• Articles
• admin

znalost různých typů elektromotorů není nikdy bez výhod díky rozšířenému používání motorů z domácích do průmyslových aplikací. Pokud vlastníte klimatizační systém doma nebo provozujete vzduchový kompresor v průmyslovém závodě, používáte elektromotory. Pokud tedy víte o různých typech elektromotorů, můžete lépe porozumět systému, který vlastníte, a mít lepší kontrolu nad jeho provozem.

zde v Linquip jsme vám poskytli pohodlnou platformu pro nalezení typu elektromotorů, které potřebujete pro vaši aplikaci. Kromě toho se v tomto příspěvku snažíme demystifikovat různé typy elektromotorů pro vaši referenci. Takže zůstaňte naladěni!

Co Jsou Elektromotory?

než se dozvíte o různých typech elektromotorů, je lepší začít s otázkou „co je elektromotor“? Nejkratší odpověď je, že elektromotor nebo jen motor je elektromechanické zařízení, které přijímá elektrickou energii a přeměňuje ji na pohybovou nebo mechanickou energii.

že pohyb je většinou rotačního tvaru. Tok elektrického proudu indukuje magnetické pole a to, co se děje v elektromotoru, je produkovat rotační pohyb kolmý ke směru proudu a magnetického pole.

aplikace elektromotorů

elektromotory lze použít pro domácí aplikace, například v elektrických spotřebičích, jako jsou klimatizace, vysavače, ventilátory, kuchyňské roboty atd. které všechny využívají rotační sílu elektromotorů svým vlastním způsobem, nebo dokonce v hračkách, jako jsou dálkově ovládaná autíčka nebo modelová letadla.

když už mluvíme o elektrických modelů vozidel, větší složitější verze elektromotorů lze nalézt ve skutečné velikosti elektrických automobilů a letadel (dobře, tyto letouny jsou stále studovány, aby se stal komerčně dostupné).

v neposlední řadě jsou některé typy elektromotorů široce používány pro průmyslové aplikace, jako jsou průmyslové plynové kompresory, čerpadla, Zvedací vozidla, míchačky atd.

způsoby klasifikace elektromotorů

různé typy elektromotorů lze klasifikovat různými způsoby. Jeden způsob klasifikace by byl založen na jejich přílohách. Máme otevřené motory odolné proti odkapávání (ODP) vhodné pro čisté, suché, vnitřní aplikace, jejichž vylepšenou verzí jsou motory chráněné proti povětrnostním vlivům s konfigurací skříně WP1 nebo WP2. Máme také zcela uzavřený ventilátor chlazený (TEFC), zcela uzavřený vzduch nad (TEAO), zcela uzavřený nuceně větraný (TEFV) a zcela uzavřený nevětraný (TENV) konfigurace skříně pro různé typy elektromotorů. Existují také motory odolné proti výbuchu (Ex) používané v oblastech s nebezpečím výbuchu v důsledku přítomnosti některých výbušných kapalin, prachu atd. v oblasti.

nicméně elektromotory jsou obvykle klasifikovány na základě jejich zdroje energie. Existují střídavé nebo střídavé motory, ve kterých proud mění směr při určité frekvenci. Existují také stejnosměrné nebo stejnosměrné motory, které jsou široce používány v malých aplikacích díky jejich snadné regulaci rychlosti.

střídavé motory se dále dělí na jednofázové a třífázové. Jednofázový motor může dosáhnout výkonu asi 3 KW dodávaného z jednofázového napájení, což je případ domácích a komerčních aplikací. Na druhé straně třífázový motor může produkovat výkon až 300 KW. Tyto motory jsou ideální volbou pro průmyslové aplikace.

střídavé motory

jak již bylo zmíněno dříve, střídavý motor je jedním z typů elektromotorů, které používají proud se střídavým směrem. Tyto motory nejsou tak snadno regulovatelné jako stejnosměrné; nicméně, s trochou trestu za výkon, lze použít střídavé motory s měniči s proměnnou frekvencí pro lepší řízení rychlosti.

existují dva široce používané typy střídavých motorů a jeden další méně běžný typ:

• indukční (asynchronní) motory

indukční nebo asynchronní motor je mechanismus, který nikdy neběží synchronní rychlostí. Tento motor přeměňuje elektrickou energii na mechanickou energii využitím elektromagnetických indukčních jevů. U těchto typů elektromotorů se magnetické pole otáčí ve statorech, které indukují proud v rotoru, což vede k otáčení motoru. Protože rotace rotoru je indukována magnetickým polem mimo něj, jsou tyto motory externě buzeny. Existují dva typy indukčních motorů založených na struktuře rotoru: indukční motory veverkové klece a indukční motory s fázovým vinutím.

