Elektromotoru klasifikācija

Iepriekšējā tēmā "Elektromotoru klasifikācija" es paskaidroju dažādus matēta līdzstrāvas motora (BDC) veidus, kas, tāpat kā šajā diagrammā:

Šodien es paskaidrošu Brushless dc motoru (BLDC) un maiņstrāvas indukcijas motorus šādi.

Varat pārskatīt tālāk norādītās saistītās tēmas pārskatīšanai un veikt labu sekošanai.

• Elektromototori Pamatkomponenti

2- Bezsuku līdzstrāvas motori

Sukās līdzstrāvas motoros mehāniskais komutators un saistītās sukas ir problemātiskas vairāku iemeslu dēļ:

1. Suku nodilums notiek, un tas dramatiski palielinās zema spiediena vidē.

2. Dzirksteles no sukām var izraisīt sprādzienus, ja vidē ir sprādzienbīstami materiāli.

3. RF troksnis no sukām var traucēt tuvumā esošajiem televizoriem vai elektroniskajām ierīcēm utt.

Brushless Direct Current (BLDC) motori ir viens no motoru veidiem, kas strauji gūst popularitāti. BLDC motorus izmanto tādās nozarēs kā ierīces, automobiļi, kosmiskā aviācija, patērētāji, medicīna, rūpnieciskās automatizācijas iekārtas un instrumenti.

Kā norāda nosaukums, BLDC motori neizmanto sukas komutācijai; tā vietā tie tiek elektroniski komutēti.

BLDC motoriem ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar matētiem līdzstrāvas motoriem un indukcijas motoriem, daži no tiem ir:

1. Labāks apgriezienu skaits salīdzinājumā ar griezes momentu.

2. Augsta dinamiskā reakcija.

3. Augsta efektivitāte.

4. Ilgs ekspluatācijas laiks.

5. Beztrokšņi.

6. Lielāki ātruma diapazoni.

Turklāt griezes momenta attiecība pret motora lielumu ir augstāka, padarot to noderīgu lietojumos, kur telpa un svars ir kritiski faktori.


Būve

BLDC motori ir sinhronā motora veids. Tas nozīmē, ka statora ģenerētais magnētiskais lauks un rotora ģenerētais magnētiskais lauks griežas vienā frekvencē.

BLDC motori ir vienfāzes, 2 fāžu un 3 fāžu konfigurācijās. Atbilstoši tā tipam statoram ir tāds pats tinumu skaits. No tiem 3 fāžu motori ir populārākie un visplašāk izmantotie.



1- Stators

BLDC motora stators sastāv no kaudzēm tērauda laminācijām ar tinumiem, kas ievietoti spraugās, kuras aksiāli sagriež gar iekšējo perifēriju.

Lielākajai daļai BLDC motoru ir trīs statora tinumi, kas savienoti zvaigžņu veidā. Katrs no šiem tinumiem ir veidots ar daudzām spolem, kas savienotas, lai veidotu tinumu. Viena vai vairākas spoles tiek ievietotas spraugās, un tās ir savstarpēji savienotas, lai izveidotu tinumu. Katrs no šiem tinumiem tiek sadalīts pa statora perifēriju, lai izveidotu pāra skaitu stabu.

Atkarībā no vadības barošanas iespējas var izvēlēties motoru ar pareizu statora sprieguma novērtējumu. Četrdesmit astoņi volti vai mazāk sprieguma nominālie motori tiek izmantoti automobiļu, robotikas, mazo roku kustībās utt. Motori ar 100 voltiem vai augstākiem vērtējumiem tiek izmantoti ierīcēs, automatizācijā un rūpnieciskos lietojumos.


2- Rotors

Rotors ir izgatavots no pastāvīgā magnēta un var atšķirties no diviem līdz astoņiem polu pāriem ar alternatīviem Ziemeļu (N) un Dienvidu (S) poliem.

Pamatojoties uz nepieciešamo magnētiskā lauka blīvumu rotora, rotoram tiek izvēlēts atbilstošs magnētiskais materiāls. Ferīta magnēti tradicionāli tiek izmantoti pastāvīgo magnētu izgatavošanai.



