Преимущества и недостатки электродвигателя: Преимущества и недостатки асинхронного двигателя

Содержание

Преимущества и недостатки асинхронного двигателя

Подавляющее большинство электродвигателей, используемых в промышленности – асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. В новом оборудовании их доля составляет более 95%, остальное – серводвигатели, шаговые двигатели, щеточные двигатели постоянного тока и некоторые другие специфические виды приводов.

Преимущества асинхронного двигателя

Конструкция. По сравнению с другими типами электродвигателей асинхронный двигатель имеет наиболее простую конструкцию. С одной стороны это объясняется использованием стандартной трехфазной системы электроснабжения, с другой – принципом действия агрегата. Данная особенность обуславливает еще одно важное преимущество — невысокую цену асинхронных приводов. Среди двигателей разных типов одинаковой мощности асинхронный будет самым дешевым.

Подключение. Благодаря тому, что в стандартной трехфазной системе питания фазы сдвинуты на 120°, для формирования вращающегося поля не нужны дополнительные элементы и преобразования. Вращение поля внутри статора и, как следствие, вращение ротора обусловлены самой конструкцией асинхронного двигателя. Достаточно обеспечить подачу напряжения через коммутационный аппарат (контактор или пускатель), и двигатель будет работать.

Эксплуатация. Затраты на эксплуатацию асинхронного электродвигателя крайне малы, а обслуживание не представляет никаких сложностей. Нужно лишь время от время проводить чистку от пыли и по необходимости протягивать контакты подключения. При правильной установке и эксплуатации двигателя замена подшипников производится раз в 15-20 лет.

Недостатки асинхронных двигателей

Скорость вращения ротора. Скорость вращения вала двигателя зависит от частоты питающей сети (стандартные значения в промышленности – 50 и 60 Гц) и от количества полюсов обмоток статора.

Это можно считать недостатком в том случае, когда необходимо в процессе работы менять скорость вращения. Для решения данной проблемы были разработаны многоскоростные асинхронные двигатели, у которых имеется возможность переключения обмоток.

Кроме того, в современном оборудовании управление скоростью реализуется за счет преобразователей частоты.

Скольжение. Эффект скольжения проявляется в том, что частота вращения ротора всегда будет меньше частоты вращения поля внутри статора. Это заложено в принцип работы асинхронного двигателя и отражено в его названии. Скольжение также зависит от механической нагрузки на валу.

При необходимости скольжение можно скомпенсировать, а скорость вращения сделать независимой от нагрузки при помощи преобразователя частоты.

Величина напряжения питания. В сырых и влажных помещениях, где действуют повышенные требования к электробезопасности, применение асинхронного электродвигателя может быть невозможным. Дело в том, что из-за конструктивных особенностей такие двигатели практически не производятся на напряжение питания менее 220 В. В таких случаях применяют приводы постоянного тока, рассчитанные на напряжение 48 В и менее, либо используют гидравлические или пневматические приводы.

Чувствительность к напряжению питания. При отклонении напряжения питания более чем на 5% параметры двигателя могут отличаться от номинальных, а сам агрегат может перегреваться. Кроме того, при понижении напряжения падает момент электродвигателя, который квадратически зависит от напряжения.

При использовании преобразователя частоты скорость вращения меняется путем изменения величины и частоты питающего напряжения. Принципиально, что отношение напряжения к частоте должно быть константой.

Пусковой ток. Большой пусковой ток – проблема асинхронных двигателей мощностью более 10 кВт. При пуске ток может превышать номинальный в 5-8 раз и длиться несколько секунд. Из-за этого негативного эффекта мощные двигатели нежелательно подключать напрямую.

Чаще всего для понижения пускового тока применяют схему «Звезда-Треугольник», устройства плавного пуска и преобразователи частоты. Также можно использовать асинхронные двигатели с фазным ротором.

Пусковой момент. В силу электрических и механических переходных процессов в момент пуска двигатель обладает крайне низким КПД и большой реактивностью. Из-за низкого пускового момента привод может не справиться с началом вращения тяжелых механизмов. Этот же недостаток приводит к нагреву двигателя при пуске. Отсюда возникает другая проблема – ограничение количества пусков в единицу времени.

При использовании частотного преобразователя момент при пуске и на низких частотах может быть увеличен за счет повышения напряжения.

Вывод

Плюсы асинхронных двигателей значительно перевешивают минусы. В большинстве случаев недостатки компенсируются путем применения преобразователей частоты и других устройств пуска.

Другие полезные материалы:
Способы защиты электродвигателей
Когда не нужен плавный пуск
Когда нецелесообразно ремонтировать двигатель

Электрические двигатели: классификация, устройство, принцип работы

Электрический двигатель – специальная машина (ее еще называют электромеханическим преобразователем), с помощью которой электроэнергия преобразовывается в механическое движение.

Побочный эффект такой конвертации – выделение тепла.

При-этом современные двигатели обладают очень высоким КПД, который достигает 98%, в результате чего их использование экономически более выгодно по сравнению с двигателями внутренного сгорания. Электрические двигатели используются во всех сферах народного хозяйства, начиная от бытового применения, заканчивая военной техникой.

Электрические двигатели и их разновидности

Как известно с базового школьного курса физики, ток бывает переменным и постоянным. В бытовой электросети – переменный ток. Батарейки, аккумуляторы и другие мобильные источники питания предоставляют постоянный ток.

 

Электродвигатели постоянного тока характеризуются хорошими эксплуатационными и динамическими характеристиками.

 Такие изделия широко используются в подъемных машинах, буровых станках, полимерном оборудовании, в некоторых агрегатах экскаваторов.

По принципу работы электродвигатели переменного тока бывают

  • асинхронными;
  • синхронными.

Подробное сравнение этих видов машин можно почитать тут.

Синхронные двигатели – электрические машины, где скорость вращения ротора полностью идентична частоте магнитного поля. Учитывая эту особенность, такие устройства актуальны там, где необходима стабильная высокая скорость вращения: насосы, крупные вентиляторы, генераторы, компрессоры, стиральные машины, пылесосы, практически все электроинструменты.

Особое внимание среди синхронных устройств, заслуживают шаговые двигатели. Они обладают несколькими обмотками. Такой подход позволяет с высокой точностью изменять скорость вращения таких электродвигателей.

Асинхронными двигателями называют такие машины, в которых скорость ротора отличается от частоты движения магнитного поля.

Нашли свое применение в подавляющем большинстве отраслей народного хозяйства: в приводах дымососов, транспортерах, шаровых мельницах, наждачных, сверлильных станках, в холодильном оборудовании, вентиляторах, кондиционерах, микроприводах.

Максимальная скорость вращения асинхронных установок – 3000 об/мин.

Интересное видео о двигателях смотрите ниже:

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Асинхронные электродвигатели могут обладать фазным и короткозамкнутым ротором.

Короткозамкнутый ротор более распространен.

Такие двигатели обладают следующими преимуществами:

  • относительно одинаковая скорость вращения при разных уровнях нагрузки;
  • не боятся непродолжительных механических перегрузок;
  • простая конструкция;
  • несложная автоматизация и пуск;
  • высокий КПД (коэффициент полезного действия).

Электродвигатели с короткозамкнутым контуром требуют большой пусковой ток.

Если невозможно реализовать выполнение этого условия, то используют устройства с фазным ротором. Они обладают такими достоинствами:

  • хороший начальный вращающий момент;
  • нечувствительны к кратковременным перегрузкам механической природы;
  • постоянная скорость работы при наличии нагрузок;
  • малый пусковой ток;
  • с такими двигателями применяют автоматические пусковые устройства;
  • могут в небольших пределах изменять скорость вращения.

К основным недостаткам асинхронных двигателей относят то, что изменять их скорость работы можно только посредством изменения частоты электрического тока.

Кроме того, частота вращения – относительна. Она колеблется в небольших пределах. Иногда это недопустимо.

Интересное видео об асинхронных электродвигателях смотрите ниже:

Особенности работы синхронных двигателей

Все синхронные двигатели обладают такими преимуществами:

  1. Они не отдают и не потребляют реактивную энергию в сеть. Это позволяет уменьшить их габариты при сохранении мощности. Типичный синхронный электродвигатель меньше асинхронного.
  2. В сравнении с асинхронными устройствами, менее чувствительны к скачкам напряжения.
  3. Хорошая сопротивляемость перегрузкам.
  4. Такие электрические машины способны поддерживать постоянную скорость вращения, если уровень нагрузок не превышает допустимые пределы.

В любой бочке, есть ложка с дегтем. Синхронным электродвигателям присущи такие недостатки:

  • сложная конструкция;
  • затрудненный пуск в ход;
  • довольно сложно изменять скорость вращения (посредством изменения значения частоты тока).

Сочетание всех этих особенностей делает синхронные двигатели невыгодными при мощностях до 100 Вт. А вот на более высоких уровнях производительности, синхронные машины показывают себя во всей красе.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕД ДВС

        Мы живём в удивительное время! На наших глазах происходит революция! Слава богу, что революция техническая. Все мировые автопроизводители обьявили о разработках а некоторые уже выпускают серийно, средства транспорта с нулевым выбросом.Так называют транспорт с  электрическим двигателем. См. статьи Электро будущее Чем-же он хорош?  
Преимущества электрического двигателя перед ДВС:
  • -ТЭД(тяговый электро двигатель) имеет КПД до 90-95% по сравнению с 22-60% у ДВС(двигатель внутреннего сгорания).

  • -Нет потери на трение в трансмиссии .

  • -Максимальный крутящий момент ТЭД развивает с начала движения, в момент пуска, поэтому ему не нужна коробка передач. Именно по этому у электрических машин фантастическая тяга. См. видео 

    Возможности электрических машин

  • -Меньшая стоимость эксплуатации и обслуживания.
  • -Отсутствие вредных выхлопов.
  • -Высокая экологичность ввиду отсутствия применения нефтяных топлив, антифризов, трансмиссионных и моторных масел.
  • -Низкая пожаро- и взрывоопасность при аварии.
  • -Простота конструкции (простота электродвигателя и трансмиссии, отсутствие необходимости в переключении передач) и управления, высокая надёжность и долговечность экипажной части (до 20—25 лет) в сравнении с обычным автомобилем.
  • -Возможность подзарядки от бытовой электрической сети (розетки)
  • -Меньший шум за счёт меньшего количества движимых частей и механических передач.
  • -Высокая плавность хода с широким интервалом изменения частоты вращения вала двигателя.
  • -Возможность подзарядки источников энергии во время рекуперативного торможения.
  • -Возможность торможения самим электродвигателем (режим электромагнитного тормоза) без использования механических тормозов — отсутствие трения и соответственно износа тормозов.
  •  
  • Суммируя всё выше перечисленное, можно посчитать что транспортное средство использующее электрический двигатель в 3-4 раза эффективнее анологичного ТС с двигателем внутреннего сгорания!
Недостатки электрического двигателя перед ДВС:
  • -Меньший пробег на одной заправке.
  • -Более высокая стоимость (уменьшается с началом серийного производства)
Но эти недостатки стремительно уменьшаются. И уже сегодня существуют серийные средства транспорта, обладающие всеми перечисленными преимуществами.

