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Conoscere i vari tipi di motori elettrici non è mai senza un vantaggio dovuto all’uso diffuso di motori dalle applicazioni domestiche a quelle industriali. Se si possiede un sistema di aria condizionata a casa o utilizzare un compressore d’aria in un impianto industriale, si utilizzano motori elettrici. Pertanto, se si conoscono i diversi tipi di motori elettrici, è possibile comprendere meglio il sistema che si possiede e avere un migliore controllo sul suo funzionamento.

Qui a Linquip abbiamo fornito una comoda piattaforma per trovare il tipo di motori elettrici necessari per la vostra applicazione. Oltre a questo, in questo post stiamo cercando di demistificare vari tipi di motori elettrici per il vostro riferimento. Quindi, rimanete sintonizzati!

Che cosa sono i motori elettrici?

Prima di conoscere diversi tipi di motori elettrici, è meglio iniziare con la domanda “che cos’è un motore elettrico”? Bene, la risposta più breve è che il motore elettrico o solo il motore è un dispositivo elettromeccanico che riceve energia elettrica e la converte in movimento o energia meccanica.

Quel movimento è per lo più di forma rotazionale. Il flusso di corrente elettrica induce un campo magnetico e ciò che accade in un motore elettrico è produrre un movimento rotatorio perpendicolare alla direzione della corrente e del campo magnetico.

Applicazioni di motori elettrici

I motori elettrici possono essere utilizzati per applicazioni domestiche, ad esempio in apparecchi elettrici come condizionatori d’aria, aspirapolvere, ventilatori, robot da cucina, ecc. che tutti fanno uso della forza di rotazione dei motori elettrici a modo loro, o anche in giocattoli come auto giocattolo remote o app-controlled o aeromodelli.

Parlando di veicoli elettrici, le versioni più grandi e più complesse dei motori elettrici possono essere trovate in auto elettriche e aeroplani di dimensioni reali (beh, questi aeroplani sono ancora in fase di studio per diventare disponibili in commercio).

Ultimo ma non meno importante, alcuni tipi di motori elettrici sono ampiamente utilizzati per applicazioni industriali come compressori di gas industriali, pompe, veicoli di sollevamento, miscelatori, ecc.

Modi di Motore Elettrico Classificazione

Vari tipi di motori elettrici possono essere classificati in una varietà di modi. Un modo di classificazione sarebbe basato sui loro recinti. Disponiamo di motori Open Drip Proof (ODP) adatti per applicazioni interne pulite, asciutte, la cui versione migliorata è costituita dai motori protetti dalle intemperie con configurazione WP1 o WP2. Inoltre abbiamo Fan completamente incluso raffreddato (TEFC), aria completamente inclusa sopra (TEAO), configurazioni ventilate forzate completamente incluse (TEFV) e non ventilate completamente incluse (TENV) della recinzione per i tipi differenti di motori elettrici. Ci sono anche motori antideflagranti (Ex) utilizzati in aree pericolose con possibilità di esplosione a causa della presenza di alcuni fluidi esplosivi, polvere, ecc. nella zona.

Tuttavia, i motori elettrici sono solitamente classificati in base alla loro fonte di alimentazione. Ci sono motori a corrente alternata o AC in cui la corrente cambia direzione ad una certa frequenza. Ci sono anche motori a corrente continua o CC che sono ampiamente utilizzati in applicazioni su piccola scala grazie al loro facile controllo della velocità.

I motori a corrente alternata sono ulteriormente classificati in monofase e trifase. Il motore monofase può raggiungere una potenza di circa 3 KW fornita da un alimentatore monofase, come nel caso di applicazioni domestiche e commerciali. Il motore trifase, invece, può produrre potenza fino a circa 300 KW. Questi motori sono la scelta perfetta per applicazioni industriali.

Motori a corrente alternata

Come accennato in precedenza, il motore a corrente alternata è uno dei tipi di motori elettrici che utilizza corrente con direzione alternata. Questi motori non sono facilmente controllati in velocità come quelli DC; tuttavia, con un po ‘ di penalità di potenza, si possono usare motori AC con azionamenti a frequenza variabile per avere un migliore controllo della velocità.

Esistono due tipi di motori CA ampiamente utilizzati e un altro tipo meno comune:

• Motori a induzione (asincroni)

Il motore a induzione o asincrono è un meccanismo che non funziona mai a velocità sincrona. Questo motore converte la potenza elettrica in potenza meccanica utilizzando i fenomeni di induzione elettromagnetica. In questi tipi di motori elettrici, il campo magnetico ruota negli statori che inducono una corrente nel rotore con conseguente rotazione del motore. Poiché la rotazione del rotore è indotta da un campo magnetico al di fuori di esso, questi motori sono eccitati esternamente. Esistono due tipi di motori asincroni basati sulla struttura del rotore: motori asincroni a gabbia di scoiattolo e motori asincroni a carica di fase.

