Классификация электродвигателей: типы, характеристики и применение

Какие бывают типы электродвигателей. Как классифицируются двигатели постоянного и переменного тока. Каковы преимущества и недостатки различных видов электродвигателей. Где применяются разные типы электромоторов.

Основные типы электродвигателей

Электродвигатели можно разделить на две основные категории:

• Двигатели постоянного тока (DC)
• Двигатели переменного тока (AC)

Внутри этих категорий существует множество подтипов, различающихся по конструкции и характеристикам. Рассмотрим подробнее классификацию и особенности основных видов электродвигателей.

Двигатели постоянного тока: типы и характеристики

Двигатели постоянного тока (DC) широко применяются в промышленности благодаря возможности точного управления скоростью. Их основные преимущества:

• Легкость регулировки скорости в широком диапазоне
• Хорошая характеристика крутящего момента
• Компактные размеры

Однако у DC двигателей есть и недостатки:

• Наличие щеток, подверженных износу
• Искрение щеток, опасное во взрывоопасной среде
• Радиочастотные помехи от щеток
• Более высокая стоимость по сравнению с AC двигателями

Классификация двигателей постоянного тока

Выделяют следующие основные типы DC двигателей:

1. Щеточные двигатели (BDC)
2. Бесщеточные двигатели (BLDC)

Щеточные двигатели постоянного тока (BDC)

Щеточные DC двигатели имеют следующую конструкцию:

• Статор с постоянными магнитами или электромагнитами
• Ротор (якорь) с обмотками
• Щетки и коллектор для коммутации тока в обмотках

Принцип работы: при подаче напряжения на щетки создается вращающееся магнитное поле в роторе, которое взаимодействует с полем статора, вызывая вращение вала двигателя.

Типы щеточных DC двигателей

• С постоянными магнитами
• С параллельным возбуждением
• С последовательным возбуждением
• Со смешанным возбуждением
• С независимым возбуждением
• Универсальные двигатели
• Серводвигатели

Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC)

Бесщеточные DC двигатели отличаются от щеточных следующими особенностями:

• Отсутствие щеточно-коллекторного узла
• Постоянные магниты на роторе
• Обмотки статора управляются электронным контроллером

Преимущества BLDC двигателей:

• Высокая надежность и долговечность
• Отсутствие искрения и РЧ помех
• Высокий КПД
• Хорошее соотношение мощности к размеру

Недостатки:

• Более сложная и дорогая система управления
• Необходимость датчика положения ротора

Двигатели переменного тока: основные типы и характеристики

Двигатели переменного тока (AC) широко применяются в промышленности и быту благодаря простоте конструкции и надежности. Основные типы AC двигателей:

Асинхронные (индукционные) двигатели

Принцип работы асинхронных двигателей основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами, индуцированными в роторе. Основные виды:

• С короткозамкнутым ротором
• С фазным ротором

Преимущества асинхронных двигателей:

• Простота конструкции и надежность
• Низкая стоимость
• Высокий КПД

Недостатки:

• Сложность регулирования скорости
• Высокий пусковой ток

Синхронные двигатели

В синхронных двигателях ротор вращается с той же скоростью, что и магнитное поле статора. Основные типы:

• С электромагнитным возбуждением
• С постоянными магнитами
• Реактивные
• Гистерезисные

Преимущества синхронных двигателей:

• Высокий КПД
• Стабильная скорость вращения
• Возможность регулирования коэффициента мощности

Недостатки:

• Сложность конструкции
• Необходимость в устройствах пуска и синхронизации

Специальные типы электродвигателей

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели обеспечивают точное позиционирование ротора. Их особенности:

• Дискретное перемещение ротора на фиксированный угол
• Возможность удержания позиции без потребления энергии
• Высокая точность позиционирования

Линейные двигатели

Линейные двигатели преобразуют электрическую энергию в линейное перемещение. Их преимущества:

• Высокая скорость и ускорение
• Отсутствие механических передач
• Высокая точность позиционирования

Применение различных типов электродвигателей

Выбор типа электродвигателя зависит от конкретного применения. Некоторые примеры:

• Асинхронные двигатели: насосы, вентиляторы, компрессоры
• Синхронные двигатели: генераторы, прецизионные приводы
• DC двигатели: электромобили, робототехника, станки с ЧПУ
• Шаговые двигатели: 3D-принтеры, системы позиционирования
• Линейные двигатели: высокоскоростные поезда, промышленные манипуляторы

Как выбрать подходящий электродвигатель

При выборе электродвигателя следует учитывать следующие факторы:

• Требуемая мощность и скорость
• Характер нагрузки (постоянная, переменная)
• Условия эксплуатации (температура, влажность, запыленность)
• Требования к управлению и регулированию скорости
• Габаритные ограничения
• Стоимость двигателя и системы управления

Правильный выбор типа электродвигателя позволяет оптимизировать работу оборудования и снизить эксплуатационные расходы.

