных градусах) вместо непрерывного вращения. Такое шаговое движение обеспечивает высокую точность, которая используется в робототехнике.

Шаговый двигатель работает импульсным способом. Каждый импульс перемещает двигатель на один шаг.Точность двигателя зависит от количества шагов на оборот. Размер ступеней определяется при ее проектировании. Однако скорость двигателя можно контролировать, применяя последовательность импульсов переменной частоты. Контроллер внутри серводвигателя перемещает ротор вперед или назад на один шаг за каждый импульс.

Используется для точного и точного позиционирования. Он обеспечивает полный крутящий момент в состоянии покоя. Он требует меньше обслуживания благодаря бесщеточной конструкции. Таким образом, они очень надежны и имеют долгий срок службы.

Шаговый двигатель благодаря своему точному позиционированию используется в промышленных машинах, используемых для автоматического производства изделий, станках с ЧПУ. Он также нашел применение в медицинских инструментах и ​​оборудовании, а также в камерах видеонаблюдения. Степпер широко используется в электронных гаджетах и ​​других интеллектуальных электронных системах.

Универсальный двигатель

Универсальный двигатель — это двигатель особого типа, который может работать как от источника постоянного, так и переменного тока. это щеточный двигатель с последовательной обмоткой, в котором обмотки возбуждения соединены последовательно с обмотками якоря.Они предлагают максимальный пусковой крутящий момент при высокой рабочей скорости.

Поскольку обмотки соединены последовательно, направление тока через обе обмотки остается неизменным, даже если направление тока меняется несколько раз в секунду. Хотя двигатель может работать медленнее на переменном токе из-за реактивного сопротивления обмоток.

Связанные сообщения об электродвигателях:

Общие типы электродвигателей

Электродвигатель — это электрическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.Механическая сила может использоваться для вращения вентиляторов, миксера, конвейеров или шин электромобиля. Электродвигатель — это рабочая лошадка в отрасли передачи электроэнергии.

Все двигатели обладают определенными характеристиками, поэтому мы можем классифицировать их на основе конкретных характеристик или стандартов.

Двигатели, используемые в Северной Америке, чаще всего соответствуют стандартам NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования). Обычно называемые двигателями NEMA. Практически во всем остальном мире используется метрическая версия, называемая SI или международным стандартом, известная как стандарты IEC.Часто называют двигателями IEC. NEMA использует лошадиные силы и дюймы, IEC использует миллиметры и киловатты

.

Мы классифицируем 2 типа электродвигателей в зависимости от источника питания:

• Двигатели постоянного или постоянного тока
• Двигатели переменного или переменного тока

Двигатели постоянного тока Двигатели постоянного тока

были первой разновидностью двигателей, широко используемых, поскольку они могли питаться от существующих систем распределения электроэнергии постоянного тока.Они обычно снабжены постоянными магнитами в их статической части, но есть и другие, которые содержат электромагниты вместо постоянных магнитов в своем статоре. Скорость двигателя постоянного тока можно регулировать в широком диапазоне, используя либо переменное напряжение питания, либо изменяя силу тока в его обмотках возбуждения. Небольшие двигатели постоянного тока используются в игрушках, инструментах и ​​бытовой технике.

Двигатели переменного тока

Переменный ток, это означает, что ток вместо того, чтобы течь в одном направлении, движется вперед и назад, меняет направление с определенной частотой в герцах.В большинстве стран в качестве частоты переменного тока используется 50 Гц (50 Гц или 50 циклов в секунду). Лишь немногие используют 60 Гц. Стандарт в США — электричество переменного тока частотой 60 Гц.

Мы классифицируем 2 основных типа двигателей переменного тока в соответствии с фазой:

Однофазный двигатель

Однофазный двигатель работает от однофазного источника питания. Они содержат два типа проводки: горячую и нейтральную. Их мощность может достигать 3 кВт.Их можно использовать в основном в домах, офисах, магазинах и небольших непромышленных компаниях, а также во многих других устройствах, таких как дрели, кондиционеры и системы открывания и закрывания гаражных ворот.

Трехфазный двигатель

Трехфазный двигатель работает от трехфазного источника питания. Они управляются тремя переменными токами одинаковой частоты, которые достигают максимума в переменные моменты времени. Они могут иметь мощность до 300 кВт и скорость от 900 до 3600 об / мин.Из-за высокой эффективности и низкой стоимости трехфазный двигатель переменного тока является наиболее часто используемым двигателем в промышленных приложениях.

