Comparația diferitelor tipuri de motoare electrice (care este diferența), caracteristicile, avantajele și dezavantajele, caracteristicile utilizării lor
Posibilitățile de proiectare ale motoarelor electrice garantează îndeplinirea diferitelor cerințe — în ceea ce privește puterea, caracteristicile mecanice și condițiile externe de lucru. Acest lucru permite industriei electrotehnice să producă serii specializate de motoare destinate anumitor industrii, cel mai pe deplin corespunzătoare modului de funcționare al acestor mașini de lucru.
Selectarea unui motor electric începe cu selectarea tipului de motor corespunzător caracteristicilor mecanice ale modului de funcționare al mecanismului de antrenare, ținând cont de caracteristicile economice ale diferitelor tipuri: preț, eficiență, cos phi.
Industria electrică produce următoarele tipuri de motoare electrice:
Motoare trifazate asincrone cu colivie
Dintre toate tipurile de motoare electrice, acestea sunt cele mai simple ca design, fiabile mecanic, ușor de operat și controlat și cele mai ieftine. Caracteristica mecanică este „rigidă”: viteza se modifică puțin la toate valorile de sarcină.Curent mare de pornire (5-7 ori nominal). Controlul turațiilor este dificil și nu s-a făcut aproape niciodată înainte.
Sunt produse motoare electrice cu mai multe viteze, care sunt utilizate în acţionarea maşinilor de tăiat metale şi a diferitelor unităţi care nu au dispozitive speciale pentru schimbarea vitezei. Sunt produse cu un rotor cu colivie, două, trei și patru viteze, cu comutarea numărului de poli ai înfășurării statorului.
Principalul dezavantaj al motoarelor electrice asincrone este Factor de putere (cos phi) este întotdeauna vizibil mai mic de unu, mai ales sub sarcină.
În prezent, problemele asociate cu un curent mare de pornire al motoarelor electrice trifazate asincrone sunt rezolvate cu ajutorulstartere soft (demaroare soft) și problemele de control al vitezei sunt rezolvate prin conectarea motoarelor electriceconvertoare de frecvenţă.
Avantajele motoarelor electrice asincrone, care au oferit o aplicație atât de largă și răspândită, sunt următoarele:
-
rezultate economice ridicate. Eficiența motoarelor electrice pentru utilizare în masă este în intervalul 0,8-7-0,9, pentru mașini mari - până la 0,95 și mai mult;
-
simplitatea designului, fiabilitatea mecanică, ușurința de gestionare;
-
posibilitatea de eliberare la orice capacitate practic necesară;
-
aplicabilitate ușoară a formelor structurale ale motorului la condițiile de funcționare: la temperaturi ridicate, instalare în exterior și expunere la diferiți factori climatici, în prezența prafului sau a umidității ridicate, în condiții explozive etc.
-
simplitatea controlului automat, atât ca o singură mașină de lucru, cât și ca grup de ele conectate printr-un singur proces de producție.
Motoare electrice asincrone trifazate cu inele colectoare și pornire cu reostat
În comparație cu un scurtcircuit - complexitate mai mare a controalelor și cost ridicat. Restul caracteristicilor sunt aceleași ca și pentru motoarele electrice trifazate asincrone cu rotor cu colivie.
Motoare electrice asincrone monofazate
În comparație cu trifazat — eficiență mai mică, cos phi mai mic. Sunt produse numai la capacitati unitare mici.
Dispozitivul și principiul de funcționare a motoarelor electrice asincrone
Motoare cu mai multe viteze și utilizarea lor
Motoare sincrone
Structural mai complex și mai scump decât asincron; mai greu de gestionat. Eficiența este semnificativ mai mare decât cea a celor asincrone. Rotațiile depind doar de frecvența curentului și la o frecvență constantă sunt strict neschimbate pentru toate sarcinile. Controlul vitezei nu se aplică. Principalul avantaj este posibilitatea de a lucra cu cos phi = 1 si in modul capacitiv. Sunt produse și utilizate în principal în capacități unitare de peste 100 kW.
Cum să distingem un motor sincron de un motor cu inducție
Metode și scheme de pornire a motoarelor sincrone
motoare de curent alternativ
Principalul avantaj este un control bun al vitezei. Complex structural. Prezența unui colector și a periilor afectează fiabilitatea motorului electric și necesită întreținere specială a acestora.