Тенденции развития электродвигателей

Современные тенденции в области электродвигателей включают:

• Повышение энергоэффективности
• Использование новых магнитных материалов
• Интеграция силовой электроники и систем управления
• Разработка двигателей для электромобилей
• Применение технологий искусственного интеллекта для оптимизации работы

Эти тенденции способствуют созданию более эффективных и интеллектуальных электроприводов для различных отраслей промышленности и транспорта.

Классификация электродвигателей

Электрический двигатель или электромеханический преобразователь – это машина вращательного типа, преобразующая электрическую энергию в механическую. Образование и выделение тепла – побочный эффект работы электродвигателя.

Вращающий момент в электродвигателе может создаваться при перемагничивании ротора вследствие гистерезиса, либо при взаимодействии магнитных полей статора и ротора, возникающих в них при подаче тока. Электродвигатели первой группы называют гистерезисными, применяют очень редко. Основная масса двигателей, используемых в промышленности, относится к группе магнитоэлектрических.

• Трехфазный асинхронный электродвигатель
• Линейные электродвигатели
• Электродвигатель постоянного тока
• Устройство шагового двигателя
• Устройство сервомотора

В зависимости от типа потребляемой энергии магнитоэлектрические двигатели подразделяются на двигатели постоянного и переменного тока. Существует также немногочисленная группа универсальных двигателей, которые питаются обоими видами тока.

Двигатели постоянного тока

По наличию щёточно-коллекторного узла двигатели постоянного тока делят на коллекторные и бесколлекторные. Щёточно-коллекторный узел предусмотрен для электрического соединения цепей статора и ротора. Этот узел электродвигателя является наиболее уязвимым, сложным в ремонте и обслуживании.

Внутри группы коллекторных двигателей существует деление на двигатели с самовозбуждением и независимым возбуждением от постоянных магнитов и электромагнитов.

В зависимости от особенностей взаимного подключения обмоток якоря и возбуждения внутри группы двигателей с самовозбуждением различают двигатели параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Бесколлекторные или вентильные двигатели работают по тому же прицепу, что и синхронные двигатели постоянного тока. Представляют собой замкнутые системы, включающие силовой полупроводниковый преобразователь, преобразователь координат, датчик положения ротора.

Электродвигатели переменного тока

Двигатели переменного тока питаются от сетей переменного тока и подразделяются на синхронные и асинхронные.

В синхронных электродвигателях скорости вращения ротора и движения первой гармоники магнитодвижущей силы статора совпадают. Этот тип двигателей применяется при высоких мощностях.

К группе синхронных двигателей относят вентильные реактивные и шаговые электродвигатели. Питание обмоток вентильных реактивных двигателей формируется с помощью полупроводниковых элементов. Отличительная особенность шаговых электродвигателей – дискретное (шаговое) угловое перемещение ротора при работе. Последовательное перемещение ротора происходит при переключении напряжения питания с одних обмоток на другие.

Наибольшее распространение в современной промышленности получили асинхронные электродвигатели. Частоты вращающего магнитного поля, создаваемого напряжением питания и вращения ротора в двигателях асинхронного типа всегда разнятся.

Двигатели переменного тока различаются по количеству фаз. По этому признаку выделяют одно-, двух-, трех- и многофазные двигатели. Однофазные двигатели могут иметь фазосдвигающую цепь, либо пусковую обмотку, либо запускаться вручную.

В электроинструментах и бытовых приборах применяются коллекторные универсальные электродвигатели, которые могут работать от источников постоянного и переменного тока. Универсальные двигатели производятся только с последовательными обмотками возбуждения, которые при подаче постоянного тока включаются полностью, а при подаче переменного – частично.

