Jämförelse av olika typer av elmotorer (vad är skillnaden), egenskaper, fördelar och nackdelar, egenskaper för deras användning
Designmöjligheterna för elmotorer garanterar uppfyllandet av olika krav - vad gäller effekt, mekaniska egenskaper och yttre arbetsförhållanden. Detta gör det möjligt för den elektrotekniska industrin att producera specialiserade serier av motorer avsedda för vissa industrier, som mest motsvarar arbetssättet för dessa arbetsmaskiner.
Valet av en elektrisk motor börjar med valet av den typ av motor som motsvarar de mekaniska egenskaperna hos drivmekanismens driftläge, med hänsyn till de olika typernas ekonomiska egenskaper: pris, effektivitet, cos phi.
Elindustrin tillverkar följande typer av elmotorer:
Asynkrona trefasiga ekorrburmotorer
Av alla typer av elmotorer är de enklast i design, mekaniskt tillförlitliga, lätta att använda och kontrollera och de billigaste. Den mekaniska egenskapen är "styv": hastigheten ändras lite vid alla belastningsvärden.Stor startström (5-7 gånger nominell). Att kontrollera varvtal är svårt och har nästan aldrig gjorts tidigare.
Flerhastighets elektriska motorer produceras, som används i drivningar av metallskärmaskiner och olika enheter som inte har speciella anordningar för att ändra hastigheten. De tillverkas med en ekorrburrotor, två, tre och fyra hastigheter, med omkoppling av antalet poler på statorlindningen.
Den största nackdelen med asynkrona elmotorer är Effektfaktor (cos phi) är alltid märkbart mindre än ett, speciellt under belastning.
För närvarande löses problemen förknippade med en stor startström av asynkrona trefaselektriska motorer med hjälpmjuka förrätter (mjukstartare), och hastighetskontrollproblem löses genom att ansluta elmotorer igenomfrekvensomvandlare.
Fördelarna med asynkrona elmotorer, som har gett en så bred och utbredd tillämpning, är följande:
-
höga ekonomiska resultat. Effektiviteten hos elmotorer för massanvändning ligger i intervallet 0,8-7-0,9, för stora maskiner - upp till 0,95 och mer;
-
enkel design, mekanisk tillförlitlighet, enkel hantering;
-
möjligheten att frigöras till vilken som helst praktiskt nödvändig kapacitet;
-
enkel applicering av motorns strukturella former på driftsförhållanden: vid förhöjda temperaturer, utomhusinstallation och exponering för olika klimatfaktorer, i närvaro av damm eller hög luftfuktighet, under explosiva förhållanden, etc.
-
enkel automatisk styrning, både som en enda arbetsmaskin och en grupp av dem kopplade till en enda produktionsprocess.
Asynkrona trefasiga elmotorer med släpringar och reostatstart
Jämfört med en kortslutning — större komplexitet i kontrollerna och höga kostnader. Resten av egenskaperna är desamma som för asynkrona trefaselektriska motorer med en ekorrburrotor.
Asynkrona enfasiga elmotorer
Jämfört med trefas — lägre effektivitet, lägre cos phi. De tillverkas endast i små enhetskapaciteter.
Enheten och principen för drift av asynkrona elektriska motorer
Flerhastighetsmotorer och deras användning
Synkrona motorer
Strukturellt mer komplex och dyrare än asynkron; svårare att hantera. Verkningsgraden är betydligt högre än för asynkrona. Varvtalen beror endast på strömfrekvensen och är vid en konstant frekvens strikt oförändrade för alla belastningar. Hastighetskontroll gäller inte. Den största fördelen är möjligheten att arbeta med cos phi = 1 och i kapacitivt läge. De tillverkas och används huvudsakligen i enhetskapaciteter över 100 kW.
Hur man skiljer en synkronmotor från en induktionsmotor
Metoder och scheman för att starta synkronmotorer
AC-motorer
Den största fördelen är bra hastighetskontroll. Strukturellt komplex. Närvaron av en uppsamlare och borstar påverkar elmotorns tillförlitlighet och kräver deras speciella underhåll.