Motoare electrice cu curent continuu, serie, paralel și excitație mixtă
Din punct de vedere structural, este mult mai complex și mult mai scump decât asincron. Ele sunt mai greu de controlat și necesită supraveghere operațională constantă. Principalul avantaj este capacitatea ușoară de a controla viteza fără probleme și într-o gamă destul de largă.
Caracteristicile mecanice ale motoarelor în serie sunt „moale”: turația se modifică foarte sensibil odată cu sarcina, viteza motorului de șunt se modifică puțin odată cu fluctuațiile sarcinii.
Un dezavantaj comun al motoarelor de curent continuu este necesitatea unor dispozitive suplimentare pentru a obține curent continuu (amplificatoare magnetice, regulatoare de tensiune cu tiristoare etc.).
Dispozitiv cu motor de curent continuu
Dispozitivul și principiul de funcționare al motoarelor moderne de curent continuu fără perii
Motoare electrice ale sistemelor de control automat: motoare pas cu pas și servo.
Care este diferența dintre un servomotor și un motor pas cu pas
În cadrul tipului selectat, motorul este selectat pentru viteza de rotație și puterea necesară.
Alegerea corectă a motorului din punct de vedere al puterii este foarte importantă, afectând semnificativ indicatorii economici și productivitatea mașinilor de lucru.
Rezultatul supraestimării puterii instalate a motoarelor va fi funcționarea cu valori de eficiență reduse, iar pentru motoarele de inducție cu curent alternativ cu valori cos phi reduse, în plus, investițiile de capital pentru echipamente electrice vor fi supraestimate.
Subestimarea puterii va duce inevitabil la faptul că motorul se va supraîncălzi și se va eșua rapid.
Cu cât sarcina motorului este mai mare, cu atât cantitatea de căldură generată în mașină este mai mare, adică cu atât temperatura la care se va stabili este mai mare. echilibru termic.
În proiectarea mașinilor electrice, elementul cel mai sensibil la temperatură care determină capacitatea de încărcare a mașinii este izolarea înfășurărilor.
Toate pierderile de energie din motor — în înfășurările sale („pierderi de cupru”), în circuitele magnetice („pierderi de oțel”), în frecarea pieselor rotative cu aerul și în rulmenți, în ventilație („pierderi mecanice”) sunt transformate în căldură .
Conform standardelor actuale, temperatura de încălzire a materialelor izolatoare utilizate în mod obișnuit pentru înfășurările mașinilor electrice (materiale izolatoare clasa A) nu trebuie să depășească 95 ° C. La această temperatură, motorul poate funcționa în mod fiabil timp de aproximativ 20 de ani.
Orice creștere a temperaturii peste 95 ° C duce la uzura accelerată a izolației. Astfel, la o temperatură de 110°C, durata de viață va scădea la 5 ani, la o temperatură de 145°C (ceea ce se poate realiza prin creșterea puterii curentului față de cea nominală, cu doar 25%), izolația va fi distrus timp de 1,5 luni, iar la o temperatură de 225 ° C (care corespunde unei creșteri a puterii curentului cu 50%), izolația bobinei va deveni inutilizabilă în 3 ore.
Ce determină durata de viață a motoarelor electrice
Alegerea motorului din punct de vedere al puterii se face in functie de natura sarcinii create de mecanismul de actionare. Dacă sarcina este uniformă, ceea ce se întâmplă în acționarea pompelor, ventilatoarelor, motorul este luat cu o putere nominală egală cu sarcina.
Cu toate acestea, mult mai des, programul de sarcină a motorului este neuniform: crește sarcina alternativă cu scăderi, până la ralanti. În aceste cazuri, motorul este selectat cu o putere nominală mai mică decât sarcina maximă, deoarece în perioadele de sarcină redusă (sau frânare) motorul se va răci.
Au fost dezvoltate metode pentru a selecta puterea motorului în conformitate cu programul său de sarcină, de ex. cu modul de funcționare al mecanismului de antrenare. Acestea sunt prezentate în ghiduri speciale.
Alegerea echipamentelor electrice în funcție de caracteristicile tehnice