Классификация электродвигателей — О компании — ООО ТД «ЭлектроСпецМаш»

Асинхронные трехфазные общепромышленные электродвигатели

Применяются во всех отраслях промышленности, в электроприводах различных устройств, механизмов и машин, не требующих регулирования частоты вращения (насосы, вентиляторы, компрессоры и т.п.)

Основное исполнение- электродвигатель предназначенный для режима работы S1, от сети переменного тока 50 Гц напряжение 380В (220В, 660В) с привязкой мощностей по ГОСТ 51689-2000. Климатическое исполнение и категория размещения У3, степень защиты IP54.

Крановые электродвигатели типа МТ, 4МТ, АМТ, ДМТ

Предназначены для работы в электроприводах металлургических агрегатов и подъемно-транспортных механизмах всех видов и поставляются на комплектацию башенных, козловых, портальных, мостовых и других кранов.

Основное исполнение — асинхронный трехфазный крановый электродвигатель, предназначенный для режима работы S3, с пританием от сети переменного тока 50Гц напряжением 380В(220В, 660В). Климатическое исполнение и категория размещения У1, степень защиты IP54.

Взрывозащищенные электродвигатели серий АИМ, АИМЛ, ВА, АВ, 3В, ВАО2, 1ВАО

Предназначены для привода механизмов внутренних и наружных установок в газавой, нефтеперерабатывающей, химической и других смежных отраслях промышленности (кроме рудничных производств), где могут образовываться взрывоопасные газо- и паро- воздушные смеси, отнесенные к категориям IIA и IIB и группам воспламеняемости Т1, Т2, Т3, Т4.

Основное исполнение — асинхронный трехфазный взрывозащищенный электродвигатель, предназначен для режима работы S1, с питанием от сети переменного тока 50Гц напряжением 380В (220В, 660В). Исполнение по взрывозащите 1ExdIIBT4, климатическое исполнение и категория размещения У2, степень защиты IP54.

Взрывозащищенные рудничные электродвигатели серий АИУ, ВРП, АВР, ЗАВР

Предназначены для привода механизмов в подземных выработках угольных и сланцевых шахт, а также в помещениях и наружных установках, опасных по метану и угольной пыли.

Основное исполнение — асинхронный трехфазный взрывозащищенный электродвигатель, предназначенный для режима работы S1 (допускают работу в режиме S2, S3, S4), с питанием от сети переменного тока 50Гц напряжением 220В, 380В, 660В, 1140В. Исполнение по взрывозащите РВ 3В (ExdI), климатическое исполнение и категория размещения У2,5, степень защиты IP54.

Исполнение рудничных двигателей по взрывозащите

1. Рудничные электродвигатели по уровню взрывозащиты:

РН — рудничные нормальные электродвигатели (не взрывозащищенные)

РП — рудничные электродвигатели повышенной надежности против взрыва (уровень взрывозащиты 2) — электродвигатели повышенной надежности против взрыва: в них взрывозащита обеспечивается только в нормальном режиме работы.

РВ — рудничные взрывозащищенные электродвигатели (уровень взрывозащиты 1) — взрывобезопасные электродвигатели: взрывозащищенность обеспечивается как при нормальных режимах работы, так и при вероятных повреждениях, зависящих от условий эксплуатации, кроме повреждений средст, обеспечивающих взрывозащищенность

РО — рудничные особо взрывобезопасные электродвигатели (уровень взрывозащиты 0) — особо взрывобезопасные электродвигатели, в которых применены специальные меры и средства защиты от взрыва.

2. Рудничные электродвигатели по виду взрывозащиты:

В — взрывонепроницаемая оболочка

• 1В — электродвигатели с напряжением до 100В (ток к.з. не более 100А)
• 2В — электродвигатели с напряжением свыше 100В до 220В (ток к.з. свыше 100А до 600А)
• 3В — электродвигатели с напряжением свыше 220В до 1140В (ток к.з. свыше 100А)
• 4В — электродвигатели с напряжением свыше 1140В (ток к. з. свыше 100А)

К— кварцевое заполнение оболочки

М— масляное заполнение оболочки

А— автоматическое отключение напряжение с токоведущих частей

И— искробезопасная цепь

Электродвигатели брызгозащищенного исполнения 4АМН, 5АН, 5АМН, 5АНМ

Применяются во всех отраслях промышленности, в электроприводах различных устройств, механизмов и машин, не требующих регулирования частоты вращения (насосы, вентиляторы, компрессоры и т.п.).

