Những gì bạn cần biết về động cơ điện hiện đại

Bài báo thảo luận về các loại động cơ điện, ưu điểm và nhược điểm của chúng, triển vọng phát triển.

Các loại động cơ điện

Động cơ điện, hiện nay, là một thành phần không thể thiếu trong bất kỳ sản xuất nào. Trong các tiện ích và trong cuộc sống hàng ngày, chúng cũng được sử dụng rất thường xuyên. Ví dụ, đây là quạt, máy điều hòa không khí, máy bơm để sưởi ấm, v.v. Do đó, một thợ điện hiện đại cần phải thành thạo các loại và thiết kế của các đơn vị này.

Vì vậy, chúng tôi liệt kê các loại động cơ điện phổ biến nhất:

1. Động cơ một chiều, có neo nam châm vĩnh cửu;

2. Động cơ một chiều, với phần ứng có cuộn dây kích thích;

3. Động cơ điện xoay chiều đồng bộ;

4. Động cơ cảm ứng xoay chiều;

5. Động cơ servo;

6. Động cơ cảm ứng tuyến tính;

7. Con lăn động cơ, tức là con lăn bên trong mà động cơ điện với bánh răng được đặt;

8. Động cơ van.

Động cơ DC

Loại động cơ này trước đây được sử dụng rất rộng rãi, nhưng hiện tại nó gần như được thay thế hoàn toàn bằng động cơ điện không đồng bộ, do giá rẻ tương đối của ứng dụng sau này. Một hướng mới trong sự phát triển của động cơ DC là động cơ van DC với phần ứng nam châm vĩnh cửu.

Động cơ đồng bộ

Động cơ điện đồng bộ thường được sử dụng cho các loại ổ đĩa khác nhau hoạt động ở tốc độ không đổi, tức là cho quạt, máy nén, máy bơm, máy phát điện một chiều, v.v. Đây là những động cơ có công suất 20 - 10.000 mã lực, cho tốc độ quay 125 - 1000 vòng / phút.

Động cơ khác với máy phát điện với sự hiện diện của rôto, cần thiết cho khởi động không đồng bộ, một cuộn dây ngắn mạch bổ sung, cũng như khoảng cách tương đối nhỏ hơn giữa stato và rôto.

Động cơ đồng bộ có hiệu quả cao hơn và khối lượng trên một đơn vị công suất nhỏ hơn khối lượng không đồng bộ ở cùng tốc độ quay. Một tính năng có giá trị của động cơ đồng bộ so với động cơ không đồng bộ là khả năng điều chỉnh nó dòng điện phản ứng, tức là cosφ do sự thay đổi dòng điện kích thích của cuộn dây phần ứng. Do đó, có thể làm cho cos gần với sự thống nhất trong tất cả các phạm vi hoạt động và do đó, tăng hiệu quả và giảm tổn thất trong mạng lưới cung cấp điện.

Động cơ cảm ứng

Hiện nay, đây là loại động cơ được sử dụng phổ biến nhất. Động cơ cảm ứng là một động cơ dòng điện xoay chiều có tốc độ rôto thấp hơn tốc độ quay của từ trường do stato tạo ra.

Bằng cách thay đổi tần số và chu kỳ nhiệm vụ của điện áp cung cấp cho stato, có thể thay đổi tốc độ quay và mô men trên trục động cơ. Các động cơ cảm ứng lồng sóc thường được sử dụng. Rôto được làm bằng nhôm, giúp giảm trọng lượng và giá thành.

Những lợi thế chính của động cơ như vậy là giá thấp và trọng lượng thấp. Sửa chữa loại động cơ điện này tương đối đơn giản và rẻ tiền.

Nhược điểm chính là mô-men xoắn khởi động nhỏ trên trục và dòng khởi động lớn cao gấp 3-5 lần so với mô-men làm việc. Một nhược điểm lớn khác của động cơ cảm ứng là hiệu suất thấp ở chế độ tải một phần. Ví dụ, ở mức tải 30% danh nghĩa, hiệu quả có thể giảm từ 90% xuống 40-60%!

Cách chính để đối phó với những nhược điểm của động cơ cảm ứng là sử dụng ổ tần số. Ổ đĩa tần số chuyển đổi điện áp nguồn 220 / 380V thành điện áp xung có tần số và chu kỳ nhiệm vụ thay đổi. Do đó, có thể thay đổi rộng rãi tốc độ và mô-men xoắn trên trục động cơ và loại bỏ gần như tất cả các sai sót vốn có của nó."Bay trong thuốc mỡ" duy nhất trong "thùng mật ong" này là giá cao của ổ tần số, nhưng trên thực tế, tất cả các chi phí phải trả trong vòng một năm!

Động cơ servo

Những động cơ này chiếm một vị trí đặc biệt, chúng được sử dụng khi cần thay đổi độ chính xác về vị trí và tốc độ. Đó là công nghệ vũ trụ, robot, máy CNC, v.v.