Предлагаем вашему вниманию

Электрические квадроциклы для взраслых ( электроквадроциклы, электро-квадроциклы, е-атв, E-ATV). Это уже не фантастика-это реальность!

        Купить которые можно уже сегодня!

   Охотрикам и рыболовам, туристам и дачникам, средства передвижения будущего!

   Электроквадроциклы различной мощности. Просто покататься, покататься быстро, покататься быстро и полазить по грязи. Минимальная грузоподъёмность 110 кг. Возможность модернизации: замена колёс, увеличение  водо-грязенепроницаемости , увеличение пробега  и т.д.        Посмотрите на что способны Электрические квадроциклы: См. видео Возможности электрических машин

Вы любите кататься, но у вас нет времени или желания заниматься обслуживанием. Заливать бензин, менять масло, фильтры, свечи, выставлять зажигание и т.д. Вам не хочется грохотать и дышать выхлопными газами. Вам не хочется думать заведётся, не заведётся. Вы  просто хотите наслаждаться поездкой. Тогда Электрические квадроциклы это то что вам нужно!

Малошумные, мощные, быстрые, экологически чистые, экономичные. Минимальное обслуживание, сел аккумулятор, поставили на зарядку от обычной розетки и всё.

  Электрические квадроциклы для взрослых и детей, представленные на сайте, обеспечиваются гарантийным и послегарантийным обслуживанием.

Для электрических квадроциклов представленных на сайте, не нужна регистрация и не нужны водительские удостоверения! 

     Прекрасный подарок охотникам и рыболовам, туристам и дачникам, женщинам и детям!

                               В любую погоду, летом и зимой сел и поехал!

 

 

< Предыдущая   Следующая >

Асинхронный двигатель, его плюсы и минусы

Основными потребителями мировой электроэнергии (более 60% — 65%) являются электромеханические системы — электроприводы, работающие в различных промышленных, транспортных и бытовых механизмах и агрегатах. Асинхронный двигатель является наиболее широко применяемым среди всех типов электродвигателей. Двигатели специальной конструкции, построенные на базе асинхронного двигателя, характеризуются техническими параметрами, влияющими на их рабочие характеристики и адаптирующими их к различным требованиям и назначениям. Среди асинхронных двигателей специальной конструкции можно выделить следующие: многоскоростные двигатели — частота вращения двигателя изменяется изменением количества пар полюсов вращающегося магнитного поля; двигатели с короткозамкнутым ротором с повышенным пусковым моментом — используются для привода устройств с большим моментом инерции; моторы крановые — адаптированы к различным видам работ, используются для привода кранов и других подъемных устройств; двигатели с тормозом — используются в приводах, требующих быстрой остановки после рабочего цикла или после аварийного отключения питания; двигатели с повышенным скольжением — используются для привода механизмов с большой инерционностью, а также механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме; взрывозащищенные двигатели и т.д.

В бытовых электроприборах применяются однофазные электродвигатели с рабочим напряжением 220 вольт. Очень часто таким двигателем является однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Преимущества асинхронных электродвигателей

  • Самым главным преимуществом асинхронного двигателя является то, что его конструкция довольно проста. По сравнению с электродвигателем постоянного тока, асинхронный электродвигатель не имеет щеток и поэтому требует минимального технического обслуживания. Не требуется замена щеток, и нет угольной пыли от этих самых щеток, которая быстро засоряет электродвигатель. По этой же причине стоимость двигателя довольно низкая.
  • Подключение. Благодаря тому, что в стандартной трехфазной системе питания фазы сдвинуты на 120°, для формирования вращающегося поля не требуются дополнительные элементы и преобразования. Вращение поля внутри статора и, как следствие, вращение ротора обусловлены самой конструкцией асинхронного двигателя. Необходимо обеспечить подачу напряжения через коммутационный аппарат (контактор или пускатель), и двигатель будет функционировать.
  • Работа двигателя не сильно зависит от состояния окружающей среды. Но и для экстремальных условий выпускается большое количество специализированных модификаций асинхронных электродвигателей.
  • В двигателе нет искр из-за отсутствия щеток. 
  • Асинхронный двигатель — это высокоэффективная машина с КПД при полной нагрузке от 85 до 97 процентов.

Недостатки асинхронных двигателей

  • Регулировать скорость асинхронного двигателя очень сложно. Это связано с тем, что трехфазный асинхронный двигатель является двигателем с постоянной скоростью и для всего диапазона нагрузок изменение скорости двигателя очень мало. Существуют различные типы устройств, позволяющих регулировать скорость мотора, которые не только расширяют диапазон применения двигателя, но и экономят электроэнергию. Типичными примерами экономии энергии за счет замены нерегулируемых приводов на регулируемые являются такие механизмы, как: насосы — 25%, вентиляторы — 30%, компрессоры — 40% и центрифуги — 50%.
  • Во время прямого пуска, который заключается в подаче на двигатель номинального напряжения номинальной частоты, возникают неблагоприятные условия, такие как высокое потребление тока и низкий пусковой момент. 
  • Высокая инерция ротора — двигатель может не справиться с началом вращения тяжелых приводных агрегатов.

На данный момент существует множество механических и электронных устройств, повышающих эффективность электромоторов и позволяющих максимально нивелировать недостатки асинхронных электродвигателей. 

 

Преимущества и недостатки энергосберегающих электродвигателей ~ Электропривод

Вопрос создания энергосберегающих электродвигателей возник одновременно с изобретением самих электрических машин. На Международной электротехнической выставке 1891 г. во Франкфурте-на-Майне, Чарльз Браун (впоследствии основавший компанию ABB) показал синхронный трехфазный генератор, собственного производства, КПД которого превышал 95%. Асинхронный трехфазный двигатель, представленный Михаилом Доливо-Добровольским, показал КПД 95%. С тех пор показатели КПД трехфазного асинхронного двигателя удалось улучшить всего на один-два процента.

Наиболее остро интерес к энергосберегающим двигателям возник в конце 1970-х годов во время мире нефтяного энергетического кризиса. Оказалось, что сэкономить одну тонну условного топлива во много раз дешевле, чем добыть.Во время кризиса во много раз выросли капиталовложения в сферу энергосбережения. Во многих странах стали выделять специальные гранды на энергосберегающие программы.

После проведения анализа проблемы энергосбережения оказалось, что более половину электроэнергии, вырабатываемой в мире, расходуют электродвигатели. Потому над их совершенствованием работают все ведущие электротехнические компании в мире.

Что же такое энергосберегающие двигатели?

Это электродвигатели, КПД которых на 1–10% выше, чем у стандартных двигателей. В крупных энергосберегающих двигателях, разница в значениях КПД составляет 1–2%, а в двигателях малой и средней мощности эта разница составляет уже 7–10%.

КПД электродвигателей Siemens

Увеличение КПД в в энергосберегающих двигателях достигается за счет:

  • увеличения доли активных материалов – меди и стали;
  • использование более тонкой и высококачественной электротехнической стали;
  • применение вместо алюминия меди в роторных обмотках;
  • уменьшения воздушного зазора в статоре с помощью прецизионного технологического оборудования;
  • оптимизации формы зубцовой зоны магнитопровода и конструкции обмоток;
  • использование подшипников более высокого класса;
  • особой конструкции вентилятора;

По статистическим данным, цена всего двигателя составляет менее 2% суммарных затрат на жизненный цикл. Так, если двигатель работает 4000 часов ежегодно в течение 10 лет, то на электроэнергию приходится примерно 97% всех затрат на весь жизненный цикл. Еще около одного процента приходится на монтаж и техобслуживание. Поэтому увеличение КПД двигателя средней мощности на 2% позволит окупить увеличение стоимости энергосберегающего двигателя уже через 3 года, в зависимости от режима работы. Практический опыт и расчеты показывают, что увеличение стоимости энергосберегающего двигателя окупается за счет сэкономленной электроэнергии при эксплуатации в режиме S1 за год-полтора (при годовой наработке 7000 часов).

В общем случае переход к применению энергосберегающего двигателя позволяет:

  • увеличить КПД двигателя на 1–10%;
  • повысить надежность его работы;
  • снизить время простоев;
  • уменьшить затраты на техобслуживание;
  • увеличить устойчивость двигателя к тепловым перегрузкам;
  • повысить перегрузочную способность;
  • поднять устойчивость двигателя к ухудшению эксплуатационных условий;
  • сниженному и завышенному напряжению, искажению формы кривой напряжения, перекосу фаз и т. д.;
  • повысить коэффициент мощности;
  • уменьшить уровень шума;
  • поднять скорость двигателя за счет уменьшения скольжения;

Отрицательным свойством электродвигателей с повышенным КПД по сравнению с обычными являются:

  • на 10 – 30% выше стоимость;
  • несколько больше масса;
  • более высокая величина пускового тока.

В некоторых случаях использование энергоэффективного двигателя является нецелесообразным:

  • при эксплуатации двигателя эксплуатируется короткое время (менее 1–2 тыс.часов/год), внедрение энергоэффективного двигателя может не внести существенного вклада в энергосбережение;
  • при работе двигателя в режимах с частым запуском, так как сэкономленная электроэнергия будет израсходована на более высокое значение пускового тока;
  • при работе двигателя работает с недогрузом, за счет уменьшения КПД при работе на нагрузку ниже номинальной.

Объемы энергосбережения в результате внедрения энергоэффективного двигателя могут оказаться незначительными по сравнению с потенциалом привода с переменной скоростью.Каждый дополнительный процент КПД требует увеличения массы активных материалов на 3–6%. При этом момент инерции ротора возрастает на 20–50%. Поэтому высокоэффективные двигатели уступают обычным по динамическим показателям, если при их разработке специально не учитывается это требование.

При выборе в пользу энергоэффективного двигателя, необходимо тщательно подходить к вопросу цены. По прогнозам аналитиков медь будет дорожать значительно быстрее стали. Поэтому там, где есть возможность, применять так называемые стальные двигатели (с меньшей площадью пазов), то лучше применять их. Такие двигатели имеют меньшую стоимость за счет экономии меди. По тем же причинам необходимо относиться к энергосберегающим двигателям с постоянными магнитами. Если вам в будущем придется искать замену такого двигателя . может оказаться, что его цена будет слишком высока, а замена его на энергосберегающий двигатель общепромышленного исполнения будет затруднительна из за несоответствия габаритов. По оценкам экспертов постоянные магниты из редкоземельных материалов будут дорожать больше и быстрее, чем медь, что приведет к значительному подорожанию таких двигателей. Хотя такие двигатели при высшем классе энергоэффективности достаточно компактны, их внедрение в промышленность ограничено тем, что постоянные магниты сейчас востребованы в других отраслях, нежели общепром, и, по оценкам специалистов будут использоваться при выпуске специальной техники, на которую денег не жалеют.