Более активное охлаждение позволяем в этих электродвигателях, по сравнению с обычными общепромышленными, в таком же габарите получать более высокую мощность.

Основное исплнение — асинхронный трехфазный электродвигатель, предназначенный для режима работы S1, от сети переменного тока 50Гц напряжение 380В (220В, 660В). Климатическое исполнение и категория размещения У3, степень защиты IP23.

Электродвигатели с повышенным скольжением АИРС, 5АС, АС, АДМС

Используются для привода механизмов и машин с большим моментом инерции, работающих при пульсирующих нагрузках и частых пусках, а также при групповом приводе одного механизма.

Производятся на базе стандартных общепропромышленных электродвигателей с обмоткой ротора, залитой алюминиевым сплавом повышенного сопротивления.

Основное (базовое) исполнение — асинхронный трехфазный электродвигатель, предназначенный для режима работы S3, с питанием от сети переменного тока 50 Гц напряжением 380В, климатическое исполнение и категория размещения У3, степень защиты IP54, с типовыми техническими характеристиками, соответствующими требованиям стандартов.

Величина критического скольжения для электродвигателей с повышенным скольжением до 132 габарита включительно составляет 40%, для электродвигателей с высотой оси вращения 160 и выше — 25%.

 

 

Типы электродвигателей — Thomson Lamination Company, Inc.

Электродвигатели можно найти во многих различных областях, от обычных предметов домашнего обихода до различных видов транспорта и даже передовых аэрокосмических приложений. Здесь мы делимся руководством, чтобы дать вам лучшее представление о доступных вариантах.

Электродвигатели и генераторы

Электродвигатели и генераторы представляют собой электромагнитные устройства с якорной обмоткой или ротором, который вращается внутри обмотки возбуждения или статора; однако они имеют противоположные функции. Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, а двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую.

Два типа электродвигателей

Обмотка возбуждения в электродвигателях обеспечивает электрический ток для создания постоянного магнитного поля, которое якорная обмотка использует для создания крутящего момента на валу двигателя. Различия между различными типами электродвигателей связаны с их уникальными характеристиками, напряжением и требованиями к применению. Существует не менее дюжины различных типов электродвигателей, но есть две основные классификации: переменного тока (AC) или постоянного тока (DC). То, как обмотки в двигателях переменного и постоянного тока взаимодействуют друг с другом, создавая механическую силу, создает дополнительные различия в каждой из этих классификаций.

Двигатели постоянного тока

Коллекторные двигатели

Коллекторные двигатели состоят из четырех основных компонентов: 

• Статор
• Ротор или якорь
• Щетки
• Коллектор

Существует четыре основных типа щеточных двигателей, в том числе:

• Двигатели серии. Статор включен последовательно или идентичен ротору, поэтому их токи возбуждения идентичны. Характеристики: используется в кранах и лебедках, большой крутящий момент на низких скоростях, ограниченный крутящий момент на высоких скоростях.
• Шунтирующие двигатели. Катушка возбуждения параллельна (шунтирует) ротору, поэтому ток двигателя равен сумме двух токов. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, отличный контроль скорости, высокий/постоянный крутящий момент на низких скоростях.
• Накопительные составные двигатели. Этот тип сочетает в себе аспекты как последовательного, так и закрытого типов, что делает ток двигателя равным сумме токов последовательного и шунтирующего возбуждения. Характеристики: используется в промышленности и автомобилестроении, сочетает в себе преимущества серийных и параллельных двигателей.
• Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. Наиболее распространенный тип щеточных электродвигателей, двигатели постоянного тока с постоянными магнитами используют постоянные магниты для создания поля статора. Характеристики: используется в коммерческом производстве игрушек и бытовой техники, дешевле в производстве, хороший крутящий момент на низких оборотах, ограниченный крутящий момент на высоких оборотах.

Бесщеточный

Бесщеточные двигатели не имеют коллектора и щеток. Вместо этого ротор представляет собой постоянный магнит, а катушки находятся на статоре. Вместо управления магнитными полями на роторе бесщеточные двигатели управляют магнитными полями от статора, регулируя величину и направление тока в катушках. Одним из основных преимуществ бесщеточных двигателей является их эффективность, которая позволяет лучше контролировать и создавать крутящий момент в более компактной сборке.