Những động cơ như vậy được phân biệt bằng cách sử dụng các neo có đường kính nhỏ, như đường kính nhỏ là trọng lượng nhẹ. Do trọng lượng thấp, có thể đạt được gia tốc tối đa, tức là chuyển động nhanh. Những động cơ này thường có một hệ thống cảm biến phản hồi, cho phép tăng độ chính xác của chuyển động và thực hiện các thuật toán phức tạp cho sự chuyển động và tương tác của các hệ thống khác nhau.

Động cơ cảm ứng tuyến tính

Một động cơ cảm ứng tuyến tính tạo ra một từ trường di chuyển tấm trong động cơ. Độ chính xác của chuyển động có thể là 0,03 mm mỗi mét chuyển động, ít hơn ba lần so với độ dày của một sợi tóc người! Thông thường một tấm (thanh trượt) được gắn vào một cơ chế phải được di chuyển.

Những động cơ như vậy có tốc độ di chuyển rất cao (lên đến 5 m / s), và do đó hiệu suất cao. Tốc độ di chuyển và bước có thể được thay đổi. Vì động cơ có tối thiểu các bộ phận chuyển động, nó có độ tin cậy cao.

Con lăn động cơ

Thiết kế của các con lăn như vậy khá đơn giản: bên trong con lăn truyền động là một động cơ DC và hộp số thu nhỏ. Con lăn động cơ được sử dụng trên các băng tải và phân loại khác nhau.

Ưu điểm của con lăn động cơ là độ ồn thấp, hiệu quả cao hơn so với ổ đĩa ngoài, con lăn động cơ thực tế không cần bảo trì, vì nó chỉ hoạt động khi bạn cần di chuyển băng tải, tài nguyên của nó rất lớn. Khi một con lăn như vậy thất bại, nó có thể được thay thế bằng một con lăn khác trong thời gian ngắn nhất.

Động cơ van

Một van được gọi là bất kỳ động cơ trong đó việc điều chỉnh các chế độ vận hành được thực hiện bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi bán dẫn (van). Theo quy định, đây là một động cơ đồng bộ với sự kích thích từ nam châm vĩnh cửu. Stator động cơ được điều khiển bởi một biến tần với điều khiển vi xử lý. Động cơ được trang bị hệ thống cảm biến để cung cấp phản hồi về vị trí, tốc độ và khả năng tăng tốc.

Những ưu điểm chính của động cơ điện van là:

1. Không tiếp xúc và thiếu các nút cần bảo trì,

2. Tài nguyên cao;

3. Một mô-men xoắn khởi động lớn và công suất quá tải lớn của thời điểm (5 lần trở lên);

4. Transient hiệu suất cao;

5. Một phạm vi điều chỉnh khổng lồ cho tốc độ 1: 10000 trở lên, cao hơn ít nhất hai bậc so với động cơ không đồng bộ;

6. Các chỉ số tốt nhất cho hiệu quả và cos, hiệu quả của chúng ở tất cả các tải vượt quá 90%. Đồng thời, động cơ không đồng bộ, hiệu suất ở một nửa tải có thể giảm xuống 40-60%!

7. Dòng điện hở tối thiểu và dòng vào;

8. Chỉ số trọng lượng và kích thước tối thiểu;

9. Thời gian hoàn vốn tối thiểu.

Theo tính năng thiết kế, các động cơ như vậy được chia thành hai loại chính: động cơ DC và AC không tiếp xúc.

Hướng chính của việc cải thiện động cơ van tại thời điểm này là sự phát triển của các thuật toán điều khiển cảm biến không thích ứng. Điều này sẽ giảm chi phí và tăng độ tin cậy của các ổ đĩa như vậy.

Trong một bài viết nhỏ như vậy, tất nhiên, không thể phản ánh tất cả các khía cạnh của sự phát triển của hệ thống truyền động điện, bởi vì Đây là một lĩnh vực rất thú vị và phát triển nhanh chóng trong công nghệ. Các triển lãm kỹ thuật điện hàng năm cho thấy rõ sự tăng trưởng không ngừng của số lượng các công ty đang tìm cách làm chủ lĩnh vực này. Các nhà lãnh đạo của thị trường này, như mọi khi, là Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc, v.v.

Comments

[#1 Marat]

Các động cơ tốt nhất là động cơ cảm ứng lồng sóc. Mỗi thợ điện sẽ tìm ra cách kết nối chúng. Thiết bị này đơn giản, không hay thay đổi để hoạt động. Tại bất kỳ doanh nghiệp nào, có những người, trong trường hợp hỏng hóc, có thể sửa chữa và tua lại chúng. Động cơ không đồng bộ có hai nhược điểm - dòng vào cao và khó kiểm soát tốc độ quay. Với sự phát triển của công nghệ điện tử và vi xử lý và việc bổ sung các thiết bị như khởi động mềm (khởi động mềm) và bộ biến tần, những nhược điểm này của động cơ cảm ứng dễ dàng được loại bỏ. Chẳng bao lâu nữa, các động cơ DC tương tự sẽ chỉ được sử dụng trong các khu vực rất hẹp và cụ thể, có thể ở đâu đó trong giao thông. Họ chỉ có quá nhiều sai sót và mọi người đều không thích chúng. Động cơ cảm ứng đơn giản hơn nhiều, tốt hơn và thuận tiện hơn.