• synchronní motory

co se děje u synchronních typů elektromotorů, je přímá aplikace magnetického pole na vinutí rotoru, což má své nevýhody a výhody. Takové motory s vnitřním buzením vyžadují odlišné požadavky na ochranu a řízení než asynchronní motory.

• lineární motory

existují také lineární typy elektromotorů, ve kterých stator a rotor nejsou válcovány, a proto vytvářejí lineární sílu místo točivého momentu. Tento typ motoru se běžně vyskytuje u posuvných dveří a pohonů.

indukční Motor

indukční motor je jedním z typů elektromotorů, který je pravděpodobně nejpoužívanější pro průmyslové aplikace. Stator je magnetizován kvůli jeho připojení k elektrické síti, pak magnetické pole indukuje napětí a tím i proud ve vinutí rotoru, pak indukovaný proud v rotoru vytváří další magnetické pole a pak interakce mezi těmito dvěma magnetickými poli vytváří rotační sílu nebo točivý moment, který pohání hřídel motoru.

tyto motory mají velmi jednoduchou konstrukci a robustní konstrukci s nízkou cenou a snadnou údržbou. Přicházejí také v široké škále výkonových hodnocení jsou, jak již bylo řečeno, nejpoužívanější typy elektromotorů. Nicméně, řízení rychlosti není snadné bez měniče kmitočtu, díky kterému motor běží a s zaostávajícím účiníkem.

indukční motor je dodáván ve dvou různých typech indukčního motoru rotoru veverky a indukčního motoru vinutého rotoru, jak bylo zmíněno dříve. Každý z těchto motorů může být také jednofázový nebo třífázový. Jednofázové indukční motory jsou méně běžně používaným typem indukčních motorů v průmyslu. Uvádí se, že Třífázový indukční motor je jedním z typů elektromotorů, které si přivlastnily asi 70% podílu na trhu průmyslových indukčních motorů.

motor vinutého rotoru nebo motor s kluzným kroužkem má více závitů vinutí, což znamená, že má vyšší indukované napětí a snižuje proud než indukční motor s klecí veverky. Mohly by také produkovat více spouštěcího momentu. Na druhé straně je jejich výroba komplikovanější kvůli jejich přidanému počtu součástí ve srovnání s indukčními motory s veverkovou klecí, což výrazně zvyšuje jejich jednotkové náklady i náklady na údržbu.

• indukční motor rotoru veverkové klece je vyroben z paralelně uspořádaných vodivých tyčí, které jsou na obou koncích zkratovány zkratovacími kroužky.
  • jednofázové indukční motory s veverkovou klecí mají jedno vinutí statoru a vždy existuje nějaké jiné zařízení, které nastartuje motor. Jsou ideální pro aplikace, které vyžadují jen několik koňských sil, například pro domácí spotřebiče. Dosud byly ve skutečnosti nejrozšířenější pro domácí spotřebiče.
  • třífázové indukční motory s veverkovou klecí zvládnou vysoké nároky na výkon; jejich výkon by se mohl pohybovat od velmi malých až po stovky koňských sil. Jsou také samočinné. Téměř 90% třífázových asynchronních motorů používaných v průmyslu, jako jsou čerpadla, Kompresory a ventilátory, je typů Veverkových klecí.

• indukční motor vinutého rotoru má distribuované vinutí, které je dvouvrstvé. Důvodem názvu je, že rotor těchto typů elektromotorů je navinut pro tolik pólů jako stator. Vzhledem k jejich vyšším nákladům jsou vinuté rotorové motory zvažovány pro situace, kdy je vyžadován vysoký počáteční točivý moment.
  • jednofázové vinuté rotorové motory jsou vhodné pro spíše vyšší výkon než jejich protějšky veverky. Mohou začít docela pohodlně a mohou velmi dobře zrychlit. Některé stroje větší než domácí spotřebiče by mohly využívat tyto typy elektromotorů, jako je zemědělství, malé vzduchové kompresory, těžba atd.
  • třífázové vinuté rotorové motory berou pouze 10% třífázových typů indukčních motorů, které jsou vidět v průmyslu,ale mají dobré vlastnosti svých bratrů Veverkových klecí.

