Co potřebujete vědět o moderních elektrických motorech

Článek pojednává o různých typech elektrických motorů, jejich výhodách a nevýhodách, perspektivách vývoje.

Druhy elektrických motorů

Elektrické motory jsou v současné době nepostradatelnou součástí jakékoli výroby. Ve veřejných službách a v každodenním životě se také používají velmi často. Jedná se například o ventilátory, klimatizace, čerpadla pro vytápění atd. Proto musí být moderní elektrikář dobře obeznámen s typy a konstrukcí těchto jednotek.

Uvádíme nejčastější typy elektrických motorů:

1. stejnosměrné motory s kotvou s permanentním magnetem;

2. stejnosměrné motory s kotvou s budícím vinutím;

3. synchronní střídavé motory;

4. AC indukční motory;

5. servomotory;

6. lineární indukční motory;

7. Motorové válce, tj válečky, uvnitř nichž jsou umístěny elektromotory s převody;

8. Ventilové motory.

Stejnosměrné motory

Tento typ motoru byl dříve používán velmi široce, ale v současné době je téměř zcela nahrazen asynchronními elektromotory, a to díky srovnávací lacinosti jeho použití. Novým směrem vývoje stejnosměrných motorů jsou stejnosměrné ventilové motory s kotvou s permanentními magnety.

Synchronní motory

Synchronní elektrické motory se často používají pro různé typy pohonů pracujících při konstantní rychlosti, tj. pro ventilátory, kompresory, čerpadla, generátory stejnosměrného proudu atd. Jedná se o motory s výkonem 20 - 10 000 kW, pro otáčky 125 - 1000 ot / min.

Motory se liší od generátorů přítomností na rotoru, která je nezbytná pro asynchronní rozběh, dodatečné zkratované vinutí, jakož i relativně menší mezeru mezi statorem a rotorem.

Synchronní motory mají účinnost vyšší a hmotnost na jednotku výkonu je menší než hmotnost asynchronních při stejné rychlosti otáčení. Cenným rysem synchronního motoru ve srovnání s asynchronním motorem je schopnost jej regulovat jalový proud, tj. cosφ kvůli změně excitačního proudu vinutí kotvy. Je tedy možné přiblížit se jednotě ve všech provozních rozsazích a tím zvýšit účinnost a snížit ztráty v napájecí síti.

Indukční motory

V současné době se jedná o nejčastěji používaný typ motoru. Asynchronní motor je motor se střídavým proudem, jehož rychlost rotoru je nižší než rychlost rotace magnetického pole vytvářeného statorem.

Změnou frekvence a pracovního cyklu napětí dodávaného do statoru je možné změnit rychlost otáčení a moment na hřídeli motoru. Nejčastěji používané indukční motory veverkové klece. Rotor je vyroben z hliníku, což snižuje jeho hmotnost a náklady.

Hlavní předností takových motorů je nízká cena a nízká hmotnost. Oprava tohoto typu elektrického motoru je relativně jednoduchá a levná.

Hlavními nevýhodami jsou malý rozběhový moment na hřídeli a velký rozběhový proud 3-5krát vyšší než pracovní. Další velkou nevýhodou indukčního motoru je jeho nízká účinnost v režimu částečného zatížení. Například při zatížení 30% nominální účinnosti může účinnost klesnout z 90% na 40-60%!

Hlavním způsobem, jak se vypořádat s nevýhodami indukčního motoru, je použití frekvenčního měniče. Frekvenční měnič převádí síťové napětí 220 / 380V na pulzní napětí s proměnnou frekvencí a pracovním cyklem. Je tedy možné široce změnit rychlost a točivý moment na hřídeli motoru a zbavit se téměř všech jeho vlastních vad.Jediným "létáním v masti" v tomto "barelu medu" je vysoká cena frekvenčního měniče, ale v praxi se všechny náklady vyplatí do jednoho roku!

Servomotory

Tyto motory zaujímají zvláštní výklenek, používají se tam, kde je vyžadována přesná změna polohy a rychlosti. Jedná se o kosmickou technologii, robotiku, CNC stroje atd.

Tyto motory se vyznačují použitím kotev s malým průměrem, např malý průměr je nízká hmotnost. Díky nízké hmotnosti je možné dosáhnout maximálního zrychlení, tj. rychlé pohyby. Tyto motory mají obvykle senzorový systém zpětné vazby, který umožňuje zvýšit přesnost pohybu a implementovat složité algoritmy pro pohyb a interakci různých systémů.

Lineární indukční motory

Lineární indukční motor vytváří magnetické pole, které pohybuje deskou v motoru. Přesnost pohybu může být 0,03 mm na metr pohybu, což je třikrát menší než tloušťka lidských vlasů! Obvykle je deska (jezdec) připojena k mechanismu, který musí být posunut.

Takové motory mají velmi vysokou cestovní rychlost (až 5 m / s), a proto vysoký výkon. Rychlost pohybu a krok lze změnit. Protože motor má minimum pohyblivých částí, má vysokou spolehlivost.

Motorové válce

Konstrukce takových válečků je poměrně jednoduchá: uvnitř hnacího válce je miniaturní stejnosměrný motor a převodovka. Motorové válce se používají na různých dopravních a třídicích linkách.

Výhodou motorových válečků je nízká hlučnost, vyšší účinnost ve srovnání s externím pohonem, motorový válec prakticky nevyžaduje údržbu, protože funguje pouze tehdy, když potřebujete pohybovat dopravníkem, jeho zdroj je velmi velký. Pokud takový válec selže, může být nahrazen jiným v nejkratším možném čase.

Ventilové motory

Ventil se nazývá jakýkoli motor, ve kterém se regulace provozních režimů provádí pomocí polovodičových (ventilových) převodníků. Zpravidla se jedná o synchronní motor s buzením z permanentních magnetů. Stator motoru je řízen střídačem s mikroprocesorovým řízením. Motor je vybaven senzorovým systémem, který poskytuje zpětnou vazbu o poloze, rychlosti a zrychlení.

Hlavní výhody elektrických motorů ventilů jsou:

1. bezkontaktnost a nedostatek uzlů vyžadujících údržbu,

2. Vysoké zdroje;

3. velký spouštěcí moment a velká momentální přetížení (5 nebo vícekrát);

4. Vysoký výkon;

5. obrovský rozsah nastavení rychlosti 1: 10000 nebo více, což je nejméně o dva řády vyšší než u asynchronních motorů;

6. Nejlepší ukazatele účinnosti a cosφ, jejich účinnost při všech zátěžích přesahuje 90%. Současně s asynchronními motory může účinnost při polovičním zatížení klesnout na 40–60%!

7. minimální proudy otevřeného obvodu a zapínací proudy;

8. ukazatele minimální hmotnosti a velikosti;

9. Minimální doba návratnosti.

Podle konstrukčních prvků jsou tyto motory rozděleny do dvou hlavních typů: bezkontaktní stejnosměrné a střídavé motory.

Hlavním směrem zlepšování motorů ventilů v této chvíli je vývoj adaptivních regulačních algoritmů bez senzorů. Tím se sníží náklady a zvýší se spolehlivost takových disků.

V tak malém článku samozřejmě nelze odrážet všechny aspekty vývoje elektrických pohonných systémů, protože Jedná se o velmi zajímavou a rychle se rozvíjející oblast v technologii. Každoroční výstavy elektrotechniky jasně ukazují neustálý růst počtu společností, které se snaží tuto oblast ovládnout. Vedoucí postavení na tomto trhu jsou, jako vždy, Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc atd.