Vergelijking van verschillende soorten elektromotoren (wat is het verschil), kenmerken, voor- en nadelen, kenmerken van hun gebruik
De ontwerpmogelijkheden van elektromotoren garanderen de vervulling van verschillende vereisten - op het gebied van vermogen, mechanische eigenschappen en externe werkomstandigheden. Dit stelt de elektrotechnische industrie in staat om gespecialiseerde series motoren te produceren die bestemd zijn voor bepaalde industrieën, die het meest volledig overeenkomen met de werkingsmodus van deze werkende machines.
De selectie van een elektromotor begint met de selectie van het type motor dat overeenkomt met de mechanische kenmerken van de werkingsmodus van het aandrijfmechanisme, rekening houdend met de economische kenmerken van de verschillende typen: prijs, efficiëntie, cos phi.
De elektrotechnische industrie produceert de volgende typen elektromotoren:
Asynchrone driefasige kooiankermotoren
Van alle soorten elektromotoren zijn ze het eenvoudigst qua ontwerp, mechanisch betrouwbaar, eenvoudig te bedienen en te controleren, en de goedkoopste. De mechanische eigenschap is «stijf»: het toerental verandert weinig bij alle belastingswaarden.Grote aanloopstroom (5-7 keer nominaal). Het regelen van toeren is moeilijk en is bijna nooit eerder gedaan.
Er worden elektromotoren met meerdere snelheden geproduceerd, die worden gebruikt in aandrijvingen van metaalsnijmachines en verschillende eenheden die geen speciale apparaten hebben om de snelheid te veranderen. Ze worden geproduceerd met een eekhoornkooirotor, twee, drie en vier snelheden, waarbij het aantal polen van de statorwikkeling wordt geschakeld.
Het grootste nadeel van asynchrone elektromotoren is Krachtfactor (cos phi) is altijd merkbaar minder dan één, vooral onder belasting.
Momenteel worden de problemen die gepaard gaan met een grote startstroom van asynchrone driefasige elektromotoren opgelost met de hulpzachte starters (softstarters) en snelheidsregelingsproblemen worden opgelost door elektromotoren door te schakelenfrequentieomvormers.
De voordelen van asynchrone elektromotoren, die zo'n brede en wijdverbreide toepassing hebben opgeleverd, zijn als volgt:
-
hoge economische resultaten. De efficiëntie van elektromotoren voor massaal gebruik ligt in het bereik van 0,8-7-0,9, voor grote machines - tot 0,95 en meer;
-
eenvoud van ontwerp, mechanische betrouwbaarheid, eenvoudig beheer;
-
de mogelijkheid tot vrijgave tot elke praktisch noodzakelijke capaciteit;
-
gemakkelijke toepasbaarheid van de structurele vormen van de motor op operationele omstandigheden: bij hoge temperaturen, installatie buitenshuis en blootstelling aan verschillende klimatologische factoren, in aanwezigheid van stof of een hoge luchtvochtigheid, in explosieve omstandigheden, enz.
-
eenvoud van automatische besturing, zowel als een enkele werkende machine als een groep ervan verbonden door een enkel productieproces.
Asynchrone driefasige elektromotoren met sleepringen en reostaatstart
Vergeleken met een kortsluiting — grotere complexiteit van controles en hoge kosten. De rest van de kenmerken zijn hetzelfde als voor asynchrone driefasige elektromotoren met een eekhoornrotor.
Asynchrone enkelfasige elektromotoren
Vergeleken met driefasig — lager rendement, lagere cos phi. Ze worden alleen in kleine eenheden geproduceerd.
Het apparaat en het werkingsprincipe van asynchrone elektromotoren
Motoren met meerdere snelheden en hun gebruik
Synchrone motoren
Structureel complexer en duurder dan asynchroon; moeilijker te beheren. De efficiëntie is aanzienlijk hoger dan die van asynchrone. De omwentelingen zijn alleen afhankelijk van de frequentie van de stroom en bij een constante frequentie zijn strikt ongewijzigd voor alle belastingen. Snelheidscontrole is niet van toepassing. Het grote voordeel is de mogelijkheid om te werken met cos phi = 1 en in capacitieve modus. Ze worden voornamelijk geproduceerd en gebruikt in eenheden met een capaciteit van meer dan 100 kW.
Hoe een synchrone motor te onderscheiden van een inductiemotor
Methoden en schema's voor het starten van synchrone motoren
AC-motoren
Het grote voordeel is een goede snelheidsregeling. Structureel complex. De aanwezigheid van een collector en borstels beïnvloedt de betrouwbaarheid van de elektromotor en vereist speciaal onderhoud.