podívejte se zde na video o tom, jak funguje asynchronní motor.

synchronní motory

na rozdíl od asynchronních motorů nejsou synchronní motory v zásadě samočinné, a to i přes některé samočinné konfigurace, které lze nalézt u některých malých aplikací. Výroba magnetického pole rotoru pro tyto typy elektromotorů nezávisí na proudu a rychlost otáčení synchronního motoru je zavěšena na frekvenci vedení. Jinými slovy, otáčení hřídele pro synchronní typy elektromotorů je synchronizováno rychlostí s frekvencí napájecího proudu.

co je činí zajímavými pro průmyslové velikosti s vyššími nároky na výkon, je jejich vysoká účinnost přeměny střídavého proudu na práci a jejich schopnost korekce účiníku. To znamená, že mohou pracovat s jednotným účiníkem, který naznačuje stejnou reálnou sílu zátěže jako zdánlivý výkon obvodu.

synchronní střídavé motory se dodávají ve dvou typech: nevzrušené a stejnosměrné. Synchronní typy elektromotorů bez excitace jsou dále rozděleny do tří kategorií typů permanentního magnetu, reluktance a hystereze.

synchronní motory bez excitace

synchronní typy elektromotorů bez excitace jsou navrženy tak, aby jejich rotor sledoval synchronizované rotační pole v různých krocích, což by vytvořilo konstantní pole. Když se rotor synchronních motorů bez excitace otáčí, interaguje se statorem. Interakce mezi póly statorového pole a rotorem vede k tomu, že rotor se stává elektromagnetickým se Severním a jižním pólem. Rotor těchto typů elektromotorů má vysokou retenci, což znamená, že má silnou schopnost zadržovat nebo odolávat magnetizaci.

jak již bylo zmíněno, existují tři typy synchronních motorů bez excitace, jmenovitě synchronní motory s permanentním magnetem, neochotou a hysterezí. Podívejme se na ně dále v následujícím textu.

permanentní magnet

u synchronních typů elektromotorů s permanentním magnetem je ocelový rotor připojen k permanentnímu magnetu, jako je neodymový magnet, který zajišťuje nepřerušované nepřetržité magnetické pole. To je realizováno interakcí rotoru s rotačním polem produkovaným statorem, který má k němu připojen přívod střídavého proudu. Permanent rotoru je uzamčen k rotačnímu poli statoru, což indukuje synchronní rychlost otáčení rotoru. Tato konstrukce je podobná bezkartáčovým stejnosměrným motorům, které budou popsány později.

pro startování těchto typů elektromotorů musíte mít zdroj s proměnnou frekvencí, protože rotor pro tuto konstrukci je permanentní magnet vytvářející konstantní magnetické pole. Řízení rychlosti se provádí pomocí přímého řízení točivého momentu a řízení orientovaného na pole.

Reluktance

rotor pro reluktanční synchronní typy elektromotorů, které nemají žádné vinutí, je vyroben z feromagnetického materiálu, na kterém jsou indukovány nestálé magnetické póly. Důvodem názvu je to, že generuje točivý moment pomocí magnetické neochoty, tj. což je míra odporu nebo opozice materiálu vůči magnetickému toku.

Počet pólů rotoru reluktančních synchronních motorů se rovná počtu pólů statoru. Počet pólů je vždy sudý a obvykle se rovná čtyřem nebo šesti. Počet pólů rotoru je však menší než počet pólů statoru, aby se zabránilo zvlnění točivého momentu. Zvlnění točivého momentu je periodické zvyšování a snižování točivého momentu produkovaného hřídelí motoru, což není příznivá věc.

když je rotor statoru pod napětím, působí na rotor točivý moment ve směru snižování magnetické neochoty. Tento točivý moment vytáhne nejbližší tah rotoru tak, aby byl zarovnán s polem statoru do polohy menší neochoty. Proto, aby se udržela rotace, musí statorový pól stále unikat pólu rotoru otáčením před póly rotoru.