Мы также можем классифицировать двигатели по типу корпуса. Мы расскажем об этом в другой статье.
Читайте здесь: Самые распространенные типы корпусов электродвигателей

Применение электродвигателей

Электричество — это наиболее экономичный способ передачи энергии на очень большие расстояния по проводам.Однако практически невозможно использовать электричество напрямую, например, для перекачивания воды, для чего требуется механическая энергия. В этом случае нам необходимо производить механическую энергию из электричества так или иначе, чтобы выполнять механическую работу. По этой причине мы используем электродвигатели, которые потребляют электричество на входе и выдают механическую энергию на выходе.

Ознакомьтесь с некоторыми приложениями, в которых требуются электродвигатели:

• Промышленное использование — Существуют различные процессы во всех отраслях промышленности, в которых нам требуется механическая энергия от электродвигателей, например смешивание, подъем, вытягивание и т. Д.

• Домашнее хозяйство — Для комфортной жизни мы полагаемся на многие электрические приборы, для которых требуются электродвигатели, такие как кондиционер, электрические вентиляторы, пылесос, водяной насос, измельчитель, миксер и т. Д.

Не стесняйтесь: Свяжитесь с нами , если у вас есть какие-либо вопросы, вам нужна дополнительная информация или если вы заинтересованы в покупке электродвигателей.

HVH Industrial Solutions является авторизованным дистрибьютором следующих производителей электродвигателей: Elektrim Motors, WEG , Toshiba Motors & Drives , Brook Crompton , Lafert North America Electric, M Моторы , North American Electric , Techtop Electric Motors , Aurora Motors, Worldwide Electric, Rossi . Мы тесно сотрудничаем с их инженерными командами, чтобы обеспечить превосходное обслуживание и поддержку клиентов.

Запрос цитаты

---

Владимир Арутюнян

Владимир Арутюнян — основатель HVH Industrial.Он имеет степень магистра машиностроения и более 10 лет опыта работы в области передачи механической энергии.

Не стесняйтесь связываться с Владом на Linkedin: https://www.linkedin.com/in/vladharut

---

---

Типы двигателей

| Renesas

Матовый двигатель постоянного тока

Поскольку этот тип двигателя приводится в действие источником постоянного тока, его также называют просто двигателем постоянного тока.Чтобы отличить его от синхронного двигателя с постоянными магнитами (бесщеточный двигатель постоянного тока), мы будем называть его щеточным двигателем постоянного тока. Поскольку щеточный двигатель постоянного тока сравнительно экономичен и прост в управлении, он используется в широком спектре применений.

Щеточный двигатель постоянного тока генерирует крутящий момент путем механического переключения направления тока в координации с вращением с помощью коммутатора и щеток. Недостатки щеточного двигателя постоянного тока включают необходимость технического обслуживания из-за износа щеток и возникновения электрических и механических шумов.Коэффициент заполнения ШИМ можно регулировать с помощью микроконтроллера и т. Д. Для изменения приложенного напряжения, что позволяет контролировать скорость вращения и положение.

Приложения

• Игрушки
• Электроинструменты
• Автомобильные электронные компоненты

---

Синхронный двигатель с постоянным магнитом (бесщеточный двигатель постоянного тока)

Уберите коллектор и щетки, которые являются недостатками щеточного двигателя постоянного тока, и вы получите синхронный двигатель с постоянными магнитами (бесщеточный двигатель постоянного тока).

Из-за отсутствия щеток бесщеточный двигатель постоянного тока имеет длительный срок службы и низкий уровень шума. Кроме того, он может обеспечить высокую эффективность, поэтому он используется в широком спектре приложений, включая энергосберегающие бытовые приборы и длительные промышленные приложения.

Есть два основных типа конструкции, различающиеся тем, как магнит установлен на роторе.

• Поверхностный постоянный магнит (SPM): у этого типа постоянный магнит прикреплен к внешней стороне ротора, а магнитная проницаемость постоянна во всех положениях.
• Внутренний постоянный магнит (IPM): этот тип имеет постоянный магнит, встроенный в ротор, и, поскольку магнитная проницаемость зависит от положения, можно использовать реактивный момент.

Поскольку не существует структуры для механического переключения направления тока, это необходимо выполнять электронным способом с использованием схемы инвертора. При возбуждении схемы инвертора с помощью микроконтроллера и т. Д. К статору прикладывается трехфазное напряжение переменного тока, создавая вращающееся магнитное поле.

Формы сигналов

можно разделить на следующие два основных типа.

• Привод с трапецеидальной (прямоугольной) волной.
• Привод синусоидальной волны: Приводится путем подачи напряжения синусоидальной формы для подавления вибрации, шума и пульсации крутящего момента, которые возникают при использовании привода с трапецеидальной волной. Во многих случаях векторное управление (управление, ориентированное на поля) используется для линейно независимого управления крутящим моментом и фазой.Поскольку крутящий момент пропорционален приводному току, высокоскоростное и высокоточное управление положением и скоростью возможно за счет добавления датчиков положения и скорости.