преимущества и недостатки разных видов Изучение электрического двигателя постоянного

Лабораторные работы → номер 10

Изучение электрического двигателя постоянного тока (на модели).

Цель работы: Ознакомиться с основными деталями электрического двигателя постоянного тока на модели этого двигателя.

Это, пожалуй, самая несложная работа за курс 8 класса. Нужно только подключить модель двигателя к источнику тока, посмотреть, как она работает, и запомнить названия основных частей электродвигателя (якорь, индуктор, щетки, полукольца, обмотка, вал).

Предложенный вам учителем электродвигатель может быть похож на изображенный на рисунке, а может иметь другой вид, поскольку вариантов школьных электрических двигателей существует много. Принципиального значения это не имеет, так как учитель наверняка подробно расскажет и покажет, как обращаться с моделью.

Перечислим основные причины того, что правильно подключенный электродвигатель не работает. Обрыв цепи, отсутствие контакта щеток с полукольцами, повреждение обмотки якоря. Если в первых двух случаях вы вполне способны справится самостоятельно, в случае обрыва обмотки нужно обратиться к преподавателю. Перед включением двигателя следует убедиться, что его якорь может свободно вращаться и ему ничего не мешает, иначе при включении электродвигатель будет издавать характерное гудение, но вращаться не будет.

    изучить устройство, принцип действия, характеристики электродвигателя постоянного тока;

    приобрести практические навыки пуска, эксплуатации и остановки электродвигателя постоянного тока;

    экспериментально исследовать теоретические сведения о характеристиках электродвигателя постоянного тока.

Основные теоретические положения

Электродвигатель постоянного тока — электрическая машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую.

Устройство электродвигателя постоянного тока не имеет отличий от генератора постоянного тока. Это обстоятельство делает электрические машины постоянного тока обратимыми, то есть позволяет их использовать как в генераторном, так и в двигательном режимах. Конструктивно электродвигатель постоянного тока имеет неподвижные и подвижные элементы, которые показаны на рис. 1.

Неподвижная часть — статор 1 (станина) изготовлен из стального литья, состоит из главных 2 и дополнительных 3 полюсов с обмотками возбуждения 4 и 5 и щеточной траверсой со щетками. Статор выполняет функцию магнитопровода. С помощью главных полюсов создается постоянное во времени и неподвижное в пространстве магнитное поле. Дополнительные полюсы размещаются между главными полюсами и улучшают условия коммутации.

Подвижной частью электродвигателя постоянного тока является ротор 6 (якорь), который размещается на вращающемся вале. Якорь также играет роль магнитопровода. Он набран из тонких, электрически изолированных друг от друга, тонких листов электротехнической стали с повышенным содержанием кремния, что позволяет уменьшить потери мощности. В пазах якоря запрессованы обмотки 7, выводы которых соединяются с пластинами коллектора 8, размещенными на этом же вале электродвигателя (см. рис. 1).

Рассмотрим принцип работы электродвигателя постоянного тока. Подключение постоянного напряжения к зажимам электрической машины вызывает одновременное возникновение в обмотках возбуждения (статора) и в обмотках якоря тока (рис. 2). В результате взаимодействия тока якоря с магнитным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения в статоре возникает сила f , определяемая по закону Ампера. Направление этой силы определяется правилом левой руки (рис. 2), согласно которому она ориентируется перпендикулярно как к токуi (в обмотке якоря), так и к вектору магнитной индукции В (создаваемой обмоткой возбуждения). В результате на ротор действует пара сил (рис. 2). На верхнюю часть ротора сила действует вправо, на нижнюю – влево. Эта пара сил создает вращающий момент, под действием которого якорь приводится во вращение. Величина возникающего электромагнитного момента оказывается равной

M = c м I я Ф ,

где с м — коэффициент, зависящий от конструкции обмотки якоря и числа полюсов электродвигателя;Ф — магнитный поток одной пары главных полюсов электродвигателя;I я — ток якоря двигателя. Как следует из рис. 2, поворот обмоток якоря сопровождается одновременным изменением полярности на коллекторных пластинах. Направление тока в витках обмотки якоря изменяется на противоположное, но магнитный поток обмоток возбуждения сохраняет прежнее направление, что и обусловливает неизменность направления силf , а значит, и вращательного момента.

Вращение якоря в магнитном поле приводит к появлению в его обмотке ЭДС, направление которой определяется уже по правилу правой руки. В результате для представленной на рис. 2 конфигурации полей и сил в обмотке якоря возникнет индукционный ток, направленный противоположно основному току. Поэтому возникающая ЭДС называется противоЭДС. Величина ее равна

E = с e ,

где n — частота вращения якоря электродвигателя;с e — коэффициент, зависящий от конструктивных элементов машины. Эта ЭДС ухудшает рабочие характеристики электродвигателя.

Ток в якоре создает магнитное поле, которое воздействует на магнитное поле главных полюсов (статора), что называется реакцией якоря. В режиме холостого хода машины магнитное поле создается только главными полюсами. Это поле симметрично относительно осей этих полюсов и соосно с ними. При подключении к двигателю нагрузки за счет тока в обмотке якоря создается магнитное поле – поле якоря. Ось этого поля будет перпендикулярна оси главных полюсов. Так как при вращении якоря распределение тока в проводниках якоря остается неизменным, то поле якоря остается неподвижным в пространстве. Сложение этого поля с полем главных полюсов дает результирующее поле, которое разворачивается на угол против направления вращения якоря. В итоге уменьшается вращающий момент, так как часть проводников попадает в зону полюса противоположной полярности и создает тормозной момент. При этом происходит искрение щеток и обгорание коллектора, возникает продольное размагничивающее поле.

С целью уменьшения влияния реакции якоря на работу машины в него встраивают дополнительные полюса. Обмотки таких полюсов включаются последовательно с основной обмоткой якоря, но изменение направление намотки в них вызывает появление магнитного поля, направленного против магнитного поля якоря.

Для изменения направления вращения электродвигателя постоянного тока необходимо изменить полярность напряжения, подводимого к якорю или обмотке возбуждения.

В зависимости от способа включения обмотки возбуждения различают электродвигатели постоянного тока с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением.

У двигателей с параллельным возбуждением обмотка рассчитана на полное напряжение питающей сети и включается параллельно цепи якоря (рис. 3).

Двигатель с последовательным возбуждением имеет обмотку возбуждения, которая включается последовательно с якорем, поэтому эта обмотка рассчитана на полный ток якоря (рис. 4).

Двигатели со смешанным возбуждением имеют две обмотки, одна включается параллельно, другая — последовательно с якорем (рис. 5).

Рис. 3 Рис. 4

При пуске электродвигателей постоянного тока (независимо от способа возбуждения) путем прямого включения в питающую сеть возникают значительные пусковые токи, которые могут привести к выходу их из строя. Это происходит в результате выделения значительного количества теплоты в обмотке якоря и последующего нарушения ее изоляции. Поэтому пуск двигателей постоянного тока производится специальными пусковыми приспособлениями. В большинстве случаев для этих целей применяется простейшее пусковое приспособление — пусковой реостат. Процесс пуска электродвигателя постоянного тока с пусковым реостатом показан на примере двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

Исходя из уравнения, составленного в соответствии со вторым законом Кирхгофа для левой части электрической цепи (см. рис. 3), пусковой реостат полностью выведен (R пуск = 0), ток якоря

,

где U — напряжение, подводимое к электродвигателю;R я — сопротивление обмотки якоря.

В начальный момент пуска электродвигателя частота вращения якоря n = 0, поэтому противоэлектродвижущая сила, наводимая в обмотке якоря, в соответствии с полученным ранее выражением также будет равна нулю (Е = 0).

Сопротивление обмотки якоря R я — величина довольно малая. Для того чтобы ограничить возможный при этом недопустимо большой ток в цепи якоря при пуске, последовательно с якорем независимо от способа возбуждения двигателя включается пусковой реостат (пусковое сопротивлениеR пуск). В этом случае пусковой ток якоря

.

Сопротивление пускового реостата R пуск рассчитывают для работы только на время пуска и подбирают таким образом, чтобы пусковой ток якоря электродвигателя не превышал допустимого значения (I я,пуск 2I я,ном). По мере разгона электродвигателя ЭДС, наводимая в обмотке якоря, вследствие возрастания частоты его вращения n возрастает (Е =с e ). В результате этого ток якоря при прочих равных условиях уменьшается. При этом сопротивление пускового реостатаR пуск по мере разгона якоря электродвигателя необходимо постепенно уменьшать. После окончания разгона двигателя до номинального значения частоты вращения якоря ЭДС возрастает настолько, что пусковое сопротивление может быть сведено к нулю, без опасности значительного возрастания тока якоря.

Таким образом, пусковое сопротивление R пуск в цепи якоря необходимо только при пуске. В процессе нормальной работы электродвигателя оно должно быть отключено, во-первых, потому, что рассчитано на кратковременную работу во время пуска, во-вторых, при наличии пускового сопротивления в нем будут возникать тепловые потери мощности, равныеR пуск I 2 я, существенно снижающие КПД электродвигателя.

Для электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением в соответствии со вторым законом Кирхгофа для якорной цепи уравнение электрического равновесия имеет вид

.

С учетом выражения для ЭДС (Е =с e ), записав полученную формулу относительно частоты вращения, получаем уравнение частотной (скоростной) характеристики электродвигателяn (I я):

.

Из него следует, что при отсутствии нагрузки на валу и токе якоря I я = 0 частота вращения электродвигателя при данном значении питающего напряжения

.

Частота вращения электродвигателя n 0 является частотой вращения идеального холостого хода. Кроме параметров электродвигателя она зависит также от значения подводимого напряжения и магнитного потока. С уменьшением магнитного потока при прочих равных условиях частота вращения идеального холостого хода возрастает. Поэтому в случае обрыва цепи обмотки возбуждения, когда ток возбуждения становится равным нулю (I в = 0), магнитный поток двигателя снижается до значения, равного значению остаточного магнитного потокаФ ост. При этом двигатель “идет в разнос”, развивая частоту вращения, на много большую номинальной, что представляет определенную опасность как для двигателя, так и для обслуживающего персонала.

Частотная (скоростная) характеристика электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением n (I я) при постоянном значении магнитного потокаФ =const и постоянном значении подводимого напряженияU = const имеет вид прямой (рис. 6).

Из рассмотрения этой характеристики видно, что с увеличением нагрузки на валу, т. е. с увеличением тока якоряI я частота вращения электродвигателя уменьшается на значение, пропорциональное падению напряжения на сопротивлении цепи якоряR я.

Выражая в уравнениях частотных характеристик ток якоря через электромагнитный момент двигателя М = с м I я Ф , получим уравнение механической характеристики, т. е. зависимостиn (М ) приU = const для двигателей с параллельным возбуждением:

.