Hystereze

u hysterezních synchronních motorů dochází při rotaci statorového magnetického pole k rotoru. Důvodem tohoto jevu je, že válcový rotor těchto typů elektromotorů je vyroben z vysoce koercitivního materiálu. To znamená, že jakmile je rotor magnetizován v určitém směru, nemůžete snadno obrátit jeho směr bez použití velkého zpětného magnetického pole.

reverzní magnetické pole, které zažívá každý malý objem rotoru v důsledku rotace statorového magnetického pole, bude pokračovat, dokud nebude dosaženo synchronní rychlosti. To nás přivádí k výhodě synchronních motorů Hystereze, které mohou produkovat konzistentní točivý moment, dokud nedosáhnou synchronní rychlosti bez zvlnění točivého momentu. Dalším bodem o těchto typech motorů je to, že navzdory tomu, že obvykle existuje nějaké vinutí veverky, které pomáhá nastartovat motor,ale motor se může samočinně nastartovat, protože pohyb rotoru závisí pouze na fázovém zpoždění mezi statorem a magnetickými poli rotoru.

DC-excitované synchronní motory

rotor těchto typů elektromotorů je buzen pomocí externího stejnosměrného zdroje, který vytváří magnetický tok potřebný k uvedení rotoru do pohybu. To lze provést buď samostatným zdrojem stejnosměrného proudu nebo zdrojem, který je přímo připojen k hřídeli motoru.

můžete se podívat na video zde, abyste viděli, jak fungují synchronní motory.

Lineární

lineární motory jsou jedním z střídavých typů elektromotorů produkujících lineární sílu místo točivého momentu. Jsou podobné těm, které již byly diskutovány dříve, kromě toho, že jejich rotory a statory jsou rozvinuty. Jsou široce používány v aplikacích, jako jsou elektrické vlaky, pohony, jako jsou ty, které se používají v posuvných dveřích atd.

toto video vám ukáže, jak tyto motory fungují.

stejnosměrné motory

u stejnosměrných typů elektromotorů se stejnosměrná elektrická energie mění na mechanickou energii. Stejnosměrné motory mohou být samočinné nebo samostatně vzrušené. Samočinné stejnosměrné motory jsou však pravděpodobně zajímavější, pokud je můžete použít pro svou aplikaci.

stejnosměrné motory lze také klasifikovat podle toho, zda jsou kartáčované DC (BDC) nebo bezkartáčové DC (BLDC). Kartáčované stejnosměrné motory jsou levné a snadno se navrhují a vyrábějí; BLDC motory jsou však složité a drahé. Obecně by malé a necitlivé aplikace, jako jsou spotřebiče a elektrická okna a sedadla automobilů, mohly používat motory BDC, zatímco aplikace jako HVAC a chlazení, elektromotory automobilů a další podobné průmyslové systémy by fungovaly s BLDC.

Brushed DC

Brushed DC typy elektromotorů jsou interně komutovány, což znamená, že točivý moment je přímo vyráběn ze stejnosměrného napájení dodávaného pomocí stacionárních permanentních magnetů nebo elektromagnetů a rotujících elektromagnetů.

jsou poměrně levné a vysoce spolehlivé. Jejich rychlosti můžete snadno ovládat pomocí jednoduchého dvouvodičového systému, i když existují některé konstrukce s pevnou rychlostí, pro které neexistuje žádná regulace rychlosti.

můžete také najít některé nevýhody v kartáčovaných stejnosměrných motorech, jako je vyžadování pravidelné údržby specificky uložené kartáči a nízká životnost pro vysoce náročné práce, pro které je točivý moment nebo rychlost vysoká. Dalším důležitým problémem je jejich omezená rychlost díky kartáčům a generování elektromagnetického rušení (EMI) obloukováním štětcem.

Shunt Wound

polní cívky nebo vinutí shunt wound brushed DC motors jsou spojeny paralelně s kotvou; odtud název pro tyto typy elektromotorů. V této konfiguraci vinutí bude dodávaný proud distribuován mezi bočníkovou kotvu a vinutí pole. Regulace rychlosti je velmi snadná u bočních vinutých motorů BDC.

když je zatížení aplikováno na Bočné rány kartáčované stejnosměrné motory, rychlost má tendenci klesat, ale čisté napětí by se v této situaci zvýšilo. Když se čisté napětí zvýší, proud kotvy se zvýší, a to znamená, že bude generován nějaký další točivý moment, který kompenzuje snížení rychlosti v důsledku zatížení, čímž se tyto typy elektromotorů konstantní rychlostí zařízení.

to vše znamená, že byste pravděpodobně chtěli zvážit takový motor, pokud byste měli nízký počáteční točivý moment a dobrou regulaci rychlosti.

sériová rána

pokud namísto paralelního připojení vinutí kotvy a vinutí pole v sérii získáte sériově navinutý kartáčovaný stejnosměrný motor. Je zřejmé, že proud v poli i vinutí kotvy by byl pro tento návrh stejný. Potřebovali by značné množství proudu, ale točivý moment, který produkují, je velmi vysoký, zejména při spuštění.