Двигатели переменного тока

Двигатели, входящие в классификацию двигателей переменного тока, бывают синхронными или асинхронными, в первую очередь отличающимися скоростью вращения ротора относительно скорости статора. Скорость ротора относительно статора равна в синхронном двигателе, но скорость ротора меньше его синхронной скорости в асинхронном двигателе. Кроме того, синхронные двигатели имеют нулевое скольжение и требуют дополнительного источника питания, а асинхронные или асинхронные двигатели имеют скольжение и не требуют вторичного источника питания.

Синхронный двигатель

Синхронный двигатель представляет собой машину с двойным возбуждением, то есть он имеет два электрических входа. В обычном трехфазном синхронном двигателе один вход, обычно трехфазный переменный ток, питает обмотку статора для создания трехфазного вращающегося магнитного потока. Питание ротора обычно осуществляется постоянным током, который возбуждает или запускает ротор. Как только поле ротора блокируется полем статора, двигатель становится синхронным.

Асинхронный (индукционный)

В отличие от синхронных двигателей, асинхронные двигатели позволяют запускать асинхронные путем подачи питания на статор без подачи питания на ротор. Асинхронные двигатели имеют конструкцию с обмоткой или с короткозамкнутым ротором. Некоторые примеры асинхронных асинхронных двигателей включают:

• Асинхронные рабочие двигатели с конденсаторным пуском. Это однофазный двигатель с короткозамкнутым ротором и двумя обмотками статора, запускаемый конденсатором. Их использование включает компрессоры и насосы в холодильниках и системах переменного тока с частыми пусками и остановками.
• Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Трехфазное питание создает магнитное поле в обмотке статора в этом двигателе, который включает в себя короткозамкнутый ротор из высокопроводящих стальных пластин. Это недорогие, малообслуживаемые и высокоэффективные двигатели, используемые в центробежных насосах, промышленных приводах, больших воздуходувках и вентиляторах, станках, токарных станках и другом токарном оборудовании.
• Двигатели с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели устраняют проблемы с низким пусковым моментом в двигателях с короткозамкнутым ротором. Их конструкция уравновешивает отношение реактивного сопротивления к сопротивлению между внешней и внутренней клеткой, увеличивая пусковой крутящий момент при сохранении общей эффективности.

Нажмите, чтобы развернуть

 

 

Идентификация электродвигателя

Выбор двигателя, наиболее подходящего для конкретного применения, зависит от соответствия четырем характеристикам: 

• Мощность и скорость
• Рама двигателя
• Требования к напряжению
• Корпуса и монтажные позиции

Металлическая табличка, прикрепленная к двигателю, содержит важную информацию, относящуюся к этим характеристикам, за исключением информации о корпусе.

Мощность и скорость электродвигателя

Номинальная мощность и скорость вращения (об/мин) должны соответствовать требованиям нагрузки для установленного приложения. Двигатели бывают разных категорий мощности, в том числе: дробные двигатели (от 1/20 л.с. до 1 л.с.), интегральные двигатели (от 1 л.с. до 400 л.с.) и большие двигатели (от 100 л.с. до 50 000 л.с.). Номинальные значения оборотов включают 3600 об/мин (2 полюса), 1800 об/мин (4 полюса) и 1200 об/мин (6 полюсов).

Корпус электродвигателя

Размер корпуса двигателя не указывает на его рабочие характеристики, особенно на номинальную мощность в лошадиных силах. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) разработала номера корпусов, соответствующие монтажным размерам, а их цифры относятся к их размеру «D» или расстоянию от центра вала до центральной нижней части крепления. Как правило, двузначные метки предназначены для дробных двигателей, но в них могут быть встроены двигатели большей мощности.

Требования к напряжению

Напряжение, частота и фаза являются частью требований к напряжению. В большинстве случаев в Северной Америке и Европе трехфазные двигатели имеют двойные индикаторы напряжения, такие как 230/460. Стандартная рабочая частота для большинства электродвигателей составляет 60 Гц, хотя в Европе распространены двигатели с частотой 50 Гц. Это изменение в герцах указывает на то, что двигатель будет работать со скоростью 5/6 своей нормальной скорости вращения. Фаза — это последний бит информации, включенный в требования к напряжению двигателя, указывающий тип требуемого питания, например, трехфазный, однофазный и постоянный ток.