Elmotorer med likström, serie, parallell och blandad magnetisering
Strukturellt är det mycket mer komplext och mycket dyrare än asynkront. De är svårare att kontrollera och kräver konstant operativ övervakning. Den största fördelen är den lätta möjligheten att smidigt och i ett ganska brett utbud av hastighetskontroll.
De mekaniska egenskaperna hos seriemotorer är "mjuka": hastigheten ändras mycket känsligt med belastningen, hastigheten på shuntmotorn ändras lite med belastningsfluktuationer.
En vanlig nackdel med DC-motorer är behovet av ytterligare enheter för att få likström (magnetiska förstärkare, tyristorspänningsregulatorer, etc.).
Enheten och principen för drift av moderna borstlösa DC-motorer
Elmotorer för automatiska styrsystem: stegmotorer och servo.
Vad är skillnaden mellan en servodrivning och en stegmotor
Inom den valda typen väljs motorn för erforderligt varvtal och erforderlig effekt.
Rätt val av motor ur kraftsynpunkt är mycket viktigt, vilket avsevärt påverkar de ekonomiska indikatorerna och produktiviteten hos arbetsmaskinerna.
Resultatet av att överskatta den installerade effekten hos motorer kommer att vara drift med reducerade verkningsgradsvärden, och för AC-induktionsmotorer med reducerade cos phi-värden kommer dessutom kapitalinvesteringar för elektrisk utrustning att överskattas.
Att underskatta kraften kommer oundvikligen att leda till att motorn överhettas och snabbt misslyckas.
Ju större belastningen på motorn är, desto större mängd värme genereras i bilen, det vill säga desto högre temperatur kommer den att lägga sig vid. termisk jämvikt.
Vid konstruktionen av elektriska maskiner är det mest temperaturkänsliga elementet som bestämmer maskinens lastkapacitet lindningarnas isolering.
Alla energiförluster i motorn - i dess lindningar ("kopparförluster"), i magnetiska kretsar ("stålförluster"), i friktion av roterande delar mot luft och i lager, i ventilation ("mekaniska förluster") omvandlas till värme .
Enligt nuvarande standarder bör uppvärmningstemperaturen för de isoleringsmaterial som vanligtvis används för lindningar av elektriska maskiner (isoleringsmaterial av klass A) inte överstiga 95 ° C. Vid denna temperatur kan motorn fungera tillförlitligt i cirka 20 år.
Varje ökning av temperaturen över 95 ° C leder till accelererat slitage av isoleringen. Således, vid en temperatur på 110 ° C, kommer livslängden att minska till 5 år, vid en temperatur på 145 ° C (vilket kan uppnås genom att öka strömstyrkan jämfört med den nominella, med endast 25%), kommer isoleringen att förstöras i 1,5 månader, och vid en temperatur på 225 ° C (vilket motsvarar en ökning av strömstyrkan med 50%) kommer spolens isolering att bli oanvändbar inom 3 timmar.
Vad bestämmer livslängden för elmotorer
Valet av motor i termer av effekt görs beroende på typen av belastning som skapas av drivmekanismen. Om belastningen är enhetlig, vilket sker i drivningen av pumpar, fläktar, tas motorn med en märkeffekt som är lika med belastningen.
Men mycket oftare är motorns belastningsschema ojämnt: belastningsökningar alternerar med minskningar, tills den går på tomgång. I dessa fall väljs motorn med en märkeffekt som är lägre än den maximala belastningen, eftersom motorn kyls ner under perioder med minskad belastning (eller bromsning).
Metoder har utvecklats för att välja motoreffekt i enlighet med dess lastschema, d.v.s. med drivmekanismens driftläge. Dessa beskrivs i särskilda guider.
Val av elmotorer för utrustning med olika typer av belastning och driftlägen