Tüketim ekolojisi Bilim ve teknoloji: Neden bazı motorlar elektrikli süpürgeye, bazıları da egzoz fanına konur? Segway'de hangi motorlar var? Ve metro trenini ne hareket ettirir?

Birçok elektrik motoru türü vardır. Ve her birinin kendi özellikleri, kapsamı ve özellikleri vardır. Bu makale, fotoğraflar ve uygulama örnekleri ile farklı tipte elektrik motorlarına kısa bir genel bakış olacaktır. Neden bazı motorlar elektrikli süpürgeye, bazıları davlumbaz fanına konur? Segway'de hangi motorlar var? Ve metro trenini ne hareket ettirir?

Her elektrik motorunun, en faydalı olduğu uygulamayı belirleyen bazı ayırt edici özellikleri vardır. Senkron, asenkron, doğru akım, toplayıcı, fırçasız, valf relüktans, kademeli ... Neden içten yanmalı motorlarda olduğu gibi birkaç tip icat edip onları mükemmelliğe getirip tüm uygulamalara ve sadece onları koymayasınız? ? Her tür elektrik motorunu inceleyelim ve sonunda neden bu kadar çok olduklarını ve hangi motorun "en iyi" olduğunu tartışacağız.

DC motor (DC motor)

Herkes bu motora çocukluğundan beri aşina olmalıdır, çünkü eski oyuncakların çoğunda bulunan bu motor türüdür. Bir pil, pim başına iki kablo ve daha fazla tasarım becerisine ilham veren tanıdık bir uğultu sesi. Bunu herkes yaptı mı? Umut. Aksi takdirde, bu makale büyük olasılıkla ilginizi çekmeyecektir. Böyle bir motorun içinde, mile bir kontak düzeneği monte edilmiştir - rotorun konumuna bağlı olarak rotordaki sargıları değiştiren bir toplayıcı.

Motora sağlanan doğru akım, sargının bir veya diğer parçalarından geçerek bir tork oluşturur. Bu arada, uzağa gitmeden, muhtemelen herkes ilgilendi - oyuncaklardan bazı DPT'lerde, doğrudan temas noktalarında (yukarıdaki fotoğrafta olduğu gibi) ne tür sarı şeyler vardı? Bunlar kapasitörlerdir - toplayıcının çalışması sırasında, anahtarlama nedeniyle akım tüketimi darbelidir, voltaj atlamalarda da değişebilir, bu nedenle motor çok fazla parazit oluşturur. DPT radyo kontrollü bir oyuncağa takılırsa özellikle rahatsız edici olurlar. Kapasitörler, bu tür yüksek frekanslı dalgalanmaları sönümler ve buna göre girişimi ortadan kaldırır.

DC motorlar, çok küçükten (telefondaki titreşim) çok büyüğe, genellikle bir megavata kadar değişir. Örneğin, aşağıdaki fotoğraf 810kW gücünde ve 1500V voltajlı bir elektrikli lokomotifin çekiş motorunu göstermektedir.

DPT'ler neden daha güçlü hale gelmiyor? Tüm DPT'lerin ve özellikle yüksek güçlü DPT'lerin temel sorunu kollektör ünitesidir. Kayan bir kontak kendi başına çok iyi bir fikir değildir ve kilovoltlar ve kiloamperler için kayan bir kontak daha da iyi bir fikirdir. Bu nedenle, yüksek güçlü DCT'ler için bir kollektör tertibatının tasarımı bir sanattır ve bir megavattan daha yüksek bir güçte, güvenilir bir kollektör yapmak çok zor hale gelir.

Tüketici kalitesinde DPT, kontrol edilebilirlik açısından basitliği açısından iyidir. Momenti, armatür akımıyla doğru orantılıdır ve hız (en azından boşta) uygulanan voltajla doğru orantılıdır. Bu nedenle, mikrodenetleyiciler, güç elektroniği ve değişken frekanslı AC sürücüler çağının ortaya çıkmasından önce, hız veya torku kontrol etmenin gerekli olduğu görevler için en popüler elektrik motoru DCT idi.

Armatürün (rotorun) etkileştiği ve bundan dolayı bir torkun ortaya çıktığı DPT'de uyarma manyetik akısının tam olarak nasıl oluştuğundan da bahsetmek gerekir. Bu akı iki şekilde yapılabilir: kalıcı mıknatıslar ve uyarma sargısı. Küçük motorlarda, kalıcı mıknatıslar çoğunlukla büyük motorlarda kurulur - bir uyarma sargısı. Uyarma sargısı başka bir kontrol kanalıdır. Uyarma sargısının akımındaki artışla manyetik akısı artar. Bu manyetik akı, hem motor tork formülüne hem de EMF formülüne dahildir.

Uyarma manyetik akısı ne kadar yüksek olursa, aynı armatür akımında geliştirilen tork da o kadar yüksek olur. Ancak makinenin EMF'si ne kadar yüksek olursa, bu da aynı besleme voltajıyla motorun rölanti devrinin daha düşük olacağı anlamına gelir. Ancak manyetik akıyı azaltırsanız, o zaman aynı besleme voltajında, boşta kalma frekansı daha yüksek olur ve uyarma akısı sıfıra düştüğünde sonsuza gider. Bu, DPT'nin çok önemli bir özelliğidir. Genel olarak, DPT denklemlerini incelemenizi şiddetle tavsiye ederim - bunlar basit, doğrusaldır, ancak tüm elektrik motorlarına genişletilebilirler - işlemler her yerde benzerdir.

Üniversal komütatör motoru

İşin garibi, bu, adı en az bilinen günlük yaşamda en yaygın elektrik motorudur. Neden oldu? Tasarımı ve özellikleri bir DC motorla aynıdır, bu nedenle genellikle sürücü ders kitaplarında DCT bölümünün en sonunda bahsedilir. Aynı zamanda, toplayıcı = DPT ilişkilendirmesi kafaya o kadar sıkı oturur ki, adına “doğru akım” bulunan bir DC motorun teorik olarak bir alternatif akım ağına bağlanabileceği herkesin aklına gelmez. Hadi çözelim.

Bir DC motorun dönüş yönü nasıl değiştirilir? Bunu herkes bilir, armatür güç kaynağının polaritesini değiştirmek gerekir. Başka ne? Ayrıca, uyarma mıknatıslar tarafından değil de sargı tarafından yapılıyorsa, uyarma sargısının güç kaynağının polaritesini de değiştirebilirsiniz. Ve polarite hem armatürde hem de uyarma sargısında değiştirilirse? Doğru, dönüş yönü değişmeyecek. Peki neyi bekliyoruz? Armatür ve uyarma sargılarını seri veya paralel olarak bağlarız, böylece polarite burada ve orada aynı şekilde değişir, ardından onu tek fazlı bir AC ağına yerleştiririz! Bitti, motor dönecek. Yapılması gereken tek bir küçük dokunuş vardır: Uyarma sargısından alternatif bir akım aktığı için, manyetik devresi, gerçek bir DCT'den farklı olarak, girdap akımlarından kaynaklanan kayıpları azaltmak için lamine edilmelidir. Ve böylece, tasarımı gereği DC motorun bir alt türü olan, ancak ... hem AC hem de DC'de harika çalışan sözde "evrensel toplayıcı motoru" aldık.

Bu tip motor, hız kontrolünün gerekli olduğu ev aletlerinde en yaygın olanıdır: matkaplar, çamaşır makineleri ("doğrudan tahrikli" değil), elektrikli süpürgeler, vb. Neden bu kadar popüler? Düzenleme kolaylığı nedeniyle. DCT'de olduğu gibi, AC şebekesi için bir triyak (çift yönlü tristör) tarafından yapılan voltaj seviyesi ile düzenlenebilir. Kontrol şeması o kadar basit olabilir ki, örneğin doğrudan bir elektrikli el aletinin "tetiğine" sığar ve bir mikro denetleyici, PWM veya rotor konum sensörü gerektirmez.

asenkron motor

Komütatör motorlarından bile daha yaygın olan endüksiyon motorudur. Yalnızca, esas olarak üç fazlı bir ağın olduğu endüstride dağıtılır. Kısacası statoru, dağıtılmış iki fazlı veya üç fazlı (daha az sıklıkla çok fazlı) bir sargıdır. Bir AC voltaj kaynağına bağlanır ve dönen bir manyetik alan oluşturur. Rotor, içinde manyetik devrenin demirinin bulunduğu bakır veya alüminyum bir silindir olarak düşünülebilir. Gerilim açıkça rotora uygulanmaz, ancak statorun değişen alanı nedeniyle orada indüklenir (bu nedenle motora İngilizce endüksiyon denir). Sincap kafesli rotorda ortaya çıkan girdap akımları, stator alanıyla etkileşerek bir tork oluşturur.

Asenkron motor neden bu kadar popüler?

Fırçalı motor gibi kayan bir kontağa sahip değildir ve bu nedenle daha güvenilirdir ve daha az bakım gerektirir. Ek olarak, böyle bir motor AC şebekesinden “doğrudan çalıştırma” ile çalıştırılabilir - motorun çalışacağı (büyük bir başlangıç ​​​​akımı ile) “ağdaki” bir anahtarla açılabilir. 5-7 kez, ancak kabul edilebilir). Nispeten yüksek güce sahip DPT bu şekilde açılamaz, toplayıcı başlangıç ​​akımından yanacaktır. Ayrıca, DPT'lerin aksine asenkron sürücüler çok daha güçlü hale getirilebilir - yine bir toplayıcı olmaması nedeniyle onlarca megavat. Aynı zamanda, bir asenkron motor nispeten basit ve ucuzdur.

Asenkron motor günlük hayatta da kullanılmaktadır: hızı düzenlemenin gerekli olmadığı cihazlarda. Çoğu zaman bunlar "kapasitör" motorlar veya aynı olan "tek fazlı" asenkron motorlardır. Aslında bir elektrik motoru açısından "iki fazlı" demek daha doğru olsa da, motorun sadece bir fazı doğrudan ağa, ikincisi ise bir kapasitör aracılığıyla bağlanır. Kapasitör, dönen bir eliptik manyetik alan oluşturmanıza izin veren ikinci sargıdaki voltajın faz kaymasını sağlar. Tipik olarak, bu tür motorlar egzoz fanlarında, buzdolaplarında, küçük pompalarda vb. kullanılır.

eksi asenkron motor düzenlenmesi zor olması nedeniyle DPT ile karşılaştırıldığında. Asenkron motor, alternatif akım motorudur. Bir asenkron motor, frekansı düşürmeden voltajı düşürürse, hızı biraz düşürür, evet. Ancak sözde kaymayı artıracak (dönme hızının stator alanının frekansından gecikmesi), rotordaki kayıplar artacak, bu nedenle aşırı ısınabilir ve yanabilir. Bunu bir arabanın hızını sadece debriyaj ile kontrol etmek, tam gaz vermek ve dördüncü vitese geçmek gibi düşünebilirsiniz. Bir endüksiyon motorunun hızını uygun şekilde kontrol etmek için hem frekans hem de voltaj orantılı olarak ayarlanmalıdır.