• Motori sincroni

Ciò che accade nei tipi sincroni di motori elettrici è un’applicazione diretta del campo magnetico agli avvolgimenti del rotore, che ha i suoi svantaggi e vantaggi. Tali motori eccitati internamente richiedono requisiti di protezione e controllo diversi rispetto ai motori asincroni.

• Motori lineari

Esistono anche tipi lineari di motori elettrici in cui lo statore e il rotore non sono rotolati, e quindi producono una forza lineare invece di una coppia. Questo tipo di motore si trova comunemente in porte scorrevoli e attuatori.

Motore a induzione

Il motore a induzione è uno dei tipi di motori elettrici che è probabilmente il più utilizzato per applicazioni industriali. Lo statore è magnetizzato causa della sua connessione alla rete elettrica, quindi il campo magnetico induce una tensione e quindi una corrente nel rotore avvolgimenti, quindi la corrente indotta nel rotore produce un altro campo magnetico, e quindi l’interazione tra questi due campi magnetici si produce la forza di rotazione o di coppia che spinge l’albero motore.

Questi motori hanno un design molto semplice e una costruzione robusta con un prezzo basso e una facile manutenzione. Sono inoltre disponibili in una vasta gamma di potenze nominali sono come già detto i tipi più utilizzati di motori elettrici. Tuttavia, il controllo della velocità non è facile senza un azionamento a frequenza variabile che fa funzionare il motore con un fattore di potenza in ritardo.

Il motore a induzione è disponibile in due diversi tipi di motore a induzione a rotore a gabbia di scoiattolo e motore a induzione a rotore avvolto, come accennato in precedenza. Ciascuno di questi motori può anche essere monofase o trifase. I motori asincroni monofase sono il tipo meno comunemente usato di motori asincroni nell’industria. È stato riferito che il motore asincrono trifase è uno dei tipi di motori elettrici che si sono appropriati di circa il 70% della quota di mercato per i motori asincroni industriali.

Il motore a rotore avvolto o il motore ad anello di scorrimento ha più giri di avvolgimento, il che significa che ha una tensione indotta più elevata e abbassa la corrente rispetto al motore a induzione a gabbia di scoiattolo. Potrebbero anche produrre più coppia di avviamento. D’altra parte, sono più complicati da produrre a causa del loro numero aggiunto di componenti rispetto ai motori asincroni a gabbia di scoiattolo, il che rende il loro costo unitario e i loro costi di manutenzione notevolmente più alti.

• Il motore a induzione del rotore a gabbia di scoiattolo è costituito da barre conduttori disposte in parallelo, che sono cortocircuitate ad entrambe le estremità da anelli di cortocircuito.
  • I motori asincroni monofase a gabbia di scoiattolo hanno un avvolgimento dello statore e c’è sempre un altro dispositivo che avvia il motore. Sono perfetti per applicazioni che richiedono solo pochi cavalli come per gli elettrodomestici. Finora, sono stati effettivamente i più utilizzati per gli elettrodomestici.
  • I motori asincroni trifase a gabbia di scoiattolo possono gestire richieste di potenza elevata; la loro potenza nominale potrebbe andare da pochissimo a centinaia di cavalli. Sono anche auto-partenza. Quasi il 90% dei motori asincroni trifase utilizzati nell’industria come per pompe, compressori e ventilatori sono dei tipi a gabbia di scoiattolo.

• Il motore a induzione del rotore avvolto ha un avvolgimento distribuito a doppio strato. Il motivo del nome è che il rotore di questi tipi di motori elettrici è avvolto per tanti poli quanti lo statore. A causa dei loro costi più elevati, i motori a rotore avvolto sono considerati per situazioni in cui è richiesta un’elevata coppia di avviamento.
  • I motori a rotore monofase sono adatti per potenze piuttosto elevate rispetto alle loro controparti a gabbia di scoiattolo. Possono iniziare abbastanza comodamente e possono accelerare molto bene. Alcune macchine più grandi degli elettrodomestici potrebbero utilizzare questi tipi di motori elettrici come in agricoltura, piccoli compressori d’aria, miniere, ecc.
  • I motori a rotore trifase prendono solo il 10% dei tipi trifase di motori asincroni visti nell’industria, ma hanno le buone caratteristiche dei loro fratelli a gabbia di scoiattolo.

vedi qui per un video su come funziona il motore a induzione.