Пренебрегая влиянием реакции якоря в процессе изменения нагрузки, можно принять электромагнитный момент двигателя пропорциональным току якоря. Поэтому механические характеристики двигателей постоянного тока имеют такой же вид, как и соответствующие частотные характеристики. Электродвигатель с параллельным возбуждением имеет жесткую механическую характеристику (рис. 7). Из этой характеристики видно, что его частота вращения с ростом момента нагрузки снижается незначительно, так как ток возбуждения при параллельном включении обмотки возбуждения и соответственно магнитный поток двигателя остаются практически неизменными, а сопротивление цепи якоря относительно мало.

Рабочие характеристики двигателей постоянного тока представляют собой зависимости частоты вращенияn , моментаМ , тока якоряI я и КПД () от полезной мощности на валуР 2 электродвигателя, т. е.n (Р 2),М (Р 2),I я (Р 2),(Р 2) при неизменном напряжении на его зажимахU =const .

Рабочие характеристики электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением представлены на рис. 8. Из этих характеристик видно, что частота вращения n электродвигателей с параллельным возбуждением с увеличением нагрузки несколько уменьшается. Зависимость полезного момента на валу двигателя от мощностиР 2 представляет собой почти прямую линию, так как момент этого двигателя пропорционален нагрузке на валу:М = 2 / n . Искривление указанной зависимости объясняется некоторым снижением частоты вращения с увеличением нагрузки.

При Р 2 = 0 ток, потребляемый электродвигателем, равен току холостого хода. При увеличении мощности ток якоря увеличивается приблизительно по той же зависимости, что и момент нагрузки на валу, так как при условииФ =const ток якоря пропорционален моменту нагрузки. КПД электродвигателя определяют как отношение полезной мощности на валу к мощности, потребляемой из сети:

,

где Р 2 — полезная мощность на валу;Р 1 =UI мощность, потребляемая электродвигателем из питающей сети;Р эя =I 2 я R я — электрические потери мощности в цепи якоря,Р эв =UI в, =I 2 в R в — электрические потери мощности в цепи возбуждения;Р мех — механические потери мощности;Р м — потери мощности на гистерезис и вихревые токи.

Важным является также возможность регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока. Анализ выражений для частотных характеристик показывает, что частоту вращения электродвигателей постоянного тока можно регулировать несколькими способами: включением добавочного сопротивленияR доб в цепь якоря, изменением магнитного потокаФ и изменением напряженияU, подводимого к двигателю.

Одним из наиболее распространенных является способ регулирования частоты вращения включением в цепь якоря электродвигателя добавочного сопротивления. С увеличением сопротивления в цепи якоря при прочих равных условиях происходит снижение частоты вращения. При этом чем больше сопротивление в цепи якоря, тем меньше частота вращения электродвигателя.

При неизменном напряжении питающей сети и неизменном магнитном потоке в процессе изменения значения сопротивления якорной цепи можно получить семейство механических характеристик, например, для электродвигателя с параллельным возбуждением (рис. 9).

Преимущество рассмотренного способа регулирования заключается в его относительной простоте и возможности получить плавное изменение частоты вращения в широких пределах (от нуля до номинального значения частоты n ном). К недостаткам этого способа следует отнести то, что имеют место значительные потери мощности в добавочном сопротивлении, увеличивающиеся с уменьшением частоты вращения, а также необходимость использования дополнительной регулирующей аппаратуры. Кроме того, этот способ не позволяет регулировать частоту вращения электродвигателя вверх от ее номинального значения.

Изменения частоты вращения электродвигателя постоянного тока можно достигнуть и в результате изменения значения магнитного потока возбуждения. При изменении магнитного потока в соответствии с уравнением частотной характеристики для двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением при постоянном значении напряжения питающей сети и неизменном значении сопротивления якорной цепи можно получить семейство механических характеристик, представленных на рис. 10.

Как видно из этих характеристик, с уменьшением магнитного потока частота вращения идеального холостого хода электродвигателяn 0 возрастает. Так как при частоте вращения, равной нулю, ток якоря электродвигателя, т. е. пусковой ток, не зависит от магнитного потока, то частотные характеристики семейства не будут параллельны друг другу, причем жесткость характеристик уменьшается с уменьшением магнитного потока (увеличение магнитного потока двигателя обычно не производится, так как при этом ток обмотки возбуждения превышает допустимое, т. е. номинальное, его значение). Таким образом, изменение магнитного потока позволяет регулировать частоту вращения электродвигателя только вверх от номинального ее значения, что является недостатком данного способа регулирования.

К недостаткам этого способа следует отнести также относительно небольшой диапазон регулирования вследствие наличия ограничений по механической прочности и коммутации электродвигателя. Преимуществом данного способа регулирования является его простота. Для двигателей с параллельным возбуждением это достигается изменением сопротивления регулировочного реостата R р в цепи возбуждения.

У двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением изменение магнитного потока достигается шунтированием обмотки возбуждения сопротивлением, имеющим соответствующее значение, либо замыканием накоротко определенного количества витков обмотки возбуждения.

Широкое применение, особенно в электроприводах, построенных по системе генератор — двигатель, получил способ регулирования частоты вращения путем изменения напряжения на зажимах якоря двигателя. При постоянных магнитном потоке и сопротивлении якорной цепи в результате изменения напряжения на якоре можно получить семейство частотных характеристик.

В качестве примера на рис. 11 представлено такое семейство механических характеристик для электродвигателя с параллельным возбуждением.

С изменением подводимого напряжения частота вращения идеального холостого хода n 0 в соответствии с приведенным ранее выражением изменяется пропорционально напряжению. Так как сопротивление цепи якоря остается неизменным, то жесткость семейства механических характеристик не отличается от жесткости естественной механической характеристики приU =U ном.

Преимуществом рассмотренного способа регулирования является широкий диапазон изменения частоты вращения без увеличения потерь мощности. К недостаткам данного способа следует отнести то, что при этом необходим источник регулируемого питающего напряжения, а это приводит к увеличению массы, габаритов и стоимости установки.

Лабораторная работа № 9

Тема. Изучение электродвигателя постоянного тока.

Цель работы: изучить устройство и принцип работы электродвигателя.

Оборудование: модель электродвигателя, источник тока, реостат, ключ, амперметр, соединительные провода, рисунки, презентация.

ЗАДАНИЯ:

1 . Изучите устройство и принцип работы электродвигателя, используя презентацию, рисунки и модель.

2 . Присоедините электродвигатель к источнику тока и наблюдайте за его работой. Если двигатель не работает, установите причину, постарайтесь устранить неполадку.

3 . Укажите два главных элемента в устройстве электродвигателя.

4 . На каком физическом явлении основано действие электродвигателя?

5 . Измените направление вращения якоря. Запишите, что для этого нужно сделать.

6. Соберите электрическую цепь, соединив последовательно электродвигатель, реостат, источник тока, амперметр и ключ. Измените силу тока и наблюдайте за работой электродвигателя. Меняется ли скорость вращения якоря? Запишите вывод о зависимости силы, действующей со стороны магнитного поля на катушку, от силы тока в катушке.

7 . Электродвигатели могут быть любой мощности, т.к.:

А) можно менять силу тока в обмотке якоря;

Б) можно менять магнитное поле индуктора.

Укажите правильный ответ:

1) верно только А; 2) верно только Б; 3) верно и А, и Б; 4) неверно и А, и Б.

8 . Перечислите преимущества электродвигателя по сравнению с тепловым двигателем.

Электродвигатели – это устройства, в которых электрическая энергия превращается в механическую. В основе принципа их действия лежит явление электромагнитной индукции.

Однако способы взаимодействия магнитных полей, заставляющих вращаться ротор двигателя, существенно различаются в зависимости от типа питающего напряжения – переменного или постоянного.

В основе принципа работы электродвигателя постоянного тока лежит эффект отталкивания одноименных полюсов постоянных магнитов и притягивания разноименных. Приоритет ее изобретения принадлежит русскому инженеру Б. С. Якоби. Первая промышленная модель двигателя постоянного тока была создана в 1838 году. С тех пор его конструкция не претерпела кардинальных изменений.

В двигателях постоянного тока небольшой мощности один из магнитов является физически существующим. Он закреплен непосредственно на корпусе машины. Второй создается в обмотке якоря после подключения к ней источника постоянного тока. Для этого используется специальное устройство – коллекторно-щеточный узел. Сам коллектор – это токопроводящее кольцо, закрепленное на валу двигателя. К нему подключены концы обмотки якоря.

Чтобы возник вращающий момент, необходимо непрерывно менять местами полюса постоянного магнита якоря. Происходить это должно в момент пересечения полюсом так называемой магнитной нейтрали. Конструктивно такая задача решается разделением кольца коллектора на секторы, разделенные диэлектрическими пластинами. Концы обмоток якоря присоединяются к ним поочередно.

Чтобы соединить коллектор с питающей сетью используются так называемые щетки – графитовые стержни, имеющие высокую электрическую проводимость и малый коэффициент трения скольжения.

Обмотки якоря не подключены к питающей сети, а посредством коллекторно-щеточного узла соединены с пусковым реостатом. Процесс включения такого двигателя состоит из соединения с питающей сетью и постепенного уменьшения до нуля активного сопротивления в цепи якоря. Электромотор включается плавно и без перегрузок.

Особенности использования асинхронных двигателей в однофазной цепи

Несмотря на то, что вращающееся магнитное поле статора проще всего получить от трехфазного напряжения, принцип действия асинхронного электродвигателя позволяет ему работать и от однофазной, бытовой сети, если в их конструкцию будут внесены некоторые изменения.

Для этого на статоре должно быть две обмотки, одна из которой является «пусковой». Ток в ней сдвигается по фазе на 90° за счет включения в цепь реактивной нагрузки. Чаще всего для этого

Практически полная синхронность магнитных полей позволяет двигателю набирать обороты даже при значительных нагрузках на валу, что и требуется для работы дрелей, перфораторов, пылесосов, «болгарок» или полотерных машин.

Если в питающую цепь такого двигателя включен регулируемый , то частоту его вращения можно плавно менять. А вот направление, при питании от цепи переменного тока, изменить не удастся никогда.

Такие электромоторы способны развивать очень высокие обороты, компактны и имеют больший вращающий момент. Однако наличие коллекторно-щеточного узла снижает их моторесурс – графитовые щетки достаточно быстро истираются на высоких оборотах, особенно если коллектор имеет механические повреждения.

Электродвигатели имеют самый большой КПД (более 80 %) из всех устройств, созданных человеком. Их изобретение в конце XIX века вполне можно считать качественным цивилизационным скачком, ведь без них невозможно представить жизнь современного общества, основанного на высоких технологиях, а чего-либо более эффективного пока еще не придумано.

Синхронный принцип работы электродвигателя на видео

Электродвигатель – это электротехническое устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Сегодня повсеместно применяются электромоторы в промышленности для привода различных станков и механизмов. В домашнем хозяйстве они установлены в стиральной машине, холодильнике, соковыжималке, кухонном комбайне, вентиляторах, электробритвах и т. п. Электродвигатели приводят в движение, подключенные к ней устройства и механизмы.