tento design však není tak dobrý s regulací rychlosti. Důvodem je to, že navzdory zvýšenému napětí v důsledku zatížení motor zvýší proud, aby se zvýšil, ale magnetické pole by nakonec bylo nasycené, což znamená, že tok mezi kotvou a statorem nebude stoupat dostatečně rychle, což znamená, že nebude generován dostatečný točivý moment, aby se rychlost vrátila zpět předchozí podmínky.

můžete říci, že byste mohli zvážit typy elektromotorů, když potřebujete vysoký spouštěcí točivý moment, ale tolik se nestaráte o regulaci rychlosti.

složená rána

co když potřebujete BDC, který má jak vysoký počáteční točivý moment, tak dobrou regulaci rychlosti? Existuje také řešení: složené rány kartáčované stejnosměrné motory. Složené vinuté motory jsou „hybridním druhem“ bočních ran a sériově vinutých kartáčovaných stejnosměrných motorů. U těchto typů elektromotorů je vinutí pole v sérii s vinutím kotvy a další zkrat vinutí pole s vinutím kotvy.

existuje konfigurace krátkého bočníku a dlouhá konfigurace pro složené vinuté BDC motory. Pokud by pole bočníku bylo pouze paralelně s kotvou, jednalo by se o konfiguraci krátkého bočníku, ale pokud by pole bočníku bylo paralelně s řadou kotvy a sériovým polem, jednalo by se o BDF s dlouhým bočníkem.

můžete mít polaritu bočního pole odpovídající polaritě sériového pole, což vytváří kumulativní složenou ránu BDC. Jedná se o motor s vysokým spouštěcím momentem a dobrou regulací otáček. Můžete mít také polaritu bočního pole v opozici k sériovému poli, což vytváří diferenciální složený vinutý motor.

permanentní Magnet

u stejnosměrného motoru s permanentním magnetem je kotva obklopena permanentními magnety připevněnými k vnitřnímu povrchu válcového statoru těchto typů elektromotorů. Magnety jsou instalovány tak, aby protilehlé póly sousedních magnetů čelily kotvě. Kotva, která je vodičem nesoucím proud, by proto zažila mechanickou sílu působící na ni z magnetického pole tohoto uspořádání permanentních magnetů a otáčela by se ve svém směru.

Servomotor

servomotory nemusí být ve skutečnosti jedním z typů elektromotorů a pravděpodobně jsou jejich vlastní kategorií, ale protože nejjednodušší malé používají motory BDC s permanentním magnetem spolu s řídicím systémem s uzavřenou smyčkou,rozhodli jsme se je zmínit i zde. Servomotory jsou mechanická zařízení nebo akční členy, které jsou velmi užitečné, pokud jde o přesné řízení polohy, řízení rychlosti nebo řízení zrychlení. Skládají se ze stejnosměrného motoru, snímače polohy a regulátoru.

Brushless DC

pravděpodobně jste si všimli, že kartáče a jejich interakce s mechanickým komutátorem motorů BDC jsou důvody pro střídavé stejnosměrné elektromotory. Kartáče se opotřebovávají a vyžadují údržbu a výměnu a kartáče vytvářejí jiskry, které jsou nebezpečné pro místa, kde existuje šance na výbuch.

střídavé stejnosměrné motory jsou elektronicky dojížděny, což jim dává delší životnost, lepší vlastnosti otáček a točivého momentu, vysokou účinnost, lepší dynamickou odezvu a vyšší změny rychlosti a tichý provoz.

tyto typy elektromotorů lze použít jak pro aplikace s různým zatížením a pevným zatížením, tak pro polohovací aplikace a získávají na trhu popularitu.

video porovnávající kartáčované stejnosměrné motory s bezkartáčovými stejnosměrnými motory a kritéria pro výběr mezi nimi naleznete zde.

závěr

jednalo se tedy o typy elektromotorů. Pokusili jsme se představit jednoduchý průvodce o těchto typech motorů. V současné době existují různé a flexibilní. Účelem motoru je vždy, když je vyžadováno „řízení pohybu“, je to nejlepší volba. Motor musí podporovat používání a celkový akt systému. Zde je velká šance, pokud je více potřeba vědět o typech elektromotorů, neváhejte se zaregistrovat na Linquip. Naši odborníci se budou těšit na vaše dotazy a nadšeně na ně zodpoví.