Motori sincroni

Contrariamente ai motori asincroni, i motori sincroni non sono fondamentalmente auto-avviamento, nonostante alcune configurazioni auto-eccitanti che possono essere trovate per alcune applicazioni di piccole dimensioni. La produzione del campo magnetico del rotore per questi tipi di motori elettrici non dipende dalla corrente e la velocità di rotazione per un motore sincrono è ancorata alla frequenza di linea. In altre parole, la rotazione dell’albero per i tipi sincroni di motori elettrici è a una velocità sincronizzata con la frequenza della corrente di alimentazione.

Ciò che li rende interessanti per le dimensioni industriali con esigenze di potenza più elevate è la loro elevata efficienza nel trasformare l’alimentazione CA in lavoro e la loro capacità di correzione del fattore di potenza. Significa che possono operare con un fattore di potenza unitario che suggerisce uguale potenza reale del carico alla potenza apparente del circuito.

Motori sincroni a corrente alternata sono disponibili in due tipi: non eccitato e DC-eccitato. I tipi sincroni non eccitati di motori elettrici sono ulteriormente classificati in tre categorie di magnete permanente, riluttanza e tipi di isteresi.

Motori sincroni non eccitati

I motori elettrici sincroni non eccitati sono progettati in modo tale che il loro rotore segua il campo rotante sincronizzato in diversi passaggi, il che produrrebbe un campo costante. Quando il rotore di motori sincroni non eccitati ruota, interagisce con lo statore. L’interazione tra i poli del campo dello statore e i risultati del rotore diventa elettromagnetico con i poli nord e sud. Il rotore di questi tipi di motori elettrici ha un’alta ritenzione, il che significa che ha una forte capacità di trattenere o resistere alla magnetizzazione.

Come già accennato, esistono tre tipi di motori sincroni non eccitati, ovvero motori sincroni a magnete permanente, riluttanza e isteresi. Discutiamone ulteriormente nel seguito.

Magnete permanente

Nei tipi di motori elettrici sincroni a magneti permanenti, il rotore in acciaio è collegato a un magnete permanente come un magnete al neodimio che fornisce il campo magnetico continuo ininterrotto. Ciò è realizzato dall’interazione del rotore con il campo rotante prodotto dallo statore che ha l’alimentazione di corrente alternata ad esso collegata. Il permanente del rotore è bloccato al campo rotante dello statore, che induce una velocità sincrona di rotazione per il rotore. Questo design è simile ai motori DC brushless che saranno discussi in seguito.

Per l’avvio di questi tipi di motori elettrici, è necessario disporre di una sorgente a frequenza variabile perché il rotore per questo design è un magnete permanente che produce un campo magnetico costante. Il controllo della velocità viene eseguito utilizzando il controllo diretto della coppia e il controllo orientato al campo.

Riluttanza

Il rotore per i tipi sincroni di motori elettrici a riluttanza, che non hanno avvolgimenti, è realizzato in materiale ferromagnetico su cui sono indotti poli magnetici non permanenti. Il motivo del nome è che genera coppia usando la riluttanza magnetica, cioè che è una misura per la resistenza o l’opposizione del materiale al flusso magnetico.

Il numero di poli del rotore dei motori sincroni a riluttanza è uguale al numero di poli dello statore. Il numero di poli è sempre pari e tipicamente pari a quattro o sei. Il numero di poli del rotore è, tuttavia, inferiore al numero di poli dello statore per evitare l’ondulazione della coppia. L’ondulazione della coppia è un aumento e una diminuzione periodici della coppia prodotta dall’albero motore, che non è una cosa favorevole.

Quando un rotore dello statore viene eccitato, viene esercitata una coppia sul rotore nella direzione di ridurre la riluttanza magnetica. Questa coppia tirerà la trazione del rotore più vicina in modo che sia allineata con il campo dello statore in una posizione di minore riluttanza. Pertanto, al fine di mantenere la rotazione, il polo dello statore deve continuare a sfuggire al polo del rotore ruotando in anticipo rispetto ai poli del rotore.

Isteresi

Per i motori sincroni isteresi, mentre il campo magnetico dello statore ruota, il rotore subisce un campo magnetico invertito. La ragione di questo fenomeno è che il rotore cilindrico di questi tipi di motori elettrici è realizzato in materiale ad alta coercitività. Ciò significa che una volta che il rotore è magnetizzato in una certa direzione, non è possibile invertire facilmente la sua direzione senza applicare un grande campo magnetico inverso.

Il campo magnetico invertito sperimentato da ogni piccolo volume del rotore a causa della rotazione del campo magnetico dello statore continuerà fino al raggiungimento della velocità sincrona. Questo ci porta a vantaggio di motori sincroni isteresi che possono produrre coppia costante fino a raggiungere la velocità sincrona senza increspature di coppia. Un altro punto su questi tipi di motori è che nonostante ci sia normalmente un avvolgimento a gabbia di scoiattolo per aiutare ad avviare il motore, ma il motore può auto-avviarsi a causa del fatto che il movimento del rotore dipende solo dal ritardo di fase tra i campi magnetici dello statore e del rotore.

Motori sincroni eccitati in corrente continua

Il rotore di questi tipi di motori elettrici viene eccitato con l’aiuto di una sorgente CC esterna che produce il flusso magnetico necessario per mettere in movimento il rotore. Questo può essere fatto sia da una sorgente DC separata o uno che è direttamente collegato all’albero motore.

Puoi guardare il video qui per vedere come funzionano i motori sincroni.

Lineare

I motori lineari sono uno dei tipi di motori elettrici CA che producono forza lineare anziché coppia. Sono simili a quelli già discussi in precedenza, tranne che i loro rotori e statori sono srotolati. Sono ampiamente utilizzati in applicazioni come treni elettrici, attuatori come quelli utilizzati in porte scorrevoli,ecc.

Questo video ti mostrerà come funzionano questi motori.

Motori DC

Nei tipi di motori elettrici DC, l’energia elettrica DC viene trasformata in energia meccanica. I motori DC possono essere autoeccitati o eccitati separatamente. Tuttavia, i motori CC autoeccitati sono probabilmente più interessanti se è possibile utilizzarli per la propria applicazione.

I motori DC possono anche essere classificati in base al fatto che siano DC spazzolati (BDC) o DC brushless (BLDC). I motori DC spazzolati sono economici e semplici da progettare e produrre; tuttavia, i motori BLDC sono complessi e costosi. In generale, applicazioni piccole e insensibili come elettrodomestici e alzacristalli elettrici per auto e sedili potrebbero utilizzare motori BDC, mentre applicazioni come HVAC e refrigerazione, motori elettrici per auto e altri sistemi industriali simili funzionerebbero con BLDC.

DC spazzolata

DC spazzolata i tipi di motori elettrici sono commutati internamente, il che significa che la coppia viene prodotta direttamente dalla corrente CONTINUA fornita con l’aiuto di magneti permanenti stazionari o elettromagneti e elettromagneti rotanti.

Sono abbastanza economici e altamente affidabili. È possibile controllare facilmente le loro velocità utilizzando un semplice sistema a due fili, anche se ci sono alcuni progetti a velocità fissa per i quali non esiste un controllo della velocità.

È inoltre possibile trovare alcuni svantaggi nei motori CC spazzolati come la necessità di una manutenzione periodica specificamente imposta dalle spazzole e una bassa durata per lavori estremamente impegnativi per i quali la coppia o la velocità sono elevate. Un altro problema importante è la loro velocità limitata a causa delle spazzole e delle interferenze elettromagnetiche di generazione (EMI) mediante arco a pennello.

Shunt Wound

Le bobine di campo o gli avvolgimenti dei motori a corrente continua spazzolati shunt wound sono collegati in parallelo con l’armatura; da qui il nome per questi tipi di motori elettrici. In questa configurazione di avvolgimenti, la corrente fornita verrà distribuita tra l’armatura di shunt e gli avvolgimenti di campo. La regolazione della velocità è molto semplice con i motori BDC shunt wound.

Quando il carico viene applicato a shunt avvolto spazzolato motori a corrente continua, la velocità tende a diminuire, ma la tensione netta sarebbe aumento in questa situazione. Quando la tensione netta aumenta, la corrente dell’armatura aumenta, e ciò significa che ci sarà una coppia extra generata, che compensa la diminuzione della velocità dovuta all’applicazione del carico, rendendo questi tipi di motori elettrici dispositivi a velocità costante.

Tutto ciò significa che probabilmente si vorrebbe prendere in considerazione un tale motore se si ha un basso requisito di coppia di avviamento e una buona regolazione della velocità.

Serie ferita

Se invece di collegare gli avvolgimenti di armatura e gli avvolgimenti di campo in serie invece che in parallelo, si ottiene un motore CC spazzolato a ferita in serie. È chiaro che la corrente sia nel campo che negli avvolgimenti dell’armatura sarebbe uguale per questo progetto. Avrebbero bisogno di una quantità significativa di corrente, ma la coppia che producono è molto alta soprattutto all’avvio.