Ve vektör kontrolünü tamamen organize etmek daha iyidir. Ancak bu, bir frekans dönüştürücü gerektirir - invertör, mikro denetleyici, sensörler vb. Güç yarı iletken elektroniği ve mikroişlemci teknolojisi çağından önce (geçen yüzyılda), frekans kontrolü egzotikti - bununla hiçbir ilgisi yoktu. Ancak bugün, bir frekans dönüştürücüye dayalı ayarlanabilir bir asenkron elektrikli sürücü zaten fiili bir standarttır.

Senkronize motor

Senkron sürücülerin birkaç alt türü vardır - mıknatıslı (PMSM) ve mıknatıssız (uyarma sargısı ve kayma halkalı), sinüzoidal EMF'li veya trapezoidal (fırçasız DC motorlar, BLDC). Buna bazı step motorlar da dahildir. Güç yarı iletken elektroniği çağından önce, senkron makineler jeneratör olarak (tüm enerji santrallerinin neredeyse tüm jeneratörleri senkron makinelerdir) ve ayrıca endüstrideki herhangi bir ciddi yük için güçlü sürücüler olarak kullanılıyordu.

Tüm bu makineler kayan halkalarla yapılmıştır (fotoğrafta görebilirsiniz), elbette bu tür güçlerde kalıcı mıknatıslardan uyarımdan söz edilmiyor. Aynı zamanda, bir senkron motorun, asenkron bir motorun aksine, yol verme konusunda büyük sorunları vardır. Güçlü bir senkron makineyi doğrudan üç fazlı bir ağa açarsanız, her şey kötü olacaktır. Makine senkron olduğu için kesinlikle şebeke frekansı ile dönmelidir. Ancak saniyenin 1/50'si kadar sürede, rotorun sıfırdan ana frekansa hızlanmak için zamanı olmayacak ve bu nedenle, an değişeceği için basitçe ileri geri seğirecektir. . Buna "senkronize olmayan motor senkronizasyonu" denir. Bu nedenle, gerçek senkron makinelerde, asenkron başlatma kullanılır - senkron makinenin içinde küçük bir asenkron başlatma sargısı yaparlar ve makineyi hızlandırmak için asenkron olanın "sincap kafesini" simüle ederek uyarma sargısını kısa devre yaparlar. frekans yaklaşık olarak alan dönüş frekansına eşittir ve bundan sonra DC uyarma açılır ve makine senkronizasyona çekilir.

Ve bir asenkron motorda, alan frekansını değiştirmeden rotor frekansını düzenlemek en azından bir şekilde mümkünse, o zaman senkron motorda bu hiçbir şekilde imkansızdır. Ya sık bir alanla döner ya da senkronizasyondan düşer ve iğrenç geçişlerle durur. Ek olarak, mıknatıssız bir senkron motor, enerjiyi rotordaki alan sargısına aktarmak için kayma halkalarına (kayan bir kontak) sahiptir. Karmaşıklık açısından, bu elbette bir DPT toplayıcı değil, ancak yine de kayan bir temas olmadan daha iyi olurdu. Bu nedenle endüstride düzensiz yükler için daha az kaprisli asenkron sürücüler kullanılmaktadır.

Ancak güç yarı iletken elektroniği ve mikro denetleyicilerin ortaya çıkmasıyla her şey değişti. Motor rotoruna bir konum sensörü aracılığıyla bağlanan senkron bir makine için istenen herhangi bir alan frekansını oluşturmayı mümkün kıldılar: motorun bir valf çalışma modu (otomatik komütasyon) veya vektör kontrolü düzenlemek için. Aynı zamanda, sürücünün bir bütün olarak (senkron makine + invertör) özelliklerinin bir DC motordan elde edilenlerle aynı olduğu ortaya çıktı: senkron motorlar tamamen farklı renklerle parıldadı. Bu nedenle, 2000 yılında bir yerden başlayarak, sabit mıknatıslı senkron motorların "bomlaması" başladı. İlk başta, küçük BLDC motorları gibi daha soğuk fanlara çekingen bir şekilde sürünerek çıktılar, sonra uçak modellerine geçtiler, sonra doğrudan tahrik olarak çamaşır makinelerine, elektrikli çekişe (Segway, Toyota Prius, vb.), Giderek daha fazla yer değiştiren bu tür görevlerde klasik komütatör motoru. Günümüzde sabit mıknatıslı senkron motorlar giderek daha fazla uygulamayı ele geçiriyor ve büyük bir hızla ilerliyor. Ve hepsi elektronik sayesinde. Peki senkron asenkron motor neden konvertör + motor setinden daha iyidir? Ve daha kötüsü ne? Bu konu makalenin sonunda ele alınacaktır, ancak şimdi birkaç elektrik motoru türünü daha inceleyelim.

Kendinden uyarımlı valf relüktans motoru (VID SV, SRM)

Birçok ismi var. Genellikle kısaca valf relüktans motoru (VIM) veya valf relüktans makinesi (VIM) veya sürücü (VIP) olarak adlandırılır. İngilizce terminolojide bu, anahtarlamalı bir relüktans sürücü (SRD) veya motordur (SRM), anahtarlamalı manyetik dirençli bir makine olarak tercüme edilir. Ancak, bu motorun çalışma prensibinde farklılık gösteren başka bir alt türü biraz daha düşük olarak kabul edilecektir.

Bunları birbiriyle karıştırmamak için, Moskova Güç Mühendisliği Enstitüsü Elektrikli Tahrik Departmanında ve LLC NPF Vector'de, bu bölümde ele alınan "sıradan" VID'ye "anahtarlı isteksizlik" diyoruz. motor" veya kısaca VID SV, uyarma ilkesini vurgular ve onu aşağıda tartışılan makineden ayırır. Ancak diğer araştırmacılar da buna kendi kendini mıknatıslayan GÖRÜNÜM, bazen reaktif GÖRÜNÜM (tork üretiminin özünü yansıtan) diyor.

Yapısal olarak, bu en basit motordur ve prensip olarak bazı kademeli motorlara benzer. Rotor dişli bir demir parçasıdır. Stator da dişlidir, ancak farklı sayıda dişe sahiptir. Çalışma prensibini açıklamanın en kolay yolu şu animasyondur:

Rotorun mevcut konumuna göre fazlara doğru akım uygulayarak motorun dönmesini sağlayabilirsiniz. Fazlar farklı bir sayı olabilir. Şekilde gösterilen üç faz için gerçek sürücü akım dalga biçimi (akım sınırı 600A):

Ancak, motorun basitliği için ödeme yapmanız gerekiyor. Motor tek kutuplu akım/gerilim darbeleriyle beslendiğinden, doğrudan “ağa” açılamaz. Bir dönüştürücü ve bir rotor konum sensörü gereklidir. Ayrıca, dönüştürücü klasik değildir (altı tuşlu bir inverter gibi): SRD dönüştürücünün her fazı için, bu bölümün başındaki fotoğrafta olduğu gibi yarım köprülere sahip olması gerekir.

Sorun, bileşenlerin maliyetini azaltmak ve dönüştürücülerin düzenini iyileştirmek için, güç anahtarları ve diyotların genellikle ayrı yapılmamasıdır: genellikle aynı anda iki anahtar ve iki diyot içeren hazır modüller kullanılır - yani - raflar denir. Ve VID SV için dönüştürücüye en sık takılması gerekenler tam olarak onlardır, sadece güç anahtarlarının yarısını kullanılmadan bırakır: fazladan bir dönüştürücü olduğu ortaya çıkar. Her ne kadar son yıllarda, bazı IGBT modül üreticileri SRD'ler için özel olarak tasarlanmış ürünler piyasaya sürdüler.

Bir sonraki sorun tork dalgalanmasıdır. Dişli yapısı ve darbeli akım nedeniyle, tork nadiren sabittir - çoğunlukla titreşir. Bu, motorların nakliye için uygulanabilirliğini biraz sınırlar - kim tekerleklerde titreşimli bir tork olmasını ister? Ek olarak, motor yatakları bu tür çekme kuvveti darbelerinden pek iyi hissetmez. Sorun, faz akımı dalga formunun özel profilinin çıkarılmasının yanı sıra faz sayısının arttırılmasıyla bir şekilde çözülmüştür.

Bununla birlikte, bu eksikliklere rağmen, motorlar değişken bir tahrik olarak umut verici olmaya devam ediyor. Sadelikleri nedeniyle, motorun kendisi klasik bir endüksiyon motorundan daha ucuzdur. Ek olarak, bir motorun kontrolünü paralel çalışan birkaç bağımsız dönüştürücüye bölerek motoru çok fazlı ve çok bölümlü yapmak kolaydır. Bu, sürücünün güvenilirliğini artırır - örneğin dört dönüştürücüden birinin kapatılması sürücüyü bir bütün olarak durdurmaz - üç komşu bir süre hafif bir aşırı yük ile çalışır. Asenkron bir motor için böyle bir numarayı gerçekleştirmek o kadar kolay değildir, çünkü diğerlerinden tamamen bağımsız olarak ayrı bir dönüştürücü tarafından kontrol edilecek ilgisiz stator fazları yapmak imkansızdır. Ek olarak, GÖRÜNÜM, ana frekanstan "yukarı" çok iyi düzenlenmiştir. Rotorun demiri çok yüksek frekanslara sorunsuz bir şekilde döndürülebilir.

LLC NPF Vector olarak biz, bu motora dayalı birkaç projeyi tamamladık. Örneğin, sıcak su besleme pompaları için küçük bir sürücü yaptılar ve yakın zamanda AK ALROSA'nın işleme tesisleri için güçlü (1,6 MW) çok fazlı yedek sürücüler için bir kontrol sisteminin geliştirilmesini ve hata ayıklamasını tamamladılar. İşte 1.25 MW'lık bir makine:

Tüm kontrol sistemi, kontrolörler ve algoritmalar tarafımızdan NPF VECTOR LLC'de yapılmıştır, güç dönüştürücüler LLC NPP CYCL+ tarafından tasarlanmış ve üretilmiştir. İşin müşterisi ve motorların tasarımcısı "MIP" Mekhatronika "YURGTU (NPI)" şirketiydi.

Bağımsız uyarımlı valf-indüktör motoru (VID NV)

Bu, prensip olarak normal VID'den farklı, tamamen farklı bir motor türüdür. Tarihsel olarak bilinen ve yaygın olarak kullanılan bu tür valf relüktans jeneratörleri, uçaklarda, gemilerde, demiryolu taşımacılığında kullanılır, ancak bazı nedenlerden dolayı bu tür motorlarla çok az şey yapılır.

Şekil şematik olarak rotorun geometrisini ve alan sargısının manyetik akısını gösterir ve ayrıca şekildeki rotor tutarlı bir konuma ayarlanmışken (tork sıfırdır) stator ve rotorun manyetik akılarının etkileşimini gösterir. .

Rotor, aralarına bir uyarma sargısının takıldığı iki paketten (iki yarıdan) monte edilir (şekilde dört tur bakır tel olarak gösterilmiştir). Sargı, rotorun iki yarısı arasında "ortada" asılı olmasına rağmen statora bağlıdır ve dönmez. Rotor ve stator lamine demirden yapılmıştır, kalıcı mıknatıs yoktur. Stator sargısı, geleneksel bir asenkron veya senkron motor gibi üç fazlı olarak dağıtılır. Konsantre sargılı bu tür makinelerin varyantları olmasına rağmen: SRD veya BLDC motor gibi statordaki dişler. Stator sargısının dönüşleri her iki rotor paketini aynı anda kaplar.