[#2 Cyril]

Hãy để tôi thêm một con ruồi trong thuốc mỡ vào thùng mật ong cho động cơ van. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ổ đĩa của chuyển động chính của máy. Không thể điều chỉnh từ thông kích thích cho động cơ van, tức là không thể sử dụng chế độ hoạt động với công suất không đổi, do đó, trong các máy móc, trục chính động cơ ngày càng được sử dụng, tức là trục chính của máy cũng là rôto của động cơ điện. Thiết bị này đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả.

[#3 Rumani]

Bây giờ tất cả những gì bạn cần biết - tôi biết, cảm ơn bạn.

[#4]

Ổ đĩa trong tương lai liên tục, cũng như hiện tại trực tiếp nói chung.
Đã từng có một vấn đề trong chuyển đổi hiện tại trực tiếp. Với một biến, nó dễ dàng hơn nhiều để làm. Nhưng với sự phát triển của điện tử công suất, vấn đề này đã được giải quyết. Đã có, các bộ chuyển đổi cho công suất của một vài MW được sử dụng tích cực. Lấy các tuabin gió tương tự có mảnh năng lượng 2-3 MW. Họ đã làm việc trên bộ chuyển đổi.
Bộ chuyển đổi có hiệu suất cao hơn có khả năng thay đổi hệ số công suất.
Ngoài ra, các tấm pin mặt trời tạo ra dòng điện trực tiếp, thiết bị điện tử tiêu thụ dòng điện trực tiếp. Xe điện có pin và cần được sạc bằng dòng điện trực tiếp. Ngoài ra, có động cơ DC.
Động cơ DC dễ lái hơn. Họ có một đặc tính tần số thời điểm tốt hơn. Nếu bạn đặt nam châm vĩnh cửu vào stato, bạn sẽ có được một máy phát / động cơ nhỏ gọn và tiện lợi với hiệu suất cao hơn so với nam châm không đồng bộ. Máy phát điện một chiều không tiêu thụ năng lượng phản kháng để tạo ra từ thông.

[#5 Opti]

Cyril,
"Hãy để tôi thêm một con ruồi trong thuốc mỡ vào thùng mật ong của động cơ van. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ổ của chuyển động chính của máy. Đối với động cơ van không thể điều chỉnh lưu lượng kích thích, nghĩa là bạn không thể sử dụng chế độ năng lượng không đổi."
Và không ai sẽ sử dụng động cơ điện van trong máy móc, chúng rất tuyệt vời về đặc tính của chúng đối với ô tô và máy bay.
Và tại sao bạn nhận được rằng động cơ điện van không thể được sử dụng trong chế độ với công suất không đổi ?? Những gì vô nghĩa?

[#6]

Mỗi loại động cơ có ưu điểm và nhược điểm riêng.

Động cơ DC có nam châm trong stato, tạo ra trường mạnh và không làm giảm mômen quán tính của rôto, nhưng rôto của động cơ như vậy cần được cấp nguồn, bạn phải sử dụng bộ thu, do đó nhược điểm của động cơ này: Độ tin cậy thấp, tài nguyên thấp, không thể sử dụng trong môi trường dễ cháy , mô men quán tính bổ sung.Có thể bố trí các nam châm trong rôto, nhưng sau đó bạn phải cấp nguồn cho động cơ bằng bộ điều khiển, và động cơ sẽ được gọi là van.

Một động cơ không đồng bộ là một điều khá hứa hẹn, nhưng không phải trong phiên bản cổ điển, vì hoạt động đầy đủ của nó, bạn vẫn cần một bộ điều khiển hoặc bộ biến đổi xung, lợi thế của nó, phát triển công nghệ tốt.

Theo tôi, công nghệ hứa hẹn nhất là động cơ phản lực van, không tính bộ điều khiển, trong số những thứ khác, chúng rẻ hơn nhiều so với bất kỳ loại động cơ nào, kể cả loại không đồng bộ, vì chúng được chế tạo đơn giản hơn và cần ít vật liệu dẫn điện hơn (đồng). Nhưng chúng cũng có nhược điểm, chẳng hạn như tiếng ồn.

[#7 Alex Shur]

Tác giả đã làm một số công việc, nhưng bài viết là thô. Không có cách tiếp cận có hệ thống để trình bày và lỗi rõ ràng. Vì vậy, những lợi thế và bất lợi của động cơ van được mô tả chi tiết và từng điểm một, trong khi các động cơ khác là bình thường. Việc phân loại động cơ không chính xác. Nó là cần thiết để phân loại trong khuôn khổ của một thuộc tính cụ thể, và không chỉ bằng cách nào đó. Bạn có thể viết rằng một động cơ là van và động cơ kia là màu đỏ. Vì vậy, các con lăn động cơ được mô tả trong bài viết (khoản 7 của phân loại) khác với các loại khác trong danh sách không phải bởi nguyên tắc làm việc, mà bởi thiết kế của chúng. Bên trong con lăn, tất cả các loại động cơ từ 1 đến 8 có thể được cài đặt ngoại trừ 6 (tuyến tính).