Современные электродвигатели

Автор: Chief_Admins / Дата: пт, 12/01/2017 - 19:58 /

Электродвигатели являются непременными компонентами любого современного производства, в коммунальном хозяйстве и быту (кондиционеры, вентиляторы, насосы и др.).

Типы электродвигателей:

1. Асинхронные двигатели переменного тока;

2. Линейные асинхронные двигатели;

3. Синхронные двигатели переменного тока;

4. Электродвигатели постоянного тока со статором в виде обмотки возбуждения;

5. Электродвигатели постоянного тока со статором на постоянных магнитах;

6. Серводвигатели;

7. Мотор-ролики (ролики, внутри которых расположены электродвигатели с редукторами);

8. Вентильные электродвигатели.

Асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели являются наиболее применяемыми типами двигателей. Асинхронный двигатель — электрический двигатель переменного с частотой вращения ротора ниже частоты вращения магнитного поля статора.

Изменением частоты питающего напряжения статора может меняться скорость вращения ротора двигателя и момент на его валу. Самый распространенный тип асинхронных двигателей — асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Достоинства асинхронных двигателей – малый вес низкая стоимость.

Недостатки асинхронных двигателей — высокий пусковой ток (в 5-7 раз превышающий рабочий) и низкий пусковой момент на валу, низкий КПД в режиме частичной нагрузки.

Основные методы ликвидации недостатков асинхронных двигателей — организация частотно-регулируемого привода. Частотный преобразователь позволяет менять частоту оборотов и момент на валу двигателя в довольно широком диапазоне. Но не малая стоимость частного преобразователя является единственным недостатком частотно-регулируемого привода с асинхронным двигателем.

Линейные асинхронные двигатели

Линейным называется асинхронный двигатель, статор которого развернут в прямую плоскость и, создавая движущееся магнитное поле, перемещает пластину — ротор двигателя. Точность линейного перемещения может составлять до 0,03 мм на одном метре перемещения, при этом обеспечивается довольно высокая (до 5 м/с) скорость перемещения и высокая производительность. Скорость перемещения и шаг изменяемые. Кроме того, двигатель обладает довольно высокой надежностью, обладая минимумом движущихся частей.

Синхронные двигатели

Синхронные электродвигатели применяются в системах электропривода с постоянной скоростью (вентиляторы, компрессоры, генераторы постоянного тока и др.). Асинхронные двигатели выпускают мощностью 20 – 10000 кВт, для частот 125 – 1000 об/мин. Двигатели отличаются от генераторов наличием конструктивно выполненной на роторе дополнительной короткозамкнутой обмотки, необходимой для асинхронного пуска, и меньшим зазором между ротором и статором.

КПД синхронных двигателей выше, а масса на единицу мощности меньше, чем у асинхронных двигателей при той же скорости вращения. Важная отличительная особенность синхронного двигателя в сравнении с асинхронным — возможность регулирования реактивного тока синхронного двигателя (cosφ благодаря изменению тока возбуждения обмотки якоря). Таким образом, cosφ может быть максимально приближен к единице во всех диапазонах работы двигателя и, что позволяет максимально повысить КПД и снизить потери в электросети.

Электродвигатели постоянного тока

На сегодня двигатели постоянного тока в промышленности полностью вытеснены асинхронными электродвигателями, благодаря низким эксплуатационным затратам на асинхронные двигатели. Новое направление в развитии двигателей постоянного тока — вентильные двигатели постоянного тока с якорем на постоянных магнитах.

Серводвигатели

Серводвигатели применяются в системах, где необходимы прецизионные (высокоточные) изменения скорости движения и положения (космонавтика, станки с ЧПУ, роботостроение и др.).

Конструктивным отличием серводвигателей является применение якоря малого диаметра, обеспечивающего уменьшение веса. Малый вес якоря позволяет добиться максимального значения ускорения (быстрых перемещений). Серводвигатели оснащаются системой датчиков обратной связи, для увеличения точности движения и реализации сложных алгоритмов перемещений для взаимодействия с различными системами.

Мотор-ролики

Конструкция мотор-роликов — миниатюрный электродвигатель постоянного тока и редуктор, размещенные внутри ведущего ролика. Применяются мотор ролики в системах различных конвейеров и сортировочных линий.

Преимущества мотор-роликов — более высокий КПД сравнительно с внешним приводом, низкий уровень шума, практически полное отсутствие в необходимости обслуживания мотор-ролика. В случае выхода из строя, замена мотор-ролика другим происходит в течение минимального времени.

Вентильные электродвигатели

Вентильным называется двигатель, регулирование режимов работы которого происходит посредством полупроводниковых (вентильных) преобразователей. Конструктивно вентильный двигатель — это синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов. Статор вентильного двигателя управляется посредством инвертора на базе микропроцессорного управления. Вентильный двигатель оснащается системой датчиков обратной связи по положению, скорости и ускорению.

Достоинства вентильных электродвигателей:

1. Отсутствие необходимости обслуживания и бесконтактность;

2. Высокий мотор-ресурс;

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

4. Существенное быстродействие переходных процессов;

5. Широчайший диапазон регулировки частоты вращения 1:10000 и более (минимум на два порядка выше диапазона регулирования частоты вращения асинхронных двигателей);

6. КПД вентильных двигателей на всех нагрузках превышает 90%;

7. Минимальные пусковые токи и токи холостого хода;

8. Минимальная масса и габариты;

9. Минимальный термин окупаемости.

По конструктивным особенностям вентильные двигатели бывают двух типов: бесконтактные двигатели переменного и постоянного токов.

Перспективным направлением совершенствования современных вентильных электродвигателей является разработка бездатчиковых адаптивных алгоритмов управления, что существенно снизит себестоимость и повысит надежность вентильного привода.

Электрические машины

Читайте также: