Fogyasztási ökológia Tudomány és technológia: Miért helyeznek egyes motorokat porszívóba, másokat pedig kipufogóventilátorba? Milyen motorok vannak a segwayben? És mi mozgatja a metrószerelvényt?

Sokféle villanymotor létezik. És mindegyiknek megvannak a saját tulajdonságai, hatóköre és jellemzői. Ez a cikk rövid áttekintést nyújt a különböző típusú villanymotorokról fotókkal és alkalmazási példákkal. Miért van egyes motorok a porszívóba, mások a páraelszívó ventilátorba helyezve? Milyen motorok vannak a segwayben? És mi mozgatja a metrószerelvényt?

Mindegyik villanymotornak van néhány jellegzetes tulajdonsága, amelyek meghatározzák annak alkalmazását, amelyben a legelőnyösebb. Szinkron, aszinkron, egyenáramú, kollektoros, kefe nélküli, szelepreluktancia, léptetős... Miért ne, mint a belső égésű motorok esetében, kitalálunk pár típust, tökéletesítjük őket, és minden alkalmazásban csak azokat helyezzük el ? Nézzünk meg minden típusú villanymotort, és a végén megvitatjuk, miért van belőlük olyan sok, és melyik motor a „legjobb”.

DC motor (DC motor)

Ezt a motort mindenkinek gyerekkora óta ismernie kell, mert ez a motortípus a legtöbb régi játékban megtalálható. Akkumulátor, tűnként két vezeték és ismerős zümmögő hang, amely további tervezési bravúrokra inspirál. Mindenki ezt csinálta? Remény. Ellenkező esetben ez a cikk valószínűleg nem lesz érdekes az Ön számára. Egy ilyen motor belsejében egy érintkezőszerelvény van felszerelve a tengelyre - egy kollektor, amely a rotor helyzetétől függően kapcsolja a forgórész tekercseit.

A motorba bevitt egyenáram átfolyik a tekercs egyik vagy másik részén, és nyomatékot hoz létre. Mellesleg, anélkül, hogy messzire mennénk, valószínűleg mindenkit érdekelt - milyen sárga dolgok voltak a játékokból származó egyes DPT-ken, közvetlenül az érintkezőkön (mint a fenti képen)? Ezek kondenzátorok - a kollektor működése során a kapcsolás miatt az áramfelvétel impulzusos, a feszültség is ugrásszerűen változhat, emiatt a motor sok interferenciát kelt. Különösen zavaróak, ha a DPT rádióvezérlésű játékba van beszerelve. A kondenzátorok csak csillapítják az ilyen nagyfrekvenciás hullámokat, és ennek megfelelően eltávolítják az interferenciát.

Az egyenáramú motorok a nagyon kicsitől (rezgés a telefonban) a meglehetősen nagyokig terjednek, általában megawattig. Például az alábbi képen egy elektromos mozdony vontatómotorja látható, amelynek teljesítménye 810 kW és feszültsége 1500 V.

Miért nem erősödnek a DPT-k? Az összes DPT, és különösen a nagy teljesítményű DPT fő problémája a kollektor egység. A csúszóérintkező önmagában nem túl jó ötlet, a kilovoltos és kiloamperes csúszóérintkező pedig még inkább az. Ezért a nagy teljesítményű DCT-k kollektor-szerelvényének tervezése művészet, és egy megawattnál nagyobb teljesítménynél túl nehéz megbízható kollektort készíteni.

Fogyasztói minőségben a DPT az egyszerűsége miatt jó az irányíthatóság szempontjából. Nyatéka egyenesen arányos az armatúra áramával, a fordulatszám (legalább üresjárati) pedig egyenesen arányos a rákapcsolt feszültséggel. Ezért a mikrokontrollerek, a teljesítményelektronika és a változtatható frekvenciájú váltóáramú hajtások korszakának megjelenése előtt a DCT volt a legnépszerűbb villanymotor olyan feladatoknál, ahol a fordulatszám vagy a nyomaték szabályozására volt szükség.

Azt is meg kell említeni, hogy pontosan hogyan jön létre a gerjesztő mágneses fluxus a DPT-ben, amellyel az armatúra (rotor) kölcsönhatásba lép, és ennek köszönhetően nyomaték keletkezik. Ezt a fluxust kétféleképpen lehet megtenni: állandó mágnesekkel és gerjesztő tekercsekkel. A kis motorokban leggyakrabban állandó mágneseket szerelnek fel, a nagyoknál - gerjesztő tekercset. A gerjesztő tekercs egy másik vezérlőcsatorna. A gerjesztő tekercs áramának növekedésével a mágneses fluxusa nő. Ez a mágneses fluxus szerepel a motor nyomaték képletében és az EMF képletben is.

Minél nagyobb a gerjesztő mágneses fluxus, annál nagyobb a nyomaték, amely azonos armatúraáram mellett fejlődik ki. De minél magasabb a gép EMF-je, ami azt jelenti, hogy azonos tápfeszültség mellett a motor alapjárati fordulatszáma alacsonyabb lesz. De ha csökkenti a mágneses fluxust, akkor ugyanazon a tápfeszültség mellett az üresjárati frekvencia magasabb lesz, és a végtelenbe megy, amikor a gerjesztési fluxus nullára csökken. Ez a DPT nagyon fontos tulajdonsága. Általában azt javaslom, hogy tanulmányozza a DPT egyenleteket - egyszerűek, lineárisak, de minden villanymotorra kiterjeszthetők - a folyamatok mindenhol hasonlóak.

Univerzális kommutátoros motor

Furcsa módon ez a mindennapi élet leggyakoribb villanymotorja, amelynek neve a legkevésbé ismert. Miért történt ez? Kialakítása és jellemzői megegyeznek az egyenáramú motoréval, ezért a hajtástankönyvekben a DCT fejezet legvégén szokták említeni. Ugyanakkor az asszociációs kollektor = DPT olyan szilárdan ül a fejben, hogy nem mindenkinek jut eszébe, hogy egy egyenáramú motor, aminek a nevében „egyenáram” van, elméletileg váltóáramú hálózatra köthető. Találjuk ki.

Hogyan változtassuk meg az egyenáramú motor forgásirányát? Ezt mindenki tudja, meg kell változtatni az armatúra tápegység polaritását. Mi más? És megváltoztathatja a gerjesztő tekercs tápellátásának polaritását is, ha a gerjesztést a tekercs végzi, nem a mágnesek. És ha a polaritást az armatúránál és a gerjesztő tekercsnél is megváltoztatjuk? Így van, a forgásirány nem fog változni. Szóval mire várunk? Az armatúra és a gerjesztő tekercseket sorba vagy párhuzamosan kötjük össze úgy, hogy a polaritás itt-ott egyformán változzon, majd egyfázisú váltakozó áramú hálózatba illesztjük! Kész, a motor forog. Csak egyetlen apró mozdulattal kell foglalkozni: mivel váltakozó áram folyik át a gerjesztő tekercsen, a mágneses áramkörét, a valódi DCT-vel ellentétben, laminálni kell az örvényáramok okozta veszteségek csökkentése érdekében. Így kaptuk meg az úgynevezett "univerzális kollektoros motort", amely tervezésénél fogva az egyenáramú motor egyik alfaja, de ... kiválóan működik AC és DC-n egyaránt.

Az ilyen típusú motorok leggyakrabban olyan háztartási készülékekben fordulnak elő, ahol fordulatszám szabályozásra van szükség: fúrógépek, mosógépek (nem "közvetlen hajtás"), porszívók stb. Miért olyan népszerű? A szabályozás egyszerűsége miatt. A DCT-hez hasonlóan ez is a feszültségszinttel szabályozható, amit az AC hálózatnál egy triac (kétirányú tirisztor) tesz meg. A vezérlési séma olyan egyszerű lehet, hogy például közvetlenül egy elektromos szerszám „kioldójába” illeszkedik, és nem igényel mikrokontrollert, PWM-et vagy rotor helyzetérzékelőt.

Aszinkron motor

Még a kommutátoros motoroknál is elterjedtebb az indukciós motor. Csak azt főleg az iparban forgalmazzák - ahol háromfázisú hálózat van. Röviden, az állórésze egy elosztott kétfázisú vagy háromfázisú (ritkábban többfázisú) tekercs. AC feszültségforráshoz csatlakozik, és forgó mágneses teret hoz létre. A forgórész felfogható réz vagy alumínium hengernek, amiben a mágneses kör vasa található. A forgórészre nem kifejezetten adnak feszültséget, hanem ott az állórész váltakozó tere miatt indukálják (ezért a motort indukciónak hívják angolul). A mókusketrec-rotorban keletkező örvényáramok kölcsönhatásba lépnek az állórész mezőjével, ami nyomatékot eredményez.

Miért olyan népszerű az indukciós motor?

Nincs csúszóérintkezője, mint a kefés motornak, ezért megbízhatóbb és kevesebb karbantartást igényel. Ezenkívül egy ilyen motor a váltakozó áramú hálózatról „közvetlen indítással” indítható - egy „hálózatra” kapcsolóval kapcsolható be, aminek eredményeként a motor elindul (nagy indítóárammal 5-7 alkalommal, de elfogadható). A viszonylag nagy teljesítményű DPT-t így nem lehet bekapcsolni, az indítóáramtól kiég a kollektor. Ezenkívül az aszinkron meghajtók, ellentétben a DPT-kkel, sokkal erősebbé tehetők - több tíz megawatt, szintén a kollektor hiánya miatt. Ugyanakkor az aszinkron motor viszonylag egyszerű és olcsó.

Az aszinkron motort a mindennapi életben is használják: azokban az eszközökben, ahol nem szükséges a sebesség szabályozása. Leggyakrabban ezek az úgynevezett "kondenzátoros" motorok, vagy ami ugyanaz, az "egyfázisú" aszinkron motorok. Bár valójában az elektromos motor szempontjából helyesebb a „kétfázisú”, a motor csak egy fázisa csatlakozik közvetlenül a hálózathoz, a második pedig egy kondenzátoron keresztül. A kondenzátor a második tekercsben eltolja a feszültséget, ami lehetővé teszi forgó elliptikus mágneses mező létrehozását. Általában az ilyen motorokat kipufogóventilátorokban, hűtőszekrényekben, kis szivattyúkban stb.

Mínusz aszinkron motor a DPT-hez képest annyiban, hogy nehezen szabályozható. Az aszinkron motor egy váltakozó áramú motor. Ha egy aszinkron motor egyszerűen csökkenti a feszültséget a frekvencia csökkentése nélkül, akkor kissé csökkenti a fordulatszámot, igen. De ez növeli az úgynevezett csúszást (a forgási sebesség késése az állórész mező frekvenciájától), a rotor veszteségei nőnek, ami miatt túlmelegedhet és kiéghet. Ezt úgy képzelheti el, hogy az autó sebességét kizárólag a kuplunggal szabályozza, teljes gázt ad neki, és negyedik fokozatba kapcsol. Az indukciós motor fordulatszámának megfelelő szabályozásához mind a frekvenciát, mind a feszültséget arányosan be kell állítani.

És jobb a vektorszabályozást teljesen megszervezni. De ehhez frekvenciaváltó kell - egy egész eszköz inverterrel, mikrokontrollerrel, érzékelőkkel stb. A teljesítmény-félvezető elektronika és a mikroprocesszor-technológia korszaka előtt (a múlt században) a frekvenciaszabályozás egzotikus volt - nem lehetett vele mit kezdeni. De ma már a frekvenciaváltóra épülő állítható aszinkron elektromos hajtás már de facto szabvány.

Szinkron motor

A szinkronhajtásoknak számos alfaja létezik - mágnessel (PMSM) és anélkül (gerjesztőtekerccsel és csúszógyűrűkkel), szinuszos EMF-fel vagy trapéz alakú (kefe nélküli egyenáramú motorok, BLDC). Ez magában foglal néhány léptetőmotort is. A teljesítmény-félvezető elektronika korszaka előtt szinkron gépeket használtak generátorként (az összes erőmű szinte minden generátora szinkrongép), valamint nagy teljesítményű meghajtóként bármilyen komoly ipari terheléshez.

Mindezek a gépek csúszógyűrűvel készültek (a fotón is látszik), ilyen teljesítményeknél persze szó sincs állandó mágnesből való gerjesztésről. Ugyanakkor a szinkronmotornak, ellentétben az aszinkron motorral, nagy gondok vannak az indítással. Ha egy nagy teljesítményű szinkron gépet közvetlenül egy háromfázisú hálózatra kapcsol be, akkor minden rossz lesz. Mivel a gép szinkron, szigorúan a hálózati frekvenciával kell forognia. De 1/50 másodperc alatt a rotornak természetesen nem lesz ideje nulláról a hálózati frekvenciára felgyorsulni, ezért egyszerűen össze-vissza rándul, mivel a pillanat váltakozónak bizonyul. . Ezt "szinkron motor nincs szinkronban" hívják. Ezért a valódi szinkron gépeknél aszinkron indítást alkalmaznak - kis aszinkron indító tekercset készítenek a szinkrongép belsejében, és rövidre zárják a gerjesztő tekercset, imitálva az aszinkron "mókusketrecét", hogy a gépet felgyorsítsák. frekvenciája megközelítőleg megegyezik a mező forgási frekvenciájával, majd ezután bekapcsolja az egyenáramú gerjesztést, és a gépet szinkronba húzza.

És ha egy aszinkron motorban legalább valahogy lehet szabályozni a forgórész frekvenciáját a térfrekvencia megváltoztatása nélkül, akkor a szinkron motorban ez semmilyen módon nem lehetséges. Vagy gyakori mezővel pörög, vagy kiesik a szinkronból és undorító tranziensekkel áll meg. Ezenkívül a mágnesek nélküli szinkronmotor csúszógyűrűkkel - csúszóérintkezővel - rendelkezik, hogy energiát adjon át a forgórészben lévő tekercsnek. Bonyolultság szempontjából ez persze nem DPT kollektor, de még mindig jobb lenne csúszóérintkező nélkül. Éppen ezért az iparban a szabályozatlan terhelésekhez főleg kevésbé szeszélyes aszinkron hajtásokat használnak.

De minden megváltozott a teljesítmény-félvezető elektronika és a mikrokontrollerek megjelenésével. Lehetővé tették egy szinkrongép számára tetszőleges térfrekvencia kialakítását, helyzetérzékelőn keresztül a motor forgórészéhez kötve: a motor szelepes üzemmódjának megszervezését (auto-kommutáció) vagy vektorvezérlést. Ugyanakkor a hajtás egészének (szinkrongép + inverter) jellemzői megegyeztek az egyenáramú motorral: a szinkronmotorok teljesen más színekkel csillogtak. Ezért valahol 2000-től elkezdődött az állandó mágneses szinkronmotorok „boomja”. Eleinte bátortalanul kúsztak ki hűtőventilátorokban, mint a kis BLDC motorok, aztán eljutottak a repülőgépmodellekig, majd direkt hajtásként a mosógépekbe, az egyre inkább kiszorító elektromos vontatásba (Segway, Toyota Prius stb.) kerültek. a klasszikus kommutátormotort az ilyen feladatokban. Manapság az állandó mágneses szinkronmotorok egyre több alkalmazást vesznek át, és ugrásszerűen mozognak. És mindez az elektronikának köszönhető. De miért jobb egy szinkron aszinkron motor, mint az átalakító + motor készlet? És mi a rosszabb? Ezt a kérdést a cikk végén tárgyaljuk, de most nézzünk meg még több típusú villanymotort.

Szelepreluktancia motor öngerjesztéssel (VID SV, SRM)

Sok neve van. Általában röviden szelepreluktáns motornak (VIM) vagy szelepreluktáns gépnek (VIM) vagy meghajtónak (VIP) nevezik. Az angol terminológiában ez egy switched reuctance drive (SRD) vagy motor (SRM), ami fordításban kapcsolt mágneses ellenállású gépet jelent. De egy kicsit lejjebb ennek a motornak egy másik alfajának tekinthető, amely a működési elvben különbözik.

Annak érdekében, hogy ne keverjük össze őket, az MPEI Elektromos Hajtás Tanszékén, valamint az LLC NPF Vector-nál a „közönséges” VID-et, amelyet ebben a részben tekintünk, „öngerjesztésű kapcsolt reluktancia motornak” nevezünk. ” vagy röviden VID SV, amely a gerjesztési elvet hangsúlyozza, és megkülönbözteti az alábbiakban tárgyalt géptől. De más kutatók önmágnesező NÉZETnek is nevezik, néha reaktív VIEW-nek (ami a nyomatékgenerálás lényegét tükrözi).

Szerkezetileg ez a legegyszerűbb motor, és elvileg hasonló néhány léptetőmotorhoz. A rotor egy fogazott vasdarab. Az állórész is fogazott, de más fogszámmal. A működési elv elmagyarázásának legegyszerűbb módja ez az animáció:

Ha a fázisokat a forgórész aktuális helyzetének megfelelően egyenárammal kapcsoljuk, akkor a motor forogni kezd. A fázisok száma eltérő lehet. A meghajtóáram aktuális hullámalakja az ábrán látható három fázishoz (áramhatár 600A):

A motor egyszerűségéért azonban fizetni kell. Mivel a motort egypólusú áram-/feszültségimpulzusok táplálják, nem lehet közvetlenül „hálózatra” kapcsolni. Átalakító és forgórész helyzetérzékelő szükséges. Ráadásul az átalakító nem klasszikus (mint egy hatgombos inverter): minden fázishoz az SRD átalakítójának félhídaknak kell lenniük, mint a képen a szakasz elején.

A probléma az, hogy a komponensek költségének csökkentése és az átalakítók elrendezésének javítása érdekében a tápkapcsolókat és a diódákat gyakran nem gyártják külön: általában olyan kész modulokat használnak, amelyek egyidejűleg két kapcsolót és két diódát tartalmaznak - az ún. -rackeknek hívják. És leggyakrabban pontosan őket kell beépíteni a VID SV átalakítójába, egyszerűen a tápkapcsolók felét kihasználatlanul hagyva: kiderül, hogy felesleges konverter. Bár az elmúlt években az IGBT-modulok egyes gyártói kifejezetten SRD-khez tervezett termékeket adtak ki.

A következő probléma a nyomaték hullámzása. A hajtómű szerkezete és az impulzusáram miatt a nyomaték ritkán stabil - leggyakrabban pulzál. Ez némileg korlátozza a motorok közlekedésben való alkalmazhatóságát – ki akarja, hogy pulzáló nyomaték legyen a kerekeken? Ezenkívül a motor csapágyai nem érzik jól magukat az ilyen húzóerő-impulzusoktól. A problémát valamelyest megoldja a fázisáram hullámformájának speciális profilozása, valamint a fázisok számának növelése.

A motorok azonban még ezekkel a hiányosságokkal együtt is ígéretesek maradnak változó hajtásként. Egyszerűségük miatt maga a motor olcsóbb, mint egy klasszikus indukciós motor. Ezenkívül egyszerűen többfázisúvá és több szekcióssá tehető a motor, ha egy motor vezérlését több független, párhuzamosan működő konverterre osztja. Ez javítja a meghajtó megbízhatóságát - mondjuk a négy konverter egyikének kikapcsolása nem állítja le a hajtás egészét - három szomszéd enyhe túlterhelés mellett fog működni egy ideig. Egy aszinkron motornál nem olyan egyszerű egy ilyen trükköt végrehajtani, hiszen nem lehet olyan független állórészfázisokat készíteni, amelyeket a többitől teljesen függetlenül külön átalakító vezérelne. Ráadásul a VIEW a főfrekvenciától "felfelé" nagyon jól szabályozott. A rotor vasa nagyon magas frekvenciára gond nélkül pörgethető.

Mi, az LLC NPF Vector, több projektet is végrehajtottunk ezen a motoron alapulva. Például készítettek egy kis meghajtót a melegvíz-szivattyúkhoz, és nemrég fejezték be az AK ALROSA feldolgozóüzemei ​​számára az erős (1,6 MW) többfázisú redundáns hajtások vezérlőrendszerének fejlesztését és hibakeresését. Itt van egy 1,25 MW-os gép:

A teljes vezérlőrendszert, a vezérlőket és az algoritmusokat mi az NPF VECTOR LLC-nél készítettük, az áramátalakítókat az LLC NPP CYCL+ tervezte és gyártotta. A munka megrendelője és maguk a motorok tervezője a "MIP" Mekhatronika "YURGTU (NPI)" cég volt.

Szelep-induktoros motor független gerjesztéssel (VID NV)

Ez egy teljesen más típusú motor, elvileg eltér a szokásos VID-től. Történelmileg ismert és széles körben használt ilyen típusú szelepreluktancia generátorok, amelyeket repülőgépeken, hajókon, vasúti közlekedésben használnak, de valamiért keveset foglalkoznak az ilyen típusú motorokkal.

Az ábra sematikusan mutatja a forgórész geometriáját és a terepi tekercs mágneses fluxusát, valamint az állórész és a forgórész mágneses fluxusának kölcsönhatását, miközben az ábrán a forgórész konzisztens helyzetbe van állítva (a nyomaték nulla) .

A rotor két csomagból (két félből) van összeállítva, amelyek közé egy gerjesztő tekercs van beépítve (az ábrán négy rézhuzal menete látható). Annak ellenére, hogy a tekercs "középen" lóg a forgórész felei között, az állórészhez van rögzítve, és nem forog. A forgórész és az állórész laminált vasból készült, nincs állandó mágnes. Az állórész tekercselése háromfázisú, mint egy hagyományos aszinkron vagy szinkron motor. Bár vannak ilyen típusú gépek koncentrált tekercselésű változatai: fogak az állórészen, mint egy SRD vagy BLDC motor. Az állórész tekercsének fordulatai egyszerre fedik le mindkét rotorcsomagot.

Leegyszerűsítve a működési elv a következőképpen írható le: a forgórész hajlamos olyan helyzetbe fordulni, amelyben az állórészben (az állórész áramaiból) és a forgórészben (a gerjesztőáramból) a mágneses fluxus iránya egybeesik. Ebben az esetben az elektromágneses momentum fele az egyik csomagban van kialakítva, és a fele a másikban. Az állórész oldaláról a gép többpólusú szinuszos tápellátást jelent (az EMF szinuszos), az elektromágneses momentum aktív (a polaritás az áram előjelétől függ), és az általa létrehozott mező kölcsönhatása miatt jön létre. a gerjesztő tekercs árama az állórész tekercsei által létrehozott mezővel. A működési elv szerint ez a gép különbözik a klasszikus léptető- és SRD motoroktól, amelyeknél a nyomaték reaktív (amikor egy fémrudat vonz egy elektromágnes, és az erő előjele nem függ az elektromágnes áram előjelétől ).

Vezérlés szempontjából a VID NV egy csúszógyűrűs szinkrongépnek felel meg. Vagyis ha nem ismeri ennek a gépnek a felépítését és "fekete dobozként" használja, akkor szinte megkülönböztethetetlenül viselkedik egy gerjesztőtekerccsel rendelkező szinkrongéptől. Készíthet vektorvezérlést vagy autokommutációt, gyengítheti a gerjesztési áramlást, hogy növelje a sebességet, növelje, hogy nagyobb nyomatékot hozzon létre - minden olyan, mintha egy klasszikus változó gerjesztésű szinkrongép lenne. Csak a VID HB nem rendelkezik csúszóérintkezővel. És nincs benne mágnes. És egy rotor egy olcsó vasdarab formájában. És a pillanat nem lüktet, ellentétben az SRD-vel. Itt vannak például a VID NV szinuszos áramok a vektorvezérlés során:

Ezenkívül az LB VIEW többfázisú és több szekciós kialakítású, hasonlóan az ST VIEW-hez hasonlóan. Ebben az esetben a fázisok nem kapcsolódnak egymáshoz a mágneses fluxusok miatt, és egymástól függetlenül működhetnek. Azok. úgy tűnik, mintha több háromfázisú gép lenne egyben, amelyek mindegyike a saját független inverteréhez csatlakozik vektorvezérléssel, és az így kapott teljesítményt egyszerűen összeadják. Ebben az esetben nincs szükség az átalakítók közötti koordinációra - csak egy közös fordulatszám-referencia.
Ennek a motornak vannak hátrányai is: nem tud közvetlenül a hálózatról pörögni, mivel a klasszikus szinkrongépekkel ellentétben a VID NV-nek nincs aszinkron indítótekercse a forgórészen. Ezenkívül bonyolultabb kialakítású, mint a hagyományos VID SV (SRD).

Erre a motorra alapozva több sikeres projektet is végrehajtottunk. Például az egyik a moszkvai távfűtőművek szivattyú- és ventilátorhajtásai, amelyek teljesítménye 315-1200 kW.

Ezek kisfeszültségű (380V) VID NV redundanciával, ahol egy gép 2, 4 vagy 6 független háromfázisú szakaszra van "bontva". Mindegyik szekcióhoz saját, azonos típusú konverter tartozik érzékelő nélküli vektorvezérléssel. Így az azonos típusú konverter és motor kialakítása alapján könnyedén növelhető a teljesítmény. Ugyanakkor a konverterek egy része a távhőmű egyik, másik része egy másik teljesítménybemenetre csatlakozik. Ezért, ha az egyik tápbemeneten „teljesítmény-villogó” van, akkor a hajtás nem áll fel: a szakaszok fele rövid ideig túlterhelésben működik, amíg az áramellátás helyreáll. Amint helyreállítják, a pihenő szakaszok automatikusan működésbe lépnek útközben. Általánosságban elmondható, hogy ez a projekt valószínűleg megérdemelne egy külön cikket, így most befejezem egy fénykép beszúrásával a motorról és az átalakítókról:

Következtetés: melyik a legjobb villanymotor?

Sajnos itt két szó nem elég. És általános következtetések arról, hogy minden motornak megvannak a maga előnyei és hátrányai - szintén. Mivel a legfontosabb tulajdonságokat nem veszik figyelembe - az egyes gépek súly- és méretmutatóit, az árat, valamint a mechanikai jellemzőket és a túlterhelhetőséget. Hagyjuk a szabályozatlan aszinkron hajtást, hogy a szivattyúit közvetlenül a hálózatról forgatja, itt nincs versenytársa. Hagyjuk a gyűjtőgépeket a fúrók, porszívók esztergálására, itt is nehéz velük felvenni a versenyt a szabályozás könnyedségében.

Nézzünk egy állítható elektromos hajtást, aminek az üzemmódja hosszú. Az itteni kollektorgépeket a kollektor-szerelvény megbízhatatlansága miatt azonnal kizárják a versenyből. De van még négy - szinkron, aszinkron és kétféle szelep-induktor. Ha egy szivattyú, ventilátor és hasonló meghajtásáról beszélünk, amit az iparban használnak, és ahol a súly és a méretek nem különösebben fontosak, akkor itt a szinkrongépek kiesnek a versenyből. A gerjesztő tekercshez csúszógyűrűkre van szükség, ami trükkös dolog, és az állandó mágnesek nagyon drágák. Mindkét típus aszinkron hajtása és kapcsolt reluktancia motorja továbbra is versenytárs.

A tapasztalatok szerint mindhárom géptípust sikeresen használják. De - lehetetlen (vagy nagyon nehéz) particionálni egy aszinkron meghajtót, pl. egy erős gépet több gyenge gépre bont. Ezért az aszinkron konverter nagy teljesítményének biztosításához nagyfeszültségűvé kell tenni: végül is a teljesítmény durván szólva a feszültség és az áram szorzata. Ha egy particionált meghajtóhoz vehetünk egy kisfeszültségű konvertert, és beállíthatunk belőlük többet, mindegyiket kis áramerősségre, akkor az aszinkron meghajtóhoz egy konverternek kell lennie. De 500V-ra és 3 kiloamperes áramra ne csináljak átalakítót? Erre a huzalra karvastagságra van szükség. Ezért a teljesítmény növelése érdekében növelje a feszültséget és csökkentse az áramerősséget.

DE nagyfeszültségű átalakító a probléma teljesen más osztálya. Nem lehet csak úgy 10kV-os tápkapcsolókat venni, és klasszikus 6 gombos invertert készíteni belőlük, mint korábban: ilyen kapcsolók nincsenek, és ha vannak, akkor nagyon drágák. Az inverter többszintű, kisfeszültségű kapcsolókon, sorba kapcsolva, összetett kombinációkban készül. Egy ilyen inverter néha speciális transzformátort, optikai kulcsvezérlő csatornákat, komplex elosztott vezérlőrendszert húz, amely egészében működik ... Általában minden bonyolult egy erős aszinkron meghajtóval. Ugyanakkor a szelep-induktoros hajtás a szakaszolás miatt „késlelheti” a nagyfeszültségű inverterre való átállást, lehetővé téve akár néhány megawattos hajtások készítését kisfeszültségű táplálásról, az előírás szerint készült. klasszikus séma. Ebben a tekintetben a VIP-k érdekesebbé válnak, mint egy aszinkron meghajtó, és redundanciát is biztosítanak. Másrészt az aszinkron hajtások több száz éve működnek, és a motorok bizonyították megbízhatóságukat. A VIP-ek most kezdik az utat. Nagyon sok tényezőt kell itt mérlegelni ahhoz, hogy egy adott feladathoz a legoptimálisabb meghajtót válasszuk ki.

De a dolgok még érdekesebbek, ha szállításról vagy kis eszközökről van szó. Ott már nem lehet figyelmetlen lenni az elektromos hajtás tömegével és méreteivel kapcsolatban. És itt már meg kell nézni az állandó mágneses szinkrongépeket. Ha csak a teljesítmény paraméterét nézzük tömeggel (vagy mérettel), akkor az állandó mágneses szinkrongépek páratlanok. Az egyes példányok többszörösen kisebbek és könnyebbek lehetnek, mint bármely más „mágnes nélküli” AC meghajtó. De van itt egy veszélyes tévhit, amelyet most megpróbálok eloszlatni.

Ha egy szinkrongép háromszor kisebb és könnyebb, ez nem jelenti azt, hogy alkalmasabb lenne elektromos vontatásra. Az egész az állandó mágnesek fluxusának szabályozásának hiányáról szól. A mágnesek fluxusa határozza meg a gép EMF-jét. Egy bizonyos sebességnél a gép EMF-je eléri az inverter tápfeszültségét, és a sebesség további növelése nehézkessé válik.

Ugyanez vonatkozik a nyomaték növelésére is. Ha nagyobb nyomatékot kell megvalósítania, egy szinkron gépben növelnie kell az állórész áramát - a nyomaték arányosan nő. De hatékonyabb lenne a gerjesztési fluxust is növelni - akkor harmonikusabb lenne a vas mágneses telítettsége, kisebbek lennének a veszteségek. De ismét nem tudjuk növelni a mágnesek áramlását. Ezenkívül a szinkrongépek egyes kialakításaiban az állórész áramát nem lehet egy bizonyos érték fölé növelni - a mágnesek demagnetizálódhatnak. Mi történik? A szinkron gép jó, de csak egyetlen ponton - a névlegesen. Névleges fordulatszámmal és névleges nyomatékkal. Fent és lent - minden rossz. Ha ezt megrajzoljuk, akkor a következő pillanatnyi frekvencia karakterisztikát kapjuk (pirossal):

Az ábrán a vízszintes tengely a motor nyomatékát, a függőleges tengely pedig a forgási sebességet jelöli. Egy csillag jelzi a névleges üzemmód pontját, például legyen 60 kW. Az árnyékolt téglalap az a tartomány, ahol a szinkrongép gond nélkül vezérelhető - pl. „le” a nyomatékban és „le” a frekvenciában a névlegeshez képest.

A piros vonal azt jelzi, hogy a szinkrongépből mi préselhető ki a névleges értéken felül - enyhe fordulatszám-növekedés az ún. mezőgyengülés miatt (valójában ez többlet meddőáram keletkezése a d- mentén a motor tengelye a vektorvezérlésben), és némi lehetséges nyomatéknövelést is mutat a mágnesek biztonsága érdekében. Minden. Most tegyük ezt az autót egy könnyű, sebességváltó nélküli járműbe, ahol az akkumulátor teljesítménye 60 kW.

A kívánt vontatási karakterisztika kék színnel jelenik meg. Azok. a legalacsonyabb sebességtől, mondjuk 10 km/h-tól kezdve, a hajtásnak fejlesztenie kell a 60 kW-ot, és tovább kell fejlesztenie a maximális sebességig, mondjuk 150 km/h-ig. A szinkronkocsi még csak közel sem feküdt: lendülete még arra sem elég, hogy a bejáratnál a járdaszegélyre (illetve a politikai korrektség kedvéért a bejárati ajtónál a járdaszegélyre) hajtson, az autó pedig csak 50-60 km-re tud felgyorsulni. / h.

Mit is jelent ez? A szinkrongép nem alkalmas elektromos vontatásra váltó nélkül? Persze illik, csak máshogyan kell választani. Mint ez:

Olyan szinkrongépet kell választani, hogy a szükséges kipörgésgátló tartomány a mechanikai jellemzői között legyen. Azok. hogy a gép egyszerre tudjon nagy nyomatékot kifejleszteni és nagy sebességgel működni. Ahogy a képen is látszik... egy ilyen gép beépített teljesítménye már nem 60kW lesz, hanem 540kW (osztókkal számolható). Azok. egy 60 kW-os akkumulátorral szerelt elektromos autóba egy szinkrongépet és egy 540 kW-os invertert kell beszerelni, csak a szükséges nyomaték és fordulatszám „átadása érdekében”.

Természetesen a leírtak szerint senki sem teszi. Senki nem rak egy autót 60 kW helyett 540 kW-ra. Modernizálnak egy szinkrongépet, amelynek mechanikai karakterisztikáját egy ponton próbálják az optimálisról "elkenni" fordulatszámon felfelé, nyomatékban pedig lefelé. Például a forgórész vasába rejtik (beépítik) a mágneseket, így nem kell félni a mágnesek demagnetizálásától és bátrabban gyengíteni a mezőt, valamint több áramot túlterhelni. De az ilyen módosításoktól a szinkrongép súlya, méretei nőnek, és már nem olyan könnyű és szép, mint korábban. Új problémák jelennek meg, például "mi a teendő, ha az inverter térgyengítés üzemmódban lekapcsol". A gép EMF-je képes "pumpálni" az inverter DC-körét, és mindent kiéget. Illetve mi a teendő, ha menet közben elromlik az inverter - a szinkrongép bezár és megölheti magát, a vezetőt, meg az összes maradék élő elektronikát rövidzárlati árammal - védőáramkörök stb.

Ezért szinkron gép jó ott, ahol nincs szükség nagy szabályozási tartományra. Például egy segwayben, ahol a sebesség biztonsági szempontból 30 km/h-ra korlátozható (vagy ott mennyi?). És a szinkrongép is ideális a ventilátorok számára: a ventilátor sebessége viszonylag keveset, kétszer annyit változik, mint az erő - ennek már nincs sok értelme, mivel a légáramlás a sebesség négyzetével arányosan (körülbelül) gyengül. Ezért a kis légcsavarok és ventilátorok számára egy szinkrongép az, amire szüksége van. És valójában ott van sikeresen elhelyezve.

Az ábrán kékkel látható vontatási görbét évszázadok óta vezérelt gerjesztésű egyenáramú motorok valósítják meg: amikor a terepi tekercs áramát az állórész áramától és fordulatszámától függően változtatják. A fordulatszám növekedésével a gerjesztőáram is növekszik, így a gép egyre magasabbra gyorsulhat. Ezért a független (vagy vegyes) gerjesztésű vezérléssel rendelkező DPT klasszikusan megállja a helyét és továbbra is megállja a helyét a legtöbb vontatási alkalmazásban (metró, villamos stb.). Milyen elektromos váltóáramú gép tud vele versenyezni?

Egy ilyen karakterisztikát (teljesítményállandóságot) jobban meg lehet közelíteni olyan motorokkal, amelyekben a gerjesztést szabályozzák. Ez egy aszinkron motor és mindkét típusú VIP. Az indukciós motornak azonban két problémája van: egyrészt a természetes mechanikai jellemzője nem állandó teljesítménygörbe. Mivel az aszinkron motor gerjesztése az állórészen keresztül történik. Ezért a mezőgyengítési zónában állandó feszültség mellett (amikor az inverteren véget ért) a frekvencia kétszeres növelése a gerjesztőáram kétszeres csökkenéséhez vezet, és a nyomatékot generáló áram is. kettős tényező. És mivel a motoron lévő pillanat az áram és az áramlás szorzata, a pillanat négyszeresére, a teljesítmény pedig kettőre csökken. A második probléma a forgórész veszteségei nagy nyomatékú túlterheléskor. Az aszinkron motorban a veszteségek fele a forgórészben, fele az állórészben van allokálva.

A tömeg- és méretmutatók csökkentése érdekében a szállítás során gyakran alkalmaznak folyadékhűtést. De a vízköpeny csak az állórészt hűti le hatékonyan, a hővezetőképesség jelensége miatt. Sokkal nehezebb eltávolítani a hőt a forgó rotorról - a "hővezetésen" keresztül történő hőelvonás útja le van vágva, a rotor nem érinti az állórészt (a csapágyak nem számítanak). Léghűtéses marad a motortérben lévő levegő keverésével vagy a forgórész hősugárzásával. Ezért az aszinkron motor forgórésze egyfajta „termosz”-nak bizonyul - miután túlterheli (dinamikus gyorsulással rendelkezik a gépen), hosszú ideig kell várni, amíg a rotor lehűl. De a hőmérséklete még nem mérhető ... csak előre kell jelezni a modellből.

Itt meg kell jegyezni, hogy a Tesla milyen mesterien kerülte el az indukciós motor mindkét problémáját a Model S-ben. A problémát a forgórész hőelvezetésével oldották meg... úgy, hogy folyadékot juttattak a forgó rotorba (van egy megfelelő szabadalom, ahol a rotor tengelye üreges és belülről folyadékkal van mosva, de nem tudom biztosan, hogy használják-e). És a második probléma a nyomaték éles csökkenésével, amikor a mező gyengül ... nem oldották meg. Olyan vonókarakterisztikájú motort tettek, mint ahogy a fenti ábrán a "redundáns" szinkronmotorra rajzoltam, csak náluk nem 540kW, hanem 300kW. A mezőgyengülési zóna a Teslában nagyon kicsi, körülbelül kétszerese. Azok. "felesleg" motort tettek be egy személyautóba, így olcsó szedán helyett egy hatalmas teljesítményű sportautót készítettek. Az aszinkron motor hátrányát erénysé változtatták. De ha megpróbálnának egy kevésbé "teljesítményű" szedánt készíteni, 100 kW-os vagy kisebb teljesítménnyel, akkor az indukciós motor nagy valószínűséggel pontosan ugyanaz lenne (300 kW-on), csak mesterségesen elfojtva az elektronikával az akkumulátor képességei alatt.

És most a VIP-ek. Mit tehetnek? Milyen vonóerővel rendelkeznek? A VID SV-ről nem tudok biztosat mondani - működési elvét tekintve nemlineáris motor, és mechanikai jellemzői projektenként nagymértékben változhatnak. De általánosságban véve valószínűleg jobb, mint egy indukciós motor abból a szempontból, hogy állandó teljesítménnyel megközelíti a kívánt vontatási karakterisztikát. De az NV TYPE-ról többet tudok mondani, mivel a cégnél nagyon szorosan részt veszünk benne. Lásd a fenti, kékkel megrajzolt képen azt a kívánt tapadási jellemzőt, amelyre törekedni szeretnénk? Valójában ez nem csak egy kívánt tulajdonság. Ez az igazi vonóerő karakterisztika, amit az egyik VID NV nyomatékérzékelőjének pontjaiból vettünk. Mivel a VID NV független külső gerjesztéssel rendelkezik, tulajdonságai a legközelebb állnak a DPT NV-hez, amely a gerjesztés szabályozásával is képes ilyen vontatási karakterisztikát kialakítani.

És akkor mi van? VID NV – az ideális gép a vontatáshoz probléma nélkül? Nem igazán. Neki is sok gondja van. Például a gerjesztő tekercsét, amely az állórészcsomagok között "lóg". Ugyan nem forog, de hőt is nehéz eltávolítani belőle - kiderül, hogy a helyzet szinte olyan, mint egy aszinkron rotor, csak egy kicsit jobb. Szükség esetén "kidobhatja" a hűtőcsövet az állórészről. A második probléma a túlbecsült súly- és méretmutatók. A VID NV rotor képét nézve láthatja, hogy a motor belsejében lévő helyet nem használják ki túl hatékonyan - csak a rotor eleje és vége „működik”, a közepét pedig a gerjesztő tekercs foglalja el. Egy aszinkron motorban például a forgórész teljes hosszában az összes vas "működik". Az összeszerelés összetettsége - továbbra is el kell tudni helyezni a gerjesztő tekercset a rotorcsomagok belsejében (a rotor összecsukható, illetve problémák vannak az egyensúlyozással). Nos, csak az eddigi tömeg- és méretjellemzők nem túl kiemelkedőek az azonos Tesla aszinkron motorokhoz képest, ha a vontatási karakterisztikát egymásra rakják.

És van egy közös probléma mindkét típusú VIEW-vel. A forgórészük egy gőzös kerék. És nagy sebességeknél (és nagy frekvenciára van szükség, mivel az azonos teljesítményű nagyfrekvenciás gépek kisebbek, mint az alacsony sebességűek), a levegő keveréséből származó veszteségek nagyon jelentősek. Ha 5000-7000 ford./percig még meg lehet csinálni a VID-et, akkor 20000 ford./percnél nagy keverőnek bizonyul. De egy indukciós motort ilyen frekvenciákon és sokkal magasabban a sima állórész miatt egész jól meg lehet csinálni.

Tehát végül mi a legjobb az elektromos vontatáshoz? Melyik a legjobb motor?
Fogalmam sincs. Mindegyik rossz. Többet kell kitalálnunk. De a cikk morálja a következő: ha össze akarja hasonlítani a különböző típusú állítható elektromos hajtásokat egymással, akkor össze kell hasonlítania egy adott feladatot egy meghatározott mechanikai jellemzővel, minden paraméterben, és nem csak szempontok szerint. a hatalom. Ezenkívül ez a cikk még nem vett figyelembe egy csomó összehasonlítási árnyalatot. Például egy olyan paraméter, mint a munka időtartama a mechanikai jellemzők mindegyik pontján.

Maximális nyomaték mellett általában egyetlen gép sem tud sokáig működni - ez egy túlterhelési mód, és a maximális fordulatszámon a mágneses szinkrongépek nagyon rosszul érzik magukat - ott óriási acélveszteségük van. Az elektromos tapadás másik érdekes paramétere a kifutás közbeni veszteség, amikor a vezető kiengedi a gázt. Ha a VIP-k és az indukciós motorok üresen pörögnek, akkor egy állandó mágneses szinkrongépnek szinte névleges vasvesztesége lesz a mágnesek miatt. És így tovább, és így tovább…

Ezért nem olyan egyszerű a legjobb elektromos hajtás kiválasztása. közzétett

A háztartási elektromos berendezésekben, ahol elektromos motorokat használnak, általában mechanikus kapcsolású elektromos gépeket szerelnek fel. Az ilyen típusú motorokat kollektornak (a továbbiakban KD) nevezik. Javasoljuk, hogy vegyük figyelembe az ilyen eszközök különféle típusait, működési elvüket és tervezési jellemzőit. Beszélni fogunk mindegyik előnyeiről és hátrányairól is, példákat adunk a hatókörre.

Mi az a kollektormotor?

Ez a meghatározás olyan elektromos gépre vonatkozik, amely az elektromos energiát mechanikai energiává alakítja, és fordítva. A készülék kialakítása feltételezi legalább egy, a kollektorhoz csatlakoztatott tekercs jelenlétét (lásd 1. ábra).

1. ábra Kollektor az elektromos motor forgórészén (pirossal jelölve)

A tervdokumentációban ez a szerkezeti elem a tekercsek kapcsolására és érzékelőként az armatúra (rotor) helyzetének meghatározására szolgál.

A CD típusai

Ezeket az eszközöket általában a tápegység típusa szerint osztályozzák, ettől függően a CD-k két csoportját különböztetik meg:

1. Egyenáram. Az ilyen gépeket nagy indítónyomaték, egyenletes fordulatszám-szabályozás és viszonylag egyszerű felépítés jellemzi.
2. Egyetemes. Állandó és változó áramforrásról is működhet. Különbözik a kompakt méretekben, az alacsony költségekben és az egyszerű kezelésben.

Az első két alfajra oszlik, az induktor felépítésétől függően, állandó mágneseken vagy speciális gerjesztő tekercseken lehet. A nyomaték generálásához szükséges mágneses fluxus létrehozására szolgálnak. A CD-ket, ahol gerjesztőtekercset használnak, a tekercsek típusai különböztetik meg, ezek lehetnek:

• független;
• párhuzamos;
• következetes;
• vegyes.

Miután foglalkozott a típusokkal, fontolja meg mindegyiket.

KD univerzális típus

Az alábbi ábra egy ilyen típusú elektromos gép megjelenését és fő szerkezeti elemeit mutatja be. Ez a teljesítmény szinte minden CD-re jellemző.

Megnevezések:

• A - mechanikus kapcsoló, kollektornak is nevezik, funkcióit fentebb leírtuk.
• B - kefetartók (általában grafitból készült) kefék rögzítésére szolgálnak, amelyeken keresztül feszültséget kapnak az armatúra tekercsei.
• C - Állórész mag (lemezekből van összeszerelve, amelynek anyaga elektromos acél).
• D - Állórész tekercsek, ez a csomópont a gerjesztőrendszerre (induktorra) utal.
• E - Horgonytengely.

Az ilyen típusú készülékeknél a gerjesztés lehet soros és párhuzamos, de mivel ez utóbbi opciót jelenleg nem gyártják, nem vesszük figyelembe. Ami a KD univerzális szekvenciális gerjesztést illeti, az alábbiakban bemutatjuk az ilyen elektromos gépek tipikus diagramját.

Az univerzális CD váltóáramú feszültséggel működhet, mivel polaritásváltás esetén a mező és az armatúra tekercseinek árama is irányt változtat. Ennek eredményeként a nyomaték nem változtatja meg az irányát.

Az univerzális tervdokumentáció jellemzői és terjedelme

Ennek az eszköznek a fő hátrányai akkor jelentkeznek, ha váltóáramú feszültségforráshoz csatlakozik, ami a következőkben tükröződik:

• a hatékonyság csökkenése;
• megnövekedett szikraképződés a kefe-kollektor szerelvényben, és ennek következtében a gyors kopás.

Korábban a CD-ket széles körben használták számos háztartási elektromos készülékben (szerszámok, mosógépek, porszívók stb.). Jelenleg a gyártók gyakorlatilag felhagytak az ilyen típusú motorokkal, inkább a kefe nélküli elektromos gépeket részesítik előnyben.

Most vegyük fontolóra az egyenáramú feszültségforrásról működő kollektoros elektromos gépeket.

CD állandó mágneses induktorral

Szerkezetileg az ilyen elektromos gépek abban különböznek az univerzális gépektől, hogy a gerjesztőtekercsek helyett állandó mágneseket használnak.

Ez a fajta váltakozó áram a legelterjedtebb a többi ilyen típusú elektromos géphez képest. Ennek oka a tervezés egyszerűsége, a forgási sebesség egyszerű szabályozása (feszültségfüggő) és az irányváltás (elegendő a polaritás megváltoztatása) miatti alacsony költség. A motor teljesítménye közvetlenül függ az állandó mágnesek által létrehozott mező erősségétől, ami bizonyos korlátozásokat vezet be.

A fő alkalmazási terület a kis teljesítményű meghajtók különféle berendezésekhez, amelyeket gyakran használnak gyermekjátékokban.

Az előnyök a következő tulajdonságokat foglalják magukban:

• nagy nyomaték még alacsony fordulatszámon is;
• dinamikus menedzsment;
• alacsony költségű.

Főbb hátrányai:

• alacsony fogyasztású;
• a mágnesek elveszítik tulajdonságaikat a túlmelegedés vagy az idő múlásával.

Ezen eszközök egyik fő hátrányának (mágneses öregedés) kiküszöbölése érdekében speciális tekercseket használnak a gerjesztőrendszerben, térjünk át az ilyen CD-k megfontolására.

Független és párhuzamos mező tekercsek

Az első azért kapta ezt a nevet, mert az induktor és az armatúra tekercsei nincsenek egymással összekötve, és külön táplálják őket (lásd A 6. ábrán).

6. ábra KD áramkörök független (A) és párhuzamos (B) gerjesztő tekercseléssel

Ennek a kapcsolatnak az a sajátossága, hogy az U és U K tápegységnek különböznie kell, különben nem lép fel erőnyomaték. Ha nem lehet ilyen feltételeket megszervezni, akkor az armatúra és az induktor tekercsek párhuzamosan kapcsolódnak (lásd a 6. ábrán B). Mindkét típusú CD ugyanazokkal a tulajdonságokkal rendelkezik, lehetségesnek találtuk, hogy ezeket egy részben kombináljuk.

Az ilyen elektromos gépek forgatónyomatéka alacsony fordulatszámon nagy, és annak növekedésével csökken. Jellemző, hogy az armatúra és a tekercs árama független, és a teljes áram az ezeken a tekercseken áthaladó áramok összege. Ennek eredményeként, amikor a gerjesztőtekercs árama 0-ra csökken, a CD nagy valószínűséggel meghibásodik.

Az ilyen eszközök hatálya 3 kW vagy annál nagyobb teljesítményű erőművek.

Pozitív tulajdonságok:

• az állandó mágnesek hiánya kiküszöböli azok időbeli meghibásodásának problémáját;

Mínuszok:

• a költség magasabb, mint az állandó mágneses eszközöké;
• a gerjesztő tekercs küszöbértéke alá eső áramerősség megengedhetetlensége, mivel ez meghibásodáshoz vezet.

Sorozatos gerjesztő tekercs

Egy ilyen CD diagramja az alábbi ábrán látható.

Mivel a tekercsek sorba vannak kötve, a bennük lévő áram egyenlő lesz. Ennek eredményeként, amikor az állórész tekercsében az áram kisebb lesz, mint a névleges (ez kis terhelésnél történik), a mágneses fluxus teljesítménye csökken. Ennek megfelelően a terhelés növekedésével az áramlási teljesítmény arányosan nő, egészen a mágneses rendszer teljes telítéséig, ami után ez a függőség megsérül. Vagyis a jövőben az armatúra tekercsének tekercselésének áramának növekedése nem vezet a mágneses fluxus növekedéséhez.

A fenti sajátosság abban nyilvánul meg, hogy egy ilyen típusú PD-t nem szabad a névlegesnél negyedével kisebb terhelés mellett elindítani. Ez oda vezethet, hogy az elektromos gép forgórésze élesen megnöveli a forgási sebességet, vagyis a motor „túlmelegszik”. Ennek megfelelően ez a funkció korlátozásokat vezet be a hatókörre, például az ékszíjhajtású mechanizmusoknál. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy amikor eltörik, az elektromos gép alapjáratba kezd.

Ez a funkció nem vonatkozik azokra az eszközökre, amelyek teljesítménye kisebb, mint 200 W, és amelyeknél a terhelésesés az üresjáratig megengedett.

A PD soros tekercs előnyei ugyanazok, mint az előző modellé, kivéve a vezérlés egyszerűségét és dinamizmusát. Ami a hátrányokat illeti, ezeknek tartalmazniuk kell:

• magas költségek az állandó mágneseken lévő analógokhoz képest;
• alacsony nyomaték nagy sebességnél;
• mivel az állórész és a gerjesztő tekercsek sorba vannak kötve, problémák vannak a fordulatszám szabályozásával;
• terhelés nélküli működés a CD meghibásodásához vezet.

Vegyes gerjesztő tekercsek

Amint az az alábbi ábrán látható ábrán látható, egy ilyen típusú CD-lemezen lévő tekercsben két tekercs van sorba kapcsolva és párhuzamosan a rotor tekercselésével.

Általában az egyik tekercsnek nagyobb a mágnesező ereje, ezért főnek tekintendő, a második pedig kiegészítő (kiegészítő). A tekercsek ellentétes és összehangolt beépítése megengedett, ettől függően a mágneses fluxus intenzitása megfelel az egyes tekercsek mágneses erőinek különbségének vagy összegének.

Ellenkező irányú bekapcsoláskor a CD jellemzői közel kerülnek a soros vagy párhuzamos gerjesztésű elektromos gépek megfelelő mutatóihoz (attól függően, hogy melyik tekercs a fő). Vagyis egy ilyen beillesztés akkor releváns, ha eredményt kell elérni állandó sebesség vagy a növekvő terhelés melletti növekedés formájában.

Az összehangolt beillesztés azt a tényt eredményezi, hogy a CD jellemzői megfelelnek a párhuzamos és soros gerjesztőtekercsekkel rendelkező elektromos gépek mutatóinak átlagos értékének.

Ennek a kialakításnak az egyetlen hátránya a többi CD-típushoz képest a legmagasabb költség. Az ár az alábbi pozitív tulajdonságok miatt indokolt:

• a mágnesek nem avulnak el ilyen hiányában;
• alacsony a meghibásodás valószínűsége rendellenes működési módok során;
• nagy nyomaték alacsony fordulatszámon;
• egyszerű és dinamikus vezérlés.

A szénhidrogén-üzemanyagok kimerülése, a környezeti helyzet romlása és számos egyéb ok előbb-utóbb arra kényszeríti a gyártókat, hogy olyan elektromos járműmodelleket fejlesszenek ki, amelyek a lakosság számára is elérhetővé válnak. Addig is csak várni kell, vagy személyesen ki kell dolgozni a környezetbarát technológia lehetőségeit.

Ha továbbra is inkább egyedül keres megoldásokat, és nem kívülről várja, akkor szüksége lesz arra vonatkozóan, hogy mely elektromos járművek motorjait találták már fel, miben különböznek egymástól, és melyik a legígéretesebb.

vontatómotor

Ha úgy dönt, hogy egy közönséges villanymotort helyez az autó motorháztete alá, akkor valószínűleg semmi sem lesz belőle. És mindezt azért, mert szüksége van egy vontató villanymotorra (TED). A hagyományos elektromos motoroktól nagyobb teljesítményben, nagyobb nyomaték előállítására való képességben, kis méretekben és kis tömegben különbözik.

A vontatómotor táplálására akkumulátorokat használnak. Feltölthetők külső forrásból („konnektorból”), napelemekről, az autóba szerelt generátorról, vagy helyreállítási módban (önfeltöltés).

Az elektromos járművek motorjait leggyakrabban lítium-ion akkumulátorok hajtják. A TED általában két üzemmódban működik - motor és generátor. Utóbbi esetben semleges fordulatszámra váltáskor pótolja az elhasznált áramellátást.

Működés elve

A szabványos elektromos motor két elemből áll - egy állórészből és egy forgórészből. Az első alkatrész mozdulatlan, több tekercset tartalmaz, a második pedig forgó mozgásokat hajt végre, és erőt ad át a tengelyre. Az állórész tekercseire bizonyos periodikussággal váltakozó elektromos áramot vezetnek, ami mágneses mező megjelenését idézi elő, amely elkezdi forgatni a rotort.

Minél gyakrabban „be- és kikapcsolják” a tekercseket, annál gyorsabban forog a tengely. Az elektromos járművek motorjaiba kétféle rotor szerelhető be:

• rövidre zárt, amelyen az állórész mezőjével szemben mágneses tér keletkezik, amely miatt forgás történik;
• fázis - az indítóáram csökkentésére és a tengely forgási sebességének szabályozására szolgál, a leggyakoribb.

Ezenkívül a mágneses tér és a forgórész forgási sebességétől függően a motorok lehetnek aszinkronok és szinkronok. Egyik-másik típust kell választani a rendelkezésre álló eszközök és feladatok közül.

Szinkron motor

A szinkronmotor egy TED, amelyben a rotor forgási sebessége egybeesik a mágneses tér forgási sebességével. Tanácsos ilyen motorokat elektromos járművekhez csak olyan esetekben használni, ahol megnövekedett teljesítményforrás van - 100 kW-tól.

Az egyik változat az ilyen telepítés állórész tekercselése, amely több részre oszlik. Egy bizonyos pillanatban áramot vezetnek egy bizonyos szakaszhoz, mágneses mező keletkezik, amely egy bizonyos szögben elforgatja a rotort. Ezután az áramot a következő szakaszra vezetjük, és a folyamat megismétlődik, a tengely forogni kezd.

Aszinkron villanymotor

Aszinkron motorban a mágneses tér forgási sebessége nem egyezik a forgórész forgási sebességével. Az ilyen eszközök előnye a karbantarthatóság – az ilyen berendezésekkel felszerelt elektromos járművek pótalkatrészei nagyon könnyen megtalálhatók. További előnyök:

1. Egyszerű felépítés.
2. Könnyű karbantartás és kezelés.
3. Alacsony költségű.
4. Magas megbízhatóság.

A rendelkezésre állástól függően a motorok kollektorosak és kefe nélküliek lehetnek. Kollektor - a váltakozó áram egyenárammá alakítására szolgáló eszköz. A kefék elektromos áramot továbbítanak a rotorhoz.

Az elektromos járművek kefe nélküli motorjai könnyebbek, kompaktabbak és hatékonyabbak. Ritkábban melegednek túl, és kevesebb áramot fogyasztanak. Az ilyen motor egyetlen hátránya az elektronikus egység magas ára, amely gyűjtőként működik. Ráadásul a kefe nélküli motorral felszerelt elektromos járművekhez nehezebb alkatrészt találni.

Villanymotor-gyártók

A legtöbb házilag készített elektromos jármű kollektoros motorral készül. Ennek oka a rendelkezésre állás, az alacsony ár és az egyszerű karbantartás.

E motorok kiemelkedő gyártója a német Perm-Motor cég. Termékei generátoros üzemmódban képesek regeneratív fékezésre. Aktívan használják robogók, motorcsónakok, autók, elektromos emelőeszközök felszerelésére. Ha minden elektromos autóba beépítik, az ára sokkal alacsonyabb lenne. Most 5-7 ezer euró közé kerülnek.

Népszerű gyártó az Etek, amely kefe nélküli és kefés kommutátoros motorokat gyárt. Általában ezek háromfázisú motorok, amelyek állandó mágnesen működnek. A telepítés fő előnyei:

• vezérlés pontossága;
• a helyreállítás könnyű megszervezése;
• nagy megbízhatóság az egyszerű kialakításnak köszönhetően.

A gyártók listáját az amerikai Advanced DC Motors kollektoros villanymotorokat gyártó üzeme teszi teljessé. Egyes modellek exkluzív funkcióval rendelkeznek - van egy második orsójuk, amellyel további elektromos berendezéseket lehet csatlakoztatni egy elektromos autóhoz.

Melyik motort válasszuk

Annak érdekében, hogy a vásárlás ne okozzon csalódást, össze kell hasonlítania a megvásárolni kívánt modell jellemzőit az autóra vonatkozó követelményekkel. Az elektromos motor kiválasztásakor mindenekelőtt annak típusát veszik figyelembe:

• A szinkron telepítések bonyolultak és drágák, de túlterhelhetőek, könnyebben kezelhetők, nem félnek a feszültségeséstől, nagy terhelésen használják őket. A Mercedes elektromos autójára szerelték fel.
• Az aszinkron modellek alacsony költségű, egyszerű eszközök. Könnyen karbantarthatók és üzemeltethetők, de teljesítményük jóval kisebb, mint egy szinkronüzemé.

Egy elektromos autó esetében sokkal alacsonyabb lesz az ára, ha az elektromos motort belső égésű motorral párosítják. A piacon az ilyen kombinált növények népszerűbbek, mivel költségük körülbelül 4-4,5 ezer euró.

Az elektromos motorokat arra tervezték, hogy az elektromos energiát mechanikai energiává alakítsák. Első prototípusaikat a 19. században alkották meg, és mára ezek az eszközök maximálisan beépültek a modern emberiség életébe. Használatukra az élet bármely területén találhatunk példát: a tömegközlekedéstől az otthoni kávédarálókig.

Elektromos motor: metszeti nézet

Az energiaátalakítás elve

Bármilyen típusú villanymotor működési elve az elektromágneses indukció alkalmazása, amely a készülék belsejében a hálózathoz való csatlakozás után következik be. Ahhoz, hogy megértsük, hogyan jön létre ez az indukció, és hogyan hozza mozgásba a motor elemeit, érdemes egy iskolai fizika tantárgyhoz fordulni, amely elmagyarázza a vezetők elektromágneses térben való viselkedését.

Tehát, ha egy tekercs formájában lévő vezetőt, amely mentén elektromos töltések mozognak, mágneses térbe merítünk, akkor forogni kezd a tengelye körül. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a töltések olyan mechanikai erő hatása alatt állnak, amely megváltoztatja helyzetüket a mágneses erővonalakra merőleges síkon. Azt mondhatjuk, hogy ugyanaz az erő hat az egész vezetőre.

Az alábbi diagramon egy feszültség alatt álló vezető hurok és két mágneses pólus látható, amelyek forgó mozgást adnak.

A mágneses mező és az áramvezető áramkör kölcsönhatásának ez a szabályossága az elektromotoros erő létrehozásával, amely minden típusú villanymotor működésének alapja. Hasonló feltételek megteremtése érdekében az eszköz kialakítása a következőket tartalmazza:

• Rotor (tekercselés) - a gép mozgatható része, a maghoz és a forgócsapágyakhoz rögzítve. Egy vezetőképes forgókör szerepét tölti be.
• Az állórész egy rögzített elem, amely mágneses teret hoz létre, amely a forgórész elektromos töltéseire hat.
• Állórész ház. A forgórész csapágyakhoz való ketrecülésekkel felszerelve. A forgórész az állórész belsejében van elhelyezve.

Az elektromos motor kialakításának bemutatásához az előző ábra alapján kapcsolási rajzot készíthet:

Miután bekapcsolta ezt az eszközt a hálózatban, áram kezd átfolyni a forgórész tekercselésein, amely az állórészen fellépő mágneses mező hatására a forgórésznek egy forgó tengelyre továbbított forgást ad. A forgási sebesség, teljesítmény és egyéb teljesítménymutatók az adott motor kialakításától és az elektromos hálózat paramétereitől függenek.

Az elektromos motorok osztályozása

Az összes villanymotort elsősorban a rajtuk átfolyó áram típusa szerint osztályozzák. A technológiai jellemzőktől függően ezen csoportok mindegyike több típusra is fel van osztva.
DC motorok

Kis teljesítményű egyenáramú motorokon a mágneses teret a készülékházba szerelt állandó mágnes hozza létre, az armatúra tekercsét pedig egy forgó tengelyre rögzítjük. A DPT kapcsolási rajza így néz ki:

A magon található tekercs ferromágneses anyagokból készül, és két sorba kapcsolt részből áll. Végük a kollektorlapokhoz csatlakozik, amelyekre a grafitkefék rá vannak nyomva. Az egyik egyenáramú forrásból pozitív, a másik negatív potenciállal van ellátva.

A motor áramellátása után a következő történik:

1. Az alsó "pozitív" keféből az áramot a kollektorlemezre vezetjük, amelynek érintkező platformjához csatlakozik.
2. Az áramnak a tekercsen keresztül a felső "negatív" keféhez csatlakoztatott kollektorlemezre való áthaladása (amelyet a piros szaggatott nyíl jelzi) elektromágneses mezőt hoz létre.
3. A gimlet szabály szerint a horgony jobb felső részén déli mágneses mező, a bal alsóban pedig az északi mágneses mező található.
4. Az azonos potenciállal rendelkező mágneses mezők taszítják egymást, és a forgórész forgását okozzák, amit a diagramon piros nyíl jelzi.
5. A kollektorlemezek eszköze a tehetetlenségi forgás során a tekercsen átfolyó áram irányának megváltozásához vezet, és a működési ciklus ismétlődik.

A legegyszerűbb villanymotor

A tervezés nyilvánvaló egyszerűsége mellett az ilyen motorok jelentős hátránya a nagy energiaveszteség miatti alacsony hatásfok. Ma az állandó mágneses egyenáramú motorokat egyszerű háztartási készülékekben és gyermekjátékokban használják.

Az ipari célokra használt nagy teljesítményű egyenáramú motorok kialakítása nem teszi lehetővé állandó mágnesek használatát (túl sok helyet foglalnának el). Ezek a gépek a következő kialakítást használják:

• a tekercs több szakaszból áll, amelyek fémrúd;
• minden tekercs külön van csatlakoztatva a pozitív és negatív pólusokhoz;
• a kollektor eszközön lévő érintkezőbetétek száma megfelel a tekercsek számának.

Így az energiaveszteségek csökkentését az egyes tekercsek sima csatlakozása biztosítja a kefékkel és az áramforrással. Az alábbi kép egy ilyen motor armatúrájának kialakítását mutatja:

Az egyenáramú villanymotorok kialakítása megkönnyíti a forgórész forgásirányának megfordítását az áramforrás polaritásának egyszerű megváltoztatásával.

Az elektromos motorok funkcionális jellemzőit bizonyos "trükkök" jelenléte határozza meg, amelyek magukban foglalják az áramgyűjtő kefék eltolását és számos csatlakozási sémát.

A kollektorkefe szerelvény eltolódása a tengely forgásához képest a motor beindítása és az alkalmazott terhelés megváltozása után következik be. Ez lehetővé teszi az "armatúra reakció" kompenzálását - ez a hatás csökkenti a gép hatékonyságát a tengely fékezése miatt.

A DPT csatlakoztatásának három módja van:

1. A párhuzamos gerjesztő áramkör biztosítja egy független tekercs párhuzamos csatlakoztatását, amelyet általában reosztát szabályoz. Ez biztosítja a forgási sebesség maximális stabilitását és egyenletes beállítását. Emiatt a párhuzamos gerjesztésű motorokat széles körben használják emelőberendezésekben, elektromos járművekben és szerszámgépekben.
2. A soros gerjesztő áramkör egy további tekercs használatát is lehetővé teszi, de sorba van kötve a fővel. Ez szükség esetén lehetővé teszi a motor nyomatékának éles növelését, például egy vonat mozgásának kezdetén.
3. A vegyes áramkör mindkét fent leírt csatlakozási módot kihasználja.

Bipoláris villanymotor

AC motorok

A fő különbség ezen motorok és a korábban ismertetett modellek között a tekercseiken átfolyó áram. Szinuszos törvény szerint ír le, és folyamatosan változtatja az irányát. Ennek megfelelően ezeknek a motoroknak az áramellátása előjel-változó értékű generátorokról történik.

Az egyik fő tervezési különbség az állórész eszköze, amely egy mágneses áramkör, speciális hornyokkal a tekercsfordulatok helyére.

Az AC motorokat működési elv szerint szinkron és aszinkron típusokra osztják. Röviden ez azt jelenti, hogy az elsőben a forgórész forgási sebessége egybeesik az állórészben lévő mágneses tér forgási frekvenciájával, a másodikban pedig nem.

Szinkron motorok

A szinkron váltakozó áramú motorok működése is a készülék belsejében keletkező mezők kölcsönhatásának elvén alapul, azonban kialakításukban állandó mágnesek vannak a forgórészen rögzítve, és az állórész mentén tekercselés történik. Működésük elvét a következő diagram szemlélteti:

A tekercs vezetői, amelyeken az áram áthalad, az ábrán keretként látható. A rotor forgása a következő:

1. Egy adott időpontban a forgórész, amelyhez állandó mágnes van csatlakoztatva, szabadon forog.
2. A tekercsen, amikor a pozitív félhullám áthalad rajta, mágneses mező alakul ki, amelynek az Sst és Nst pólusa átmérőjűen ellentétes. A fenti diagram bal oldalán látható.
3. Az állandó mágnes és az állórész mágneses mezejének azonos pólusai taszítják egymást, és a motort a diagram jobb oldalán látható helyzetbe hozzák.

Valós körülmények között a motor állandó sima forgásának megteremtése érdekében nem egy tekercset, hanem több tekercset használnak. Felváltva áramot vezetnek át magukon, aminek következtében forgó mágneses mező jön létre.

Aszinkron motorok

A váltakozó áramú indukciós motorban pedig három (380 V-os hálózathoz) állórész tekercs hozza létre a forgó mágneses teret. Az áramforráshoz való csatlakozásukat a kapocsdobozon keresztül, a hűtést a motorba szerelt ventilátor végzi.

A több egymáshoz zárt fémrúdból összeállított rotor mereven kapcsolódik a tengelyhez, egyet alkotva vele. A rudak egymáshoz való csatlakozása miatt nevezik ezt a fajta rotort mókusketrecnek. A vezetőképes kefék hiánya miatt a motor karbantartása jelentősen leegyszerűsödik, az élettartam és a megbízhatóság nő. Az ilyen típusú motorok meghibásodásának fő oka a tengelycsapágyak kopása.

Az indukciós motor működési elve az elektromágneses indukció törvényén alapul - ha az állórész tekercseinek elektromágneses mezőjének forgási frekvenciája meghaladja a forgórész forgási frekvenciáját, akkor elektromotoros erő indukálódik benne. Ez azért fontos, mert ugyanazon a frekvencián az EMF nem fordul elő, és ennek megfelelően nem fordul elő forgás. A valóságban a tengely terhelése és a csapágyak súrlódási ellenállása mindig lelassítja a forgórészt és megfelelő feltételeket teremt a működéshez.

Az ilyen típusú motorok fő hátránya az állandó tengelyfordulatszám elérésének lehetetlensége. Az a tény, hogy az eszköz teljesítménye különböző tényezőktől függően változik. Például a tengely terhelése nélkül a körfűrész maximális sebességgel forog. Amikor egy deszkát viszünk a fűrészlaphoz és elkezdjük vágni, a tárcsa sebessége érezhetően csökken. Ennek megfelelően a forgórész elektromágneses térhez viszonyított forgási sebessége is csökken, ami még nagyobb EMF indukciójához vezet. Ez növeli az áramfelvételt, és a motor üzemi teljesítménye a maximumra nő.

Az elektromos motor működési elve

Fontos, hogy megfelelő teljesítményű motort válasszunk - a túl alacsony a számított maximális EMF túllépése miatt károsítja a mókusketreces rotort, a túl magas pedig indokolatlan energiafogyasztáshoz vezet.

Az aszinkron váltakozó áramú motorokat háromfázisú elektromos hálózatról történő működésre tervezték, de egyfázisú hálózatra is csatlakoztathatók. Például mosógépekben és otthoni műhelyek gépeiben használják. Az egyfázisú motor teljesítménye körülbelül 30%-kal kisebb, mint a háromfázisú motoré - 5-10 kW.

A kivitelezés egyszerűsége és a megbízhatóság miatt az aszinkron váltakozó áramú motorok nem csak az ipari berendezésekben, hanem a háztartási készülékekben is a legelterjedtebbek.

Univerzális kommutátoros motorok

Sok háztartási elektromos készülék nagy motorfordulatszámot és nyomatékot igényel alacsony indítóáram mellett, valamint egyenletes beállítást. Mindezen követelményeknek eleget tesznek az univerzálisnak nevezett kollektormotorok. Kialakításukban nagyon hasonlítanak a soros gerjesztésű egyenáramú motorokhoz.

A fő különbség a DPT-hez képest a mágneses rendszerben van, amely több egymástól elválasztott elektromos acéllemezből áll, amelyek pólusaihoz a tekercs két szakasza kapcsolódik. Ez a kialakítás csökkenti az elemek felmelegedését a Foucault-áramok és az újramágnesezés miatt.

Az univerzális kommutátoros motorok mágneses mezőinek magas szinkronizálása nagy forgási sebességet tart fenn nagy tengelyterhelés mellett is. Ezért kis teljesítményű, nagy sebességű berendezésekben és háztartási készülékekben használják őket. Az állítható transzformátor áramköréhez csatlakoztatva lehetővé válik a sebesség zökkenőmentes beállítása.

Az ilyen villanymotorok fő hátránya a grafitkefék gyors kopása miatti alacsony motorerőforrás.

Az elektromos motorok szinkron, aszinkron, kollektort állítanak elő, mindegyiknek megvan a maga sajátossága a munkának. A mínusz nagy: az internet sovány ötleteket ad a munkakülönbségekről, a működési elvről. Olvashatunk véleményeket a szinkron villanymotorokról, de végül nem értjük a legfontosabb dolgot: az árnyalatokat! Miért használnak ilyen generátorokat az erőművekben, de a motor-tükrök nem láthatók a hétköznapokban (a váltakozó áramú motor megfordítható)?

Elektromos motorok: fajták

Rögtön le kell szögeznünk, hogy nem törekedtünk arra, hogy a témában kimerítő információkat az olvasók figyelmébe ajánljunk. Lehetetlen felfogni a mérhetetlenséget. A szakirodalomból kihagyott eseteket figyelembe veszik. Úgy tűnik, az információk ki vannak rakva, a kiadóknak nincs idejük rendszerezni. Segítünk megérteni az elektromos motorok típusainak működését. Kezdjük egy egyszerű felsorolással.

Kollektor motorok

Gyakran összekeverik a szinkronnal. Szénkefék találhatók. Ez a hasonlóság korlátozott, a kollektormotorok forgási gyakorisága nagyon változó, mindenki láthatja a mosógép példáját. A fordulatszám-szabályozás a tekercsek kapcsolásával, az üzemi feszültség értékének beállításával (a teljesítmény-frekvencia feszültségének vágási szögének megváltoztatásával) történik.

Az eszközök közötti fő különbség a kollektor jelenléte. Különleges metszetkialakítás tengelyre szerelve. Sok tekercsből áll, egyenletesen körbejárva. A kollektor soros kapcsolást biztosít, így a mező fokozatosan mozog a tengely körül. Az állórészbe kapaszkodva a forgórész mozogni kezd.

A kollektoros motorok hátrányai közé tartozik a törékenység (ipar számára). A mindennapi életben az eszközök típusa a domináns. Egy egyszerű módszer a sebesség beállítása (a szinusz periódusának egy részének levágásával). A kollektormotorok más, korábban említett mínuszokat / pluszokat is látnak, most megvizsgáljuk a funkciókat. A tengelyen szekcionált dob ​​jelenléte.

Lehet helyette mágnest tenni, forgatni az állórész mezőt? Igen, kapunk szinkronmotort (tipikus példa a mosógép szivattyúi). Lehetséges egyenárammal táplálni a tekercset, forgatni az állórész mezőt? Igen, lesz szinkronmotor. Látod, a gyűjtő egyértelműen jelzi az eszköz típusát.

Aszinkron motorok

Leggyakrabban az ipar használja. Megkapjuk a tervezés egyszerűségét, egy csomó finomságot. Ütésállóság, rezgésállóság: nincs szénkefe. Ehelyett egy rakás szerkezetet kapunk. A család a legnépesebb.

Először is a rotor. Lehet rövidre zárni, fázis. Az első azt jelenti: a tengelyre egy szerkezetet szerelnek (szilumin a súlycsökkentés érdekében), ahová rézcsíkokat helyeznek. A kerület mentén rövidre zárva két gyűrűvel. Kiderült, hogy egy dob, amelyet néha mókusketrecnek neveznek.

A forgó állórész EMF hatására mező keletkezik, a kollektormotorokkal ellentétben az aszinkron motorokat nem egyenáram indítja. másodlagos különbség. Az elsődleges megnevezésre került: az érintkezők nem illeszkednek a forgórészhez (az indítóreosztátot leszámítva), a tengely tetején mókusketrec van, a hozzátartozásra vonatkozó következtetés egyértelmű. Ami a fázisaszinkron gépeket illeti, a forgórész tekercseit csúszógyűrűk látják el. A tengely felveszik, fokozatosan lendületet kap.

Szinkron motorok

Olyan eszköztípus, amelyről a hálózat feljegyzései szerint egyszerűen lehetetlen koncepciót alkotni. A különbség egyszerű: a mező olyan erős, hogy problémamentesen befogható, nem csúszik, mint az aszinkron vagy (kisebb mértékben) kollektoros motoroknál. Ezt gyakrabban állandó mágnes biztosítja, vagy a gerjesztő tekercs a forgórészen található. Az állórész a kívánt frekvenciájú váltakozó feszültséggel van ellátva.

A forgási sebesség a tápfeszültség frekvenciájától függ. Csak két pólus van, tehát 25 Hz (1500 ford./perc). Egy jellemző, amely alapján feltételezhetjük: szinkronmotort látunk - többszöröst, egész számot. A kulcs a tengely forgási sebességének és a tápfeszültség frekvenciájának egybeesése. Sok függ a pólusok számától. Például a vízerőművekben a generátorok 1-2 Hz tengelyfrekvencián működnek, az ipari 50 Hz-et számos, párhuzamosan kapcsolt állórész tekercs feltekercselésével kapják.

Hogyan működnek az elektromos motorok

Aszinkron motorok

Röviden ismertettük az elektromos motorok külső különbségeit, most néhány szó a készülékről és a működésről. Az aszinkron motorok állórész segítségével forgó mágneses teret hoznak létre a tengely mentén. A mókusketrec-dob ritkán (ha egyáltalán) készül ferromágneses anyagokból. Ellenkező esetben a fűtés jelentős lett volna. Valójában ez egy indukciós kemence.

A szilumin dob rézvezetőket tartalmaz a mágneses erővonalak mentén. A vezetőképesség különbsége olyan, hogy nem történik szigetelés: a vörös-barna vezetékek viszik az áramot. Az állórész EMF által indukált mező gyenge. Különleges intézkedéseket alkalmaznak a tengely szétszóródásának elősegítésére. A forgórész mágneses tere nem tapad jól, az aszinkron motor úgy áll, mint egy oszlop. A probléma elleni hatékony ellenintézkedés egy kettős mókusketrec létrehozására korlátozódik: egy második sor rézszál fut végig a dobon egy bizonyos mélységben. Egyesülve egyetlen hálózat végein.

Indításkor az aktuális frekvencia, a mező behatolási mélysége nagy. A mókusketrec mindkét rétege szerepel a műben. Ahogy gyorsul, a különbség kiegyenlítődik, nullára csökken. A mező amplitúdója csökken, a mókusketrec külső rétege működőképes marad. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a rotor nem képes utolérni a mezőt, megcsúszik, lemarad. Ezért a motorokat aszinkronnak nevezik. A britek megkönnyítik – ők indukciónak hívják.

Ha a mezőt a forgórész sebességével forgatják, az EMF megszűnik. Lassulás következik, a ciklus megismétlődik, a gyorsítástól kezdve. A rotor továbbra is lemarad a mezőny mögött. Így működik a rövidre zárt készülék. A háromfázisú tekercset tartalmazó fázisrotor (hála a Wikipédiának) több funkciót is ellát, az eszköz rendeltetésének megfelelően:

• Az áramgyűjtő gyűrűn keresztül villamos energiával látja el. Most a forgórész kap egy fázist, és EMF-et indukál az állórészen. Fokozatosan felveszi a tengelyt a mező, a további folyamatot fentebb ismertetjük.
• Egyenárammal működik. Szinkronmotort alakítanak ki.
• Reosztátokkal, fojtószelepekkel szállítjuk, amelyek szabályozzák a sebességet.
• Inverter vezérlést valósít meg (bonyolult első eset).

Az aszinkron motorok működési elve: indukált EMF-et használnak, a forgási sebesség nem tudja utolérni a mezőt (áramok eltűnnek). Ellenkező esetben a motor típusa megváltozik (szinkron). A tápfeszültség amplitúdóját gyakran használják a fordulatszám szabályozására. A módszer mókuskalitkás, fázisrotoros aszinkron típusú motorokhoz alkalmas. Felsoroljuk a módszereket:

• Alkalmas mókusketreces gépekhez:
  1. Tápfeszültség frekvencia szabályozás.
  2. Az állórész póluspárjainak megváltoztatása. Ennek eredményeként a mező forgási sebessége megváltozik, ami a kívánt hatást eredményezi.
• Fázisrotoros gépeknél megengedett:
  1. Helyezzen be egy reosztátot az áramkörbe. A csúszási veszteségek nőnek, ami természetesen megváltoztatja a sebességet.
  2. Használjon speciális szelepeket. A csúszási energiát a Larionov áramkör egyenirányítja, állandó feszültségként egy segédvillamos motorhoz juttatja, amely impulzusokat vág le külső vezérlésű tirisztorokon keresztül. A normál esetben elveszett teljesítmény visszakerül. A segédmotor tengelyén keresztül egy transzformátor, melynek tekercselése részben be van kötve az áramellátó hálózatba. A sebességszabályozás egy további EMF bevezetésével történik. Ez vagy közvetlenül (áramforráson keresztül), vagy a tirisztor kapcsolási szögének a tápegységhez viszonyított eltolásával történik. A frekvencia eltér a névlegestől.
  3. A kettős előtolású motor a tekercses forgórészes berendezések fordulatszám-szabályozásának megvalósítási lehetősége. A típust gyakrabban használják generátor áramkörök megvalósítására. A rotor forgási sebességgel úszik el – a motor még mindig aszinkron. Az állórészt és a forgórészt külön táplálják. Lehetővé teszi az egyes tekercsek frekvenciájának beállítását, természetesen a kívánt sebességváltozásokhoz vezet.

Az aszinkron motorok alkalmasak a betáplálás amplitúdójának változtatására. A legdrágább szelepáramkörök a legnagyobb hatásfokkal rendelkeznek.

Aszinkron típusú motor

Szinkron motorok működése

Gyűjtőmotorokat jártunk be – ők mondták el a tervezést –, így ma kihagyjuk a családot. Tehetetlen különben elmondani sokkal érdekesebb dolgokat: sok vita folyik a fórumokon. Nem egészen szinkron motorokat fogunk figyelembe venni - generátort. Mint a vízierőművek díszítése.

Gondolkozott már azon, hogyan szabályozható a turbina forgási sebessége, amikor vízsugár esik a lapátra? Redőnyvezető lapátok? Nem. A generátort nem csak egyenárammal, hanem váltakozó árammal is kell feltölteni. Az elsőt a forgórészhez, a másodikat az állórészhez táplálják. Ennek eredményeként a tengely nem is tudott mozogni, de a víz segít rajta. De az áramlási fékezési energia már a segédtekercsek mellé tekercselt működő állórésztekercsek EMF-jévé alakul.

Tulajdonképpen egy váltakozó áramú motoros készülék van a kezünkben, a tekercsek közül a legtöbb generáló, az 50 Hz-es frekvencia kikerül. A szinkronizálást tápfeszültségek biztosítják. Ha a víz túl erősen nyomja, a gerjesztőáram megnő, és az elakadást megakadályozza. Ezzel párhuzamosan az erőmű kimenő teljesítményét növelik. A frekvencia határozza meg az eltávolított feszültség jellemzőit, az 50 Hz névleges értékhez képest a százalék töredékénél (0,1%-nál) nagyobb eltérés nem megengedett.

A tengely 1-2 fordulat/másodperc sebességgel forog. Számos párhuzamosan kapcsolt generátortekercs alkotja a kívánt szinuszos alakot. Hangsúlyozzuk, hogy a frekvenciát a gerjesztő feszültség támogatja, ezért neki támasztják a fokozott követelményeket. Az erőmű nagyobb teljesítményére van szükség, csak a vezetőberendezés lengéscsillapítói kissé kinyílnak, a víztömeg zuhanni kezd. A penge nem mozog gyorsabban, a gerjesztőáram nő, ami természetesen erősebb mezők kialakulását okozza.

Az AC motor működési elve lemásolja az elhangzottakat, nincs generátor tekercselés. Nagyobb teljesítményre van szükség - növelje a gerjesztési feszültséget, az amplitúdót az áramkör mentén. Erősíti a mezők tapadását, kizárja a csúszást. Nyilvánvaló, hogy a tengely nagy tömege nem képes egy pillanat alatt 50 Hz-et felvenni (és nem is), a megfelelően elkészített berendezések rövid időn belül elérik a rezsimet. A sebesség a pólusok számától függ.

Ma nem volt időnk a váltakozó áramú motorok műszaki jellemzőivel foglalkozni, korábban is sokszor megtettük, különféle készülékek kapcsán. Hiszünk abban, hogy a jövőben a kritikák ismét orrárbocosan fordulhatnak a témához.