3- Zāles sensori

• Atšķirībā no matēta līdzstrāvas motora BLDC motora komutācija tiek kontrolēta elektroniski. Lai pagrieztu BLDC motoru, statora tinumi ir jāpieslēdz secīgi. Ir svarīgi zināt rotora pozīciju, lai saprastu, kurš tinējs tiks aktivizēts pēc enerģiskās secības. Rotora pozīcija ir jūtama, izmantojot Hall Effect sensorus, kas iestrādāti statorā.

• Lielākajai daļai BLDC motoru ir trīs Hall sensori, kas iestrādāti statorā motora nebraucamajā galā.

• Ikreiz, kad rotora magnētiskie stabi iet pie zāles sensoriem, tie dod augstu vai zemu signālu, norādot, ka N vai S pols iet pie sensoriem. Pamatojoties uz šo trīs Hall sensoru signālu kombināciju, var noteikt precīzu komutācijas secību.

• Pamatojoties uz halles sensoru fizisko stāvokli, ir divas izejas versijas. Zāles sensori var būt 60° vai 120° fāzes nobīdē viens uz otru. Pamatojoties uz to, motora ražotājs definē komutācijas secību, kas jāievēro, kontrolējot motoru.

Piezīme: Zāles sensoriem ir nepieciešams barošanas avots. Spriegums var svārstīties no 4 voltiem līdz 24 voltiem. Nepieciešamā strāva var būt no 5 līdz 15 cūciņām.

Darbības teorija

• Katrai komutācijas secībai ir viens no tinumiem, kas ir enerģisks pozitīvai jaudai (strāva nonāk tinumā), otrais tinums ir negatīvs (strāva iziet no tinuma), bet trešais ir bez enerģijas.

• Griezes moments rodas, jo statora spoles rada magnētisko lauku un rotora pastāvīgos magnētus.

• Lai motors darbotos, tinumu radītajam magnētiskajam laukam vajadzētu novirzīt pozīciju, jo rotors pārvietojas, lai panāktu statora lauku. Tā sauktā "Sešpakāpju komutācija" definē tinumu enerģijas secību.

• Sešu soļu komutācijā vienlaicīgi tiek izmantoti tikai divi no trim Brushless DC Motor tinumiem. Soļi ir līdzvērtīgi 60 elektriskajiem grādiem, tāpēc seši soļi veic pilnīgu 360 grādu rotāciju. Viena pilna 360 grādu cilpa var kontrolēt strāvu, jo ir tikai viens pašreizējais ceļš. Sešpakāpju komutācija parasti ir noderīga lietojumos, kuriem nepieciešams liels ātrums un komutācijas frekvences. Sešu soļu bezsuku līdzstrāvas motoram parasti ir zemāka griezes momenta efektivitāte nekā sine-wave komutētam motoram.

Tipiskas BLDC motoru lietojumprogrammas

Mēs varam iedalīt BLDC motora vadības veidu trīs galvenajos veidos:

1. Pastāvīga slodze.

2. Dažādas slodzes.

3. Pozicionēšanas lietojumprogrammas.

1- Pielietojumi ar nemainīgām slodzēm:
Tie ir lietojumu veidi, kur mainīgs ātrums ir svarīgāks par ātruma precizitātes saglabāšanu noteiktā ātrumā. Turklāt paātrinājuma un palēninājuma rādītāji dinamiski nemainās. Šāda veida lietojumos slodze ir tieši savienota ar motora vārpstu.
Piemēram, ventilatori, sūkņi un pūtēji ietilpst šāda veida lietojumos. Šīs lietojumprogrammas pieprasa lētus kontrolierus, kas galvenokārt darbojas atvērtā ciklā.


2- Pielietojumi ar dažādām slodzēm:
Tie ir pielietojumu veidi, kur motora slodze mainās ātruma diapazonā. Šīm lietojumprogrammām var būt vajadzīga ātrdarbīga vadības precizitāte un labas dinamiskas reakcijas.
Piemēram,

• Sadzīves tehnika: paplāksnes, žāvētāji un kompresori.