Корпуса и монтажные позиции

Информация о корпусе зависит от условий установки двигателя. Существует две основные категории корпусов — открытые двигатели и закрытые двигатели.

Открытые двигатели

Открытые двигатели применяются в относительно чистых и сухих помещениях, что важно, поскольку открытые корпуса двигателей обеспечивают циркуляцию воздуха через обмотки.

Закрытые двигатели

Эти типы не допускают свободного воздухообмена между внешней и внутренней частями двигателя. Различия в герметичности корпуса и функциях охлаждения также различают типы двигателей в закрытом корпусе, в том числе: 

• Полностью закрытый вентилятор с охлаждением (TEFC)
• Полностью закрытый невентилируемый (TENV)
• Полностью закрытый воздуховод (TEAO)
• Полностью закрытая мойка (TEWD)
• Взрывозащищенные корпуса (EXPL)
• Опасная зона (HAZ)

Найдите электродвигатель, который лучше всего подходит для вашего применения

Thomson Lamination Company является ведущим производителем штампованных пластинчатых компонентов двигателя, способных производить большие партии пластинчатых пластин ротора и статора из металлов с высокой проводимостью.

Ознакомьтесь с нашими производственными возможностями для ламинирования или свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших решениях для ламинирования с помощью электродвигателей.

Классификация электродвигателей ~ Электрические ноу-хау

В предыдущей теме» Электрика Основные компоненты двигателей « , я объяснил конструкцию и основные компоненты основных типов двигателей двигателей; Двигатели переменного и постоянного тока.

Сегодня я объясню различные типы электродвигателей в мире следующим образом.

Основные типы двигателей 

Электродвигатели в целом подразделяются на две категории:

1. Двигатели переменного тока.
2. Двигатели постоянного тока.

Внутри этих двух основных категорий есть подразделения, как показано на изображении ниже.

Типы двигателей

Примечания: В последнее время, с развитием экономичных и надежных силовых электронных компонентов, появилось множество способов проектирования двигателя, и классификации этих двигателей стали менее строгими, и появилось много других типов двигателей. Наша классификация двигателей будет максимально полной.

Первый: двигатели постоянного тока

двигатели постоянного тока

Системы питания постоянного тока не очень распространены в современной инженерной практике. Тем не менее, двигатели постоянного тока уже много лет используются в промышленности. В сочетании с приводом постоянного тока двигатели постоянного тока обеспечивают очень точное управление. Двигатели постоянного тока могут использоваться с конвейерами, подъемниками, экструдерами, судовыми установками, погрузочно-разгрузочными работами, бумагой, пластиком, резиной, сталью, и текстильные приложения, автомобили, самолеты и портативная электроника, в приложениях управления скоростью.

Преимущества двигателей постоянного тока:

1. Их скорость легко регулировать в широком диапазоне; исторически сложилось, что их характеристика крутящий момент-скорость настраивается легче, чем у всех категорий двигателей переменного тока. Вот почему большинство тяговых и серводвигателей были машинами постоянного тока. Например, двигатели для привода рельсовых транспортных средств до недавнего времени были исключительно машинами постоянного тока.
2. Их уменьшенные габаритные размеры позволяют значительно сэкономить пространство, что позволяет производителям машин или установок не зависеть от преувеличенных размеров циркулярных двигателей.

Недостатки двигателей постоянного тока

1. Так как им нужны щетки для соединения обмотки ротора. Происходит износ щеток, и он резко возрастает в условиях низкого давления. Поэтому их нельзя использовать в искусственных сердцах. При использовании в самолете щетки потребуют замены через один час работы.
2. Искры от щеток могут привести к взрыву, если окружающая среда содержит взрывоопасные материалы.
3. Радиочастотный шум от щеток может мешать работе находящихся рядом телевизоров, электронных устройств и т. д.
Двигатели постоянного тока
4. также дороже двигателей переменного тока.

Таким образом, во всех применениях двигателей постоянного тока используется механический переключатель или коммутатор для преобразования тока на клеммах, который является постоянным или постоянным, в переменный ток в якоре машины. Поэтому машины постоянного тока также называют коммутационными машинами.

Типы двигателей постоянного тока:

Типы двигателей постоянного тока

Двигатели постоянного тока в основном делятся на:

1. Щеточные двигатели постоянного тока (BDC).
2. Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC).

1. A Щеточные двигатели постоянного тока

Щеточные двигатели постоянного тока

Коллекторный двигатель постоянного тока (BDC) представляет собой электродвигатель с внутренней коммутацией, предназначенный для работы от источника питания постоянного тока.

Области применения:
Коллекторные двигатели постоянного тока широко используются в самых разных областях: от игрушек до регулируемых с помощью кнопок автомобильных сидений.

Преимущества:
Коллекторные двигатели постоянного тока (BDC) недороги, просты в управлении и доступны во всех размерах и формах

Конструкция : Матовый Двигатель постоянного тока Конструкция

Все двигатели BDC состоят из одних и тех же основных компонентов: статора, ротора, щеток и коллектора.

1- Статор
Статор создает стационарное магнитное поле, окружающее ротор. Это поле создается либо постоянными магнитами, либо электромагнитными обмотками.

2- Ротор

9 0220

Ротор (якорь)

Ротор, также называемый якорем, состоит из одной или нескольких обмоток. Когда эти обмотки находятся под напряжением, они создают магнитное поле. Магнитные полюса этого поля ротора будут притягиваться к противоположным полюсам, генерируемым статором, заставляя ротор вращаться. Когда двигатель вращается, обмотки постоянно находятся под напряжением в разной последовательности, так что магнитные полюса, генерируемые ротором, не пересекают полюса, генерируемые в статоре. Это переключение поля в обмотках ротора называется коммутацией.

3- Щетки и коммутатор 1 Пример коммутатора

900 18

Сегменты и щетки

В отличие от других типов электродвигателей (т. е. бесщеточных двигателей постоянного тока, асинхронных двигателей переменного тока), для двигателей BDC не требуется контроллер для переключения тока в обмотках двигателя. Вместо этого коммутация обмоток двигателя BDC выполняется механически. Сегментированная медная втулка, называемая коммутатором, находится на оси двигателя BDC. Когда двигатель вращается, угольные щетки (движущиеся сбоку от коммутатора для подачи напряжения питания на двигатель) скользят по коммутатору, соприкасаясь с различными сегментами коммутатора. Сегменты прикреплены к разным обмоткам ротора, поэтому внутри двигателя создается динамическое магнитное поле при подаче напряжения на щетки двигателя. Важно отметить, что щетки и коллектор являются частями двигателя BDC, которые наиболее подвержены износу, поскольку они скользят относительно друг друга.

Как работает коммутатор:

Как работает коммутатор

Когда ротор вращается, клеммы коммутатора также поворачиваются и постоянно меняют полярность тока, который он получает от неподвижных щеток, прикрепленных к батарее.

Типы двигателей BDC:

Типы двигателей постоянного тока

Различные типы двигателей BDC отличаются конструкцией статора или способом подключения электромагнитных обмоток к источнику питания. Эти типы:

1. Постоянный магнит.
2. Шунтовая рана.
3. Серия-рана.
4. Составная рана.
5. Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением.
6. Универсальный двигатель.
7. Серводвигатели.

A- Постоянный магнит 0211 Двигатель с постоянными магнитами

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами — это двигатель, полюса сделаны из постоянных магнитов для создания поля статора.

Преимущества:

1. Поскольку внешняя цепь возбуждения не требуется, отсутствуют потери в меди цепи возбуждения.
2. Поскольку обмотки возбуждения не требуются, эти двигатели могут быть значительно меньше.
3. Широко используется в приложениях с низким энергопотреблением.
4. Обмотка возбуждения заменена постоянным магнитом (простая конструкция и меньше места).
5. Нет требований к внешнему возбуждению.

Недостатки:

1. Поскольку постоянные магниты создают меньшую плотность магнитного потока, чем шунтирующие поля с внешней поддержкой, такие двигатели имеют меньший индуктивный крутящий момент.
2. Всегда существует риск размагничивания из-за сильного нагрева или реакции якоря (некоторые двигатели с постоянным током имеют встроенную обмотку, чтобы предотвратить это).

B- Двигатель с параллельным возбуждением

Двигатель с параллельным возбуждением

Двигатели постоянного тока с параллельной обмоткой (SHWDC) имеют катушку возбуждения, параллельную (шунтирующую) с арматура.

Скорость практически постоянна и не зависит от нагрузки, поэтому подходит для коммерческих применений с низкой пусковой нагрузкой, таких как центробежные насосы, станки, воздуходувки, поршневые насосы и т. д.

Преимущества:

1. Ток в катушке возбуждения и якоре не зависят друг от друга. в результате эти двигатели имеют отличный контроль скорости.
2. Потеря магнетизма не является проблемой для двигателей SHWDC, поэтому они, как правило, более надежны, чем двигатели PMDC.
3. Скоростью можно управлять либо путем включения сопротивления последовательно с якорем (уменьшение скорости), либо путем включения сопротивления в ток возбуждения (увеличение скорости).

Недостатки:

1. Коллекторные двигатели постоянного тока с параллельной обмоткой (SHWDC) имеют недостатки при реверсивном применении, поскольку направление обмотки относительно параллельной обмотки должно быть изменено на противоположное при изменении напряжения якоря. Здесь необходимо использовать реверсивные контакторы.

C-серия-обмотка

9 0213

серия-обмотка

Коллекторные двигатели постоянного тока с последовательной обмоткой (SWDC) имеют катушку возбуждения, включенную последовательно с якорем. Эти двигатели идеально подходят для приложений с высоким крутящим моментом, таких как тяговые транспортные средства (краны и подъемники, электропоезда, конвейеры, лифты, электромобили), поскольку ток как в статоре, так и в якоре увеличивается под нагрузкой.

Преимущества:

1. Крутящий момент пропорционален I2, поэтому он обеспечивает самое высокое отношение крутящего момента к току по сравнению со всеми другими двигателями постоянного тока.

Недостатки:

1. Недостатком двигателей SWDC является то, что они не имеют точного управления скоростью, как двигатели PMDC и SHWDC.
2. Скорость ограничена 5000 об/мин.
3. Следует избегать запуска последовательного двигателя без нагрузки, поскольку двигатель будет неконтролируемо ускоряться.

D- ​​Двигатель с комбинированной обмоткой

Двигатель с комбинированной обмоткой

Двигатели с комбинированной обмоткой (CWDC) представляют собой комбинацию двигателей с параллельной и последовательной обмоткой.

В двигателях CWDC используется как последовательное, так и шунтирующее поле. Производительность двигателя CWDC представляет собой комбинацию двигателей SWDC и SHWDC. Двигатели CWDC имеют более высокий крутящий момент, чем двигатели SHWDC, и обеспечивают лучшее управление скоростью, чем двигатели SWDC.

Используется в таких областях, как прокатные станы, внезапные временные нагрузки, тяжелые станки, штампы и т. д.

Преимущества:

1. Этот двигатель имеет хороший пусковой момент и стабильную скорость.

Недостатки:

1. Скорость холостого хода регулируется, в отличие от серийных двигателей.

E- Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением

Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением

В двигателе постоянного тока с независимым возбуждением катушки возбуждения питаются от независимого источника, например, двигатель-генератор, и на ток возбуждения не влияют изменения тока якоря. Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением иногда использовался в тяговых двигателях постоянного тока для облегчения контроля проскальзывания колес.

F- Универсальный двигатель

90 220

Универсальный двигатель

Универсальный двигатель представляет собой вращающуюся электрическую машину, аналогичную двигателю постоянного тока, предназначенную для работы либо от переменного тока, либо от постоянного тока. источник. Обмотки статора и ротора двигателя соединены последовательно через коммутатор ротора. Серийный двигатель предназначен для перемещения больших грузов с высоким крутящим моментом в таких приложениях, как двигатель крана или подъемный подъемник.

G- Серводвигатели

9021 3

Серводвигатели

Серводвигатели — это механические устройства, которым можно дать команду перемещать выходной вал, прикрепленный к сервоприводу или рычагу. в указанное положение. Серводвигатели предназначены для приложений, включающих управление положением, регулирование скорости и управление крутящим моментом.

Компоненты серводвигателей

Серводвигатель в основном состоит из двигателя постоянного тока, редуктора, датчика положения, который в основном представляет собой потенциометр и управляющая электроника.