Basitleştirilmiş bir şekilde, çalışma prensibi aşağıdaki gibi tarif edilebilir:: rotor, statordaki (stator akımlarından) ve rotordaki (uyarma akımından) manyetik akı yönlerinin çakıştığı bir konuma dönme eğilimindedir. Bu durumda, elektromanyetik momentin yarısı bir pakette, yarısı diğerinde oluşur. Stator tarafından, makine çok kutuplu bir sinüzoidal güç kaynağı (EMF sinüzoidaldir) anlamına gelir, elektromanyetik moment aktiftir (polarite akımın işaretine bağlıdır) ve tarafından oluşturulan alanın etkileşimi nedeniyle oluşur. stator sargıları tarafından oluşturulan alan ile uyarma sargısının akımı. Çalışma prensibine göre, bu makine, torkun reaktif olduğu (bir metal çubuk bir elektromıknatısa çekildiğinde ve kuvvetin işareti elektromıknatısın işaretine bağlı olmadığında) klasik step ve SRD motorlardan farklıdır. akım).

Kontrol açısından, VID NV kayma halkalı bir senkron makineye eşdeğerdir. Yani, bu makinenin tasarımını bilmiyorsanız ve onu bir "kara kutu" olarak kullanıyorsanız, o zaman uyarma sargılı senkron bir makineden neredeyse ayırt edilemez şekilde davranır. Vektör kontrolü veya otokomütasyon yapabilirsiniz, hızı artırmak için uyarı akışını zayıflatabilirsiniz, daha fazla tork oluşturmak için artırabilirsiniz - her şey klasik bir değişken uyarmalı senkron makine gibi. Sadece VID HB'de kayma kontağı yoktur. Ve mıknatısları yok. Ve ucuz bir demir iş parçası şeklinde bir rotor. Ve an, SRD'nin aksine titreşmiyor. Burada, örneğin, vektör kontrolü sırasında sinüzoidal akımlar VID NV verilmiştir:

Ayrıca LB VIEW, ST VIEW'de yapıldığı gibi çok fazlı ve çok kesitli olarak oluşturulabilir. Bu durumda, fazlar manyetik akılarla birbiriyle ilgisiz hale gelir ve bağımsız olarak çalışabilir. Onlar. sanki her biri kendi bağımsız invertörüne vektör kontrolü ile bağlı birkaç üç fazlı makine bir arada ve ortaya çıkan güç basitçe özetleniyor gibi görünüyor. Bu durumda dönüştürücüler arasında herhangi bir koordinasyon gerekli değildir - yalnızca ortak bir hız referansı gereklidir.
Bu motorun dezavantajları da vardır: Klasik senkron makinelerin aksine, VID NV'nin rotor üzerinde asenkron bir başlatma sargısı olmadığından, doğrudan ağdan dönemez. Ayrıca, tasarım olarak geleneksel VID SV'den (SRD) daha karmaşıktır.

Bu motoru temel alarak birçok başarılı projeye de imza attık. Örneğin bunlardan biri, Moskova'daki 315-1200 kW kapasiteli bölgesel ısıtma tesisleri için bir dizi pompa ve fan tahrikidir.

Bunlar, bir makinenin 2, 4 veya 6 bağımsız üç fazlı bölüme "kırıldığı" yedekli düşük voltajlı (380V) VID NV'dir. Her bölüm, sensörsüz vektör kontrollü aynı tipte kendi dönüştürücüsüne sahiptir. Böylece aynı tip konvertör ve motor tasarımı bazında gücü kolayca arttırmak mümkündür. Aynı zamanda, konvertörlerin bir kısmı merkezi ısıtma tesisinin bir güç girişine, bir kısmı da diğerine bağlanır. Bu nedenle, güç girişlerinden birinde bir "güç flaşörü" varsa, sürücü kalkmaz: bölümlerin yarısı, güç geri gelene kadar kısa bir süre aşırı yükte çalışır. Geri gelir gelmez, hareket halindeyken dinlenme bölümleri otomatik olarak devreye alınır. Genel olarak, bu proje muhtemelen ayrı bir makaleyi hak eder, bu yüzden şimdilik motorun ve dönüştürücülerin bir fotoğrafını ekleyerek bitireceğim:

Sonuç: En iyi elektrik motoru hangisidir?

Ne yazık ki, burada iki kelime yeterli değil. Ve her motorun kendi avantajları ve dezavantajları olduğu gerçeğiyle ilgili genel sonuçlar da. Çünkü en önemli nitelikler dikkate alınmaz - her bir makinenin ağırlık ve boyut göstergeleri ve makine türleri, fiyatı, ayrıca mekanik özellikleri ve aşırı yük kapasitesi. Pompalarını doğrudan ağdan çevirmek için düzensiz asenkron sürücüyü bırakalım, burada rakibi yok. Toplayıcı makineleri torna matkaplarına ve elektrikli süpürgelere bırakalım, burada düzenleme kolaylığı konusunda onlarla rekabet etmek de zordur.

Çalışma modu uzun olan ayarlanabilir bir elektrikli tahrik düşünelim. Buradaki kollektör makineleri, kollektör düzeneğinin güvenilmezliği nedeniyle hemen rekabet dışı bırakılır. Ancak dört tane daha var - senkron, asenkron ve iki tip valf indüktörü. Endüstride kullanılan ve ağırlığın ve boyutların özellikle önemli olmadığı bir pompanın, fanın ve benzeri bir şeyin tahrikinden bahsediyorsak, o zaman burada senkron makineler rekabet dışı kalır. Uyarma sargısı, zor bir öğe olan kayma halkaları gerektirir ve kalıcı mıknatıslar çok pahalıdır. Her iki tipteki asenkron sürücü ve anahtarlamalı relüktans motorları, rakip seçenekler olmaya devam ediyor.

Deneyimlerin gösterdiği gibi, her üç makine tipi de başarıyla kullanılmaktadır. Ancak - eşzamansız bir sürücüyü bölümlemek imkansızdır (veya çok zordur), yani. güçlü bir makineyi birkaç zayıf makineye ayırın. Bu nedenle, bir asenkron dönüştürücünün yüksek gücünü sağlamak için, onu yüksek voltaj yapmak gerekir: sonuçta, güç, kabaca konuşursak, voltaj ve akımın ürünüdür. Bölümlenmiş bir sürücü için bir düşük voltaj dönüştürücü alıp her biri küçük bir akım için birkaç tane ayarlayabilirsek, o zaman asenkron bir sürücü için bir dönüştürücü olmalıdır. Ancak 500V için bir dönüştürücü ve 3 kiloamperlik bir akım yapmak için değil mi? Bu tel kalın bir kol ile gereklidir. Bu nedenle, gücü artırmak için voltajı artırın ve akımı azaltın.

A yüksek gerilim dönüştürücü tamamen farklı bir problem sınıfıdır. Daha önce olduğu gibi 10kV güç anahtarlarını alıp bunlardan klasik bir 6 anahtarlı invertör yapamazsınız: böyle anahtarlar yoktur ve varsa, çok pahalıdırlar. Evirici, karmaşık kombinasyonlarda seri olarak bağlanmış düşük voltaj anahtarlarında çok seviyeli yapılır. Böyle bir invertör bazen özel bir transformatör, optik anahtar kontrol kanalları, bir bütün olarak çalışan karmaşık bir dağıtılmış kontrol sistemi çeker ... Genel olarak, güçlü bir asenkron sürücü ile her şey karmaşıktır. Aynı zamanda, valf-endüktör tahriki, kesit nedeniyle, yüksek voltajlı bir invertöre geçişi "geciktirebilir" ve bu, aşağıdakilere göre yapılan düşük voltajlı bir beslemeden birkaç megavat'a kadar sürücülerin yapılmasını mümkün kılar. klasik şema. Bu bakımdan VIP'ler asenkron bir sürücüden daha ilgi çekici hale geliyor ve ayrıca yedeklilik sağlıyorlar. Öte yandan, asenkron sürücüler yüzlerce yıldır çalışıyor ve motorlar güvenilirliklerini kanıtlamış durumda. VIP'ler yollarına devam ediyor. Belirli bir görev için en uygun sürücüyü seçmek için burada pek çok faktörün tartılması gerekir.

Ancak konu taşıma veya küçük cihazlar olduğunda işler daha da ilginç hale geliyor. Elektrikli sürücünün kütlesi ve boyutları konusunda artık dikkatsiz olmak mümkün değil. Ve burada zaten sabit mıknatıslı senkron makinelere bakmak gerekiyor. Yalnızca kütleye (veya boyuta) bölünen güç parametresine bakarsanız, kalıcı mıknatıslı senkron makineler rakipsizdir. Bireysel örnekler, diğer herhangi bir "mıknatıssız" AC sürücüden birkaç kat daha küçük ve daha hafif olabilir. Ancak burada, şimdi ortadan kaldırmaya çalışacağım tehlikeli bir yanılgı var.

Senkron bir makinenin üç kat daha küçük ve daha hafif olması, onun elektrikli çekiş için daha uygun olduğu anlamına gelmez. Her şey, kalıcı mıknatısların akışının düzenlenmemesiyle ilgili. Mıknatısların akısı, makinenin EMF'sini belirler. Belirli bir hızda, makinenin EMF'si evirici besleme voltajına ulaşır ve hızı daha fazla artırmak zorlaşır.

Aynısı torku artırmak için de geçerli. Senkron bir makinede daha büyük bir tork elde etmeniz gerekiyorsa, stator akımını arttırmanız gerekir - tork orantılı olarak artacaktır. Ancak uyarma akısını artırmak da daha verimli olacaktır - o zaman demirin manyetik doygunluğu daha uyumlu olur ve kayıplar daha düşük olur. Ama yine mıknatısların akışını artıramayız. Ayrıca senkron makinelerin bazı tasarımlarında stator akımı belirli bir değerin üzerine çıkarılamaz - mıknatısların manyetikliği giderilebilir. Ne oluyor? Senkron bir makine iyidir, ancak yalnızca tek bir noktada - nominal olanda. Nominal hız ve nominal tork ile. Yukarıda ve aşağıda - her şey kötü. Bunu çizerseniz, o andan itibaren frekansın aşağıdaki özelliğini elde edersiniz (kırmızı ile):

Şekilde yatay eksen motor torkunu, dikey eksen ise dönme hızını temsil etmektedir. Bir yıldız, nominal modun noktasını işaretler, örneğin, 60kW olsun. Gölgeli dikdörtgen, senkron makinenin sorunsuz bir şekilde kontrol edilebildiği aralıktır - örn. Nominalden torkta "aşağı" ve frekansta "aşağı".

Kırmızı çizgi, senkron makineden nominal değerin üzerinde neyin sıkıştırılabileceğini gösterir - sözde alan zayıflaması nedeniyle hızda hafif bir artış (aslında bu, d ekseni boyunca aşırı reaktif akımın oluşmasıdır. motorun vektör kontrolünde) ve ayrıca mıknatıslar için güvenli olması için bazı olası tork artışlarını gösterir. Tüm. Şimdi bu arabayı vites kutusu olmayan, pilin 60kW çıkış için derecelendirildiği hafif bir araca koyalım.

İstenen çekiş özelliği mavi renkle gösterilir. Onlar. en düşük hızdan başlayarak, örneğin 10km/s, sürücü 60kW'ını geliştirmeli ve maksimum hıza, örneğin 150km/s'ye kadar geliştirmeye devam etmelidir. Senkronize araba yakınında bile durmadı: momentumu girişteki kaldırıma (veya politik doğruluk için ön kapıdaki kaldırıma) sürmek için bile yeterli değil ve araba yalnızca 50-60 km hızlanabilir. / H.

Bu ne anlama gelir? Senkron bir makine, dişli kutusu olmadan elektrikli çekiş için uygun değil midir? Elbette uyuyor, sadece farklı bir şekilde seçmeniz gerekiyor. Bunun gibi:

Böyle bir senkron makinenin seçilmesi gereklidir, böylece gerekli çekiş kontrol aralığı tamamen mekanik özellikleri dahilindedir. Onlar. böylece makine aynı anda hem büyük bir moment geliştirebilir hem de yüksek hızda çalışabilir. Resimden de görebileceğiniz gibi... böyle bir makinenin kurulu gücü artık 60kW değil, 540kW olacaktır (bölünerek hesaplanabilir). Onlar. 60kW akülü bir elektrikli arabada, sadece gerekli torku ve hızı "geçmek" için bir senkron makine ve 540kW'lık bir invertör takmanız gerekecektir.

Tabii ki, tarif edildiği gibi, kimse yapmaz. Kimse bir arabayı 60kW yerine 540kW'a koymaz. Senkron bir makine modernize ediliyor, mekanik karakteristiği optimumdan bir noktada hız yukarı ve tork aşağı "bulaşmaya" çalışıyor. Örneğin, mıknatısları rotorun demirine gizlerler (birleşik hale getirirler), bu, mıknatısların manyetikliğini gidermekten ve alanı daha cesurca zayıflatmaktan ve ayrıca daha fazla akım yüklemekten korkmamanızı sağlar. Ancak bu tür modifikasyonlardan senkron makine ağırlık, boyut kazanıyor ve artık eskisi kadar hafif ve güzel değil. "Evirici alan zayıflatma modunda alarm verirse ne yapılmalı" gibi yeni problemler ortaya çıkar. Makinenin EMF'si, eviricinin DC bağlantısını "pompalayabilir" ve her şeyi yakabilir. Veya invertör hareket halindeyken bozulursa ne yapmalı - senkron makine kapanır ve kısa devre akımları ile kendini, sürücüyü ve kalan tüm canlı elektronikleri öldürebilir - koruma devreleri vb. gereklidir.

Bu yüzden senkron makine geniş bir kontrol aralığının gerekli olmadığı yerlerde iyidir. Örneğin, güvenlik açısından hızın 30 km / s ile sınırlandırılabileceği bir segway'de (veya orada ne kadar var?). Ayrıca senkron bir makine fanlar için idealdir: fan hızı nispeten az değişir, kuvvetin iki katı kadar - hava akışı hızın karesiyle orantılı olarak (yaklaşık olarak) zayıfladığından artık pek bir anlamı yoktur. Bu nedenle, küçük pervaneler ve fanlar için ihtiyacınız olan şey senkron bir makinedir. Ve tam orada, aslında başarıyla yerleştirildi.

Şekilde mavi ile gösterilen çekiş eğrisi, kontrollü uyarımlı DC motorlar tarafından yüzyıllardır uygulanmıştır: stator akımına ve hızına bağlı olarak alan sargı akımı değiştiğinde. RPM arttıkça, uyarma akımı da artar ve makinenin daha yüksek ve daha yüksek hızlanmasına izin verir. Bu nedenle, bağımsız (veya karma) uyarma kontrollü DPT, çoğu çekiş uygulamasında (metro, tramvaylar, vb.) klasik olarak durdu ve hala duruyor. Hangi elektrikli AC makinesi onunla rekabet edebilir?

Böyle bir karakteristiğe (güç sabitliği), uyarımın kontrol edildiği motorlar tarafından daha iyi yaklaşılabilir. Bu bir asenkron motordur ve her iki tip VIP'dir. Ancak endüksiyon motorunun iki sorunu vardır: Birincisi, doğal mekanik özelliği sabit bir güç eğrisi değildir. Çünkü bir asenkron motorun uyarılması stator üzerinden gerçekleştirilir. Ve bu nedenle, sabit bir voltajda (invertörde sona erdiğinde) alan zayıflama bölgesinde, frekansı yarı yarıya artırmak, uyarma akımında iki kat ve tork üreten akımda da bir kat düşüşe yol açar. iki. Ve motordaki moment, akım ve akışın ürünü olduğundan, moment sırasıyla 4 kat ve güç iki kat düşer. İkinci sorun, büyük bir moment ile aşırı yük sırasında rotordaki kayıplardır. Asenkron motorlarda kayıpların yarısı rotorda, yarısı statorda olur.

Taşımacılıkta ağırlık ve boyut göstergelerini azaltmak için genellikle sıvı soğutma kullanılır. Ancak su ceketi, termal iletkenlik olgusu nedeniyle yalnızca statoru etkili bir şekilde soğutacaktır. Dönen bir rotordan ısıyı çıkarmak çok daha zordur - "termal iletim" yoluyla ısı giderme yolu kesilir, rotor statora dokunmaz (yataklar sayılmaz). Motor boşluğu içindeki havayı karıştırarak veya rotordan ısı yayarak hava soğutmalı kalır. Bu nedenle, bir endüksiyon motorunun rotoru bir tür "termos" olarak ortaya çıkıyor - aşırı yüklendikten sonra (makinede dinamik hızlanmaya sahip), rotorun soğumasını beklemek uzun zaman alıyor. Ancak sıcaklığı henüz ölçülemez ... sadece modelden tahmin etmeniz gerekir.

Burada, Tesla tarafından Model S'de bir endüksiyon motorunun her iki probleminden ne kadar ustaca kaçınıldığına dikkat edilmelidir. Rotordan ısının çıkarılması sorununu çözdüler ... dönen rotora sıvı ekleyerek (ilgili bir patentleri var, burada rotor milinin içi boş ve içi sıvı ile yıkanmış ama kullanıyorlar mı bilmiyorum). Ve alan zayıfladığında torkta keskin bir düşüşle ilgili ikinci sorun ... çözmediler. Yukarıdaki şekilde "yedek" senkron motor için çizdiğim gibi çekiş özelliğine sahip bir motor koydular, sadece 540kW değil, 300kW var. Tesla'daki alan zayıflatma bölgesi çok küçüktür, yaklaşık iki katıdır. Onlar. bir binek otomobil için "fazla" bir motor koydular ve ekonomik bir sedan yerine aslında muazzam güce sahip bir spor araba yaptılar. Asenkron motorun dezavantajı bir erdeme dönüştürüldü. Ancak 100kW veya daha az güce sahip daha az "performanslı" bir sedan yapmaya çalışırlarsa, o zaman endüksiyon motoru büyük olasılıkla tam olarak aynı (300kW'da) olur, pilin yetenekleri altında yapay olarak elektroniklerle boğulur.

Ve şimdi VIP'ler. Ne yapabilirler? Ne tür bir çekişleri var? VID SV hakkında kesin olarak söyleyemem - çalışma prensibi gereği doğrusal olmayan bir motordur ve mekanik özellikleri projeden projeye büyük ölçüde değişebilir. Ancak genel olarak, istenen çekiş karakteristiğine sabit güçle yaklaşma açısından bir asenkron motordan daha iyi olması muhtemeldir. Ancak şirkette NV TYPE ile çok yakından ilgilendiğimiz için size NV TYPE hakkında daha fazla bilgi verebilirim. Yukarıdaki resimde mavi ile çizilmiş olan ve ulaşmak için çabalamak istediğimiz istenen çekiş özelliğini görüyor musunuz? Aslında sadece istenen bir özellik değil. Bu, VID NV'den biri için tork sensöründeki noktalardan aldığımız gerçek çekiş özelliğidir. VID NV'nin bağımsız bir harici uyarımı olduğundan, nitelikleri DPT NV'ye en yakındır ve uyarımı kontrol ederek böyle bir çekiş karakteristiği de oluşturabilen DPT NV'dir.

Ne olmuş? VID NV – sorunsuz çekiş için ideal makine? Tam olarak değil. Onun da bir sürü sorunu var. Örneğin, stator paketleri arasında "asılan" uyarma sargısı. Dönmemesine rağmen, ondan ısıyı çıkarmak da zordur - durumun neredeyse asenkron bir rotor gibi olduğu, sadece biraz daha iyi olduğu ortaya çıktı. Gerekirse soğutma borusunu statordan "atabilirsiniz". İkinci sorun, fazla tahmin edilen ağırlık ve boyut göstergeleridir. VID NV rotorunun resmine bakıldığında, motorun içindeki boşluğun çok verimli kullanılmadığını görebilirsiniz - yalnızca rotorun başı ve sonu "çalışır" ve orta kısım uyarma sargısı tarafından işgal edilir. Asenkron bir motorda, örneğin rotorun tüm uzunluğu boyunca, tüm demir "çalışır". Montajın karmaşıklığı - yine de tahrik sargısını rotor paketlerinin içine yerleştirebilmeniz gerekir (sırasıyla rotor katlanabilir hale getirilir, dengeleme sorunları vardır). Eh, çekiş özellikleri üst üste bindirilirse, şimdiye kadarki ağırlık ve boyut özellikleri aynı Tesla asenkron motorlarına kıyasla çok olağanüstü değil.

Ayrıca her iki GÖRÜNÜM tipinde de ortak bir sorun vardır. Rotorları bir vapur çarkıdır. Ve yüksek hızlarda (ve aynı güce sahip yüksek frekanslı makineler düşük hızlı makinelerden daha az olduğu için yüksek frekans gereklidir), içerideki havanın karışmasından kaynaklanan kayıplar çok önemli hale gelir. 5000-7000 rpm'ye kadar VID hala yapılabilirse, o zaman 20000 rpm'de büyük bir karıştırıcı olduğu ortaya çıkacaktır. Ancak bu tür frekanslarda ve çok daha yüksek bir asenkron motor, pürüzsüz bir stator nedeniyle oldukça iyi yapılabilir.

Peki sonunda elektrikli çekiş için en iyisi nedir? En iyi motor nedir?
Hiçbir fikrim yok. Hepsi kötü. Daha fazlasını icat etmemiz gerekiyor. Ancak makaleden alınacak ders şudur - farklı ayarlanabilir elektrikli tahrik türlerini birbirleriyle karşılaştırmak istiyorsanız, o zaman belirli bir görevde, yalnızca güçte değil, tüm parametrelerde, tüm parametrelerde belirli bir gerekli mekanik özellik ile karşılaştırmanız gerekir. . Ayrıca, bu makale henüz bir dizi karşılaştırma nüansını dikkate almamıştır. Örneğin, mekanik özelliğin her noktasında çalışma süresi gibi bir parametre.

Maksimum torkta, genellikle hiçbir makine uzun süre çalışamaz - bu bir aşırı yük modudur ve maksimum hızda mıknatıslı senkron makineler çok kötü hisseder - orada çelikte büyük kayıplar olur. Elektrikli çekiş için bir başka ilginç parametre de, sürücü gazı bıraktığında boşta giderken yaşanan kayıptır. VIP'ler ve endüksiyon motorları boşluk gibi dönüyorsa, sabit mıknatıslı senkron makine, mıknatıslardan kaynaklanan neredeyse nominal demir kayıplarına sahip olacaktır. Ve benzeri ve benzeri…

Bu nedenle, en iyi elektrikli sürücüyü alıp seçmek o kadar kolay değil. yayınlanan

Elektrik motorlarının kullanıldığı elektrikli ev ekipmanlarında, kural olarak, mekanik anahtarlamalı elektrikli makineler kurulur. Bu tür motorlara toplayıcı (bundan sonra KD olarak anılacaktır) denir. Bu tür cihazların çeşitli tiplerini, çalışma prensiplerini ve tasarım özelliklerini dikkate almayı öneriyoruz. Ayrıca her birinin avantaj ve dezavantajlarından bahsedeceğiz, kapsamdan örnekler vereceğiz.

Kollektör motoru nedir?

Bu tanım, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren veya tam tersini yapan bir elektrik makinesini ifade eder. Cihazın tasarımı, toplayıcıya bağlı en az bir sargının varlığını varsayar (bkz. Şekil 1).

Şekil 1. Elektrik motorunun rotorundaki toplayıcı (kırmızı ile işaretlenmiş)

Tasarım belgelerinde, bu yapısal eleman sargıları değiştirmek için ve armatürün (rotor) konumunu belirlemek için bir sensör olarak kullanılır.

CD türleri

Bu cihazları güç kaynağı türüne göre sınıflandırmak gelenekseldir, buna bağlı olarak iki CD grubu ayırt edilir:

1. Doğru akım. Bu tür makineler, yüksek başlangıç ​​torku, sorunsuz hız kontrolü ve nispeten basit bir tasarımla karakterize edilir.
2. Evrensel. Hem sabit hem de değişken elektrik gücü kaynağından çalışabilir. Kompakt boyutlar, düşük maliyet ve yönetim kolaylığı bakımından farklılık gösterir.

Birincisi, indüktörün organizasyonuna bağlı olarak iki alt türe ayrılır, kalıcı mıknatıslar veya özel uyarma bobinleri üzerinde olabilir. Tork oluşturmak için gerekli manyetik akıyı yaratmaya hizmet ederler. Uyarma bobinlerinin kullanıldığı CD'ler, sargı tiplerine göre ayırt edilir, bunlar şunlar olabilir:

• bağımsız;
• paralel;
• tutarlı;
• karışık.

Türlerle uğraştıktan sonra, her birini düşünün.

KD evrensel tip

Aşağıdaki şekil, bu tip bir elektrik makinesinin görünümünü ve ana yapısal elemanlarını göstermektedir. Bu performans neredeyse tüm CD'ler için tipiktir.

Tanımlar:

• A - mekanik bir anahtar, aynı zamanda toplayıcı olarak da adlandırılır, işlevleri yukarıda açıklanmıştır.
• B - fırça tutucular, armatür sargılarına voltajın sağlandığı fırçaları (genellikle grafitten yapılır) sabitlemeye yarar.
• C - Stator çekirdeği (malzemesi elektrik çeliği olan plakalardan monte edilmiştir).
• D - Stator sargıları, bu düğüm uyarma sistemini (indüktör) ifade eder.
• E - Çapa mili.

Bu tür cihazlar için uyarma seri ve paralel olabilir, ancak ikinci seçenek şu anda üretilmediğinden, bunu dikkate almayacağız. Evrensel sıralı uyarım KD'ye gelince, bu tür elektrikli makinelerin tipik bir diyagramı aşağıda sunulmuştur.

Üniversal bir CD, polarite değişimi meydana geldiğinde, alan ve armatür sargılarındaki akımın da yön değiştirmesi nedeniyle AC voltajında ​​çalışabilir. Sonuç olarak, tork yönünü değiştirmez.

Evrensel tasarım belgelerinin özellikleri ve kapsamı

Bu cihazın ana dezavantajları, aşağıdakilere yansıyan AC voltaj kaynaklarına bağlandığında ortaya çıkar:

• verimlilikte azalma;
• fırça toplayıcı düzeneğinde artan kıvılcım ve sonuç olarak hızlı aşınma.

Önceden, CD'ler birçok elektrikli ev aletinde (aletler, çamaşır makineleri, elektrikli süpürgeler vb.) Yaygın olarak kullanılıyordu. Şu anda üreticiler, fırçasız elektrikli makineleri tercih ederek bu tür motorları kullanmayı fiilen durdurdu.

Şimdi DC voltaj kaynaklarından çalışan toplayıcı elektrik makinelerini düşünün.

Kalıcı mıknatıs indüktörlü CD

Yapısal olarak, bu tür elektrikli makineler evrensel olanlardan farklıdır, çünkü uyarma bobinleri yerine kalıcı mıknatıslar kullanılır.

Bu tip AC, bu tipteki diğer elektrikli makinelere kıyasla en yaygın olanıdır. Bunun nedeni, tasarımın basitliği, dönüş hızının basit kontrolü (voltaja bağlı) ve yönünün değiştirilmesi (polariteyi değiştirmek yeterlidir) nedeniyle düşük maliyettir. Motorun gücü doğrudan kalıcı mıknatıslar tarafından oluşturulan alanın gücüne bağlıdır ve bu da belirli kısıtlamalar getirir.

Ana uygulama alanı, genellikle çocuk oyuncaklarında kullanılan çeşitli ekipmanlar için düşük güçlü sürücülerdir.

Avantajlar aşağıdaki nitelikleri içerir:

• düşük hızlarda bile yüksek tork;
• dinamik yönetim;
• düşük maliyetli.

Ana dezavantajlar:

• düşük güç;
• aşırı ısınmadan veya zamanla özelliklerini kaybeden mıknatıslar.

Bu cihazların ana dezavantajlarından birini (mıknatıs eskimesi) ortadan kaldırmak için, uyarma sisteminde özel sargılar kullanılır, bu tür CD'leri dikkate almaya geçelim.

Bağımsız ve paralel alan bobinleri

İlki, indüktör ve armatür sargılarının birbirine bağlı olmaması ve ayrı ayrı çalıştırılması nedeniyle bu adı almıştır (bkz. Şekil 6'daki A).

Şekil 6. Bağımsız (A) ve paralel (B) uyarma sargılı KD devreleri

Bu bağlantının özelliği, U ve U K güç kaynaklarının farklı olması gerektiğidir, aksi takdirde bir kuvvet momenti oluşmayacaktır. Bu tür koşulları düzenlemek mümkün değilse, armatür ve indüktör bobinleri paralel bağlanır (bkz. Şekil 6'daki B). Her iki CD türü de aynı özelliklere sahiptir, bunları bir bölümde birleştirmenin mümkün olduğunu gördük.

Bu tür elektrikli makinelerin torku düşük hızda yüksektir ve arttıkça azalır. Karakteristik olarak armatür ve bobin akımları bağımsızdır ve toplam akım bu sargılardan geçen akımların toplamıdır. Sonuç olarak, uyarma bobininin akımı 0'a düştüğünde, CD büyük olasılıkla başarısız olacaktır.

Bu tür cihazların kapsamı, gücü 3 kW veya daha fazla olan enerji santralleridir.

Olumlu özellikler:

• kalıcı mıknatısların olmaması, zamanla arızalanma sorununu ortadan kaldırır;

Eksiler:

• maliyet, sabit mıknatıslı cihazlardan daha yüksektir;
• arızaya yol açacağından, ikaz bobini üzerindeki akım düşüşünün eşik değerinin altına kabul edilemezliği.

Seri uyarıcı bobin

Böyle bir CD'nin şeması aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Sargılar seri bağlı olduğu için içlerindeki akım eşit olacaktır. Sonuç olarak, stator sargısındaki akım nominalden daha az olduğunda (bu küçük bir yükte olur), manyetik akının gücü azalır. Buna göre, yük arttığında, manyetik sistemin tam doygunluğuna kadar akış gücü orantılı olarak artar ve bundan sonra bu bağımlılık ihlal edilir. Yani, gelecekte armatür bobininin sargısındaki akımdaki bir artış, manyetik akıda bir artışa yol açmaz.

Yukarıdaki özellik, bu tür bir PD'nin nominalden dörtte bir daha az yükte çalıştırılmasına izin verilmemesi gerçeğinde kendini gösterir. Bu, elektrik makinesinin rotorunun dönme hızını keskin bir şekilde artırmasına, yani motorun "aşırı ısınmasına" yol açabilir. Buna göre, bu özellik, örneğin kayış tahrikli mekanizmalarda kapsam üzerinde kısıtlamalar getirmektedir. Bunun nedeni, kırıldığında elektrikli makinenin rölantiye başlamasıdır.

Bu özellik, boşta çalışmaya kadar yük düşüşlerine izin verilen, gücü 200 W'tan az olan cihazlar için geçerli değildir.

Seri bobin PD'nin avantajları, kontrolün basitliği ve dinamizmi dışında önceki modelle aynıdır. Eksilere gelince, bunlar şunları içermelidir:

• kalıcı mıknatıslardaki analoglara kıyasla yüksek maliyet;
• yüksek hızda düşük tork seviyesi;
• stator ve uyartım sargıları seri bağlı olduğundan hız kontrolünde problemler vardır;
• yüksüz çalışma CD'nin bozulmasına yol açar.

Karışık uyarma bobinleri

Aşağıdaki şekilde gösterilen şemadan görülebileceği gibi, bu tip bir CD üzerindeki bir indüktörün rotor sargısına seri ve paralel bağlanmış iki bobini vardır.

Kural olarak, bobinlerden biri daha büyük bir mıknatıslama kuvvetine sahiptir, bu nedenle sırasıyla ana olarak kabul edilir, ikincisi ektir (yardımcı). Bobinlerin sayaç ve koordineli açılmasına izin verilir, buna bağlı olarak manyetik akının yoğunluğu, her bir sargının manyetik kuvvetlerinin farkına veya toplamına karşılık gelir.

Ters yönde açıldığında, CD'nin özellikleri, seri veya paralel uyarmalı elektrik makinelerinin karşılık gelen göstergelerine yakın hale gelir (hangi bobinin ana olduğuna bağlı olarak). Yani, böyle bir dahil etme, sabit bir hız şeklinde bir sonuç elde etmek veya artan yük ile bunların artması gerektiğinde geçerlidir.

Koordineli dahil etme, CD'nin özelliklerinin paralel ve seri uyarma bobinlerine sahip elektrik makinelerinin göstergelerinin ortalama değerine karşılık gelmesine yol açar.

Bu tasarımın tek dezavantajı, diğer CD türleri ile karşılaştırıldığında en yüksek maliyettir. Fiyat, aşağıdaki olumlu nitelikler nedeniyle haklıdır:

• mıknatısların yokluğunda modası geçmez;
• anormal çalışma modları sırasında düşük arıza olasılığı;
• düşük hızda yüksek tork;
• basit ve dinamik kontrol.

Hidrokarbon yakıtların tükenmesi, çevresel durumun bozulması ve bir dizi başka neden, er ya da geç üreticileri genel nüfusun kullanımına sunulacak elektrikli araç modelleri geliştirmeye zorlayacaktır. Bu arada, çevre dostu teknoloji için yalnızca beklemek veya kişisel olarak seçenekler geliştirmek kalır.

Hala kendi başınıza çözüm aramayı ve bunları dışarıdan beklememeyi tercih ediyorsanız, o zaman hangi elektrikli araba motorlarının zaten icat edildiği, nasıl farklılaştığı ve hangisinin en umut verici olduğu hakkında bilgiye ihtiyacınız olacak.

çekiş motoru

Arabanızın kaputunun altına sıradan bir elektrik motoru koymaya karar verirseniz, büyük olasılıkla ondan hiçbir şey çıkmayacaktır. Ve hepsi bir çekiş elektrik motoruna (TED) ihtiyacınız olduğu için. Daha fazla güç, daha fazla tork üretme yeteneği, küçük boyutlar ve düşük ağırlık ile geleneksel elektrik motorlarından farklıdır.

Piller, çekiş motoruna güç sağlamak için kullanılır. Harici kaynaklardan (“prizden”), güneş panellerinden, arabaya kurulu bir jeneratörden veya kurtarma modunda (kendi kendini şarj etme) şarj edilebilirler.

Elektrikli araçlar için motorlar çoğunlukla lityum iyon pillerle çalıştırılır. TED genellikle iki modda çalışır - motor ve jeneratör. İkinci durumda, nötr hıza geçerken harcanan elektrik kaynağını yeniler.

Çalışma prensibi

Standart bir elektrik motoru iki elemandan oluşur - bir stator ve bir rotor. Birinci bileşen hareketsizdir, birkaç bobine sahiptir ve ikincisi dönme hareketleri gerçekleştirir ve mile kuvvet aktarır. Stator bobinlerine belirli bir periyodiklik ile alternatif bir elektrik akımı uygulanır, bu da rotoru döndürmeye başlayan bir manyetik alanın ortaya çıkmasına neden olur.

Bobinler ne kadar sık ​​"açılır ve kapatılırsa", şaft o kadar hızlı döner. Elektrikli araç motorlarına iki tip rotor takılabilir:

• dönüşün meydana gelmesi nedeniyle stator alanının karşısında bir manyetik alanın ortaya çıktığı kısa devre;
• faz - başlangıç ​​akımını azaltmak ve milin dönüş hızını kontrol etmek için kullanılır, en yaygın olanıdır.

Ayrıca manyetik alanın ve rotorun dönüş hızına bağlı olarak motorlar asenkron ve senkron olabilmektedir. Mevcut araç ve görevlerden bir veya başka bir tür seçilmelidir.

Senkronize motor

Senkron motor, rotor dönüş hızının manyetik alan dönüş hızıyla çakıştığı bir TED'dir. Bu tür motorların elektrikli araçlar için yalnızca 100 kW'tan daha yüksek bir güç kaynağının olduğu durumlarda kullanılması tavsiye edilir.

Çeşitlerden biri, böyle bir kurulumun stator sargısının birkaç bölüme ayrılmasıdır. Belirli bir anda belirli bir bölüme akım verilir, rotoru belirli bir açıda döndüren bir manyetik alan ortaya çıkar. Daha sonra bir sonraki bölüme akım verilir ve işlem tekrarlanır, mil dönmeye başlar.

asenkron elektrik motoru

Bir asenkron motorda, manyetik alanın dönme hızı, rotorun dönme hızına eşit değildir. Bu tür cihazların avantajı bakım kolaylığıdır - bu kurulumlarla donatılmış elektrikli araçlar için yedek parça bulmak çok kolaydır. Diğer avantajlar şunları içerir:

1. Basit yapı.
2. Bakım ve çalıştırma kolaylığı.
3. Düşük maliyetli.
4. Yüksek güvenilirlik.

Motorlar, mevcudiyet durumuna göre kollektörlü ve fırçasız olabilir. Kollektör - alternatif akımı doğru akıma dönüştürmek için kullanılan bir cihaz. Fırçalar, elektriği rotora iletmek için kullanılır.

Elektrikli araçlar için fırçasız motorlar daha hafif, daha kompakt ve daha verimlidir. Aşırı ısınma ve daha az elektrik tüketme olasılıkları daha düşüktür. Böyle bir motorun tek dezavantajı, toplayıcı görevi gören elektronik birimin yüksek fiyatıdır. Ayrıca fırçasız motorla donatılmış elektrikli araçlar için yedek parça bulmak daha zordur.

elektrik motoru üreticileri

Ev yapımı elektrikli araçların çoğu, bir toplayıcı motor kullanılarak tasarlanmıştır. Bunun nedeni bulunabilirlik, düşük fiyat ve basit bakımdır.

Bu motorların önde gelen üreticilerinden biri Alman şirketi Perm-Motor'dur. Ürünleri, jeneratör modunda rejeneratif frenleme yapabilir. Scooterları, motorlu tekneleri, arabaları, elektrikli kaldırma cihazlarını donatmak için aktif olarak kullanılır. Her elektrikli arabaya takılırsa, fiyatları çok daha düşük olacaktır. Şimdi 5-7 bin euro arasında tutuyorlar.

Popüler bir üretici, fırçasız ve fırçalanmış komütatör motorları üreten Etek'tir. Kural olarak, bunlar sabit mıknatıslarla çalışan üç fazlı motorlardır. Kurulumların ana avantajları:

• kontrol doğruluğu;
• kurtarma organizasyonu kolaylığı;
• basit tasarım sayesinde yüksek güvenilirlik.

Üretici listesi, kollektör elektrik motorları üreten ABD'den Advanced DC Motors fabrikası tarafından tamamlanmaktadır. Bazı modellerin özel bir özelliği vardır - ek elektrikli ekipmanı bir elektrikli arabaya bağlamak için kullanılabilen ikinci bir iş miline sahiptirler.

Hangi motoru seçmeli

Satın alma işleminin sizi hayal kırıklığına uğratmaması için, satın aldığınız modelin özelliklerini arabanın gereksinimleri ile karşılaştırmanız gerekir. Bir elektrik motoru seçerken, öncelikle türüne göre yönlendirilirler:

• Senkron kurulumlar karmaşık ve pahalıdır, ancak aşırı yük kapasiteleri vardır, yönetimi daha kolaydır, voltaj düşüşlerinden korkmazlar, yüksek yüklerde kullanılırlar. Mercedes elektrikli arabaya kurulurlar.
• Asenkron modeller düşük maliyetli, basit cihazlardır. Bakımları ve çalıştırmaları kolaydır, ancak güç çıkışları senkron bir tesisinkinden çok daha azdır.

Bir elektrikli otomobil için, elektrik motoru içten yanmalı bir motorla eşlenirse fiyat çok daha düşük olacaktır. Piyasada, bu tür kombine tesisler, maliyetleri yaklaşık 4-4,5 bin avro olduğu için daha popüler.

Elektrik motorları, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmek için tasarlanmıştır. İlk prototipleri 19. yüzyılda yaratıldı ve bugün bu cihazlar modern insanlığın yaşamına maksimum düzeyde entegre oldu. Kullanım örnekleri hayatın herhangi bir alanında bulunabilir: toplu taşımadan ev tipi kahve öğütücülere.

Elektrik motoru: kesit görünüm

Enerji dönüşümü ilkesi

Herhangi bir elektrik motorunun çalışma prensibi, şebekeye bağlandıktan sonra cihazın içinde oluşan elektromanyetik indüksiyonu kullanmaktır. Bu endüksiyonun nasıl yaratıldığını ve motorun elemanlarını harekete geçirdiğini anlamak için, iletkenlerin elektromanyetik alandaki davranışını açıklayan bir okul fizik dersine dönülmelidir.

Dolayısıyla, elektrik yüklerinin hareket ettiği sargı şeklindeki bir iletkeni manyetik bir alana daldırırsak, kendi ekseni etrafında dönmeye başlayacaktır. Bunun nedeni, yüklerin, manyetik kuvvet çizgilerine dik bir düzlem üzerindeki konumlarını değiştiren mekanik bir kuvvetin etkisi altında olmalarıdır. Aynı kuvvetin iletkenin tamamına etki ettiğini söyleyebiliriz.

Aşağıdaki şema, enerji verilmiş bir iletken döngüyü ve ona dönme hareketi veren iki manyetik kutbu göstermektedir.

Her tür elektrik motorunun işleyişinin altında yatan, bir manyetik alan ile akım taşıyan bir devrenin bir elektromotor kuvvetinin yaratılmasıyla etkileşiminin bu düzenliliğidir. Benzer koşullar yaratmak için cihazın tasarımı şunları içerir:

• Rotor (sarma) - makinenin hareketli kısmı, göbeğe ve dönüş yataklarına sabitlenmiştir. İletken bir döner devrenin rolünü oynar.
• Stator, rotorun elektrik yüklerine etki eden bir manyetik alan oluşturan sabit bir elementtir.
• Stator muhafazası. Rotor yatakları için kafes yuvaları ile donatılmıştır. Rotor, statorun içine yerleştirilmiştir.

Elektrik motorunun tasarımını temsil etmek için, önceki resme dayalı olarak bir devre şeması oluşturabilirsiniz:

Bu cihazı ağda açtıktan sonra, rotor sargılarından bir akım akmaya başlar ve bu, stator üzerinde meydana gelen manyetik alanın etkisi altında rotora dönen bir mile iletilen bir dönüş verir. Dönüş hızı, güç ve diğer performans göstergeleri, belirli bir motorun tasarımına ve elektrik şebekesinin parametrelerine bağlıdır.

Elektrik motorlarının sınıflandırılması

Tüm elektrik motorları, öncelikle içlerinden geçen akımın türüne göre kendi aralarında sınıflandırılır. Buna karşılık, bu grupların her biri, teknolojik özelliklerine bağlı olarak birkaç türe de ayrılır.
DC motorlar

Düşük güçlü DC motorlarda manyetik alan, cihaz kasasına takılı kalıcı bir mıknatıs tarafından oluşturulur ve armatür sargısı dönen bir mile sabitlenir. DPT'nin devre şeması şöyle görünür:

Çekirdek üzerinde yer alan sargı ferromanyetik malzemelerden yapılmıştır ve seri bağlı iki parçadan oluşmaktadır. Uçları, grafit fırçaların preslendiği toplayıcı plakalara bağlanır. Bunlardan biri doğru akım kaynağından pozitif bir potansiyelle beslenir ve diğeri negatiftir.

Motora güç verildikten sonra aşağıdakiler gerçekleşir:

1. Alt "pozitif" fırçadan gelen akım, bağlı olduğu temas platformuna, toplayıcı plakaya verilir.
2. Akımın sargıdan üst "negatif" fırçaya bağlı toplayıcı plakaya (noktalı kırmızı okla gösterilen) geçişi bir elektromanyetik alan oluşturur.
3. Gimlet kuralına göre, çapanın sağ üst kısmında güneyin manyetik alanı ve kuzey manyetik kutbunun sol alt kısmında vardır.
4. Aynı potansiyele sahip manyetik alanlar birbirini iter ve şemada kırmızı okla gösterilen rotorun dönmesine neden olur.
5. Toplayıcı plakaların cihazı, atalet dönüşü sırasında sargı boyunca akım akış yönünde bir değişikliğe yol açar ve çalışma döngüsü tekrarlanır.

En basit elektrik motoru

Tasarımın bariz sadeliği ile, bu tür motorların önemli bir dezavantajı, büyük enerji kayıpları nedeniyle düşük verimliliktir. Günümüzde basit ev aletlerinde ve çocuk oyuncaklarında sabit mıknatıslı DC motorlar kullanılmaktadır.

Endüstriyel amaçlı kullanılan yüksek güçlü DC motorların tasarımı kalıcı mıknatıs kullanımını sağlamaz (çok fazla yer kaplarlar). Bu makineler aşağıdaki tasarımı kullanır:

• sargı, metal bir çubuk olan daha fazla sayıda bölümden oluşur;
• her sargı, pozitif ve negatif kutuplara ayrı ayrı bağlanır;
• toplayıcı cihazdaki temas pedlerinin sayısı, sargı sayısına karşılık gelir.

Böylece her bir sargının fırçalara ve güç kaynağına sorunsuz bağlanması ile enerji kayıplarının azaltılması sağlanmaktadır. Aşağıdaki resim, böyle bir motorun armatürünün tasarımını göstermektedir:

DC elektrik motorlarının tasarımı, güç kaynağındaki polariteyi basitçe değiştirerek rotorun dönüş yönünü tersine çevirmeyi kolaylaştırır.

Elektrik motorlarının işlevsel özellikleri, akım toplama fırçalarının kaymasını ve çeşitli bağlantı şemalarını içeren bazı "hilelerin" varlığıyla belirlenir.

Toplayıcı fırça düzeneğinin milin dönüşüne göre kayması, motor çalıştırıldıktan ve uygulanan yük değiştikten sonra gerçekleşir. Bu, şaftın frenlenmesi nedeniyle makinenin verimliliğini azaltan bir etki olan "armatür reaksiyonunu" telafi etmenize olanak tanır.

DPT'yi bağlamanın üç yolu vardır:

1. Paralel uyarma devresi, genellikle bir reosta tarafından düzenlenen bağımsız bir sargının paralel bağlantısını sağlar. Bu, dönüş hızının maksimum stabilitesini ve düzgün ayarlanmasını sağlar. Bu nedenle kaldırma ekipmanlarında, elektrikli araçlarda ve takım tezgahlarında paralel uyarımlı motorlar yaygın olarak kullanılmaktadır.
2. Seri uyarma devresi ayrıca ek bir sargının kullanılmasını sağlar, ancak ana sargıya seri olarak bağlanır. Bu, gerekirse, örneğin bir trenin hareketinin başlangıcında motor torkunu keskin bir şekilde artırmaya izin verir.
3. Karışık devre, yukarıda açıklanan her iki bağlantı yönteminden de yararlanır.

Bipolar elektrik motoru

AC motorlar

Bu motorlar ile daha önce açıklanan modeller arasındaki temel fark, sargılarından geçen akımdır. Sinüzoidal bir yasaya göre tanımlar ve sürekli olarak yönünü değiştirir. Buna göre, bu motorların güç kaynağı, işaret değişkeni değerine sahip jeneratörlerden gerçekleştirilir.

Ana tasarım farklılıklarından biri, sargı dönüşlerinin yeri için özel oluklara sahip manyetik bir devre olan stator cihazıdır.

AC motorlar, çalışma prensibine göre senkron ve asenkron olarak sınıflandırılır. Kısaca bu, rotorun dönme hızının statordaki manyetik alanın dönme frekansı ile birincisinde çakıştığı, ikincisinde ise çakışmadığı anlamına gelir.

senkron motorlar

Senkron AC motorların çalışması da cihaz içinde ortaya çıkan alanların etkileşimi ilkesine dayanmaktadır, ancak tasarımlarında rotor üzerine kalıcı mıknatıslar sabitlenmiştir ve stator boyunca bir sargı gerçekleştirilir. Çalışma prensibi aşağıdaki şema ile gösterilmiştir:

Akımın geçtiği sargının iletkenleri şekilde çerçeve olarak gösterilmiştir. Rotorun dönüşü aşağıdaki gibidir:

1. Zamanın belirli bir noktasında, sabit mıknatıslı rotor serbest dönüştedir.
2. Pozitif bir yarım dalganın içinden geçtiği anda sargıda, taban tabana zıt kutuplar Sst ve Nst ile bir manyetik alan oluşur. Yukarıdaki diyagramın sol tarafında gösterilmiştir.
3. Kalıcı mıknatısın ve stator manyetik alanının aynı kutupları birbirini iter ve motoru diyagramın sağ tarafında gösterilen konuma getirir.

Gerçek koşullarda, motorun sabit ve düzgün bir şekilde dönmesini sağlamak için bir değil, birkaç sargı bobini kullanılır. Dönen bir manyetik alan yaratıldığı için dönüşümlü olarak kendi içlerinden akım geçirirler.

asenkron motorlar

Ve bir AC endüksiyon motorunda, üç (380 V ağ için) stator sargısı tarafından dönen bir manyetik alan oluşturulur. Güç kaynağına bağlantıları klemens kutusu üzerinden yapılır ve soğutma motora monte edilmiş bir fan ile gerçekleştirilir.

Birbirine kapalı birkaç metal çubuktan monte edilen rotor, mile sağlam bir şekilde bağlanarak onunla bir tane oluşturur. Çubukların birbirine bağlanmasından dolayı bu tip rotorlara sincap kafesli denir. Bu tasarımda iletken fırçaların bulunmaması nedeniyle motor bakımı büyük ölçüde basitleştirilir, hizmet ömrü ve güvenilirlik artırılır. Bu tip motorların arızalanmasının ana nedeni, mil yataklarının aşınmasıdır.

Bir endüksiyon motorunun çalışma prensibi, elektromanyetik indüksiyon yasasına dayanır - eğer stator sargılarının elektromanyetik alanının dönme frekansı, rotorun dönme frekansını aşarsa, içinde bir elektromotor kuvveti indüklenir. Bu önemlidir, çünkü aynı frekansta EMF oluşmaz ve buna bağlı olarak dönüş olmaz. Gerçekte, mil üzerindeki yük ve yatakların sürtünme direnci her zaman rotoru yavaşlatır ve çalışma için yeterli koşulları oluşturur.

Bu tip motorların ana dezavantajı, sabit bir şaft hızı elde etmenin imkansızlığıdır. Gerçek şu ki, cihazın performansı çeşitli faktörlere bağlı olarak değişir. Örneğin, mil üzerinde bir yük olmadan daire testere maksimum hızda döner. Bir tahtayı testere bıçağının yanına getirip kesmeye başladığımızda diskin hızı gözle görülür şekilde düşüyor. Buna göre, rotorun elektromanyetik alana göre dönme hızı da azalır, bu da daha da büyük bir EMF'nin indüklenmesine yol açar. Bu da akım tüketimini arttırır ve motorun çalışma gücü maksimuma çıkar.

Elektrik motorunun çalışma prensibi

Uygun güce sahip bir motor seçmek önemlidir - çok düşük, hesaplanan maksimum EMF'yi aştığı için sincap kafesli rotora zarar verir ve çok yüksek, makul olmayan enerji tüketimine yol açar.

Asenkron AC motorlar, üç fazlı bir elektrik şebekesinden çalışacak şekilde tasarlanmıştır, ancak tek fazlı bir şebekeye de bağlanabilir. Örneğin çamaşır makinelerinde ve ev atölyeleri için makinelerde kullanılırlar. Tek fazlı motor, üç fazlı motora kıyasla yaklaşık %30 daha düşük güce sahiptir - 5 ila 10 kW.

Yürütme kolaylığı ve güvenilirlik nedeniyle, asenkron AC motorlar yalnızca endüstriyel ekipmanlarda değil, aynı zamanda ev aletlerinde de yaygındır.

Üniversal komütatör motorları

Elektrikli ev aletlerinin çoğu, düşük başlangıç ​​akımlarında ve düzgün ayarda yüksek motor hızı ve tork gerektirir. Tüm bu gereksinimler, üniversal olarak adlandırılan kollektör motorları tarafından karşılanır. Tasarım olarak seri tahrikli DC motorlara çok benzerler.

DPT'den temel farkı, sargının iki bölümünün birbirine bağlandığı kutuplara birbirinden izole edilmiş birkaç elektrikli çelik levha ile tamamlanan manyetik sistemdir. Bu tasarım, elementlerin Foucault akımları ve yeniden mıknatıslanma ile ısınmasını azaltır.

Üniversal komütatör motorlardaki manyetik alanların yüksek senkronizasyonu, ağır şaft yükü altında bile yüksek dönme hızını korur. Bu nedenle, düşük güçlü yüksek hızlı ekipmanlarda ve ev aletlerinde kullanılırlar. Ayarlanabilir bir transformatör devresine bağlandığında, hızı sorunsuz bir şekilde ayarlamak mümkün hale gelir.

Bu tür elektrik motorlarının ana dezavantajı, grafit fırçaların hızlı aşınması nedeniyle motor kaynaklarının düşük olmasıdır.

Elektrik motorları senkron, asenkron, toplayıcı üretir, her birinin kendine has çalışma özellikleri vardır. Eksi büyük: İnternet, işteki farklılıklar, çalışma prensibi hakkında yetersiz fikirler veriyor. Senkron elektrik motorları hakkındaki yorumları okuyabiliriz, ancak sonunda asıl şeyi anlamıyoruz: nüanslar! HES'lerde neden bu tür jeneratörler kullanılıyor, ancak motor aynaları günlük yaşamda görünmüyor (AC motor ters çevrilebilir)?

Elektrik motorları: çeşitleri

Bu konuyla ilgili kapsamlı bilgileri okuyucuların dikkatine sunmayı amaçlamadığımızı hemen söylemeliyiz. Enginliği kavramak mümkün değil. Literatürde yer almayan olgular değerlendirilecektir. Bilgiler düzenlenmiş gibi görünüyor, yayıncıların sistematik hale getirmek için zamanları yok. Elektrik motoru türlerinin nasıl çalıştığını anlamanıza yardımcı olacağız. Basit bir numaralandırma ile başlayalım.

Kollektör motorları

Genellikle senkronize ile karıştırılır. Karbon fırçalar bulunur. Bu benzerlik sınırlıdır, kollektör motorlarının dönüş frekansları çok değişkendir, çamaşır makinesi örneğini herkes görebilir. Hız kontrolü, sargıları değiştirerek, çalışma voltajının değerini ayarlayarak (güç frekans voltajının kesme açısını değiştirerek) gerçekleştirilir.

Cihazlar arasındaki temel fark, bir toplayıcının varlığıdır. Şafta monte edilmiş özel bir kesit tasarımı. Eşit bir şekilde dolaşan birçok bobinden oluşur. Kolektör, alanın kademeli olarak mil etrafında hareket etmesi için seri anahtarlama sağlar. Statora yapışan rotor hareket etmeye başlar.

Kollektör motorlarının dezavantajları kırılganlığı (endüstri için) içerir. Günlük yaşamda, cihazların türü baskındır. Basit bir yol, hızı ayarlamaktır (sinüsoid periyodunun bir kısmını keserek). Kollektör motorları daha önce bahsedilen diğer eksileri / artıları görüyor, şimdi özellikleri inceleyeceğiz. Şaft üzerinde kesitli bir tamburun varlığı.

Yerine bir mıknatıs koyup stator alanını döndürebilir misiniz? Evet, senkron bir motor alacağız (tipik bir örnek çamaşır makinesi pompalarıdır). Sargıyı doğru akımla beslemek, stator alanını döndürmek mümkün mü? Evet senkron motor olacak. Görüyorsunuz, toplayıcı, cihazın türünü açıkça ortaya koyuyor.

asenkron motorlar

En çok endüstri tarafından kullanılır. Tasarımın sadeliğini, bir sürü güzelliği elde ediyoruz. Şok direnci, titreşim direnci: karbon fırça yok. Bunun yerine, bir yapı yığını elde edilir. Aile en kalabalık olanıdır.

İlk olarak, rotor. Kısa devre olabilir, faz. İlki şu anlama gelir: mile (ağırlığı azaltmak için silümin) üzerine bakır damarların yerleştirildiği bir yapı monte edilmiştir. İki halka ile çevre tarafından kısa devre. Bazen sincap kafesi olarak adlandırılan bir davul ortaya çıkıyor.

Dönen bir stator EMF'sinin etkisi altında bir alan ortaya çıkar, kollektör motorlarının aksine, asenkron motorlar doğru akımla başlatılmaz. ikincil ayrım. Birincil olarak adlandırıldı: kontaklar rotor için uygun değil (başlangıç ​​​​reostası hariç), şaftın tepesinde bir sincap kafesi var, aidiyetle ilgili sonuç açık. Faz asenkron makinelerde olduğu gibi, rotor bobinleri kayma halkaları aracılığıyla beslenir. Şaft kaldırılır ve yavaş yavaş ivme kazanır.

senkron motorlar

Ağın notlarına göre, hakkında bir konsept oluşturmanın imkansız olduğu bir cihaz türü. Aradaki fark basittir: alan o kadar güçlüdür ki sorunsuz yakalanır, asenkron veya (daha az ölçüde) toplayıcı motorlarda olduğu gibi kaymaz. Kalıcı bir mıknatıs tarafından daha sık sağlanır veya uyarma sargısı rotor üzerinde bulunur. Stator, istenen frekansta alternatif bir voltajla beslenir.

Dönme hızı güç kaynağı frekansına bağlıdır. Sadece iki kutup vardır, yani 25 Hz'dir (1500 rpm). Varsayabileceğimiz bir özellik: senkron bir motor görüyoruz - bir kat, bir tamsayı. Anahtar, şaft dönüş hızı ile besleme voltajının frekansının çakışmasıdır. Çoğu kutup sayısına bağlıdır. Örneğin hidroelektrik santrallerde jeneratörler 1-2 Hz şaft frekansında çalışır, endüstriyel 50 Hz paralel bağlı çok sayıda stator bobininin sarılmasıyla elde edilir.

Elektrik Motorları Nasıl Çalışır?

asenkron motorlar

Elektrik motorları arasındaki dış farklılıkları kısaca açıkladık, şimdi cihaz ve çalışma hakkında birkaç söz. Asenkron motorlar, bir stator yardımıyla eksen boyunca dönen bir manyetik alan oluşturur. Sincap kafesli tambur nadiren (eğer varsa) ferromanyetik malzemelerden yapılır. Aksi takdirde, ısıtma önemli olurdu. Aslında, bir indüksiyon fırını ortaya çıkıyor.

Silumin tamburu, manyetik alan çizgileri boyunca bakır iletkenler içerir. İletkenlik farkı, yalıtım yapılmayacak şekildedir: kırmızı-kahverengi teller akımı taşır. Stator EMF tarafından indüklenen alan zayıftır. Şaftın dağılmasına yardımcı olmak için özel önlemler uygulanır. Rotorun manyetik alanı iyi tutunmuyor, asenkron motor bir sütun gibi duruyor. Soruna karşı etkili bir önlem, çift sincap kafesinin oluşturulmasıyla sınırlıdır: ikinci bir sıra bakır tel, tambur boyunca belirli bir derinlikte uzanır. Tek bir ağın uçlarıyla birleştirildi.

Başlangıçta, mevcut frekans, alan penetrasyon derinliği büyüktür. Sincap kafesinin her iki katmanı da eserde yer almaktadır. Hızlandıkça fark düzelir, sıfıra düşer. Alan genliği azalır, sincap kafesinin dış tabakası çalışmaya devam eder. Lütfen rotorun alanı, kaymaları, gecikmeleri yakalama konusunda güçsüz olduğunu unutmayın. Bu nedenle motorlara asenkron denir. İngilizler bunu kolaylaştırıyor - buna tümevarım diyorlar.

Alan rotor hızında döndürülürse, EMF indüklenmeyi durdurur. Bunu bir yavaşlama takip edecek, hızlanma ile başlayarak döngü tekrarlanacaktır. Rotor yine de alanın gerisinde kalacaktır. Kısa devre yapan bir cihaz bu şekilde çalışır. Üç fazlı bir sargı içeren bir faz rotoru (Wikipedia sayesinde), cihazın amacına göre çeşitli işlevleri yerine getirir:

• Akım toplayıcı halkası aracılığıyla elektrikle çalışır. Şimdi rotor bir faz alır ve stator üzerinde bir EMF'yi indükler. Kademeli olarak şaft tarla tarafından alınır, diğer süreç yukarıda açıklanmıştır.
• Doğru akım ile güçlendirilmiştir. Senkron motor oluşur.
• Hızı düzenleyen reostalar, bobinler ile birlikte verilir.
• İnvertör kontrolünü uygular (karmaşık ilk durum).

Asenkron motorların çalışma prensibi: indüklenmiş EMF kullanılır, dönüş hızı alanı yakalayamaz (akımlar kaybolur). Aksi takdirde motor tipi değiştirilir (senkron). Besleme voltajının genliği genellikle hızı kontrol etmek için kullanılır. Yöntem, sincap kafesli, faz rotorlu asenkron tip motorlar için uygundur. Yöntemleri listeliyoruz:

• Sincap kafesli makineler için uygundur:
  1. Besleme gerilimi frekans regülasyonu.
  2. Stator kutup çiftlerinin sayısının değiştirilmesi. Sonuç olarak, alanın dönme hızı değişerek istenen etkiyi verir.
• Faz rotorlu makineler için şunlara izin verilir:
  1. Güç devresine bir reosta yerleştirin. Kayma kayıpları doğal olarak hızı değiştirerek artar.
  2. Özel valfler kullanın. Kayma enerjisi, harici olarak kontrol edilen tristörler aracılığıyla darbeleri kesen bir yardımcı elektrik motoruna sabit voltaj şeklinde sağlanan Larionov devresi tarafından düzeltilir. Normalde kaybedilecek olan güç geri verilir. Yardımcı motorun şaftı boyunca, sargıları kısmen güç kaynağı ağına bağlı olan bir transformatör. Ek bir EMF eklenerek hız kontrolü gerçekleştirilir. Doğrudan (bir güç kaynağı aracılığıyla) veya tristör anahtarlama açısını güç kaynağına göre değiştirerek yapılır. Frekans nominalden sapıyor.
  3. Çift beslemeli motor, yara rotorlu ekipmanda hız kontrolü için bir uygulama seçeneğidir. Tip, jeneratör devrelerini uygulamak için daha yaygın olarak kullanılır. Rotor, dönme hızıyla uzaklaşır - motor hala asenkrondur. Stator ve rotor ayrı ayrı beslenir. Her sarım için frekansı ayarlamanıza izin verir, doğal olarak istenen hız değişikliklerine yol açar.

Asenkron motorlar, kaynağın genliğini değiştirmek için uygundur. En pahalı olan valf devreleri en yüksek verime sahiptir.

asenkron tip motor

Senkron motorların çalışması

Kollektör motorlarını inceledik - nasıl tasarlanacağını anlattılar - bu yüzden bugün aileyi atlıyoruz. Aksi halde çok daha ilginç şeyler söylemek için güçsüz: forumlarda birçok anlaşmazlık var. Pek senkronize olmayan motorları - bir jeneratörü ele alacağız. Hidroelektrik santrallerini dekore etmek gibi.

Kanadın üzerine bir su akışı düştüğünde türbinin dönüş hızının nasıl düzenlendiğini hiç merak ettiniz mi? Kepenkler kılavuz kanatları? HAYIR. Jeneratör, yalnızca doğru akımla değil, aynı zamanda alternatif akımla da ikmal gerektirir. Birincisi rotora, ikincisi statora beslenir. Sonuç olarak, şaft hareket bile edemedi ama su ona yardım ediyor. Ancak akış frenleme enerjisi, yardımcı bobinlerin yanına sarılmış çalışan stator bobinlerinin EMF'sine zaten dönüştürülmüştür.

Aslında elimizde AC motorlu bir cihaz var sargılardan en çok üreten sargılardan 50 Hz frekans kaldırılıyor. Senkronizasyon besleme gerilimleri ile sağlanır. Su çok sert iterse uyarma akımı artar, stop etme önlenir. Buna paralel olarak santralin çıkış gücü de artırılır. Frekans, 50 Hz'lik nominal değere göre kaldırılan voltajın özelliklerini belirler, yüzde bir kesirden (% 0,1) fazla sapmalara izin verilmez.

Şaft saniyede 1-2 devir hızında döner. Paralel olarak bağlanan çok sayıda jeneratör sargısı, istenen sinüzoit şeklini oluşturur. Frekansın uyarma voltajı tarafından desteklendiğini vurguluyoruz, bu nedenle, artan gereksinimler ona aittir. Santralden daha fazla güç almak için gereklidir, sadece kılavuz aparatların damperleri hafifçe açılır, su kütlesi aşağı düşmeye başlar. Bıçak daha hızlı hareket etmez, uyarma akımı artar, doğal olarak daha güçlü alanların ortaya çıkmasına neden olur.

Bir AC motorun çalışma prensibi söylenenleri kopyalar, jeneratör sargıları yoktur. Daha fazla güç elde etmek için gereklidir - uyarma voltajını, güç devresi boyunca genliği artırın. Kaymayan alanların adezyonunu güçlendirir. Açıktır ki, şaftın büyük bir kütlesi bir anda 50 Hz kazanamaz (ve kazanmaz), doğru yapılan ekipman kısa sürede rejime ulaşır. Hız kutup sayısına bağlıdır.

Bugün AC motorların teknik özelliklerini ele alacak vaktimiz yoktu, bunu daha önce çeşitli cihazlarla ilgili olarak birçok kez yaptık. Gelecekte incelemelerin tekrar bir bowsprit ile konuya dönebileceğine inanıyoruz.