В этой статье Я расскажу о самых распространенных видах и принципах работы электрических двигателей переменного тока, широко используемых в гараже, в домашнем хозяйстве или мастерской.

Как работает электродвигатель

Двигатель работает на основе эффекта , обнаруженного Майклом Фарадеем еще в 1821 году. Он сделал открытие, что при взаимодействии электрического тока в проводнике и магнита может возникнуть непрерывное вращение.

Если в однородном магнитном поле расположить в вертикальном положении рамку и пропустить по ней ток, тогда вокруг проводника возникнет электромагнитное поле, которое будет взаимодействовать с полюсами магнитов. От одного рамка будет отталкиваться, а к другому притягиваться.

В результате рамка повернется в горизонтальное положения, в котором будет нулевым воздействие магнитного поля на проводник. Для того что бы вращение продолжилось необходимо добавить еще одну рамку под углом или изменить направление тока в рамке в подходящий момент.

На рисунке это делается при помощи двух полуколец, к которым примыкают контактные пластины от батарейки. В результате после совершения полуоборота меняется полярность и вращение продолжается.

В современных электродвигателях вместо постоянных магнитов для создания магнитного поля используются катушки индуктивности или электромагниты. Если разобрать любой мотор, то Вы увидите намотанные витки проволоки, покрытой изоляционным лаком. Эти витки и есть электромагнит или как их еще называют обмотка возбуждения.

В быту же постоянные магниты используются в детских игрушках на батарейках.

В других же более мощных двигателях используются только электромагниты или обмотки. Вращающаяся часть с ними называется ротор, а неподвижная- статор.

Виды электродвигателей

Сегодня существуют довольно много электродвигателей разных конструкций и типов. Их можно разделить по типу электропитания :

  1. Переменного тока , работающие напрямую от электросети.
  2. Постоянного тока , которые работают от батареек, АКБ, блоков питания или других источников постоянного тока .

По принципу работы:

  1. Синхронные , в которых есть обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.
  2. Асинхронные , самый простой и распространенный вид мотора. В них нет щеток и обмоток на роторе.

Синхронный мотор вращается синхронно с магнитным полем, которое его вращает, а у асинхронного ротор вращается медленнее вращающегося магнитного поля в статоре.

Принцип работы и устройство асинхронного электродвигателя

В корпусе асинхронного двигателя укладываются обмотки статора (для 380 Вольт их будет 3), которые создают вращающееся магнитное поле. Концы их для подключения выводятся на специальную клеммную колодку. Охлаждаются обмотки, благодаря вентилятору, установленному на вале в торце электродвигателя.

Ротор , являющиеся одним целым с валом, изготавливается из металлических стержней, которые замыкаются между собой с обоих сторон, поэтому он и называется короткозамкнутым.
Благодаря такой конструкции отпадает необходимость в частом периодическом обслуживании и замене токоподающих щеток, многократно увеличивается надежность, долговечность и безотказность.

Как правило, основной причиной поломки асинхронного мотора является износ подшипников, в которых вращается вал.

Принцип работы. Для того что бы работал асинхронный двигатель необходимо, что бы ротор вращался медленнее электромагнитного поля статора, в результате чего наводится ЭДС (возникает электроток) в роторе. Здесь важное условие, если бы ротор вращался с такой же скоростью как и магнитное поле, то в нем по закону электромагнитной индукции не наводилось бы ЭДС и, следовательно не было бы вращения. Но в реальности, из-за трения подшипников или нагрузки на вал, ротор всегда будет вращаться медленнее.

Магнитные полюса постоянно вращаются в обмотках мотора, и постоянно меняется направление тока в роторе. В один момент времени, например направление токов в обмотках статора и ротора изображено схематично в виде крестиков (ток течет от нас) и точек (ток на нас). Вращающееся магнитное поле изображено изображено пунктиром.

Например, как работает циркулярная пила . Наибольшие обороты у нее без нагрузки. Но как только мы начинаем резать доску, скорость вращения уменьшается и одновременно с этим ротор начинает медленнее вращаться относительно электромагнитного поля и в нем по законам электротехники начинает наводится еще большей величины ЭДС. Вырастает потребляемый ток мотором и он начинает работать на полной мощности. Если же нагрузка на вал будет столь велика, что его застопорит, то может возникнуть повреждение короткозамкнутого ротора из-за максимальной величины наводимой в нем ЭДС. Вот почему важно подбирать двигатель, подходящей мощности. Если же взять большей, то неоправданными будут энергозатраты.

Скорость вращения ротора зависит от количества полюсов. При 2 полюсах скорость вращения будет равна скорости вращения магнитного поля, равного максимум 3000 оборотов в секунду при частоте сети 50 Гц. Что бы понизить скорость вдвое, необходимо увеличить количество полюсов в статоре до четырех.

Весомым недостатком асинхронных двигателей является то, что они подаются регулировке скорости вращения вала только при помощи изменения частоты электрического тока. А так не возможно добиться постоянной частоты вращения вала.

Принцип работы и устройство синхронного электродвигателя переменного тока


Данный вид электродвигателя используется в быту там, где необходима постоянная скорость вращения, возможность ее регулировки, а так же если необходима скорость вращения более 3000 оборотов в минуту (это максимум для асинхронных).

Синхронные моторы устанавливаются в электроинструменте, пылесосе, стиральной машине и т. д.

В корпусе синхронного двигателя переменного тока расположены обмотки (3 на рисунке), которые также намотаны и на ротор или якорь (1). Их выводы припаяны к секторам токосъемного кольца или коллектора (5), на которые при помощи графитовых щеток (4) подается напряжение. При чем выводы расположены так, что щетки всегда подают напряжение только на одну пару.

Наиболее частыми поломками коллекторных двигателей является:

  1. Износ щеток или их плохой их контакт из-за ослабления прижимной пружины.
  2. Загрязнение коллектора. Чистите либо спиртом или нулевой наждачной бумагой.
  3. Износ подшипников.

Принцип работы. Вращающий момент в электромоторе создается в результате взаимодействия между током тока якоря и магнитным потоком в обмотке возбуждения. С изменением направления переменного тока будет меняться и направление магнитного потока одновременно в корпусе и якоре, благодаря чему вращение всегда будет в одну сторону.

Электродвигатель. Виды и применение. Работа и устройство

Электродвигатель представляет электромашину, перестраивающую электрическую энергию в механическую. Обычно электрическая машина реализует механическую работу благодаря потреблению приложенной к ней электроэнергии, преобразовывающейся во вращательное движение. Ещё в технике есть линейные двигатели, способные создавать сразу поступательное движение рабочего органа.

Особенности конструкции и принцип действия

Не важно какое конструктивное исполнение, но устройство любых электродвигателей однотипное. Ротор и статор находятся внутри цилиндрической проточки. Вращение ротора возбуждают магнитное поле, отталкивающее его полюса от статора (неподвижной обмотки). Сохранять постоянное отталкивание можно путём перекоммутации обмоток ротора, или образовав вращающееся магнитное поле непосредственно в статоре. Первый способ присущий коллекторным электродвигателям, а второй — асинхронным трехфазным.

Корпус любых электродвигателей обычно чугунный или выполнен из сплава алюминия. Однотипные двигатели, не смотря на конструкцию корпуса производятся с одинаковыми установочными размерами и электрическими параметрами.

Работа электродвигателя базируется на принципах электромагнитной индукции. Магнитная и электрическая энергия создают электродвижущуюся силу в замкнутом контуре, проводящем ток. Это свойство заложено в работу любой электромашины.

На движущийся электроток в середине магнитного поля постоянно воздействует механическая сила, стремительно пытающаяся отклонить направление зарядов в перпендикулярной силовым магнитным линиям плоскости. Во время прохождения электротока по металлическому проводнику либо катушке, механическая сила норовит подвинуть или развернуть всю обмотку и каждый проводник тока.

Назначение и применение электродвигателей

Электрические машины имеют много функций, они способны усиливать мощность электрических сигналов, преобразовывать величины напряжения либо переменный ток в постоянный и др. Для выполнения таких разных действий существуют многообразные типы электромашин. Двигатель представлят тип электрических машин, рассчитанных для преобразования энергии. А именно, этот вид устройств превращает электроэнергию в двигательную силу или механическую работу.

Он пользуется большим спросом во многих отраслях. Их широко используется в промышленности, на станках различного предназначения и в других установках. В машиностроении, к примеру, землеройных, грузоподъёмных машинах. Также они распространены в сферах народного хозяйства и бытовых приборах.

Классификация электродвигателей
Электродвигатель, является разновидностью электромашин по:
  • Специфике, создающегося вращательного момента:
    — гистерезисные;
    — магнитоэлектрические.
  • Строению крепления:
    — с горизонтальным расположением вала;
    — с вертикальным размещением вала.
  • Защите от действий внешней среды:
    — защищённые;
    — закрытые;
    — взрывонепроницаемые.

В гистерезисных устройствах вращающий момент образуется путём перемагничивания ротора или гистерезиса (насыщения). Эти двигатели мало эксплуатируются в промышленности и не считаются традиционными. Востребованными являются магнитоэлектрические двигатели. Существует много модификаций этих двигателей.

Их разделяют на большие группы по типу протекающего тока:
  • Постоянного тока.
  • Переменного тока.
  • Универсальные двигатели (работают на постоянном переменном токе).
Особенности магнитоэлектрических двигателей постоянного тока

С помощью двигателей постоянного тока создают регулируемые электрические приводы с высокими эксплуатационными и динамическими показателями.

Типы электродвигателей:
  • С электромагнитами.
  • С постоянными магнитами.
Группа электродвигателей, питание которых выполняется постоянным током, подразделяется на подвиды:

  • Коллекторные. В этих электроприборах присутствует щёточно-коллекторный узел, обеспечивающий электрическое соединение неподвижной и вращающейся части двигателя. Устройства бывают с самовозбуждением и независимым возбуждением от постоянных магнитов и электромагнитов.
  • Выделяют следующие виды самовозбуждения двигателей:
    — параллельное;
    — последовательное;
    — смешанное.
  • Коллекторные устройства имеют несколько минусов:
    — низкая надёжность приборов;
    — щёточно-коллекторный узел довольно сложная в обслуживании составляющая часть магнитоэлектрического двигателя.
  • Безколлекторные (вентильные). Это двигатели с замкнутой системой, работающие по аналогичному принципу работы синхронных устройств. Оснащены датчиком положения ротора, преобразователем координат, а также инвертором силовым полупроводниковым преобразователем.

Эти машины выпускаются различных размеров от самых маленьких низковольтных до громадных размеров (в основном до мегаватта). Миниатюрными электродвигателями оснащены компьютеры, телефоны, игрушки, аккумуляторные электроинструменты и т.п.