Questo design, tuttavia, non è così buono con la regolazione della velocità. Il motivo è che, nonostante l’aumento della tensione dovuta al carico, il motore aumenterà la corrente a salire, ma il campo magnetico alla fine sarà saturo, il che significa che il flusso tra l’armatura e lo statore non aumenterà abbastanza velocemente, il che significa che non verrà generata una coppia sufficiente per riportare la velocità alle condizioni precedenti.

Puoi dire che potresti considerare i tipi di motori elettrici quando hai bisogno di una coppia di avvio elevata, ma non ti interessa più di tanto la regolazione della velocità.

Composto ferita

Cosa succede se avete bisogno di un BDC che ha sia ad alta coppia di avviamento, così come un buon controllo della velocità? Bene, c’è una soluzione anche per questo: motori CC spazzolati a ferita composta. I motori composti della ferita sono” una specie ibrida ” della ferita dello shunt e dei motori spazzolati serie-ferita di CC. In questi tipi di motori elettrici, c’è un avvolgimento di campo in serie con l’avvolgimento dell’armatura e un altro shunt di avvolgimento di campo con l’avvolgimento dell’armatura.

Esiste una configurazione a shunt corto e una configurazione lunga per i motori BDC a ferita composta. Se il campo di shunt fosse solo in parallelo con l’armatura, sarebbe una configurazione a shunt corto, ma se il campo di shunt fosse in parallelo con la serie di armature e il campo della serie sarebbe un BDF composto a ferita lunga.

È possibile avere la polarità del campo di shunt che corrisponde alla polarità del campo della serie, il che rende una ferita composta cumulativa BDC. Questo è un motore con elevata coppia di avviamento e buona regolazione della velocità. È inoltre possibile avere una polarità del campo di shunt in opposizione al campo della serie, che rende un motore a ferita composta differenziale.

Magnete permanente

In un motore a corrente continua spazzolato a magnete permanente, l’armatura è circondata da magneti permanenti attaccati alla superficie interna dello statore cilindrico di questi tipi di motori elettrici. I magneti sono installati in un modo che i poli opposti dei magneti adiacenti sarebbero rivolti verso l’armatura. L’armatura, che è conduttore di trasporto di corrente, sarebbe quindi sperimentare una forza meccanica esercitata su di esso dal campo magnetico di questa disposizione di magneti permanenti e ruotare nella sua direzione.

Servomotore

I servomotori potrebbero non essere davvero uno dei tipi di motori elettrici, e probabilmente sono una categoria a sé stante, ma poiché i più piccoli usano motori BDC a magneti permanenti insieme a un sistema di controllo a circuito chiuso, abbiamo deciso di menzionarli anche qui. I servomotori sono dispositivi meccanici o attuatori che sono molto utili quando si tratta di un controllo preciso della posizione, del controllo della velocità o del controllo dell’accelerazione. Sono costituiti da un motore CC, un sensore di posizione e un controller.

DC brushless

Probabilmente avete notato di gran lunga che le spazzole e la loro interazione con il commutatore meccanico dei motori BDC sono le ragioni dei motori elettrici brushless DC. Bene, le spazzole si consumano e richiedono manutenzione e sostituzione, e le spazzole producono scintille pericolose per i luoghi in cui c’è una possibilità di esplosione.

Motori brushless DC sono commutate elettronicamente dando loro una vita più lunga, migliore velocità vs caratteristiche di coppia, alta efficienza, migliore risposta dinamica e variazioni di velocità più elevate, e funzionamento silenzioso.

Questi tipi di motori elettrici possono essere utilizzati sia per applicazioni a carico variabile che a carico fisso, nonché per applicazioni di posizionamento, e stanno guadagnando popolarità sul mercato.

Per un video che confronta i motori CC spazzolati con i motori CC brushless e i criteri per la selezione tra di essi, vedere qui.

Conclusione

Quindi, si trattava di tipi di motori elettrici. Abbiamo tentato di presentare una semplice guida su questi tipi di motore. Al momento, ci sono diversi e flessibili. Lo scopo del motore è ogni volta che “è richiesto un controllo del movimento”, questa è la scelta migliore. Il motore deve supportare l’uso e l’azione complessiva del sistema. Ecco una grande occasione, se c’è più bisogno di sapere sui tipi di motori elettrici, sentitevi liberi di registrarsi a Linquip. I nostri esperti saranno lieti di ricevere le vostre domande e rispondere con entusiasmo.