Для эффективного движения необходимо определить положение ротора (магнита). Датчики Холла, энкодеры и резольверы используются для определения положения. Из-за температурных ограничений датчиков и соображений стоимости бывают случаи, когда положение ротора (магнита) оценивается по трехфазному току или наведенному напряжению без использования датчиков (оценка положения без датчиков).

В целом, в промышленных системах в основном используется сенсорный метод, а в бытовых приборах — бессенсорный метод оценки положения.

Приложения

• Кондиционеры
• Стиральные машины
• Холодильники
• Электроинструменты
• Сервоприводы
• Роботы
• Компрессоры
• Жесткие диски (HDD)
• Автомобильные электронные компоненты

---

Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель — это асинхронный двигатель, приводимый в действие трехфазным источником переменного тока.Вращающееся магнитное поле создается путем пропускания трехфазного переменного тока через статор, а индуцированный ток создается в роторе за счет электромагнитной индукции. Это вращающееся магнитное поле и индуцированный ток создают электромагнитную силу, которая заставляет ротор вращаться. Поскольку магнитное поле должно перемещаться относительно ротора, чтобы генерировать индуцированный ток, скорость вращения ротора всегда ниже, чем синхронная скорость вращающегося магнитного поля.Разница между частотой вращающегося магнитного поля и частотой, эквивалентной скорости вращения, называется частотой скольжения. Создаваемый крутящий момент пропорционален частоте скольжения.

Трехфазный асинхронный двигатель имеет простую и прочную конструкцию. Поскольку он прост в использовании для двигателей большой мощности и имеет относительно хороший КПД, он часто используется в промышленных сегментах. Однако из-за вышеупомянутой частоты скольжения он не подходит для управления положением.

Во многих случаях трехфазный переменный ток, используемый на заводах и т. Д., Вводится непосредственно для привода двигателя с постоянной скоростью. Для энергосберегающих приложений с регулируемой скоростью, которые ценят эффективность, двигатель может иметь инверторный привод для управления крутящим моментом и скоростью вращения.

---

Однофазный асинхронный двигатель

Однофазные асинхронные двигатели — это тип асинхронных двигателей, которые, как следует из названия, работают от однофазного источника переменного тока.Поскольку самозапуск невозможен при однофазном переменном токе, двигателю требуется способ запуска.

Однофазные асинхронные двигатели можно разделить на следующие три основных типа, в зависимости от способа их запуска.

• Конденсатор: Конденсатор разделяет фазы для создания двухфазного переменного тока для получения пускового момента.
• Разделенная фаза: Катушка стартера с низкой индуктивностью используется для получения пускового момента.
• Затененный полюс: затененный полюс создает наведенный ток, который используется для получения пускового момента.

Во многих случаях однофазный переменный ток, используемый в домах и т. Д., Вводится напрямую для приведения в действие двигателя с постоянной скоростью. Фазой переменного напряжения можно управлять с помощью симистора для управления скоростью вращения.

Приложения

• Холодильники
• Вентиляторы
• Пылесосы
• Компрессоры

Рекомендуемые аналоговые и силовые устройства

---

Шаговый двигатель

Шаговый двигатель изменяет положение ротора ступенчато, переключая диаграмму напряжения, которая прикладывается к обмотке статора.Поскольку количество переключений диаграммы напряжения и угол поворота диаграммы напряжения находятся в точной пропорции, положение можно контролировать без какой-либо обратной связи. К недостаткам шагового двигателя относятся небольшой крутящий момент, неспособность справиться с резкими изменениями нагрузки и подверженность вибрации, которая снижает эффективность.

Шаговые двигатели

можно разделить на следующие три основных типа.

• Переменное сопротивление (VR): Также называется реактивным электродвигателем с регулируемым сопротивлением (двигатель SR).Это низкая стоимость, потому что нет магнита, но недостатком является низкая эффективность.
• Постоянный магнит (PM): поскольку используется постоянный магнит, крутящий момент и эффективность относительно высоки. Кроме того, положение можно удерживать, даже когда ток не течет.
• Hybrid (HB): объединяет типы VR и PM для двигателя с хорошим разрешением, относительно крутящим моментом и эффективностью.

Существует четыре основных типа вождения.

• Однофазное возбуждение: управляет, пропуская ток через любую однофазную обмотку по порядку.
• Двухфазное возбуждение: Приводится путем пропускания тока через любую двухфазную обмотку по порядку.
• Однофазное возбуждение: объединяет однофазное возбуждение и двухфазное возбуждение для увеличения угла шага в два раза.
• Microstep: управляет ступенчатым углом с высоким разрешением за счет синусоидального изменения величины тока, подаваемого на каждую фазу.

Приложения

• Аппаратура автоматизации делопроизводства
• Камеры
• Промышленное оборудование

Типы двигателей и их использование

Типы двигателей и их использование

Типы двигателей и их использование: — Двигатели подразделяются на следующие категории:

Типы двигателей постоянного тока

• D.C Шунтирующий двигатель
• Двигатель постоянного тока
• Самовозбуждающийся двигатель постоянного тока

Типы двигателей переменного тока

• Синхронный двигатель
• Асинхронный двигатель

1. Шунтирующий двигатель постоянного тока

В шунтирующем двигателе постоянного тока крутящий момент прямо пропорционален току. В отличие от этого, для двигателя постоянного тока с последовательной обмоткой крутящий момент увеличивается пропорционально квадрату тока якоря. Двигатель постоянного тока для обеспечения высокого пускового момента и высоких пусковых нагрузок.

Применения для двигателя постоянного тока: — Двигатель постоянного тока шунтирующего типа, обладающий саморегулирующейся способностью, тезисы, что параллельный двигатель постоянного тока идеален для различных операций, где требуется точное управление. Они не обеспечивают высокий начальный крутящий момент, поэтому начальный крутящий момент небольшой.

Параллельный электродвигатель постоянного тока включает станки, такие как токарные и шлифовальные станки, или промышленное применение, включая вентиляторы и компрессоры.

2. Двигатель постоянного тока

Этот двигатель аналогичен любому другому двигателю, поскольку основная функция двигателя заключается в преобразовании электрической энергии в механическую.Электродвигатель серии D.C работает по принципу электромагнитного поля, когда магнитное поле формируется приблизительно, проводник с током взаимодействует с внешним магнитным полем, таким образом, может быть создано вращательное движение.

Компоненты двигателя серии DC: ротор, коммутатор, статор, ось, обмотка возбуждения.

3. Электродвигатель постоянного тока с самовозбуждением

Двигатель, в котором ток на обмотку возбуждения или катушки может быть запитан от самого двигателя. В самовозбуждающемся двигателе постоянного тока катушки возбуждения могут быть подключены параллельно якорю последовательно или могут быть частично соединены последовательно и частично параллельно с обмоткой якоря.

4. Синхронный двигатель

Синхронный термин происходит от скорости ротора двигателя, такой же, как вращающееся магнитное поле. Эти двигатели являются двигателями с фиксированной скоростью, скорость синхронизирована по частоте. Синхронному двигателю для запуска требуется внешний источник (не самозапуск). Синхронные двигатели, обладающие уникальными характеристиками, работают при любом электрическом коэффициенте мощности. Это используется для улучшения коэффициента мощности.

Принцип синхронного двигателя: — Синхронный двигатель с двойным возбуждением i.е. два электрических входа, необходимые для безопасной работы. Это обмотка статора, которая состоит из трехфазного питания к трехфазной обмотке статора и постоянного тока к обмотке ротора.

5. Асинхронный двигатель (типы двигателей)

Асинхронные двигатели оптимальны для однонаправленной и непрерывной работы (например, конвейерная система). Асинхронные двигатели приводятся в действие путем подключения двигателя к источнику переменного тока, что позволяет легко управлять двигателем.

Конфигурация и компоненты асинхронного двигателя

• Параллельный вал, прямоугольный сплошной вал, прямоугольные полые шестерни
• Доступен электромагнитный разрыв.
• Круглый вал (без шестерен)
• Преобразователи продаются отдельно.

Асинхронный двигатель в основном состоит из фланцевого кронштейна, статора, корпуса двигателя, выходного вала, шарикоподшипника, выводных проводов, покраски.

6. Двигатель специального назначения (типы двигателей)

Основы шагового двигателя: — Как и другой электродвигатель, шаговый двигатель, имеющий неподвижную часть (статор), вращающуюся часть (ротор), на роторе есть зубья, на которых катушки подключены, в то время как ротор является постоянным магнитом или ротором с железным сердечником с переменным магнитным сопротивлением.

Основной принцип: — возбуждает одну или несколько фаз ротора, магнитное поле образуется, когда ток течет в катушке, роторе или магнитном поле

Применение специального двигателя

Благодаря своим свойствам они используются там, где простое положение для управления и удержания позиции в том числе:

Банкомат: подъемник лотка для движения банкнот, роботизированные руки — концевые эффекторы, 3D-принтеры, цифровая зеркальная фотокамера — регулировка диафрагмы / фокуса.