Применение, плюсы и минусы электродвигателей постоянного тока

Электромашины постоянного тока применяют в разных областях. Ими комплектуют подъёмно-транспортные, красочно-отделочные производственные машины, а также полимерное, бумажное производственное оборудование и т.д. Часто электрический двигатель этого типа встраивают в буровые установки, вспомогательные агрегаты экскаваторов и другие виды электротранспорта.

Преимущества электрических двигателей:
  • Лёгкость в управлении и регулировании частоты вращения.
  • Простота конструкции.
  • Отменные пусковые свойства.
  • Компактность.
  • Возможность эксплуатации в разных режимах (двигательном и генераторном).
Минусы двигателей:
  • Коллекторные двигатели требуют трудное профилактическое обслуживание щёточно-коллекторных узлов.
  • Дороговизна производства.
  • Коллекторные устройства имеют не большой срок службы из-за изнашивания самого коллектора.
Электродвигатель переменного тока

В электродвигателях переменного тока электроток описывается по синусоидальному гармоническому закону, периодично меняющему свой знак (направление).

Статор этих устройств изготавливают из ферромагнитных пластинок, имеющих пазы для помещения в них витков обмотки с конфигурацией катушки.

Электродвигатели по принципу работы бывают синхронными и асинхронными. Главным их отличием является то, что скорость магнитодвижущей силы статора в синхронных приборах равна скорости вращения ротора, а в асинхронных двигателях эти скорости не совпадают, обычно ротор вращается медленнее поля.

Синхронный электродвигатель
Из-за одинакового (синхронного) вращения ротора с магнитным полем, аппараты именуют синхронными электродвигателями. Их подразделяют на подвиды:
  • Реактивный.
  • Шаговый.
  • Реактивно-гистерезисный.
  • С постоянными магнитами.
  • С обмотками возбуждения.
  • Вентильный реактивный.
  • Гибридно-реактивный синхронный двигатель.

Большая часть компьютерной техники оснащена шаговыми электродвигателями. Преобразование энергии в этих устройствах основано на дискретно угловом передвижении ротора. Шаговый  электродвигатель имеет высокую продуктивность, независящую от их мизерных размеров.

Достоинства синхронных двигателей:
  • Стабильность частоты вращения, что не зависит от механических нагрузок на валу.
  • Низкая чувствительность к скачкам напряжения.
  • Могут выступать в роли генератора мощности.
  • Снижают потребление мощности, предоставляемой электростанциями.
Недостатки в синхронных устройствах:
  • Сложности с запуском.
  • Сложность конструкции.
  • Затруднения в регулировки частоты вращения.

Недостатки синхронного двигателя, делают более выгодным для использования электродвигатель асинхронного типа. Тем не менее, большинство синхронных двигателей из-за их работы с постоянной скоростью востребованы для установок в компрессоры, генераторы, насосы, а также крупные вентиляторы и пр. оборудование.

Асинхронный электродвигатель

Статор асинхронных двигателей представляет распределённую двухфазную, трехфазную, реже многофазную обмотку. Ротор выполняют в виде цилиндра, используя медь, алюминий либо металл. В его пазы залиты либо запрессованные токопроводящие жилы к оси вращения под определённым углом. Они соединяются в одно целое на торцах ротора. Противоток возбуждается в роторе от переменного магнитного поля статора.

По конструктивным особенностям выделяют два вида асинхронных двигателей:
  • С фазным ротором.
  • С короткозамкнутым ротором.
В остальном конструкция приборов не имеет отличий, статор у них абсолютно одинаковый. По числу обмоток выделяют такие электродвигатели:
  • Однофазные. Этот тип двигателей самостоятельно не запускается, ему требуется стартовый толчок. Для этого применяется пусковая обмотка либо фазосдвигающая цепь. Также приборы запускаются вручную.
  • Двухфазные. В этих устройствах присутствуют две обмотки со смещёнными на угол фазами. В приборе возникает вращающееся магнитное поле, напряженность которого в полюсах одной обмотки нарастает и синхронно спадает в другой.
    Двухфазный электродвигатель может самостоятельно запускаться, но с реверсом присутствуют сложности. Часто этот тип устройств подключают к однофазным сетям, включая вторую фазу через конденсатор.
  • Трехфазные. Достоинством этих типов электродвигателей является легкий реверс. Основные части двигателя – это статор с тремя обмотками и ротор. Позволяет плавно регулировать скорость ротора. Эти приборы довольно востребованы в промышленности и технике.
  • Многофазные. Состоят эти устройства из встроенной многофазной обмотки в пазах статора на его внутренней поверхности. Эти двигатели гарантируют высокую надёжность при эксплуатации и считаются усовершенствованными моделями двигателей.

Асинхронные электрические двигатели значительно облегчают работу людей, поэтому они незаменимы во многих сферах.

Достоинствами этих приборов, которые сыграли роль в их популярности, являются следующие моменты:
  • Простота производства.
  • Высокая надёжность.
  • Не нуждаются в преобразователях для включения в сеть.
  • Небольшие расходы при эксплуатации.
Ко всему этому, можно добавить относительную стоимость асинхронных приборов. Но они также имеют и недостатки:
  • Невысокий коэффициент мощности.
  • Трудность в точной регулировке скорости.
  • Маленький пусковой момент.
  • Зависимость от напряжения сети.

Но благодаря питанию электродвигателя с помощью частотного преобразователя, некоторые недостатки устройств устраняются. Поэтому потребность асинхронных моторов не падает. Их применяют в приводах разных станков в областях металлообработки, деревообработки и пр. В них нуждаются ткацкие, швейные, землеройные, грузоподъёмные и другие виды машин, а также вентиляторы, насосы, центрифуги, разные электроинструменты и бытовые приборы.

Похожие темы:

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ (электродвигатель)

9,7

Преимущества приводов SRM суммированы следующим образом:

• Экономия на материальных затратах, так как на роторе нет обмотки или постоянного магнита.

РИСУНОК 9.44 Эквивалентная схема при включенном S1.

РИСУНОК 9.45 Эквивалентная схема при выключенном S1.

РИСУНОК 9.46 Драйвер SRM с преобразователем C-dump.
• Снижены потери ротора за счет отсутствия обмотки ротора.Поэтому машина подходит для низковольтных и токоемких применений.
• Эффективное охлаждение может быть достигнуто, так как основные потери происходят на статоре, к которому легко получить доступ.
• Так как размер ротора мал, он имеет меньший момент инерции, что обеспечивает большой коэффициент ускорения двигателя.
• Роторы простые; следовательно, они механически прочны и, следовательно, естественным образом подходят для работы на высоких скоростях.
• Конфигурация концентрированной обмотки снижает общую стоимость по сравнению с распределенной обмоткой.Эта конфигурация также уменьшает накопление на конце витка, что сводит к минимуму неактивную часть материалов, что приводит к более низкому сопротивлению и потерям в меди по сравнению с распределенными обмотками в других машинах.

РИСУНОК 9.47 Фазная индуктивность, напряжение и ток для преобразователя C-dump.
• Поскольку это бесщеточные машины, их техническое обслуживание не требует больших затрат.
• SRM не создают зубчатый или ползучий крутящий момент; следовательно, перекос не требуется.
• Так как обмотки электрически отделены друг от друга, они имеют пренебрежимо малую взаимную связь; следовательно, отказ одного не влияет на другой.
• SRM показывают высокую надежность по сравнению с другими машинами, так как есть свобода выбора количества

РИСУНОК 9.48 Эквивалентная схема, когда S1 включен, а другие переключатели и диоды выключены.

РИСУНОК 9.49 Эквивалентная схема, когда S1 и S4 выключены, а D1 включен.

РИСУНОК 9.50 Эквивалентная схема, когда все переключатели и диоды выключены.

РИСУНОК 9.51 Эквивалентная схема, когда S1 и S4 включены, а D1 и D4 выключены.

РИСУНОК 9.52 Эквивалентная схема, когда D1 и S4 включены, а S1 и D4 выключены.
фаз. По мере увеличения количества фаз повышается и надежность машины.
• Имеют встроенную регулировку скорости.
• Обеспечивают широкий диапазон рабочих скоростей.
• SRM обеспечивают большую гибкость управления.
• Поскольку силовые выключатели включены последовательно с фазными обмотками и вместе они параллельны источнику постоянного напряжения, вероятность сквозного замыкания исключена; следовательно, может быть достигнута более высокая надежность.
• Их механическая структура не такая жесткая, как, например, у синхронных машин, и в сочетании с гибкой системой управления эти машины способны эффективно поглощать переходные процессы, что обеспечивает отказоустойчивость механической системы.
• Работа при постоянной мощности с увеличенной скоростью.

РИСУНОК 9.53 Драйвер SRM со свободным преобразователем C-dump.


Недостатки дисков SRM суммированы следующим образом:

• Пульсации высокого крутящего момента являются основным недостатком этой машины, но контроль перекрывающихся токов может их уменьшить.
• Издают высокий акустический шум.
• Радиальные силы минимальны в невыровненных положениях и высоки в выровненных положениях; следовательно, любое отклонение более половины шага ротора может способствовать более быстрому износу подшипников при наличии эксцентриситета ротора и неравномерных воздушных зазоров, что является основным источником шума.
• Высокие потери на трение и сопротивление воздуха из-за выступающего ротора.
• Не имеет возможности запуска от сети, так как для работы машины требуется электронный преобразователь мощности.
• Информация о местоположении требуется для управления SRM; однако можно использовать бессенсорные методы, чтобы избежать датчиков положения.

РИСУНОК 9.54 Фазная индуктивность, напряжение и ток для преобразователя C-dump.
• Во всех топологиях преобразователя SRM необходим отдельный шунтирующий диод для каждого переключателя, что увеличивает общую стоимость по сравнению с инверторами H-bridge. Диски
SRM имеют множество применений. К маломощным приложениям относятся приводы плоттеров, приводы двигателей пневматических установок, приводы двигателей ручных вилочных погрузчиков/тележек с поддонами, системы привода дверей, кондиционеры и бытовая техника, такая как стиральные машины, сушилки и пылесосы.К приложениям средней мощности относятся промышленные приводы общего назначения, приводы кондиционеров поездов и приводы горнодобывающей промышленности.

РИСУНОК 9.55 Драйвер SRM с раздельным преобразователем постоянного тока Применение
включает в себя электрические силовые установки, автомобильные системы, бытовые устройства, такие как вентиляторы и насосы, а также промышленные приводы с регулируемой скоростью. Есть также несколько высокоскоростных приложений, таких как приводы винтовых ротационных компрессоров, центрифуги для медицинского применения и аэрокосмические приложения.Прочная конструкция ротора и высокая удельная мощность являются преимуществами приводов SRM для высокоскоростных приложений.

Эти преимущества и недостатки промышленных электродвигателей важны для вас?

По данным Allied Market Research, к 2025 году мировой рынок электродвигателей достигнет 136,4 млрд долларов США, а совокупный годовой темп роста составит 4,5%.