• Automobiļu rūpniecībā degvielas sūkņa vadība, elektroniskā stūres vadība, dzinēja vadība un elektrisko transportlīdzekļu vadība.

• Kosmiskajā aviācijā ir vairāki pielietojumi, piemēram, centrifūgas, sūkņi, robotizētas roku vadības ierīces, žiroskopa vadība utt.

Šīs lietojumprogrammas var izmantot ātruma atgriezeniskās saites ierīces un var darboties daļēji slēgtā cilpā vai kopējā slēgtā ciklā.


3- Pozicionēšanas pieteikumi:
Lielākā daļa rūpniecisko un automatizācijas veidu ietilpst šajā kategorijā. Šīs kategorijas lietojumiem ir sava veida jaudas pārvads, kas varētu būt mehāniskie pārnesumi vai taimera siksnas, vai vienkārša sistēma ar siksnu. Šajos lietojumos ir svarīga ātruma un griezes momenta dinamiskā reakcija. Arī šiem lietojumiem var būt bieža rotācijas virziena maiņa.
Šīs sistēmas galvenokārt darbojas slēgtā ciklā.


Visbeidzot, salīdzinājums starp matētu līdzstrāvas motoru (BDC) un bezsuku līdzstrāvas motoru (BLDC) ir parādīts zemāk redzamajā attēlā.

Otrais: Maiņstrāvas motori

Maiņstrāvas (maiņstrāvas) motori izmanto elektrisko strāvu, kas regulāri maina virzienu.

Līdzstrāvas motoru galvenā priekšrocība salīdzinājumā ar maiņstrāvas motoriem ir tā, ka maiņstrāvas motoriem ātrumu ir grūtāk kontrolēt. Lai to kompensētu, maiņstrāvas motorus var aprīkot ar mainīgas frekvences piedziņu, bet uzlabotā ātruma kontrole ir saistīta ar samazinātu jaudas kvalitāti.


Maiņstrāvas motoru veidi:

Maiņstrāvas motorus, kas mūsdienās tiek plaši izmantoti, var iedalīt divās plašās kategorijās:

1. Indukcijas (asinhronie) motori.

2. Sinhronie motori.

3. Lineārie motori.

Šie divu veidu motori atšķiras pēc tā, kā rotora lauka ierosme tiek piegādāta šādi:

Indukcijas motoriem nav ārēji pielietotas rotora ierosmes, un tā vietā rotora tinumi tiek izraisīti rotējošā statora magnētiskā lauka dēļ.

Sinhronajiem motoriem rotora tinumiem tiek piemērota lauka ierosme. Šī lauka ierosmes atšķirība rada atšķirības motora īpašībās, kas savukārt noved pie atšķirīgām aizsardzības un kontroles prasībām katram motora tipam.


1- Indukcijas motors


Indukcijas motori ir visizplatītākie motori, ko izmanto dažādām iekārtām nozarē.

Indukcijas motors: Tā sauktais, jo spriegums tiek inducēts rotoram (tādējādi nav nepieciešamas sukas), bet, lai tas notiktu, rotācijai nekā rotoram ar mazāku ātrumu jābūt magnētiskajam laukam, lai varētu pastāvēt inducēts spriegums.

Tāpēc ir nepieciešams jauns termins, lai aprakstītu indukcijas motoru, kas ir slīdēšana.


Kvīts:


Braukšanas griezes moments var pastāvēt tikai tad, ja ēnošanas gredzenā ir inducēta strāva. To nosaka gredzena strāva, un tas var pastāvēt tikai tad, ja gredzenā ir plūsmas variācija. Tāpēc ēno ringā un rotējošajā laukā jābūt ātruma atšķirībai. Tāpēc elektromotoru, kas darbojas saskaņā ar iepriekš aprakstīto principu, sauc par "asinhrono motoru".

Sinhronā ātruma (Ns) un ēnojuma gredzena ātruma (N) starpību sauc par "slīdēšanu" (s), un to izsaka procentos no sinhronā ātruma.

S = (Nsyn – Nm)/ Nsyn

Kur ir kvīts? Slip ir viens no svarīgākajiem mainīgajiem lielumiem indukcijas mašīnu kontrolē un darbībā.

s = 0: ja rotors darbojas sinhronā ātrumā.

s = 1: ja rotors ir nekustīgs.

s ir –ve: ja rotors darbojas ar ātrumu virs sinhronā ātruma.

s ir +ve: ja rotors darbojas ar ātrumu, kas ir mazāks par sinhrono ātrumu.



Priekšrocības:

1. Vienkāršs dizains, nelīdzens, lēta cena, viegla apkope.

2. Plašs jaudas diapazons: frakcionētu zirgspēku jauda līdz 10 MW.

3. Palaidiet būtībā ar nemainīgu ātrumu no bezslodzes līdz pilnai slodzei.

4. Tās ātrums ir atkarīgs no barošanas avota frekvences.

5. Populārākais motors šodien zemu un vidēju zirgspēku diapazonā.

6. Ļoti izturīgs būvniecībā.

7. ir nomainījuši līdzstrāvas motorus vietās, kur tradicionālos līdzstrāvas motorus nevar izmantot, piemēram, divu veidu kalnrūpniecībā vai sprādzienbīstamā vidē atkarībā no motora konstrukcijas; Vāveres būris vai slīdēšanas gredzens.

Trūkumi:

1. Nav viegli veikt mainīga ātruma kontroli.

2. Optimālai ātruma kontrolei nepieciešama mainīgas frekvences jaudas-elektroniskā piedziņa.

3. Lielākā daļa no tiem darbojas ar atpalicības jaudas faktoru.

Darbības princips:

• Stators parasti ir savienots ar režģi, un tādējādi stators ir magnetizēts.

• Statora magnētiskais lauks sagriež rotora tinumus un rada inducētu spriegumu rotora tinumiem.

• Jo rotora tinumi ir īssavienojumi gan vāveres būrim, gan brūču rotoram, un izraisīja strāvas plūsmas rotora tinumi.

• Rotora strāva rada citu magnētisko lauku.

• Griezes moments rodas šo divu magnētisko lauku mijiedarbības rezultātā.

Būve:


Indukcijas motoram ir divas galvenās daļas

1- Stators

Šī ir motora nekustīgā daļa. Korpusā čugunā vai vieglā sakausējumā atrodas plāns silīcija tērauda plākšņu gredzens (aptuveni 0,5 mm biezs). Plāksnes ir izolētas viena no otras ar oksidāciju vai izolācijas laku. Magnētiskās ķēdes "laminēšana" samazina zudumus ar histerēzi un virpuļu straumēm.

Plāksnēs ir svītras statora tinumiem, kas radīs rotējošo lauku, lai ietilptu (trīs tinumi 3 fāžu motoram). Katra tinumu veido vairākas spoles. Veids, kā spoles tiek savienotas kopā, nosaka stabu pāru skaitu uz motora un līdz ar to arī rotācijas ātrumu.



2- Rotors


Šī ir motora mobilā daļa. Tāpat kā statora magnētiskā ķēde, tas sastāv no sakrautām plāksnēm, kas izolētas viena no otras un veido cilindru, kas atslēgts uz motora vārpstu.


Indukcijas motoru veidi

Indukcijas motorus pēc Rotora tipa klasificē šādi:

A- Vāveres-Būra rotors:

Tas sastāv no bieziem vadīšanas stieņiem, kas iestrādāti paralēlās spraugās. Šie stieņi abos galos ir īssavienoti, izmantojot īssavienojuma gredzenus.



B- Brūču rotors:

Tam ir trīsfāžu divslāņu, sadalīts tinējs. Tas ir ievainots tik daudz stabu kā stators. Trīs fāzes ir savienotas iekšēji, un pārējie gali ir savienoti ar slīdēšanas gredzeniem, kas uzstādīti uz vārpstas ar sukām, kas balstās uz tiem.


Katru no diviem iepriekš minēto indukcijas motoru veidiem var iedalīt divās galvenajās grupās šādi:


I- Vienfāzes indukcijas motori:


Tiem ir tikai viens statora tinumu, darbojas ar vienfāzes barošanas avotu, ir vāveres būris rotors, un tiem ir nepieciešama ierīce, lai sāktu motoru. Tas ir visizplatītākais motora veids, ko izmanto sadzīves tehnikā, piemēram, ventilatoros, veļas mašīnās un veļas žāvētājos, kā arī lietojumiem līdz 3 līdz 4 zirgspēkiem.

Vienfāzes indukcijas motoriem ir arī brūču rotors, kam ir lieliskas palaišanas un paātrināšanas īpašības, un tie ir ideāli piemēroti vērtību operatoriem, fermas motoru lietojumiem, pacēlājiem, grīdas uzturēšanas mašīnām, gaisa kompresoriem, veļas mazgāšanas iekārtām un kalnrūpniecības iekārtām.


II- Trīsfāžu indukcijas motori:


Rotējošo magnētisko lauku rada līdzsvarots trīsfāžu piedāvājums. Šiem motoriem ir lielas jaudas iespējas, tiem var būt vāveres būris vai brūču rotori (lai gan 90% ir vāveres būru rotors), un tie ir pašizcēruši. Tiek lēsts, ka aptuveni 70% motoru nozarē ir šāda veida, tiek izmantoti, piemēram, sūkņos, kompresoros, konveijeru lentēs, lieljaudas elektriskajos tīklos un slīpmašīnās. Tie ir pieejami 1/3 līdz simtiem zirgspēku vērtējumu.


Tagad apskatīsim pirmo indukcijas motoru klasifikāciju, pamatojoties uz iepriekš minētajiem veidiem:


1- Vienfāzes, Vāveres būris, indukcijas motors:


Šai kategorijai ir daudz veidu, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā.

A- Shaded-Pole indukcijas motori


Būvniecības un ekspluatācijas princips:

Shaded-pole motoriem ir tikai viens galvenais tinums un nav sākuma tinumu. Sākot, tiek izmantots dizains, kas zvana nepārtrauktai vara cilpai ap nelielu daļu no katra motora staba. Šī "nokrāsa" šo polu daļu, izraisot magnētiskā lauka ēnotajā zonā atpaliekot no lauka neaizēnotajā zonā. Abu lauku reakcija kļūst vārpsta rotējoša.


Priekšrocības:

1. Tā kā ēnainajam polu motoram trūkst sākuma tinuma, palaišanas slēdža vai kondensatora, tas ir elektriski vienkāršs un lēts.

2. Ātrumu var kontrolēt tikai ar mainīgu spriegumu vai vairāku krānu tinumu.

3. Mehāniski ēnainā staba motora konstrukcija ļauj ražot liela apjoma ražošanu.

4. Tos parasti uzskata par "vienreizlietojamiem" motoriem, kas nozīmē, ka tos ir daudz lētāk nomainīt nekā remontēt.

Trūkumi:

1. Tā zemais sākuma griezes moments parasti ir no 25% līdz 75% no nominālā griezes momenta.

2. Tas ir augstas slīdēšanas motors ar braukšanas ātrumu no 7% līdz 10% zem sinhronā ātruma.

3. Parasti šī motora tipa efektivitāte ir ļoti zema (zem 20%).

Lietojumprogrammas:
Zemās sākotnējās izmaksas ir piemērotas ēnainiem polu motoriem ar zemu zirgspēku vai vieglu uguni. Varbūt to lielākais pielietojums ir vairāku ātrumu ventilatoriem mājsaimniecības vajadzībām. Bet zemais griezes moments, zema efektivitāte un mazāk izturīgas mehāniskās īpašības padara ēnainus polu motorus nepraktiskus lielākajai daļai rūpnieciskās vai komerciālās izmantošanas, kur augstākas cikla likmes vai nepārtraukts pienākums ir normas.


Nākamajā tēmā es turpināšu izskaidrot cita veida vienfāzes, Vāveres būru indukcijas motoru. Tāpēc, lūdzu, turpiniet sekot.