Elektromotoren met gelijkstroom, serie, parallel en gemengde excitatie
Structureel is het veel complexer en veel duurder dan asynchroon. Ze zijn moeilijker te controleren en vereisen constant operationeel toezicht. Het grote voordeel is de gemakkelijke mogelijkheid om soepel en in een redelijk breed toerentalbereik te regelen.
De mechanische eigenschappen van seriemotoren zijn «zacht»: het toerental verandert zeer gevoelig met de belasting, het toerental van de shuntmotor verandert weinig met belastingfluctuaties.
Een algemeen nadeel van gelijkstroommotoren is de noodzaak van extra apparaten om gelijkstroom te verkrijgen (magnetische versterkers, thyristorspanningsregelaars, enz.).
Het apparaat en werkingsprincipe van moderne borstelloze gelijkstroommotoren
Elektromotoren van automatische besturingssystemen: stappenmotoren en servo.
Wat is het verschil tussen een servoaandrijving en een stappenmotor
Binnen het geselecteerde type wordt de motor geselecteerd op het benodigde toerental en het benodigde vermogen.
De juiste motorkeuze vanuit het oogpunt van vermogen is erg belangrijk en heeft een aanzienlijke invloed op de economische indicatoren en de productiviteit van de werkende machines.
Het resultaat van het overschatten van het geïnstalleerde vermogen van motoren is een werking met lagere efficiëntiewaarden, en voor AC-inductiemotoren met lagere cos phi-waarden zal bovendien de kapitaalinvestering voor elektrische apparatuur worden overschat.
Het onderschatten van het vermogen zal er onvermijdelijk toe leiden dat de motor oververhit raakt en snel uitvalt.
Hoe groter de belasting van de motor, hoe groter de hoeveelheid warmte die in de auto wordt gegenereerd, wat betekent hoe hoger de temperatuur waarop deze zal bezinken thermisch evenwicht.
Bij het ontwerp van elektrische machines is het meest temperatuurgevoelige element dat de belastbaarheid van de machine bepaalt de isolatie van de wikkelingen.
Alle energieverliezen in de motor - in de wikkelingen ("koperverliezen"), in magnetische circuits ("staalverliezen"), in wrijving van roterende delen tegen lucht en in lagers, in ventilatie ("mechanische verliezen") worden omgezet in warmte .
Volgens de huidige normen mag de verwarmingstemperatuur van de isolatiematerialen die gewoonlijk worden gebruikt voor wikkelingen van elektrische machines (isolatiematerialen van klasse A) niet hoger zijn dan 95 ° C. Bij deze temperatuur kan de motor ongeveer 20 jaar betrouwbaar werken.
Elke temperatuurstijging boven 95°C leidt tot versnelde slijtage van de isolatie. Dus bij een temperatuur van 110 ° C zal de levensduur afnemen tot 5 jaar, bij een temperatuur van 145 ° C (wat kan worden bereikt door de huidige sterkte te verhogen in vergelijking met de nominale waarde, met slechts 25%), zal de isolatie worden vernietigd gedurende 1,5 maand, en bij een temperatuur van 225 ° C (wat overeenkomt met een toename van de stroomsterkte met 50%) zal de isolatie van de spoel binnen 3 uur onbruikbaar worden.
Wat bepaalt de levensduur van elektromotoren
De keuze van de motor in termen van vermogen wordt gemaakt afhankelijk van de aard van de belasting die door het aandrijfmechanisme wordt veroorzaakt. Als de belasting uniform is, wat gebeurt bij de aandrijving van pompen, ventilatoren, wordt de motor genomen met een nominaal vermogen dat gelijk is aan de belasting.
Veel vaker is het belastingsschema van de motor echter ongelijk: toename van de belasting wordt afgewisseld met afname, tot stationair draaien. In deze gevallen wordt de motor geselecteerd met een nominaal vermogen dat lager is dan de maximale belasting, omdat tijdens periodes van verminderde belasting (of remmen) de motor zal afkoelen.
Er zijn methoden ontwikkeld om het motorvermogen te selecteren in overeenstemming met het belastingsschema, d.w.z. met de werkingsmodus van het aandrijfmechanisme. Deze staan beschreven in speciale gidsen.
Selectie van elektromotoren voor apparatuur met verschillende soorten belasting en bedrijfsmodi
Selectie van elektrische apparatuur op basis van technische kenmerken