Как и в случае с любым расширяющимся рынком, возникает необходимость обслуживания этого роста.В RSAW мы занимаемся ремонтом, хранением и продажей больших и малых промышленных электродвигателей, чтобы обеспечить бесперебойную работу наших клиентов и заводов и исключить простои.

В сегодняшней публикации рассматриваются некоторые преимущества и недостатки некоторых распространенных типов двигателей, которые мы обслуживаем, храним и продаем, и почему наличие партнера по правильным решениям может иметь реальное экономическое значение.

Давайте быстро посмотрим…
  • Когда речь идет о самокоммутируемых двигателях, в RSAW мы сосредоточились на коллекторных двигателях постоянного тока , которые предлагают преимущества простого управления скоростью и низкой начальной стоимости.Недостатки могут включать более высокое обслуживание (особенно щетки), средний срок службы и дорогостоящий коллектор и щетки. Это означает, что опыт осмотра и ремонта может сыграть важную роль в снижении общей стоимости владения и повышении экономической ценности вашего актива.
  • В области асинхронных двигателей переменного тока вы обнаружите, что мы работаем над многофазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором или асинхронным двигателем переменного тока (SCIM или WRIM) , которые обладают рядом преимуществ, включая самозапуск, низкую стоимость, прочность и надежность.К недостаткам можно отнести потребность в высоком пусковом токе, а также более низкий КПД из-за необходимости намагничивания. Важно, чтобы ваши протоколы обслуживания и поддержки учитывали эти и другие соображения, чтобы максимизировать производительность и надежность.
  • И, наконец, когда речь идет о синхронных двигателях переменного тока, мы специализируемся на синхронных двигателях с фазным ротором (WRSM) , которые обладают преимуществами синхронной скорости, изначально более эффективным асинхронным двигателем и низким коэффициентом мощности.Недостатки могут включать в себя более высокие инвестиционные затраты, а это означает, что надлежащее техническое обслуживание, ремонт и хранение могут быть критическими факторами, которые следует учитывать при попытке максимизировать время безотказной работы и срок службы вашего двигателя и повысить рентабельность инвестиций.

У вас есть вопрос о ремонте промышленных электродвигателей и о том, как извлечь большую экономическую выгоду из этих важнейших производственных активов? Вы попали в нужное место. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше.

Преимущества и недостатки различных типов двигателей электромобилей | на электромобилях

в: EVs special

Сегодня электромобили — это точно не новая тема, это самая популярная и можно сказать модная фраза.Поскольку электромобили становятся благом в стране, людям очень интересно узнать больше об электромобилях, покупают ли они их для себя или нет, но они ищут некоторые замечательные характеристики для наилучших характеристик автомобиля, такие как скорость, запас хода, мощность или мощность двигателя и т. д., поэтому у нас есть некоторые преимущества и недостатки различных типов двигателей электромобилей.

Прежде чем мы перейдем к производителям двигателей, давайте посмотрим, какие типы двигателей используются в электромобилях и какие двигатели широко используются в электромобилях.

Существует много типов двигателей, но из них широко используются 5 различных типов двигателей, и в настоящее время большинство производителей электромобилей используют двигатели BLDC, асинхронные, SRM, двигатели с постоянными магнитами.

Различные типы двигателей электромобилей

  • Синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM),
  • Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDCM),
  • Асинхронный двигатель переменного тока (ACIM),
  • Реактивный двигатель с постоянным магнитом (0PMS0RM8)
  • Внутренний мотор постоянного магнита (IPMM),


7

Типы двигателей, используемых в EVS и почему BLDC Motors широко используются

Типы электродвигателей

доступны в 3 основных сегментах, таких как двигатель переменного тока, двигатель постоянного тока и двигатели специального назначения.

Двигатели постоянного и переменного тока

Двигатели постоянного тока могут работать от 96 до 192 вольт и двигатель переменного тока, трехфазный двигатель переменного тока, работающий от 240 вольт переменного тока с аккумуляторной батареей на 300 вольт. Типичный двигатель будет иметь мощность от 20 000 до 30 000 Вт.

Преимущество

  • Обеспечивает максимальный крутящий момент на низкой скорости.

Недостатки

  • Громоздкая конструкция
  • Низкий КПД
  • Выделение тепла на щетках

Использование

Преимущества

    • Без корнера Медь меньше
    • Более эффективность, чем индукционные двигатели
    • Это зажигалка
    • меньший
    • Лучший тепловой рассеивание
    • Более надежный

    Недостатки

    • Короткие постоянные мощности
    • При увеличении скорости крутящий момент уменьшается
    • Дорого

    Использование

    Этот тип двигателя используется в Toyota Prius (2005 г.).

    Преимущества

    • можно использовать без использования зубчатых систем в другом диапазоне скоростей
    • более эффективные
    • Compact
    • Лучшие подходящие для вовлеченного приложения
    • дает высокий крутящий момент даже по крайней мере скорость

    Недостатки

    • При работе в колёсах на высокой скорости теряет большое количество железа

    Использование

    Toyota Prius, Nissan Leaf, Soul EV

    Преимущества 905 Itcommutator самый зрелый

      05 система без моторного привода
    • При использовании управления полевыми операциями может работать как двигатель постоянного тока с независимым возбуждением

    Применение

    Tesla Model S, Tesla Model X, Toyota RAV4, GM EV1

    Преимущества

    4

      5 5 5 Это просто
    • Прочная конструкция
    • Высокая скорость
    • Низкая стоимость
    • Co NSTANT длинный диапазон мощности
    • неисправностей
    • более высокая мощность плотность

    • делает так много шума
    • низкая эффективность
    • больший
    • тяжелый
    • Комплексное и дизайн контроль
    • Проблема создания в производстве И управляемость
    • Низкая мощность
    • 7

      Хлорид Лукас

    • Больше мощности, чем Synrms
      • Бесплатно от размагничивания Проблемы, замеченные в IPM

      Использование

      BMWI3

      Преимущества

      • Утюг не используется во внешнем роторе
      • Без сердечника статора
      • Невесомость
      • Повышенная удельная мощность
      • Минимальные потери в меди
      • Высокий КПД
      • Машины с регулируемой скоростью
      • Ротор может фильтроваться на
      • стороне колеса

      Применение

      Renovo Coupe

      автомобиль — Каковы плюсы и минусы электродвигателей по сравнению с электродвигателями?двигатель внутреннего сгорания?

      Я согласен со всем в ответе EnergyNumbers, но хотел бы добавить еще кое-что:

      (Другое) Преимущества электродвигателей

      По аналогии с «легче обслуживать» , электродвигатель, вероятно, прослужит намного дольше , например, в автомобилестроении, чем двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Тяговый двигатель электромобиля вполне может прослужить 1 000 000 миль, по сравнению с, возможно, одной четвертью этого срока для большинства ДВС.Хотя верно то, что современные электромобили, как правило, используют батареи для питания двигателей, и батареи, возможно, придется заменять с интервалом, сравнимым с ремнем ГРМ ДВС, электромобиль с новой батареей будет работать гораздо больше как новый автомобиль, чем ДВС с новым ремнем ГРМ. Рекуперативное торможение, связанное с электродвигателем, также продлевает срок службы тормозов.

      Электродвигатели более тихие, чем ДВС. Это спорная тема. Я считаю шумовое загрязнение проблемой, и поэтому чем тише машина, тем лучше (особенно в отношении устойчивости ).Некоторые обеспокоены безопасностью пешеходов с более тихими электродвигателями. Хотя это может быть решено и решается путем добавления шумоподавителей в электромобили, я считаю, что это решение на самом деле ошибочно. Основанием для такого отвращения к бесшумным автомобилям частично послужило многолетнее исследование, проведенное в США в отношении дорожно-транспортных происшествий с участием пешеходов в гибридных транспортных средствах. Гибридные автомобили имели на 40% больше аварий с участием пешеходов, чем негибриды. Однако исследование не исправило тот факт, что в США гибриды, как правило, принадлежат горожанам, а уровень дорожно-транспортных происшествий с пешеходами в городах в два раза выше, чем в других городах.сельской местности, для всех автомобилей. Я считаю, что только этот фактор может объяснить результат 40%. Также в ходе этого исследования, в котором участвовали тысячи гибридных автомобилей, ни один слепой человек не был убит тихим гибридом.

      Размер имеет значение . В независимом от приложения ответе важно отметить, что для некоторых приложений электродвигатели более универсальны из-за различных размеров, которые они бывают. Надеюсь, очевидно, что ДВС, заставляющий ваш телефон вибрировать, — это не вариант, а мотор работает вполне.

      Недостатки электродвигателей

      Не указывая ваше приложение, я попытаюсь обсудить несколько транспортных приложений. Для автомобилей или поездов избыточный вес аккумуляторной батареи, приводящей в действие электродвигатель, не является огромным штрафом. Дорога обеспечивает дополнительную нормальную силу, чтобы сбалансировать вес автомобиля. Однако в аэрокосмических приложениях отношение мощности к весу является более важным. Итак, для самолетов использование электродвигателей для движения по-прежнему нецелесообразно.Жидкое топливо имеет более высокую удельную энергию по сравнению с батареями, что делает нефтяное или биотопливо более привлекательным для бортовых двигателей.

      Это меньшая проблема для машин, которые еще не умеют левитировать. Также следует отметить, что сравнения плотности энергии для жидкого топлива и аккумуляторов искажают истинную картину, потому что важен общий вес , а система ДВС требует тяжелого ДВС и тяжелой трансмиссии. Если рассматривать систему в целом, аккумуляторные электромобили страдают от заметного, но приемлемого снижения веса из-за топлива с более низкой плотностью энергии.

      Диапазон аккумуляторов (емкость) также является проблемой для электромобилей. Однако я считаю, что эта проблема преувеличена, поскольку средний водитель в США (который много ездит!) по-прежнему проезжает всего 40 миль в день. В будущем большее количество зарядных станций также сведет к минимуму проблему запаса хода для электромобилей. Однако на данный момент преимуществом автомобилей с ДВС следует считать универсальность. Интересным компромиссом стал Chevy Volt EV, который по своей сути является электромобилем, но оснащен бортовым генератором для подзарядки аккумулятора путем сжигания жидкого нефтяного топлива.

      Температура ограничения могут быть недостатком для электродвигателей, из-за самих аккумуляторов . Высокие температуры могут сократить срок службы батареи, а очень низкие температуры могут (временно) уменьшить полезную емкость батареи. Обратите внимание, что нормальные температуры здесь, на Земле, хорошо подходят для аккумуляторных электромобилей, поэтому эта проблема является более серьезной, если в вашем регионе наблюдаются экстремальные температуры.

      Экономический

      Трудно ответить без более конкретного вопроса.Электродвигатели будут получать топливо из других источников, чем двигатели внутреннего сгорания. Каждая страна будет иметь разную экономику в отношении своей электрической сети и потребления нефти. Если в вашей стране больше ресурсов для производства электроэнергии (уголь, природный газ, солнечная энергия, ветер, геотермальная энергия, ядерная энергия), вы можете рассматривать электродвигатели как экономическую выгоду. Если вы находитесь в нефтяной стране, возможно, нет.

      Когда вы добавляете биотопливо в смесь, вы добавляете сельское хозяйство как фактор. Большинство двигателей внутреннего сгорания могут использовать различные уровни биотоплива.Двигатель цикла Отто требует скромных модификаций двигателя для работы на обогащенных смесях этанола. Многие современные дизельные двигатели не нуждаются в модификациях для работы на биодизеле (хотя зимние холода могут ограничивать использование смеси).

      Таким образом, ДВС могут обеспечить рост внутренней экономики, если ваша страна сможет выращивать собственное сырье для производства биотоплива.

      Заключение

      Я считаю, что загрязнение окружающей среды (включая парниковые газы) и эффективность использования энергии являются здесь наиболее важными факторами, и они благоприятствуют использованию электродвигателей во многих областях применения.Ответ EnergyNumbers хорошо их охватывает. Я просто хотел добавить еще несколько плюсов и минусов , чтобы завершить тему.

      Еще

      Дисклеймер: предвзятый владелец электромобиля, но ДВС у меня точно был 🙂

      Связанный с этим вопрос об электромобилях для устойчивого образа жизни

      Примечание: дополнительные источники появятся позже…

      Преимущества, недостатки и использование различных типов двигателей.

      Гибридные электромобили (HEV) и гибридные электромобили (PHEV) являются незаменимыми инструментами сокращения выбросов парниковых газов для борьбы с двойным злом — загрязнением и изменением климата.В этих транспортных средствах замена аккумуляторной батареи и затраты на топливо являются основными постоянными расходами в течение всего срока службы. Следовательно, все чаще предпринимаются попытки разработать стратегии, которые сокращают долгосрочные расходы на эти автомобили без ущерба для уровня производительности. Кроме того, для эффективного проникновения этих транспортных средств в общество также требуется увеличение экономии топлива. Здесь авторы пытаются определить оптимальные рабочие значения состояния заряда батареи (SoC), номинальной мощности двигателя и топливного преобразователя, чтобы увеличить срок службы батареи и экономию топлива без ухудшения характеристик автомобиля.Моделирование проводилось на Ford C-Max Energi (2016 г.) в качестве репрезентативного для PHEV на основе ездовых циклов городского динамометра (UDDS) и ездовых циклов по шоссе (HWY). Программное обеспечение, используемое для этих симуляций, представляет собой симулятор технологий автомобильных систем будущего (FASTSim), разработанный Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL). В этой статье, во-первых, было проанализировано влияние важных параметров, таких как SoC батареи, мощность топливного преобразователя и мощность двигателя, на запас хода гибридного электромобиля, срок службы батареи, экономию топлива, стоимость и дальность расхода заряда.На основе этого анализа были оценены оптимальные значения параметров. Эти параметры привели к увеличению запаса хода на 4,3% и времени автономной работы на 18% при минутных затратах на 1%-ное снижение времени автономной работы от батареи и увеличение на 0,4 секунды времени, необходимого автомобилю для разгона до 60 миль в час. от остальных. В этой статье представлен простой, эффективный и новый подход, который исследует влияние изменения существующих конструктивных параметров на характеристики автомобиля без манипулирования, добавления или удаления какого-либо компонента или контроллера.Это может быть дополнительно расширено для изучения влияния различных других параметров в предлагаемой работе и открывает способ изучения других параметров, которые существуют в различных других компонентах XEV (где X может быть H/PH//F). Это исследование поможет в достижении оптимального снижения затрат на эти автомобили.

      Двигатели переменного и постоянного тока: различия и преимущества

      Электродвигатели играют важную роль почти в каждой отрасли промышленности. Использование правильного типа двигателя с высококачественными деталями и регулярное техническое обслуживание обеспечивают бесперебойную работу вашего объекта и предотвращают повреждение конечного оборудования из-за износа или скачков напряжения.

      Компания Gainesville Industrial Electric может помочь вашей компании выбрать подходящие промышленные электродвигатели и детали для ваших задач.

       

      A Основные сведения об электродвигателях

      Электродвигатели — это машины, которые преобразуют электрическую энергию — либо из накопленной энергии, либо из прямого электрического соединения — в механическую энергию за счет создания силы вращения. Двумя основными типами электродвигателей являются:

      • двигатели переменного тока , которые питаются от переменного тока
      • двигатели постоянного тока , которые питаются от постоянного тока

      How Electric Motors Work

      Двигатели постоянного тока используют электрический ток для создания вращающихся магнитных полей, которые, в свою очередь, создают вращательную механическую силу в якоре, расположенном на роторе или статоре, вокруг вала.В различных конструкциях двигателей используется одна и та же базовая концепция для преобразования электрической энергии в мощные импульсы силы и обеспечения динамических уровней скорости или мощности.

      Основные компоненты двигателя

      Хотя электродвигатели могут отличаться в зависимости от конструкции или типа, многие из них содержат следующие детали и узлы (расположены от центра наружу):

      • Центральный вал двигателя
      • Обмотки
      • Подшипники (для уменьшения трения и износа)
      • Якорь (расположенный на роторе, вращающейся части или статоре, неподвижной части)
      • Щетки (в двигателях постоянного тока)
      • Клеммы
      • Рама и торцевые щиты

      Типы электродвигателей: переменный ток vs.Двигатели постоянного тока

      Двигатели переменного и постоянного тока представляют собой широкие категории двигателей, которые включают в себя более мелкие подтипы. Асинхронные двигатели, линейные двигатели и синхронные двигатели, например, все типы двигателей переменного тока. Двигатели переменного тока также могут включать частотно-регулируемые приводы для управления скоростью и крутящим моментом двигателя, а двигатели постоянного тока доступны в моделях с самовозбуждением и с независимым возбуждением.

      Привод переменного тока с регулируемой скоростью

      Преимущества двигателя переменного тока по сравнению с двигателем постоянного тока

      Каждый тип двигателя имеет различные преимущества, которые делают их наиболее подходящими для различных коммерческих и промышленных применений.Например, двигатели переменного тока универсальны и просты в управлении. Некоторые из их других преимуществ включают в себя:

      • Низкое начальное энергопотребление, которое также защищает компоненты на принимающей стороне
      • Контролируемые уровни пускового тока и ускорения использование
      • Высокая надежность и более длительный срок службы
      • Возможности для многофазных конфигураций

      Двигатели постоянного тока также предлагают свои собственные преимущества , такие как:

      • Простая установка и обслуживание
      • Быстрое время отклика на пуск, останов и ускорение
      • Наличие нескольких стандартных напряжений

      Какой двигатель более мощный: переменного или постоянного тока?

      Двигатели переменного тока обычно считаются более мощными, чем двигатели постоянного тока, поскольку они могут генерировать более высокий крутящий момент за счет более мощного тока.Однако двигатели постоянного тока обычно более эффективны и лучше используют входную энергию. Двигатели как переменного, так и постоянного тока бывают разных размеров и мощностей, которые могут удовлетворить требования к мощности в любой отрасли.

      Применение двигателей переменного и постоянного тока

      Двигатели как переменного, так и постоянного тока находят применение в технологических процессах и установках почти во всех отраслях промышленности. Некоторые из наиболее распространенных промышленных приложений для двигателей переменного тока включают в себя:

      • Приборы
      • Компрессорные диски и системы
      • Компьютеры
      • Конвейерные системы
      • Вентиляторы и кондиционеры
      • Гидравлические и орошения насосы
      • Транспортное оборудование

      Общие промышленные применения для двигателей постоянного тока включают:

      • Производство и производство
      • Машины, требующие постоянной мощности, такие как пылесосы, лифты и швейные машины
      • Складское электрическое сортировочное оборудование

       

      2 905 Правильный выбор 3 Двигатель для вашего промышленного применения

      Установка и техническое обслуживание необходимых двигателей на предприятиях и оборудовании вашей компании является важным шагом к обеспечению бесперебойной работы и производства.

      Gainesville Industrial Electric продает и обслуживает двигатели переменного и постоянного тока, запчасти и многое другое. Мы также являемся авторизованным заводским гарантийным центром. Чтобы получить помощь в выборе подходящего электродвигателя или промышленной сборки для вашего применения, свяжитесь с нами или запросите дополнительную информацию сегодня, чтобы получить предложение.


       

      Связанный контент:

      Плюсы и минусы электродвигателей — Rigging Doctor

      После нескольких лет работы неполный рабочий день и нескольких месяцев полного рабочего дня мы составили список преимуществ и недостатков для электродвижения.Этот список не предназначен для того, чтобы склонить вас к использованию электрического двигателя или отказаться от него, а просто для того, чтобы рассказать вам о его потенциальных преимуществах и недостатках, чтобы вы могли сделать наиболее осознанный выбор для своей собственной яхты.

      Начнем с недостатков, так как люди с дизельными моторами склонны довольно интенсивно придираться к этой системе; позже мы рассмотрим преимущества.

      Недостатки: 

      Диапазон ограничен размером аккумуляторной батареи.
      Вес батареи может быстро возрасти.
      Дальность можно увеличить с помощью генератора, но ваша скорость будет ограничена размером зарядного устройства.
      Электронные компоненты на лодке подвержены коррозии, вызванной выходом из строя.
      Детали недоступны, так как они не являются общими компонентами.
      Трудно найти квалифицированную рабочую силу.
      Аккумуляторная технология должна пройти долгий путь, чтобы обеспечить запас хода топливного бака.
      Вы не можете зарядить аккумуляторы, запустив двигатель.
      Глубокий разряд повреждает батареи.
      В случае сбоя виновник не всегда очевиден.

      Преимущества: 

      Практически бесшумный.
      Он очень маленького размера.
      Небольшой вес.
      Сразу запускается без прогрева.
      Нет запаха выхлопа.
      Отсутствие риска отравления угарным газом.
      Подготовка двигателя к зиме не требуется.
      Он обеспечивает мгновенный крутящий момент и имеет очень быструю реакцию дроссельной заслонки.
      Вы можете установить и обслуживать двигатель самостоятельно с помощью основных инструментов.
      Нет риска утечки или разлива масла.
      Экологически безопасен, так как не использует нефть или ископаемое топливо.
      Вы можете заряжать его с помощью солнечных батарей и ветрогенераторов.
      Действует как гидрогенератор во время плавания.
      Двигатель имеет воздушное охлаждение, поэтому вам не придется беспокоиться о забитых сетчатых фильтрах или песке в водяном насосе.
      Топливный фильтр не засорен.
      Меньше движущихся частей, которые могут выйти из строя.
      Практически не требует технического обслуживания (только два фитинга Zerk необходимо смазывать один раз в год).
      Замена масла не требуется.
      Вам не нужно беспокоиться о качестве топлива или загрязнении его водой.
      Вам не нужно полировать топливо.
      Долгосрочные и краткосрочные затраты меньше:
      Стоимость замены разряженных аккумуляторов меньше стоимости топлива, израсходованного на то же расстояние.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *