Меню Закрыть

Виды моторов: виды, типы и особенности ДВС

Содержание

Виды моторов в машинках для стрижки

Как выбрать подходящую машинку для стрижки? У всех профессионалов есть свои любимые бренды, например Oster. Но даже среди профессионалов не всегда есть понимание технической стороны инструмента, который они используют. Что внутри каждой конкретной модели? Какая разница между моторами? На что влияет тип мотора, и насколько это важно для вашей работы?

В этой статье разберем все основные виды моторов и расскажем о принципе их действия.

Все машинки можно разделить на два больших вида: роторные и вибрационные. Давайте разглядим каждый из них поближе.

Вибрационные

В этих машинках движение ножа обеспечивается за счет создания электромагнитного поля. Внутри эту группу можно также разделить по принципу действия на две подгруппы:

  • Индукционные. Большинство машинок бюджетного сегмента (особенно, производящихся в Китае) оснащены именно таким типом двигателя.
    Состоит он из магнитной катушки и соединенного с ножом подпружиненного рычага. При подаче тока на катушку рычаг притягивается к ней, сдвигая нож в одну сторону, при отключении тока — возвращается в исходное положение.

Плюс у таких машинок, по сути, только один — цена. Это самый дешевый в производстве моторчик. Минус — в очень низком КПД. И без того не самая большая мощность в 3-7 Ватт большей частью теряется при передаче на нож и превращается в тепло. Двигатель греется, а вместе с ним и корпус машинки. Такие машинки нельзя использовать без перерыва продолжительный срок, их нужно остужать. А значит, в качестве основного профессионального инструмента они подходят плохо.

  • Пивотные (Анкерные). Это развитие идеи обычных индукционных машинок, но с важными доработками. Здесь движение передается на нож через пару магнитов: один устанавливается на катушку, другой — на нож.

В анкерных машинках частота движений совпадает с частотой тока, поэтому она в два раза меньше, чем у обычных индукционных. Но это одновременно означает прирост мощности на катушке в полтора раза, а на ноже — сразу в 4 раза. Двигатель меньше греется, а машинкой уже свободно можно работать по разным типам волос, в том числе и по влажным.

Для профессионального использования эти модели подходят, и среди них очень много действительно достойных и качественных образцов, в том числе и машинки, ставшие легендарными в своих категориях.

Это, конечно же, сказывается и на стоимости: анкерные машинки обойдутся дороже. Но нужно понимать, что в данном случае вы платите за вполне реальные характеристики: мощность, КПД, функциональные возможности.

Роторные

В них используется полноценный мотор, который вращается и передает через систему рычагов движение на нож. Самые мощные машинки — всегда роторные, потому что у этих двигателей самый высокий КПД. Это, например, машинки для грумеров.

За счет высокого КПД получается более экономно расходовать электроэнергию, поэтому все аккумуляторные машинки тоже оснащены именно роторными моторами. Правда, если мощность действительно большая, то аккумулятор большой емкости устанавливать в корпус нецелесообразно (машинка получится слишком громоздкой), поэтому такие модели обычно работают только от сети. Но в салонах такая мощность избыточна, поэтому если вы не работаете с животными, то вам топовые модели вряд ли пригодятся.

За мощность и прохладный корпус приходится платить, этот тип машинок — самый дорогой. Поэтому не всегда его можно рекомендовать, особенно начинающим парикмахерам: в большинстве случаев для нормальной работы хватает анкерной индукционной машинки.

Если у вас остались вопросы по машинкам, мы готовы на них ответить: свяжитесь с нами и получите бесплатную консультацию.



Как выбрать моторы для квадрокоптера или гоночного дрона?

В этом руководстве вы найдете основную информацию о видах моторов для коптеров, особенностях их конструкции; описание всего того, что влияет на летные характеристики и эффективность. Это поможет вам выбрать оптимальные моторы для следующего коптера.

Оригинал: How to choose Motor for Racing Drone & Quadcopter

Содержание

Ищите моторы? С чего начать?

Не важно какого размера будет у вас коптер, перед выбором моторов нужно определиться с рамой и знать примерный вес коптера. Однако, если вы планируете собирать 5″ коптер, тогда можете смело переходить к разделу «размер мотора«.

Если вы новичок, тогда рекомендую начать со статьи про то, что такое FPV гонки.

Есть два вида моторов: коллекторные и бесколлекторные. Как правило бесколлекторные используются на более крупных моделях, а коллекторные только на очень мелких. Позже я опубликую статью с более подробным описанием их отличий.

Размер рамы и вес

Общий вес коптера — это вес всех комплектующих, которые планируется поставить на модель: рама, полётные контроллер (ПК), плата распределения питания (PDB), приёмник, видеопередатчик, антенна, моторы, пропеллеры, регуляторы скорости, LiPo аккумулятор, дополнительная нагрузка типа GoPro и т.

д.

Скорее всего вы не получите точный вес, лучше его переоценить и иметь запас по мощности, чем недооценить и получить нелетающий коптер. Не забудьте добавить 10-20 грамм для учета веса проводов, пищалки, нейлоновых стяжек и т.д.

Зная размер рамы, мы получаем максимально допустимый диаметр пропеллеров. Как только вы узнаете вес коптера, то сможете оценить необходимую тягу, и комбинацию мотор-проп (винтомоторная группа).

Дополнительная информация: как выбрать пропеллер для коптера (англ).

Соотношение тяги и веса коптера

Общее правило такое: макс. тяга должна быть как минимум в 2 раза больше веса коптера. Запомните, это действительно минимум необходимый для того, чтобы коптером можно было легко управлять во время висения. Если тяга слишком маленькая, тогда коптер будет плохо слушаться управления, и, возможно, будет довольно сложно взлететь.

Например, если вес коптера 1 кг, тогда тяга всех моторов при 100% газе, должна быть как минимум 2 кг (500 г на мотор).

Конечно, хорошо, если тяга ещё выше…

Чтобы летать быстро, у гоночных коптеров соотношение тяги к весу значительно больше. Нет ничего необычного в том, что у кого-то миникоптер имеет это соотношение 10:1 или даже 13:1. В общем и целом, для акробатики я рекомендую иметь соотношение как минимум 5 к 1.

Чем больше это число, тем лучше управляется и ускоряется коптер. Однако, если оно слишком большое, тогда коптером становится сложно управлять. Небольшого движения стика газа будет достаточно чтобы «выстрелить коптером на орбиту, как ракетой». 🙂 Конечно, всё очень сильно зависит от навыков пилота.

Даже если вы планируете заниматься только медленной аэрофотосъемкой, нужно рассчитывать на 3:1 или 4:1. Это даст вам не только надежное управление, но и позволит в будущем увеличить полезную нагрузку. Например, более тяжелую камеру или дополнительные аккумуляторы для увеличения длительности полёта. Если вы хотите заняться гонками, то ограничений на это соотношение нет 🙂 выбирайте на столько большое значение, на сколько вам будет удобно управлять!

Размеры моторов

Размер бесколлекторного моторы обычно обозначается 4 цифрами: AABB, где «АА» — это диаметр статора (stator width / stator diameter), а «BB» — высота статора (stator height), оба значения в миллиметрах.

Что такое статор (stator) у бесколлекторного мотора? Статор — это стационарная (неподвижная) часть мотора, у нее есть полюса (poles), на которые намотан медный провод (обмотка). «Полюса» (по сути, сердечник) сделаны из тонких металлических пластин собранных в стопку, между ними тонкий слой диэлектрика.

  • Чем «выше» статор, тем больше мощность на больших оборотах
  • Чем «шире» статор, тем больше крутящий момент при низких оборотах

Увеличение диаметра и высоты мотора требует увеличения как обмоток (электромагнитов), так и постоянных магнитов. Разница в том, что при увеличении высоты статора размеры постоянных магнитов увеличиваются сильнее

, чем катушки; а при увеличении диаметра статора обмотки увеличиваются сильнее, чем магниты.

Размеры пропеллеров совместимых с мотором определяются диаметром вала. Валы моторов для 3″, 4″, 5″ и 6″ пропов имеют резьбу M5 (т.е. диаметр 5 мм). У современных моторов вал встроен в сам колокол, для более ранних моторов нужно было использовать адаптер (англ).

На 5″ коптерах чаще всего применяются моторы размера 2204, 2205, 2206, 2207, 2305, 2306, 2307, 2407.

Высокий или широкий статор?

У более высокого статора больше «площадь поверхности» (обращенной к магнитам) следовательно через него проходит «больше» магнитных полей. Большая площадь также способствует хорошему охлаждению. Высокие моторы дают большую мощность и имеют высокие обороты.

Чем больше диаметр статора, тем больший объем железа и меди в нём, в результате мы получаем мотор с большим крутящим моментом, а также более эффективный мотор.

KV

«KV» — это количество оборотов в минуту (RPM) на единицу напряжения (более правильное определение KV, англ).

Это очень важный параметр бесколлекторных моторов, он показывает на сколько увеличатся обороты мотора (RPM) при увеличении напряжения на 1 вольт, при отсутствии нагрузки на валу (без пропа). Например, если подключить мотор 2300 KV к аккумулятору 3S LiPo (12,6 вольт), тогда без пропеллера он будет вращаться со скоростью 28980 оборотов в минуту (2300 * 12,6). Обычно это примерное значение, указываемое производителем.

Как только вы поставите пропеллер, обороты снизятся из-за сопротивления воздуха. Моторы с более высоким KV будут стараться раскрутить проп быстрее, но могут потреблять большой ток. Именно поэтому мы обычно ставим большие пропы на моторы с небольшим KV, а мелкие и легкие пропы отлично подходят для моторов с высоким значением KV.

Значение KV определяется числом витков обмоток статора. Обычно увеличение числа витков уменьшает KV мотора, а уменьшение числа витков — увеличивает KV.

Сила магнитов тоже влияет на KV, чем они сильнее, тем больше KV

Если установить очень большой пропеллер на мотор с большим KV, тогда он попробует раскручивать его также быстро, как будто это маленький проп, но для этого требуется гораздо большее усилие. А чтобы получить требуемое усилие, мотор начнет потреблять гораздо больший ток, а следовательно выделять больше тепла. Что ведет к его перегреву, и может повредить мотор. При перегреве мотора изоляция в обмотках сгорает и получается короткое замыкание.

Общее правило: чем тяжелее коптер, тем ниже KV его моторов, на мелких коптерах обычно используются моторы с очень большим KV

Крутящий момент

Иногда говорят, что у моторов с небольшим KV высокий крутящий момент, а если у мотора высокое значение оборотов на вольт, то крутящий момент небольшой. Хотя это и возможно, но не всегда правда. KV почти ничего не говорит о крутящем моменте, а влияет на максимальный потребляемый ток и макс. допустимое напряжение.

Как уже указывалось выше, у моторов с высоким KV обмотки короче, а значит и ниже сопротивление. Это снижает макс. допустимое напряжение и увеличивает потребляемый ток (при прочих равных характеристиках, при том же пропеллере).

Крутящий момент в основном определяется:

  • размером статора, чем он больше, тем выше момент
  • материалами: тип магнитов, качество медной обмотки
  • конструкцией мотора: расстояние между ротором и статором, числом полюсов и т. д.

Если всё одинаково, тогда два мотора с разным KV будут иметь одинаковый крутящий момент. Небольшое значение KV просто означает, что вам нужно более высокое напряжение чтобы получить те же обороты. На самом деле все несколько сложнее, но это довольно простое и точное описание.

Причина, по которой пилотам кажется, что у моторов с небольшим KV большой момент, в том, что падение напряжения у таких моторов ниже, чем у моторов с высоким KV, именно это падение напряжения и снижает крутящий момент. Теоретически, момент должен быть одинаков, но на практике такого не бывает.

Крутящий момент — это палка о двух концах.

Моторы с большим крутящим моментом позволяют менять обороты быстрее, благодаря этому будет меньше паразитных вибраций, а реакция на стики — мгновенной. Коптер с такими моторами будет очень резким, а его движения будут менее естественными, более похожими на дерганые движения роботов. В противном случае коптер ощущается более плавным. Выбор зависит от вашего стиля, личных предпочтений, высокий крутящий момент — это не всегда хорошо.

В наши дни всё больше и больше пилотов сталкивается с паразитными вибрациями, и корнем проблемы могут быть как раз современные, сверхмощные моторы. Они настолько мощные, что могут создавать петли обратной связи, от которых очень трудно избавиться. Демпфирование полетного контроллера может помочь, но лучше искать настоящую причину вибраций и не использовать чрезмерно мощные моторы.

Схема крепления

Обычные схемы крепления (расстояние между отверстиями) моторов 22xx, 23xx и 24xx: 16 х 16 мм или 16 х 19 мм. Большинство рам для 5″ коптеров рассчитано именно на это.

N и P в «формуле» мотора (полюса и магниты)

Вы, наверное, уже видели в описаниях моторов значения типа «12N14P». Число перед «N» (12) означает количество электромагнитов в статоре, а «14P» — количество постоянных магнитов в роторе (в колоколе).

У разных типоразмеров моторов разное числю полюсов, например, моторы типа 22XX и 23XX обычно имеют 12 полюсов (12N) и 14 магнитов (14P).

Количество полюсов определяет расстояние между ними, если их мало, тогда в статоре поместится больше железа, поэтому мощность будет выше. Если мы увеличим количество полюсов, тогда магнитное поле будет более равномерным, и, следовательно, мотор будет вращаться более плавно, т.к. управление будет более точным.

  • Больше полюсов — плавность
  • Меньше полюсов — выше мощность

Количество полюсов всегда кратно трем, т.к. по сути, это 3х-фазный мотор и имеет 3 провода, поэтому число будет 9, 12, 15, 18 и т.д. Число полюсов сложно изменить и при выборе двигателя для коптера на это можно не обращать внимание.

Обмотка

Число витков в обмотках статора влияет на то, какой максимальный ток будет потреблять мотор, а толщина провода определяет максимально допустимый ток, который не вызовет перегрев мотора.

Меньше витков = меньше сопротивление = выше kv. Недостаток — магнитное поле статора будет слабее, а усилие на валу — меньше.

Все происходит наоборот при увеличении числа витков. Чем больше витков, тем сильнее магнитное поле статора и больше усилие. Но из-за более длинных проводов увеличивается сопротивление и KV мотора уменьшается.

Чтобы получить большую мощность моторов, производители часто увеличивают число полюсов и при этом используют более толстый провод. Благодаря этому сопротивление обмоток уменьшается, а мощность увеличивается (не жертвуя при этом эффективностью и крутящим моментом). Такой мотор без перегрева может потреблять довольно большой ток.

Однако более толстый провод и увеличение числа обмоток приводят к увеличению массы мотора, а обмотки занимают больше места, что требует увеличения статора. Поэтому и появляются всё более крупные моторы, и по вышеуказанным причинам они мощнее.

Одножильные и многожильные обмотки

Одножильная обмотка делается толстым проводом и способна хорошо рассеивать тепло, больше подходит для моторов с большим напряжением питания, типа 5S или 6S. Но, из-за значительных пустот между толстыми витками, плотность обмотки довольно низкая.

Для замены одного толстого провода, в многожильной намотке обычно используют по три более тонких. Т.к. провода тоньше, то теплоотвод хуже, и физически их легче повредить.

Обычно у моторов с многожильной намоткой характеристики лучше, чем с одножильной, это связано с тем, что такая намотка получается плотнее, что дает более сильное магнитное поле (т.е. получается более мощный и эффективный мотор).

Замечу, что ещё очень важна аккуратность намотки, не только в эстетическом плане, но и в электромагнитном. Если провод уложен как попало, есть куча пересечений, тогда провода не будут перпендикулярны статору и магнитное поле будет менее эффективным.

Подшипники

О подшипниках обычно мало говорят, это связано с тем, что про них мало что известно, но я думаю, что должен дать кое-какую базовую информацию.

Размер подшипника это не внешний или внутренний диаметр, это разница между ними. Чем он шире, тем больше шариков помещается. Более крупные шарики прочнее, а значит надежнее в случае аварии. Если шарики меньше, тогда вращение будет более плавным на больших оборотах.

Возможно, вы слышали, что в некоторых моторах используют «керамические подшипники»? В них ставятся керамические шарики, а не металлические; такие подшипники более плавные, но и более хрупкие.

Диаметр отверстия в подшипнике (внутренний диаметр) определяется диаметром вала двигателя.

Какого размера нужен мотор?

Выбирать комплектующие для коптера можно в таком порядке: размер рамы, размер пропов, размер мотора.

Зная размер рамы, мы можем оценить требуемые размеры моторов. Рама ограничивает нас макс. допустимым диаметром пропов, а от характеристик пропеллера зависят характеристики моторов (чтобы эффективность их работы была максимальной), именно тут мы и определяемся с KV моторов.

Также необходимо убедиться, что у моторов достаточная мощность для вращения выбранных пропов, тут уже играет важную роль размер статора. Обычно чем больше статор, и выше KV, тем больший ток потребляет мотор.

В таблице вы найдёте общие рекомендации, это не жесткие правила, одни используют более оборотистые моторы, чем указано; другие, наоборот, менее оборотистые.

Данные предполагают, что на квадрике будет стоять 4S LiPo аккумулятор, а размер рамы — это расстояние между диагонально расположенными моторами (подробнее про рамы читайте тут).

Размер рамы Диаметр пропеллера Размер мотора KV
150 или меньше 3″ или меньше 1105 -1306 или меньше 3000KV или больше
180 мм 4″ 1806 2600KV – 3000KV
210 мм 5″ 2204-2208, 2306 2300KV-2600KV
250 мм 6″ 2204-2208, 2306 2000KV-2300KV
350 мм 7″ 2208 1600KV
450 мм 8″, 9″, 10″ или крупнее 2212 или больше 1000KV и ниже

Напряжение и потребляемый ток

Важно понять, что напряжение питания тоже влияет на выбор моторов и винтов. При увеличении напряжения мотор будет пытаться вращать винт быстрее, и поэтому будет потреблять большой ток. Убедитесь, что знаете, какой будет потребляемый ток и какая получится тяга.

После того, как вы определите макс. потребляемый ток, пора переходить к выбору регуляторов скорости.

Основные факторы влияющие на летные характеристики

Определившись с размером мотора, вы увидите, что подходящих моделей очень много. Чтобы выбрать наилучший вариант, нужно учесть несколько моментов:

  • Тяга
  • Эффективность и потребляемый ток
  • Вес

Выбор того или иного мотора очень сильно зависит от целей применения коптера, стиля полета и желаемого поведения.

Тяга

Пожалуй, это первое, на что обращают внимание при выборе мотора.

Чем выше тяга, тем больше будет ускорение, но при этом может заметно увеличиться потребляемый ток или упасть энергоэффективность. Не перенагружайте аккумуляторы сильно жрущими винтомоторными группами.

Если коптер потребляет очень большой ток при максимальном газе, тогда у аккумулятора должен быть соответствующий допустимый разрядный ток (англ). Не забывайте и про емкость аккумулятора, она должна быть достаточной чтобы летать продолжительное время.

Тяга — важный, но не единственный критерий выбора мотора.

Вес мотора

При выборе мотора часто упускают из вида его вес, хотя это очень важный критерий для фристайла и дронрейсинга.

Поскольку моторы расположены по углам рамы, их вес заметно влияет на отзывчивость управления коптером. Более тяжелые моторы увеличивают угловой момент инерции коптера, т.е. чтобы поменять положение коптера потребуется большее усилие.

На практике это означает, что при выполнении флипов и ролов требуется время чтобы коптер набрал необходимую скорость вращения, а затем время, чтобы снизить эту скорость. Более тяжелые моторы требуют больше времени на изменение скорости. Поэтому коптер с тяжелыми моторами будет менее отзывчивым.

Эффективность и потребляемый ток

Эффективность мотора обычно вычисляется делением тяги (при 100% газе) на потребляемую мощность и измеряется в граммах на ватт (г/Вт). Чем больше число, тем эффективнее мотор.

При выборе мотора нужно смотреть на его эффективность во всем диапазоне мощностей, не только на максимуме. Некоторые моторы лучше всего работают при небольшом газе, и могут терять эффективность при его увеличении.

Ещё один способ оценки эффективности — «грамм на ампер» (тяга/ток).

Обычно, чем больше тяга, тем больше потребляемый ток, поэтому нужно отдавать предпочтение моторам с макс. тягой при минимальном токе. Неэффективные моторы либо дают небольшую тягу, либо потребляют очень много.

Эффективность зависит и от винтов, главное найти компромисс между тягой и эффективностью.

Прочие факторы влияющие на летные характеристики

Производители не указывают многие характеристики, но их можно найти, почитав обзоры и тесты.

  • Крутящий момент
  • Время реакции
  • Температура
  • Уровень вибраций и качество балансировки

Крутящий момент

Это сила, которая вращает пропеллер, она определяет скорость, с которой мотор может изменить обороты (RPM). Другими словами, на сколько просто мотору проворачивать массу ротора, винта и, что более важно, воздуха.

Крутящий момент влияет на характеристики коптера, особенно на точность и отзывчивость управления. У мотора с большим крутящим моментом более быстрая реакция, т.к. он может быстрее поменять скорость вращения (RPM). Возможно даже будет меньше проявляться пропвош (propwash — тряска коптера, когда он движется в турбулентном потоке, например при флипах, резких разворотах и т.д.).

Большой крутящий момент позволит использовать более тяжелые винты (ценой увеличения потребляемого тока). Если на мотор с небольшим крутящим моментом поставить слишком тяжелый проп, тогда ему не хватит «сил» вращать его с нормальной скоростью, в результате будет низкая эффективность работы и перегрев мотора.

Недостаток моторов с высоким крутящим моментом — колебания/вибрации. Такой мотор может менять обороты очень быстро, в результате ошибка в PID регуляторе может усиливаться и накапливаться (англ), что вызовет колебания всего коптера, от которых будет сложно избавиться настройкой ПИД коэффициентов, особенно по курсу.

Время реакции

Это время зависит от крутящего момента, чем он выше, тем быстрее реакция. Простой способ измерения — засечь за какое время мотор наберёт макс. обороты.

Время реакции сильно зависит от веса и шага выбранного пропеллера. Помните, атмосфера тут тоже имеет влияние. На уровне моря давление выше, воздух плотнее, т.е. больше молекул воздуха, которые перемещаются винтом для создания тяги. На большой высоте винты будут вращаться быстрее и время реакции на стики будет ниже, но общая тяга тоже снизится (т.к. плотность воздуха ниже).

Температура

Она тоже влияет на моторы, т.к. при большой температуре снижается сила магнитного поля постоянных магнитов ротора, а при очень большой температуре они быстро размагничиваются, что снижает срок службы моторов.

Использование слишком тяжелых пропов и постоянная эксплуатация на больших оборотах может привести к перегреву. Постоянный перегрев ухудшит характеристики магнитов и поэтому конструкция моторов, обеспечивающая хорошее охлаждение, также гарантирует большой срок эксплуатации (конечно если вы не будете падать и ломать моторы).

Уровень вибраций и качество балансировки

Вибрации моторов могут вызвать кучу разных нежелательных побочных эффектов, и скажутся на летных характеристиках коптера.

Если мотор плохо отбалансирован, тогда вибрации могут влиять на PID-контроллер. Такой коптер будет довольно сложно настроить, т.к. частота вибраций зависит от газа.

Плохо отбалансированный мотор генерирует гораздо больше электрического шума, по сравнению с плавно вращающимся. Такие помехи тоже влияют на гироскопы, что снижает возможности коптера ещё больше, а также создают шумы на видео (если FPV оборудование питается от того же аккумулятора, что и моторы, а так бывает в 99% случаев, прим. перев).

Многие пилоты используют демпферы и антивибрационное крепление моторов и полётного контроллера, это позволяет снизить уровень вибраций и дает неплохие результаты.

Помните, что поврежденный, погнутый или несбалансированный пропеллер также создает нежелательные вибрации.

Особенности моторов для квадрокоптеров

Очень много параметров влияют на характеристики мотора, они могут быть очень сложными и противоречивыми. Например, моторы с одинаковым размером статора и KV, могут давать совершенно разную тягу, потреблять разный ток и по-разному реагировать на стики, всё это даже при использовании одинаковых пропеллеров. Отличия в дизайне, материалах, это тоже важно.

Ниже я покажу вам разные конструктивные особенности, которые влияют на основные характеристики моторов.

Вал

Конструкция вала постоянно меняется. Раньше это был алюминиевый пруток, затем производители стали делать вал полым, а вместо алюминия стал использоваться титан. Вес примерно такой же, но вал получился жёстче и прочнее. Однако, сверление отверстия строго по центру титанового вала заметно увеличило стоимость производства.

В последнее время всё чаще используется другой вариант: стальной штырь внутри трубки.

Магниты в бесколлекторных моторах

Магниты различаются по силе магнитного поля, например: N52, N54 и т.д. Чем больше число, тем сильнее магнит.

Более сильные магниты теоретически дадут больший крутящий момент и высокую эффективность.

При повороте мотора руками вы почувствуете «щелчки» или «шаги», чем отчетливее они ощущаются, тем хуже, т.к. это показывает силу магнитного поля и то, на сколько она слабая между магнитами, т.к. поле очень неравномерно. Если «щелчки» более слабые, то мотор будет вращаться плавнее.

При определенной температуре магниты ослабевают, N52H нужны чтобы справиться с высокой температурой. Буква H в конце, означает высокую рабочую температуру. Говорят, что N52SH в этом плане ещё лучше, но в настоящее время не известно на сколько N52SH лучше N52H и N52.

Есть вероятность, что при аварии или от вибрации магниты вообще оторвутся. Их можно приклеить обратно клеем Loctit 438.

Толщина пластин статора (lamination)

Статор собирается из отдельных пластин, чем меньше толщина пластины, тем больше их требуется для сборки статора.

Если кратко, то чем тоньше пластины, тем лучше. Сборный статор позволяет снизить вихревые токи (токи Фуко), из-за которых меняется магнитное поле и выделяется лишнее тепло. Тем тоньше пластины, тем меньше энергии тратится на вихревые токи (из-за которых появляются нежелательные магнитные поля), а мотор получается более эффективным и мощным.

Воздушный зазор (air gap)

Воздушный зазор между ротором и статором. С увеличением расстояния магнитное поле ослабевает нелинейно, так что уменьшение этого зазора заметно увеличивает мощность мотора.

Небольшой зазор не только делает мотор более мощным, но и увеличивает крутящий момент и уменьшает время реакции. Недостаток небольшого зазора: увеличение потребляемого тока и уменьшение эффективности. Ну и появляются опасения на счет долговечности, т.к. при ударе по колоколу, может сместится ротор, который заденет статор, в результате чего магниты могут отвалиться или вообще разрушиться.

Форма магнитов — изогнутые магниты

Использование изогнутых магнитов, позволяет уменьшить расстояние до статора, т.к. зазор становится одинаковым по всей длине магнитов.

Фактически это означает, что точка с самым сильным магнитным полем теперь находится не на поверхности магнита (как у прямоугольных).

«Эпицентр» магнитного поля с внешней стороны будет ниже поверхности, а с внутренней стороны — над поверхностью. Т,е. получается что магнитные поля постоянных магнитов и электромагнитов сближаются без уменьшения воздушного зазора.

Помимо формы магнитов, некоторые производители экспериментируют с их толщиной, иногда более тонкие магниты (с более слабым магнитным полем) дают лучший результат.

Стопорное кольца / стопорный винт

Чтобы зафиксировать вал на основании мотора, производители используют либо стопорное кольцо, либо винт. У каждого способа есть как достоинства, так и недостатки, сложно сказать, что лучше.

Крепление вала стопорным кольцом и винтом

В общем и целом, использование винтика упрощает обслуживание мотора, т.к. его легче открутить, чем снять и поставить стопорное кольцо. При использовании винта есть риск перетянуть его и тогда вал будет вращаться с доп. усилием.

Были и случаи отстрела стопорных колец прямо во время полета, при этом колокол сразу улетает в сторону, а коптер падает. Однако, и с винтами такое тоже случается.

Открытый или закрытый низ мотора?

Нижняя часть мотора (основание) может быть сделана в «традиционном», закрытом стиле или в более новом, открытом. У обоих вариантов есть и плюсы, и минусы.

Открытый низ мотора

Закрытый низ мотора

У моторов с закрытым низом более прочное основание, однако если низ открытый, то и вес меньше, разница около 2 грамм.

В мотор с закрытым низом реже попадает грязь, но открытые моторы легче чистить.

Если низ открытый, то хорошо видны крепежные винты, поэтому шанс закоротить обмотки ниже (чаще всего коротят обмотки новички, если у моторов закрытый низ).

В мотор с открытым низом легко попадает грязь, но такие моторы легче чистить

Однако, закрытый низ лучше защищает обмотки от повреждения.

Форма кольца для фиксации магнитов

Внутри колокола есть кольцо для фиксации магнитов. Сам колокол обычно изготавливают из алюминия, а кольцо — из стали, т.к. оно должно взаимодействовать с магнитным полем.

В современных моторах это не просто кольцо, его форма специально разрабатывается для оптимизации магнитного поля и увеличения крутящего момента.

«PoPo» — способ крепления пропеллеров

«Pop on Pop off» (PoPo) — это вал, в котором есть подпружиненные шарики для быстрой установки пропеллера. Более подробно читайте тут (англ).

Прочие фишки

  • Контактные площадки для пайки
  • Интегрированные регуляторы скорости
  • Дизайн системы охлаждения

Производители моторов постоянно экспериментируют как с дизайном, так и с интеграцией с другим железом, это ведет к улучшению системы охлаждения и даже интеграции регуляторов в моторы. Лично я считаю, что контактные площадки для пайки проводов питания довольно удобны, они позволят вам использовать более тонкий провод там, где не нужны большие токи, а значит сэкономят вес. В случае обрыва провода ремонт тоже упрощается.

Моторы прямого и обратного вращения (CW и CCW)

Иногда можно встретить маркировку «CW» и «CCW«, что расшифровывается как “ClockWise” (по часовой стрелке) и “Counter-ClockWise” (против часовой стрелки).

Направление вращения важно для коллекторных моторов, т.к. щетки очень быстро стираются при вращении в обратную сторону, у бесколлекторных моторов такой проблемы нет.

CW и CCW бесколлекторные моторы это как правило полностью одинаковые моторы, единственное их отличие — направление резьбы на валу (англ).

Моторы на квадрокоптере вращаются в разных направлениях, важно то, что при их вращении все 4 гайки удерживающие винты сами затягиваются.

Как проверить, что вы поставили мотор с нужной резьбой? Просто держитесь за гайку на валу, и начните вращать мотор в том направлении, в котором он должен вращаться на коптере. Если гайка затягивается, тогда вы правильно выбрали направление резьбы 🙂

Лично я предпочитаю использовать одинаковую резьбу на всех моторах, так что никогда не запутаюсь с гайками. Когда придется искать дополнительные гайки в магазинах, вы поймете, как сложно найти гайки с левой резьбой.

Балансировка моторов

Первое что нужно сделать при получении новых моторов — это отбалансировать их. На самом деле это очень правильный шаг несмотря на то, что он не всегда необходим. Лично я балансирую крупные моторы типа 2212.

Практика показала, что моторы многих брендов балансировать не нужно, их качество и так отличное. Однако, если вы выбрали дешевые моторы, то не удивляйтесь более низкому качеству и необходимости балансировки.

Рекомендации по выбору

На выбор доступно огромное число моторов, это реально проблема. В моем списке комплектующих для миникоптеров я указал наиболее популярные модели.

А вот топ 5 лучших моторов для миникоптеров по версии нашего сообщества.

История изменений

  • Октябрь 2016 — первая версия статьи
  • Ноябрь 2016 — добавлена новая информация
  • Май 2017 — добавлены характеристики моторов
  • Январь 2018 — исправлены грамматические ошибки
  • Март 2018 — добавлены разделы про обмотки, полюса, подшипники и крутящий момент
  • Октябрь 2018 — добавлены информация о схемах крепления и PoPo-технологии

Виды моторов для электрификации велосипеда — elfun

Существует два основных вида моторов, применяемых для электрификации велосипедов  это редукторные и безредукторные, в данной статье мы рассматриваем именно моторы для колес, но, следует помнить, что есть еще кареточные моторы, у них есть свои плюсы и минусы, но это мы обсудим в другой статье. Итак

  1. Редукторные (бесщеточные) моторы. Их основной особенностью является планетарная передача, которая помогает передавать мощность от двигателя на колесо. Планетарная передача это механическая система, состоящая из нескольких вращающихся планетарных зубчатых колёс (шестерен). Такая система позволяет создать высокий крутящий момент, а значит и хорошую мощность при разгоне и способность преодолевать крутые подъемы. Для велосипедистов основным плюсом редукторных моторов, конечно же является отсутствие даже минимального сопротивления при катании с выключенным двигателем. Следует также отметить относительно малый вес и небольшие габариты таких моторов.

Но, у такой системы есть и свои минусы, основной из которых это – низкий скоростной порог. Редукторные мотор-колеса мощностью 250-350 ватт могут разгоняться до 30-35 км/ч. Так же следует помнить, что зубчики шестеренок постепенно стачиваются, их как правило хватает на 6000-9000км., в зависимости от режима эксплуатации.

 

  1. Безредукторные моторы (прямой привод). Их механизм работы основан на подаче переменного тока на обмотку двигателя, который и приводит его в движение. Срок эксплуатации данного типа мотора намного дольше, так как у него отсутствует планетарная передачаи движущиеся компоненты не контактируют непосредственно друг с другом. Визуально эти моторы крупнее и весят больше чем редукторные. Зато такой механизм позволяет изготавливать моторы серьезной мощности до 5000Вт и более, а также развивать скорость в среднем 50-60 км/ч., что  гораздо больше «редукторных» 30км/ч. Но при выборе мотора данного типа, вы должны понимать, что он имеет внутреннее сопротивление и крутить педали при выключенном аккумуляторе будет чуть сложнее.

В целом, если вы планируете в основном крутить педали и мотор вам нужен для преодоления бОльших расстояний, то лучше использовать редукторные мотор-колеса, а если же хочется гонять как на мотоцикле, тогда  мотор-колеса прямого привода вам в помощь!

Основы выбора двигателя: Типы электродвигателей

Какой тип электродвигателя выбрать для конвейера, XYZ-стола или робота? Прежде чем выбрать один, вы должны понять характеристики каждого типа двигателя на рынке.

Типы электродвигателей

Существует два очевидных типа электродвигателей в зависимости от входного напряжения: переменного тока (переменного тока) и постоянного тока (постоянного тока).

В то время как двигатели переменного тока используют переменный ток для питания ряда намотанных катушек, двигатели постоянного тока используют постоянный ток для питания угольных щеток или электрической коммутации.Двигатели постоянного тока, как правило, более эффективны и компактны, чем двигатели переменного тока.

Важно понимать не только различия между характеристиками двигателей переменного и постоянного тока, но и конкретные типы внутри этих категорий.

Помните, что некоторые производители могут предлагать как двигатели, так и драйверы. Даже если двигатель постоянного тока, его драйвер может содержать внутренний источник питания, поэтому драйверы с входом переменного тока могут легко управлять двигателями постоянного тока с источником питания переменного тока.

Теперь давайте углубимся в двигатели переменного и постоянного тока.

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока

можно разделить на четыре основные категории: с расщепленными полюсами, с расщепленной фазой, с конденсаторным пуском, с конденсаторным пуском/работой с конденсатором и с постоянным разделенным конденсатором.

Поскольку компания Oriental Motor производит только двигатели переменного тока с постоянными конденсаторами с разделенным конденсатором, мы будем рассматривать только двигатели PSC.

Каждый тип двигателя PSC аналогичен по конструкции. В статоре имеются намотанные катушки, а для вращения используется короткозамкнутый ротор. Конденсаторы необходимы для однофазных двигателей для создания многофазного источника питания.Эти двигатели очень просты в управлении и не требуют драйвера или контроллера для работы. Незначительные различия изменяют характеристики базового асинхронного двигателя переменного тока для удовлетворения различных потребностей в производительности, таких как различные типы тормозов.

Асинхронные двигатели / Асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели

являются наиболее распространенными и рассчитаны на непрерывную работу. Они считаются «асинхронными» двигателями из-за наличия запаздывания или скольжения между вращающимся магнитным полем, создаваемым статором и его ротором.Причина, по которой их называют «асинхронными» двигателями, заключается в том, что они работают, индуцируя ток на роторе. Поскольку кроме шарикоподшипников трения нет, они обеспечивают обгон примерно на 30 оборотов после отключения питания (до включения передачи).

На приведенном ниже рисунке показана конструкция асинхронного двигателя.

① Фланцевый кронштейн
Кронштейн из литого под давлением алюминия с механической обработкой, запрессованный в корпус двигателя
② Статор
Состоит из сердечника статора, изготовленного из пластин электромагнитной стали, медной катушки с полиэфирным покрытием и изоляционной пленки
③ Корпус двигателя
Литой под давлением алюминий с механической обработкой внутри
④ Ротор
Пластины из электромагнитной стали с литым под давлением алюминием
⑤ Выходной вал
Предлагается с круглым валом и валом-шестерней.Металл, используемый в валу, — S45C. Тип круглого вала имеет плоский вал (выходная мощность 25 Вт 1/30 л.с. или более), а тип вала-шестерни подвергается прецизионной чистовой обработке.
⑥ Шарикоподшипник
Oriental Motor использует только шарикоподшипники.
⑦ Токоподводы
Токоподводы с термостойким полиэтиленовым покрытием
⑧ Окраска
Запекание из акриловой смолы или меламиновой смолы

Как они работают

Когда двигатель включен, он создает вращающееся магнитное поле в статоре.На ротор индуцируется ток, и магнитное поле, создаваемое индуцированным током, взаимодействует с вращающимся магнитным полем, создавая вращение.

 

Вот сообщение в блоге для получения дополнительной информации об асинхронных двигателях переменного тока.

 

Асинхронные двигатели

надежны и могут использоваться для различных приложений общего назначения, где необходима непрерывная работа, а точность остановки не имеет решающего значения. Однофазные двигатели предлагаются для требований с фиксированной скоростью .Требования к переменной скорости могут быть удовлетворены путем объединения трехфазного асинхронного двигателя с ЧРП (преобразователь частоты) или однофазного двигателя с контроллером TRIAC. Некоторые производители также предлагают водонепроницаемые и пыленепроницаемые двигатели, заключая асинхронный двигатель в герметичный корпус.

Кривая скорость-момент отображает ожидаемую мощность двигателя

Производительность двигателя представлена ​​на графике кривой скорости-крутящего момента. Асинхронный двигатель переменного тока запустится с нулевой скорости при крутящем моменте «Ts», затем постепенно увеличит свою скорость за пределами нестабильной области и установится на «P» в стабильной области, где нагрузка и крутящий момент уравновешены.Любые изменения его нагрузки приведут к смещению положения «P» по кривой, и двигатель остановится, если он будет работать в нестабильной области. Каждый двигатель имеет свою собственную кривую крутящего момента скорости и спецификацию «номинального крутящего момента».

Реверсивные двигатели

Реверсивные двигатели по определению могут работать в обратном направлении и идеально подходят для работы в режиме пуска/останова. Реверсивный двигатель похож на асинхронный двигатель, но с фрикционным тормозом и более сбалансированными обмотками.Благодаря фрикционному тормозному механизму его обгон уменьшается примерно до 6 оборотов после отключения питания (до включения передачи). Обмотка двигателя также более сбалансирована, чтобы увеличить пусковой момент для работы в режиме пуска/останова.

Из-за дополнительного тепла, выделяемого реверсивными двигателями, их рекомендуемый рабочий цикл составляет всего 30 минут или 50 %. Примером применения реверсивного двигателя является делительный конвейер, который не слишком требователен к пропускной способности или точности остановки.

В задней части реверсивного двигателя установлен фрикционный тормозной механизм.Спиральная пружина оказывает постоянное давление, чтобы позволить тормозной колодке скользить к тормозному диску.

Тормозное усилие, создаваемое тормозным механизмом реверсивного двигателя Oriental Motor, составляет примерно 10% выходного крутящего момента двигателя.

На графике показана разница между кривыми скорость-момент асинхронного двигателя и реверсивного двигателя.

Двигатели с электромагнитным тормозом

Электродвигатели с электромагнитным тормозом

сочетают в себе трехфазный асинхронный двигатель или однофазный реверсивный двигатель со встроенным электромагнитным тормозом, активируемым при отключении питания.По сравнению с реверсивными двигателями, эти двигатели обеспечивают перебег всего 2-3 оборота (до передачи) и могут использоваться до 50 раз в минуту. Эти двигатели предназначены для удержания их номинальной нагрузки во время вертикальной работы или просто для фиксации двигателя на месте при отключении питания.

Тормозной механизм внутри двигателя с электромагнитным тормозом более совершенен, чем реверсивный двигатель. Вместо тормозной колодки и винтовой пружины, которая постоянно оказывает давление, электромагнитный тормоз включается и выключается электромагнитным и пружинным механизмом.

Как они работают

Как показано на изображении выше, когда на катушку магнита подается напряжение, якорь притягивается к электромагниту против силы пружины, тем самым освобождая тормоз и позволяя валу двигателя свободно вращаться. Когда напряжение не подается, пружина прижимает якорь к тормозной ступице и удерживает вал двигателя на месте, тем самым приводя в действие тормоз.

Электродвигатели с электромагнитным тормозом

используются в вертикальных приложениях, где груз должен удерживаться, или в приложениях, где груз должен быть заблокирован в положении при отключении питания.

Моментные двигатели

Моментные двигатели

предназначены для обеспечения высокого пускового крутящего момента и наклонных характеристик (крутящий момент максимален при нулевой скорости и неуклонно снижается с увеличением скорости), а также для работы в широком диапазоне скоростей. Благодаря своей способности изменять выходной крутящий момент в зависимости от входного напряжения, они обеспечивают стабильную работу при заблокированном роторе или в условиях остановки, например, при намотке/натяжении.

Простая регулировка крутящего момента для натяжения

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели называются «синхронными», потому что они используют специальный ротор для синхронизации его скорости с частотой входной мощности.Для 4-полюсного синхронного двигателя, работающего на частоте 60 Гц, он будет вращаться со скоростью 1800 об/мин («синхронная скорость»). Моим самым ранним воспоминанием о применении синхронного двигателя было то, что кто-то использовал его для привода стрелок башенных часов.

Другой тип синхронного двигателя, называемый низкоскоростным синхронным двигателем, обеспечивает высокоточное регулирование скорости, низкоскоростное вращение и быстрое двунаправленное вращение. В этих двигателях в роторе используются постоянные магниты, поэтому они очень отзывчивы.Однако они увеличивают количество полюсов, поэтому синхронная скорость снижается до 72 об/мин при 60 Гц. Низкоскоростные синхронные двигатели могут останавливаться в течение 0,025 секунды при частоте 60 Гц, если они работают в пределах допустимой инерции нагрузки.

Базовая конструкция низкоскоростных синхронных двигателей такая же, как у шаговых двигателей. Поскольку они могут работать от источника переменного тока и обеспечивают превосходные характеристики пуска и остановки, их иногда называют «шаговыми двигателями переменного тока».

 

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока

используют постоянный ток для питания угольных щеток и коммутатора или электрически коммутируют обмотки с помощью драйвера.Двигатели постоянного тока примерно на 30% эффективнее двигателей переменного тока, поскольку им не нужно индуцировать ток для создания магнитных полей. Вместо этого в роторе используются постоянные магниты.

Двигатели постоянного тока бывают двух основных типов: щеточные и бесщеточные. В то время как щеточные двигатели предназначены для приложений общего назначения, бесщеточные двигатели предназначены для точных приложений.

Коллекторные двигатели

Источник: Linear Motion Tips/Design World

Щетки и коллектор внутри коллекторного двигателя механически коммутируют обмотки двигателя, и он продолжает вращаться до тех пор, пока к нему подключен источник питания.Коллекторные двигатели просты в управлении, но требуют периодического обслуживания и замены щеток, поэтому их расчетный срок службы составляет 1000–1500 часов (более или менее в зависимости от условий эксплуатации). Хотя они считаются более эффективными, чем двигатели переменного тока, они теряют эффективность из-за начального сопротивления обмотки, трения щеток и потерь на вихревые токи.

Коллекторные двигатели предлагаются в нескольких типах: щеточные двигатели с постоянными магнитами, шунтирующие, последовательные и составные.Типичное применение щеточного двигателя включает радиоуправляемые автомобили и дворники.

Поскольку компания Oriental Motor не производит щеточные двигатели, мы предлагаем ограниченную информацию о щеточных двигателях.  

Бесщеточные двигатели

Системы бесщеточных двигателей

обеспечивают лучшую производительность, чем щеточные двигатели, благодаря электрической коммутации и обратной связи с обратной связью, но требуют, чтобы драйверы электрически коммутировали обмотки двигателя. Это увеличивает общую стоимость на ось, но может быть необходимой стоимостью для приложений, требующих более продвинутых функций управления скоростью или функций с обратной связью, таких как конвейеры непрерывного действия.

Как они работают

Бесщеточный двигатель имеет встроенный магнитный элемент или оптический энкодер для определения положения ротора. Датчики положения посылают сигналы в схему привода. В бесщеточном двигателе используются трехфазные обмотки
, соединенные по схеме «звезда». В роторе используется радиально-сегментированный постоянный магнит.

ИС на эффекте Холла используется для магнитного элемента датчика. Внутри статора размещены три микросхемы на эффекте Холла, которые посылают цифровые сигналы при вращении двигателя.Эти сигналы сообщают водителю, с какой скоростью работает двигатель и когда нужно подать питание на следующий набор обмоток точно в нужное время.

Системы бесщеточных двигателей и приводов часто сравнивают с двигателями переменного тока и системами частотно-регулируемого привода. Вот сравнение между двигателем переменного тока мощностью 200 Вт и частотно-регулируемым приводом и бесщеточным двигателем и драйвером серии BLE2.

Мы также показываем кривую скорости и крутящего момента системы бесщеточного двигателя по сравнению с двигателем переменного тока и системой ЧРП с эквивалентным размером корпуса.

Бесколлекторный двигатель + драйвер Двигатель переменного тока + ЧРП

По сравнению с щеточными двигателями и двигателями переменного тока бесщеточные двигатели обладают рядом преимуществ, которые могут улучшить работу или уменьшить размеры для таких приложений, как конвейеры и мобильные роботы.

Преимущество бесщеточного двигателя

Преимущества
Преимущества по сравнению с коллекторными двигателями по сравнению с двигателями переменного тока
  • Увеличенный срок службы
  • Снижение электрического шума (EMI)
  • Уменьшить слышимый шум
  • Отсутствие искрения или искр
  • Более доступный крутящий момент
  • Более низкая температура
  • Очиститель
  • Меньший размер
  • Более эффективный
  • Меньший размер
  • Более низкая температура
  • Постоянный крутящий момент

Вот сообщение в блоге для получения дополнительной информации о различиях между щеточными и бесщеточными двигателями.

Бесщеточные двигатели

Oriental Motor работают в паре с собственными драйверами скорости, что обеспечивает гарантированные технические характеристики и быструю настройку. Различные варианты зубчатой ​​передачи предлагаются для гибкости. Замкнутая обратная связь обеспечивается либо энкодером, либо датчиками Холла, и каждый драйвер предлагает различные характеристики и функции для различных приложений.

 

Этот пост в блоге дает общее представление о многих типах двигателей, представленных на рынке.В дополнение к различиям в производительности решающими факторами также могут быть качество, стоимость, ассортимент продукции, время выполнения заказа и поддержка. Очень важно найти поставщика двигателей, такого как Oriental Motor, который может гарантировать качество работы, предоставлять экспертную поддержку для широкого спектра продуктов и поставлять его в разумно короткие сроки.

 

Технически бесщеточные двигатели также включают шаговые двигатели и серводвигатели, которые предназначены для еще более точных приложений благодаря их превосходной способности останавливаться в точных местах.

Вот запись в блоге о различиях между гибридными шаговыми двигателями, двигателями с постоянными магнитами и шаговыми двигателями виртуальной реальности.

Для читателей, которые хотели бы узнать больше о серводвигателях и шаговых двигателях, вот моя запись в блоге «Выбор между серводвигателями и шаговыми двигателями».

Помните, что эти двигатели могут быть оснащены внешними механизмами для преобразования вращательного движения в поступательное, как в системах с шарико-винтовой передачей и реечной шестерней.

 

Готовы к небольшой практике? Какой тип двигателя вы бы использовали для этих приложений?

Нажмите на GIF-файлы приложений ниже, чтобы увидеть рекомендуемые двигатели для этих приложений.

Конвейер промывки Стол XYZ

 

Различные типы двигателей и их использование

При покупке двигателя часто спрашивают, какая технология лучше, переменный или постоянный ток, но дело в том, что это зависит от области применения и стоимости.

Двигатели переменного тока

Двигатели переменного тока

отличаются высокой гибкостью во многих функциях, включая управление скоростью (VSD — приводы с регулируемой скоростью), и имеют гораздо большую установленную базу по сравнению с двигателями постоянного тока. Вот некоторые из ключевых преимуществ:

  • Низкая потребляемая мощность при запуске
  • Управляемое ускорение
  • Регулируемая рабочая скорость
  • Регулируемый пусковой ток
  • Регулируемый предел крутящего момента
  • Уменьшение помех в линии электропередач

Текущей тенденцией для преобразователей частоты является добавление дополнительных функций и функций программируемого логического управления (ПЛК), которые добавляют преимущества, но требуют более высоких технических знаний при обслуживании.

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример двигателя переменного тока из RS

Типы двигателей переменного тока включают:

Синхронный

В этом типе двигателя вращение ротора синхронизировано с частотой питающего тока, а скорость остается постоянной при различных нагрузках, поэтому он идеально подходит для привода оборудования с постоянной скоростью и используется в высокоточных устройствах позиционирования, таких как роботы. , контрольно-измерительные приборы, машины и управление технологическими процессами

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример Синхронный двигатель от RS

Индукционный (асинхронный)

Этот тип двигателя использует электромагнитную индукцию от магнитного поля обмотки статора для создания электрического тока в роторе и, следовательно, крутящего момента.Это наиболее распространенный тип двигателя переменного тока, который важен для промышленности из-за его нагрузочной способности, при этом однофазные асинхронные двигатели используются в основном для небольших нагрузок, например, в бытовых приборах, тогда как трехфазные асинхронные двигатели больше используются в промышленности. применения, включая компрессоры, насосы, конвейерные системы и подъемное оборудование.

Щелкните здесь, чтобы посмотреть пример асинхронного двигателя от RS

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока

были первым широко используемым типом двигателей, и первоначальные затраты на системы (двигатели и привод), как правило, были меньше, чем на системы переменного тока для маломощных агрегатов.Однако при более высокой мощности общие затраты на техническое обслуживание увеличиваются, и это необходимо учитывать. Скорость двигателей постоянного тока можно контролировать, изменяя напряжение питания, они доступны в широком диапазоне напряжений, наиболее популярными типами являются 12 и 24 В. Преимущества двигателя постоянного тока:

  • Простая установка
  • Регулирование скорости в широком диапазоне
  • Быстрый пуск, остановка, реверс и ускорение
  • Высокий пусковой момент
  • Линейная кривая скорость-момент

Двигатели постоянного тока широко используются в небольших инструментах и ​​приборах, вплоть до электромобилей, лифтов и лебедок

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример двигателей постоянного тока из RS

Два распространенных типа:

Матовый

Это более традиционный тип двигателя, который обычно используется в недорогих приложениях, где система управления относительно проста, например, в потребительских приложениях и более простом промышленном оборудовании. Эти типы двигателей можно разделить на:

  • Серийная обмотка — здесь обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой ротора, а управление скоростью осуществляется путем изменения напряжения питания, однако этот тип обеспечивает плохое управление скоростью, и по мере увеличения крутящего момента двигателя скорость падает.Применение включает в себя автомобили, подъемники, подъемники и краны, поскольку он имеет высокий пусковой крутящий момент.
  • Шунтовая обмотка – Этот тип имеет один источник напряжения, а обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке ротора и может обеспечивать повышенный крутящий момент без снижения скорости за счет увеличения тока двигателя. Он имеет средний уровень пускового крутящего момента при постоянной скорости, поэтому подходит для таких применений, как токарные станки, пылесосы, конвейеры и шлифовальные машины.
  • Составная обмотка – совокупность последовательных и шунтирующих обмоток, где полярность шунтирующей обмотки такова, что добавляется к последовательным полям.Этот тип имеет высокий пусковой крутящий момент и может работать плавно при незначительном изменении нагрузки. Он используется для привода компрессоров, центробежных насосов с регулируемым напором, роторных прессов, циркулярных пил, ножниц, элеваторов и конвейеров непрерывного действия
  • Постоянный магнит — Как следует из названия, вместо электромагнита используется постоянный магнит, который используется в приложениях, требующих точного управления и низкого крутящего момента, например, в робототехнике, сервосистемах.

Бесщеточный

Бесщеточные двигатели

устраняют некоторые проблемы, связанные с более распространенными щеточными двигателями (короткий срок службы при интенсивном использовании), и имеют гораздо более простую механическую конструкцию (без щеток).Контроллер двигателя использует датчики Холла для определения положения ротора, благодаря чему контроллер может точно управлять двигателем с помощью тока в обмотках ротора для регулирования скорости. Преимуществом этой технологии является длительный срок службы, минимальное техническое обслуживание и высокая эффективность (85-90%), тогда как недостатками являются более высокие первоначальные затраты и более сложные контроллеры. Эти типы двигателей обычно используются для управления скоростью и положением в приложениях, где требуются надежность и прочность, таких как вентиляторы, насосы и компрессоры.

Примером бесщеточной конструкции являются шаговые двигатели, которые в основном используются для управления положением без обратной связи, от принтеров до промышленных приложений, таких как высокоскоростное оборудование для захвата и размещения.

Бесщеточные двигатели

также доступны с устройством обратной связи, которое позволяет контролировать скорость, крутящий момент и положение двигателя, а интеллектуальная электроника управляет всеми тремя параметрами, поэтому, если для быстрого разгона до определенной скорости требуется больший крутящий момент, подается больший ток. , они известны как бесщеточные серводвигатели.

Пример щеточного и бесщеточного двигателей постоянного тока

Типы двигателей — Классификация двигателей переменного и постоянного тока и специальных двигателей

Классификация различных типов электродвигателей

Электрический двигатель — это машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Он используется для создания крутящего момента для подъема грузов, перемещения объектов и выполнения различных других механических работ. В следующей статье мы обсудим различные типы электродвигателей, такие как двигатели переменного и постоянного тока, специальные типы двигателей и т. д.

Электрический двигатель в основном подразделяется на три типа.

  • Двигатели переменного тока
  • Двигатели постоянного тока
  • Специальные двигатели

Двигатель переменного тока

Электродвигатель переменного тока преобразует электрическую энергию переменного тока (переменного тока) в механическую энергию. Эти электродвигатели питаются от однофазного или трехфазного переменного тока. Основным принципом работы двигателя переменного тока является вращающееся магнитное поле (ВМП), создаваемое обмоткой статора при пропускании через нее переменного тока.Ротор (имеющий собственное магнитное поле) следует за RMF и начинает вращение.

Двигатели переменного тока подразделяются на два типа.

  • Синхронный двигатель
  • Асинхронный или асинхронный двигатель

Синхронный двигатель

Как следует из названия, такой двигатель переменного тока имеет постоянную скорость, называемую синхронной скоростью, которая зависит только от частоты питающего тока. Скорость таких электродвигателей меняется только при изменении частоты питания и остается постоянной при изменении нагрузки.Он используется для применения с постоянной скоростью и контроля точности.

Синхронный двигатель имеет ту же конструкцию статора, что и асинхронный двигатель, и создает вращающееся магнитное поле при подаче входного переменного тока. В то время как конструкция ротора может варьироваться, например, он использует отдельное возбуждение постоянного тока для создания собственного магнитного поля.

Синхронный двигатель с возбуждением

Для такого синхронного двигателя требуется возбуждение постоянным током. Возбуждение постоянным током означает, что ротор имеет отдельный источник постоянного тока для создания собственного магнитного потока.Этот поток реагирует с вращающимся потоком статора, создавая вращение. В роторе с проволочной обмоткой используется сборка коммутатора и щеток для подачи тока на обмотки ротора.

Однофазный синхронный двигатель

Такой синхронный двигатель работает от однофазного переменного тока. Если быть точным, на самом деле он использует две фазы, причем вторая фаза является производной от первой фазы. Причина использования двух фаз заключается в том, что одна фаза не может генерировать вращающееся магнитное поле.Такой двигатель может запускаться в любом направлении, т. е. его направление не определено, поэтому для задания направления используется дополнительное пусковое устройство.

Скорость такого двигателя зависит только от частоты сети. Они используются в записывающих инструментах, настенных электрических часах.

Трехфазный синхронный двигатель

Эти синхронные двигатели работают от трехфазного источника питания. Преимущество трехфазного переменного тока заключается в том, что он создает вращающееся магнитное поле в статоре, а расположение фаз определяет направление вращения.Эти двигатели не нуждаются в каком-либо специальном пусковом механизме, чтобы определить его направление. Однако для возбуждения ротору по-прежнему требуется дополнительный источник постоянного тока.

Они используются в отраслях, где требуется постоянная скорость при различных нагрузках и требуется точное позиционирование в робототехнике.

Синхронный двигатель без возбуждения

Такой синхронный двигатель, который не требует возбуждения постоянным током, т. е. ротор не требует отдельного источника постоянного тока для создания магнитного потока.В них используются роторы с короткозамкнутым ротором, такие как тот, который используется в асинхронном двигателе.

Реактивный двигатель

Это однофазный синхронный двигатель, работающий по принципу создания крутящего момента на основе магнитного сопротивления. Существует два типа обмоток статора: основные обмотки и вспомогательные обмотки. Вспомогательные обмотки используются для запуска двигателя. Он имеет ротор с короткозамкнутым ротором (без обмоток), как и в асинхронном двигателе, изготовленном из ферромагнитного материала.

Двигатель запускается как настоящий однофазный асинхронный двигатель, используя вспомогательную обмотку. Как только двигатель достигает скорости, близкой к синхронной, вспомогательная обмотка отключается, а ротор блокируется в синхронизме из-за ферромагнитной природы ротора, пытающегося удержаться в положении с меньшим сопротивлением во вращающемся магнитном поле.

Похожие сообщения:

Двигатель с гистерезисом

Синхронный двигатель такого типа работает по принципу гистерезисных потерь или остаточного магнетизма, возникающего в роторе.Такие электродвигатели работают как от однофазной, так и от трехфазной сети переменного тока. в однофазном гистерезисном двигателе есть вспомогательная обмотка рядом с основной обмоткой, как в реактивном двигателе. Ротор цилиндрической формы изготовлен из ферромагнитного материала с высокой магнитной сохраняющей способностью или гистерезисными потерями, например из закаленной стали. Ротор поддерживается немагнитным валом.

Двигатель запускается как асинхронный. Вращающееся магнитное поле статора индуцирует вихревые токи в роторе.Вихревой ток создает крутящий момент вместе с гистерезисным крутящим моментом из-за высоких свойств гистерезисных потерь материала ротора. Из-за вихревого крутящего момента двигатель ведет себя как асинхронный двигатель.

Как только двигатель достигает скорости, близкой к синхронной, вращающееся магнитное поле статора синхронно тянет ротор. Ферромагнитная природа ротора создает противоположные магнитные полюса из-за RMF статора, и он начинает вести себя как постоянный магнит. При такой скорости между статором и ротором нет относительного движения.Так что индукции нет. Следовательно, нет ни вихревых токов, ни вихретокового крутящего момента. Крутящий момент, создаваемый двигателем на синхронной скорости, обусловлен гистерезисом, поэтому он называется двигателем с гистерезисом.

Основным преимуществом гистерезисного двигателя является то, что он бесщеточный и внутри ротора нет обмоток. Не издает шума и работает тихо.

Недостатки

  • Создает очень низкий крутящий момент
  • Если момент нагрузки увеличивается до определенного предела, его скорость падает, поэтому он больше не работает как синхронный двигатель
  • Имеет меньшую эффективность
  • Доступен только в небольших размерах.

Используется в проигрывателях, которым требуется постоянная скорость для функций записи и воспроизведения. Также электрические часы требуют постоянной скорости и т. д.

Асинхронный двигатель

Тип двигателя переменного тока, который никогда не работает на синхронной скорости, называется асинхронным. Скорость его ротора всегда меньше синхронной скорости. Не требует отдельного возбуждения ротора.

Асинхронные двигатели кратко делятся на два типа;

  • Асинхронный двигатель
  • Коллекторный двигатель
Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель представляет собой тип асинхронного двигателя переменного тока, который работает по принципу электромагнитной индукции между статором и ротором.Вращающийся магнитный поток индуцирует ток в роторе из-за электромагнитной индукции, которая создает крутящий момент в роторе. Это наиболее используемый электродвигатель в промышленности.

Он в основном делится на два типа в зависимости от конструкции ротора.

Похожие сообщения:

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Ротор такого асинхронного двигателя напоминает беличью клетку. Он сделан из медных стержней, соединенных на обоих концах с помощью проводящего кольца, образуя замкнутую цепь.Электрического соединения с ротором нет.

Изменяющееся магнитное поле статора индуцирует ток в стержнях ротора. Индуцированный ток создает собственное магнитное поле в роторе, которое взаимодействует с вращающимся магнитным полем статора и пытается устранить его, вращаясь с ним в том же направлении.

Имеет простую конструкцию, недорогой и более надежный. Поскольку отсутствует электрическое соединение или сборка коллектора и щетки, требуется меньше обслуживания.

Асинхронный двигатель с контактным кольцом или фазным ротором

Асинхронный двигатель с контактным кольцом или с фазным ротором — это другой тип асинхронного двигателя, в котором ротор состоит из обмоток, соединенных с контактными кольцами. Токосъемные кольца используются для подключения обмоток к внешним резисторам для управления током ротора и, следовательно, позволяют управлять характеристиками скорости/крутящего момента.

Он имеет тот же принцип работы, что и асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, за исключением того, что индуктивным током в роторе можно управлять с помощью внешних резисторов.Внешнее сопротивление также помогает увеличить сопротивление ротора во время запуска двигателя, чтобы уменьшить высокий пусковой ток. Это также увеличивает пусковой момент для левой высокоинерционной нагрузки.

Недостатком контактных колец является то, что они постоянно скользят вместе со щетками, что требует дорогостоящего обслуживания из-за механического износа. Конструкция сложная и дороже, чем двигатель с короткозамкнутым ротором.

Конденсаторный пусковой асинхронный двигатель

Это однофазный асинхронный двигатель, в котором последовательно с вспомогательной обмоткой используется конденсатор для создания дополнительного крутящего момента при запуске.Его название ясно указывает на то, что конденсатор используется только для запуска двигателя и отключается, когда двигатель достигает скорости, близкой к синхронной, с помощью центробежного переключателя.

Он имеет две обмотки статора, называемые основной обмоткой и вспомогательной обмоткой. Вспомогательная обмотка включена последовательно с конденсатором с помощью центробежного переключателя. Когда двигатель запускается, ток протекает через обе обмотки, создавая высокий пусковой момент. Как только двигатель достигает 70-80% полной скорости, центробежный выключатель отключает питание вспомогательных обмоток.Двигатель возобновляет работу на основной обмотке.

Конденсатор пусковой и конденсаторный двигатель

Это также однофазный асинхронный двигатель, но в его работе используются два конденсатора. Два конденсатора — это пусковой конденсатор и рабочий конденсатор. Пусковой конденсатор используется только для запуска конденсатора, чтобы обеспечить очень высокий пусковой момент, в то время как рабочий конденсатор используется постоянно для нормальной работы двигателя. Пусковой конденсатор подключается и отключается с помощью центробежного переключателя.

Когда двигатель запускается, оба конденсатора подключаются, создавая высокий пусковой момент для ротора. По мере набора скорости ротора выключатель отключает пусковой конденсатор. Такой двигатель постоянно использует как основную, так и вспомогательную обмотку, поэтому его работа более плавная, чем двигатель, работающий только от основной обмотки, такой как двигатели с конденсаторным двигателем.

Сообщение по теме: Какова роль конденсатора в двигателях потолочного вентилятора?

Коллекторный двигатель

Это тип двигателя переменного тока, в котором для питания ротора используется коллектор и щеточный узел.Такие электродвигатели имеют ротор фазного типа.

Двигатель переменного тока

Как известно, электродвигатели имеют два типа обмоток: обмотки статора, известные как обмотки возбуждения, и обмотки ротора или обмотки якоря.

Когда эти обе обмотки соединены последовательно, это называется двигателем с последовательной обмоткой. Он также известен как универсальный двигатель из-за его способности работать как от источника переменного, так и постоянного тока.

Обмотки возбуждения пропускают такой же ток, что и обмотки ротора.Щетки, подающие ток на обмотку якоря через коммутатор, закорачивают обмотки якоря и действуют как короткозамкнутый трансформатор. Щетки создают дуги, которые уменьшаются с увеличением скорости.

Двигатель переменного тока с компенсацией

Это модифицированная форма двигателя переменного тока, в которой дополнительная обмотка, известная как компенсационная обмотка, добавлена ​​последовательно с существующими обмотками возбуждения и якоря, чтобы устранить эффект трансформатора, который возникает в некомпенсированном последовательном двигателе.

Компенсационная обмотка добавляется в статор помимо обмоток возбуждения и подключается, как показано на рисунке, для устранения или смягчения проблемы искрения.

Похожие сообщения:

Отталкивающий двигатель

Отталкивающий двигатель также является однофазным двигателем переменного тока, в котором вход переменного тока подается только на обмотку возбуждения или обмотку статора. Обмотки якоря соединены с коллектором. Обмотки якоря закорачиваются с помощью пары короткозамкнутых щеток.Электрическая связь между обмотками возбуждения и обмотками якоря отсутствует. Ток ротора создается за счет индукции.

Щетки сконфигурированы таким образом, что их можно перемещать для изменения угла относительно воображаемой оси статора. Двигатель можно останавливать, запускать и реверсировать, изменяя угол наклона щеток, а также изменяя скорость двигателя.

Поскольку ротор закорочен с помощью щеток для образования петли, ток индуцируется, когда переменный ток течет в обмотке возбуждения.Этот индуцированный ток, протекающий в обмотках ротора, создает собственное магнитное поле. Направление магнитного поля зависит от угла наклона щеток. Это магнитное поле взаимодействует с полем статора, и ротор реагирует соответствующим образом. Для вращения щетки слегка поворачиваются на 20° в любом направлении, чтобы двигатель вращался в этом направлении. Размещение щеток под углом 90°, 180° или 0° остановит двигатель. Изменение угла увеличивает или уменьшает отталкивание между магнитным полем статора и ротора, а скорость вращения ротора меняется.

Пусковой крутящий момент также можно регулировать, изменяя угол наклона щеток, обеспечивая максимальный пусковой крутящий момент при 45°. Этот двигатель использовался для тяги из-за его превосходного регулирования скорости, но его заменили другие тяговые двигатели.

Похожие сообщения:

Асинхронный двигатель с репульсным пуском

Отталкивающий асинхронный двигатель, также известный как асинхронный двигатель с отталкивающим пуском, представляет собой модифицированную версию асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, в котором используется высокий пусковой крутящий момент отталкивающего двигателя, и обычно он работает как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Имеется специальный механизм для запуска и работы двигателя. Во время запуска двигателя пара короткозамкнутых щеток соединяется с коллектором под углом, как в репульсионном двигателе. Как только двигатель набирает скорость, механизм поднимает щетки и соединяет стержень вместе, закорачивая коммутатор, образуя ротор с короткозамкнутым ротором. Двигатель возобновляет работу как асинхронный двигатель.

Преимущество репульсионного пуска в 5-6 раз выше пускового момента по сравнению с любым другим асинхронным двигателем.Щетки также имеют более длительный срок службы, поскольку они используются только для запуска двигателя. Следовательно, эти электродвигатели имеют высокий механический срок службы и требуют меньшего обслуживания.

Двигатель постоянного тока

Двигатель постоянного тока — это еще один основной тип электродвигателя, который работает только на постоянном или постоянном токе. В постоянном токе нет фаз, поэтому электродвигатели постоянного тока используют для работы только 2 провода. Это первые изобретённые двигатели. Его скоростью легче управлять, лишь изменяя напряжение питания.Он предлагает простые механизмы запуска, остановки, ускорения и реверса. Стоимость установки двигателя постоянного тока очень низкая, но они требуют обслуживания, стоимость которого значительно возрастает с увеличением размера и мощности двигателя.

Основным принципом работы двигателей постоянного тока является правило левой руки Флеминга. Проводник с током внутри магнитного поля испытывает взаимно перпендикулярную силу тяги.

Двигатели постоянного тока можно кратко разделить на следующие типы

  • Коллекторный двигатель постоянного тока
  • Бесщеточный двигатель постоянного тока
  • Двигатели постоянного тока без сердечника или без сердечника
Коллекторный двигатель постоянного тока

Как следует из названия, такие электродвигатели постоянного тока имеют щетки и коллекторы.Они используются для соединения стационарного контура с вращающимся контуром. В этом случае обмотка ротора двигателя запитывается через токопроводящие щетки. Недостатком любого щеточного двигателя является то, что они требуют частого обслуживания из-за постоянного скольжения щеток и образования искр между ними. Однако они довольно просты по конструкции и стоят дорого.

Коллекторные электродвигатели постоянного тока далее классифицируются в

  • Двигатель с независимым возбуждением
  • Двигатель постоянного тока с самовозбуждением
  • Электродвигатель постоянного тока с постоянными магнитами
Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением

Такой тип двигателей постоянного тока имеет раздельное возбуждение.Возбуждение относится к возбуждению обмоток возбуждения, также известных как обмотки статора. Обе обмотки, то есть обмотки возбуждения и обмотки якоря, подключаются к отдельному источнику питания.

В такой конфигурации мы можем самостоятельно усилить магнитное поле за счет увеличения возбуждения постоянным током без изменения тока якоря. Это главная отличительная черта того, что ток якоря не протекает через обмотку возбуждения.

Двигатель постоянного тока с самовозбуждением

Коллекторные двигатели постоянного тока такого типа имеют самовозбуждающиеся обмотки возбуждения.Обмотка возбуждения электрически связана с обмотками якоря. Один источник питания питает обе обмотки. Поэтому он не требует отдельного источника возбуждения.

Однако обмотки возбуждения могут быть соединены последовательно, параллельно и частично последовательно с обмотками якоря. Вот почему двигатели постоянного тока с самовозбуждением подразделяются на следующие типы.

  • Серия Рана
  • Шунтирующая рана
  • Сложная рана
Двигатель постоянного тока серии

В двигателе постоянного тока с последовательной обмоткой обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря.Поэтому ток, протекающий через обмотки возбуждения, такой же, как и ток, протекающий через обмотки якоря.

Скорость таких электродвигателей меняется в зависимости от нагрузки, подключенной к двигателю.

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением

Такие двигатели постоянного тока имеют обмотку возбуждения (также известную как шунтирующая обмотка возбуждения), подключенную параллельно обмотке якоря. Он допускает полное напряжение на клеммах обмотки возбуждения, в то время как обе обмотки имеют одинаковое напряжение на ней.В то время как подаваемый ток делится на ток возбуждения и ток якоря.

Такие электродвигатели используются для его применения с постоянной скоростью, поскольку он поддерживает свою скорость в диапазоне связанных с ним нагрузок. Шунтирующая обмотка относится к обмоткам, соединенным параллельно.

Похожие сообщения:

Двигатель постоянного тока со сложной обмоткой

Двигатель постоянного тока с комбинированной обмоткой использует характеристики как двигателя постоянного тока с последовательной обмоткой, так и двигателя постоянного тока с параллельной обмоткой.он сочетает в себе как параллельную, так и последовательную комбинацию обмоток возбуждения и якоря.

Из-за комбинации последовательной и параллельной обмоток двигатели с комбинированной обмоткой можно разделить на следующие два типа в зависимости от характера обмоток.

  • Кумулятивный компаунд
  • Дифференциальный состав

Кумулятивный компаунд

Когда шунтирующее поле и обмотки последовательного возбуждения генерируют поток в одном и том же направлении, поток шунтирующего поля помогает увеличить поток основного последовательного поля, говорят, что двигатель является двигателем с кумулятивной составной обмоткой.

Общий поток, генерируемый в таком случае, всегда больше исходного потока.

Дифференциальное соединение

Когда шунтирующее поле и последовательные обмотки возбуждения генерируют поток в противоположном направлении, поток уменьшает влияние друг друга, говорят, что это дифференциально-составной двигатель постоянного тока.

Общий генерируемый поток всегда меньше исходного. Они не находят практического применения в промышленности.

Оба составных двигателя могут быть короткошунтовыми и длинношунтовыми в зависимости от расположения обмоток.Короткий шунт и длинный шунт двигателя постоянного тока объясняются ниже.

Двигатель постоянного тока с коротким шунтом

Двигатель называется двигателем постоянного тока с коротким шунтом, если шунтирующие обмотки возбуждения параллельны только обмоткам якоря и включены последовательно с обмотками возбуждения, как показано на рисунке ниже. Он также известен как двигатель с комбинированной обмоткой.

Двигатель постоянного тока с длинным шунтом

Двигатель постоянного тока называется двигателем с длинным шунтом, если указанные шунтирующие обмотки возбуждения параллельны как обмотке якоря, так и обмотке возбуждения.

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC)

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами, также известный как двигатель постоянного тока с постоянными магнитами, представляет собой еще один тип коллекторного двигателя постоянного тока. Он имеет обычный якорь, как и остальные щеточные электродвигатели постоянного тока, описанные выше. Однако здесь нет статора или обмотки возбуждения, магнитное поле создается с помощью постоянного магнита, размещенного в статоре.

Когда обмотки якоря, несущие входной ток, расположены внутри северного и южного полюсов магнита.Магнитное поле взаимодействует с ним, и якорь испытывает вращательную силу.

Постоянный магнит создает постоянное магнитное поле, которое заложено во время строительства и не может быть изменено после этого. Однако сила магнита со временем уменьшается. В некоторых конструкциях имеется дополнительное поле возбуждения, которое помогает увеличить его магнитную силу при его уменьшении.

PMDC не требует возбуждения поля для создания потока поля, так как он создается постоянным магнитом.Это повышает его эффективность, так как на возбуждение не расходуется дополнительная мощность. Отсутствие обмотки возбуждения значительно уменьшает габариты двигателя. Поэтому двигатели PMDC имеют компактную конструкцию. Они также очень дешевле и лучше всего подходят для приложений с низким энергопотреблением.

Запись по теме: Уравнение мощности, напряжения и ЭДС двигателя постоянного тока – формулы

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Как следует из названия, бесщеточный или бесщеточный двигатель постоянного тока — это еще один основной тип двигателя постоянного тока, который не имеет угольных щеток и коллекторов в сборе.Это означает, что входная мощность подается не на вращающуюся часть двигателя, а на статор двигателя, который в данном случае состоит из нескольких обмоток, а ротор состоит из постоянного магнита.

Он имеет несколько обмоток статора, каждая из которых расположена под разными углами для создания потока в разных направлениях. Вход переключается между обмотками статора для создания магнитного поля, которое толкает и тянет магнитное поле ротора, заставляя его вращаться в своем направлении.Датчик Холла используется для определения положения ротора и переключения входа на правильную обмотку статора соответственно.

Поскольку вход постоянного тока на статор необходимо переключать, в таких электродвигателях использовалась электронная коммутация вместо механической коммутации с использованием переключающих устройств, таких как тиристоры. Эти переключатели управляются с помощью микроконтроллера для точного переключения входа между обмотками статора. По сути, он переключает вход постоянного тока на трехфазное питание, которое создает плавное вращающееся магнитное поле.

Скорость бесщеточного двигателя зависит от частоты переменного тока, подаваемого контроллером. Вот почему его также называют синхронным двигателем

.

Контроллер, используемый для бесщеточного двигателя, более сложный и очень дорогой. Он не работает без своего контроллера, который также обеспечивает точное управление скоростью и позиционированием ротора. Но стоимость контроллера намного больше, чем стоимость самого двигателя.

Поскольку нет щеток, нет электрических или электромагнитных помех и искр, возникающих при механической коммутации.Это помогает увеличить срок службы двигателя, а также эффективность двигателя. Энергия, рассеиваемая щетками, преобразуется в механическую мощность. И они также не требуют обслуживания.

Связанный пост: Разница между щеточным и бесщеточным двигателем

Электродвигатели постоянного тока без сердечника или без сердечника

Как следует из названия, такие двигатели постоянного тока не имеют многослойного железного сердечника. Обмотка ротора намотана косой или сотовой формой, образуя самонесущую полую клетку, часто изготавливаемую с использованием эпоксидной смолы.Ротор из постоянных магнитов установлен в полом роторе.

Конструкция без сердечника устраняет проблемы и потери, связанные с железными сердечниками традиционных двигателей. Например, такие электродвигатели не имеют потерь в стали, что повышает КПД двигателя до 90%. Конструкция также уменьшает индуктивность обмотки, что уменьшает искры, образующиеся между щетками и коллектором, тем самым увеличивая срок службы двигателя. Это также уменьшает массу и инерцию ротора, что также увеличивает скорость ускорения и замедления двигателя.

Специальные двигатели

Существует несколько типов специальных электродвигателей, которые представляют собой модифицированные версии других двигателей, предназначенных для специальных целей. Некоторые из этих электродвигателей приведены ниже.

Серводвигатели

Серводвигатель — это особый тип двигателя, используемый для толкания/тяги, подъема или вращения объекта под определенным углом. Серводвигатель может быть рассчитан на работу как от сети переменного, так и постоянного тока. Серводвигатель, который работает от источника постоянного тока, называется серводвигателем постоянного тока, а те, которые работают от переменного тока, называются серводвигателем переменного тока.Это простой двигатель с контроллером и несколькими шестернями для увеличения крутящего момента.

Эти двигатели рассчитаны в кг/см (килограмм на сантиметр). Он указывает, какой вес сервопривод может поднять на определенном расстоянии. Например. сервопривод мощностью 3 кг/см может поднять груз массой 3 кг, который находится на расстоянии 1 см от его вала. Грузоподъемность снижается с увеличением расстояния.

Серводвигатель состоит из редуктора, контроллера, датчика и системы обратной связи. Зубчатая передача используется для уменьшения скорости и значительного увеличения крутящего момента.Контроллер используется для сравнения входного сигнала (заданное положение) и сигнала от датчика (фактическое положение сервопривода), полученного через систему обратной связи. Контроллер сравнивает эти два сигнала и устраняет ошибку между ними, вращая вал двигателя.

Серводвигатели имеют три провода. Два из них используются для подачи питания, а третий используется для управления положением сервопривода. Он управляется путем подачи пульсирующего сигнала через микроконтроллер с использованием ШИМ (широтно-импульсной модуляции).

Сервопривод может поворачиваться на 90° в любом направлении, что в сумме составляет 180°. В нейтральном положении он находится в среднем положении под углом 90°. Он может вращаться, изменяя ширину импульса от 1 мс до 2 мс, где 1 мс соответствует 0°, 1,5 мс соответствует 90°, а 2 мс соответствует углу вала 180°.

Прямой привод Двигатель с прямым приводом

, также известный как моментный двигатель, представляет собой другой тип двигателя, который создает высокий крутящий момент на низкой скорости, даже когда он глохнет.Полезная нагрузка напрямую связана с ротором, что исключает использование редуктора, ремней, редукторов и т. д. Это бесщеточный синхронный двигатель с постоянными магнитами без коммутаторов и щеток. Поскольку нет механического износа, он надежен и имеет длительный срок службы. Тот факт, что в нем меньше механических частей, означает, что он требует меньшего обслуживания и низкой стоимости.

Похожие сообщения:

Линейные двигатели

Линейный двигатель имеет развернутые статор и ротор, которые создают линейную силу вместо силы вращения.Если вы нарежете любой двигатель и положите его на поверхность, вы получите линейный двигатель.

Обмотки якоря имеют линейную конструкцию, которая пропускает трехфазный ток для создания магнитного поля. магнитное поле не вращается, а движется прямолинейно. Магнитное поле взаимодействует с магнитным полем, создаваемым плоским постоянным магнитом, лежащим под ним. Взаимодействие между ними создает линейную силу друг на друга, поэтому якорь движется вперед или назад.

Это двигатель переменного тока с контроллером, таким как серводвигатель. Питание подается на первичную часть двигателя, содержащую обмотки. Он генерирует собственное магнитное поле, полярность которого зависит от фазы питания переменного тока. Вторичная часть двигателя представляет собой постоянный магнит, магнитное поле которого взаимодействует с магнитным полем первичной части и в результате притягивает и отталкивает его, создавая линейную силу. Величина тока определяет силу, а скорость изменения тока определяет скорость первичной части.

Линейные двигатели используются в робототехнике, медицинском оборудовании, автоматизации производства и т. д.

Шаговый двигатель

Шаговый двигатель или шаговый двигатель — это бесщеточный двигатель постоянного тока, полный оборот которого делится на несколько равных шагов. Такой двигатель вращается ступенчато (фиксированные градусы), а не непрерывно. Такое шаговое движение обеспечивает большую точность, которая используется в робототехнике.

Шаговый двигатель работает импульсно. Каждый импульс перемещает двигатель на один шаг.Точность двигателя зависит от количества шагов на оборот. Размер ступеней определяется при ее проектировании. Однако скоростью двигателя можно управлять, применяя последовательность импульсов переменной частоты. Контроллер внутри серводвигателя перемещает ротор вперед или назад на один шаг при каждом импульсе.

Используется для точного и точного позиционирования. Он обеспечивает полный крутящий момент в состоянии покоя. Он требует меньше обслуживания благодаря бесщеточной конструкции. Таким образом, они очень надежны и имеют долгий срок службы.

Шаговый двигатель благодаря точному позиционированию применяется в промышленных станках, используемых для автоматического изготовления изделий, станках с ЧПУ. Он также нашел применение в медицинских инструментах и ​​машинах, а также в камерах видеонаблюдения. Степпер широко используется в электронных гаджетах и ​​других интеллектуальных электронных системах.

Универсальный двигатель

Универсальный двигатель — это особый тип двигателя, который может работать как от сети переменного, так и постоянного тока. это щеточный двигатель с последовательным возбуждением, в котором обмотки возбуждения соединены последовательно с обмотками якоря.Они обеспечивают максимальный пусковой крутящий момент при высокой рабочей скорости.

Поскольку обмотки соединены последовательно, направление тока через обе обмотки остается одинаковым, даже если направление тока изменяется несколько раз в секунду. Хотя двигатель может работать медленнее на переменном токе из-за реактивного сопротивления обмоток.

Похожие сообщения об электродвигателях: 

распространенных типов промышленных двигателей | Центр энергоэффективности

Индукционный/асинхронный переменный ток

Большинство промышленных двигателей представляют собой асинхронные двигатели трехфазного переменного тока из-за их надежности и низкой стоимости.

В этом случае электрический ток в обмотке статора создает вращающееся магнитное поле, которое «индуцирует» (отсюда и название) электрический ток в роторе. Ток, индуцируемый в роторе, создает магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора, создавая вращение в роторе. Асинхронный двигатель должен работать на скорости немного ниже синхронной, учитывая, что вращение на синхронной скорости не приведет к наведенному току ротора.

Вот почему асинхронные двигатели называются асинхронными, потому что ротор вращается медленнее, чем вращающееся магнитное поле статора, создавая крутящий момент на выходном валу.

Если ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле статора, в статоре будет индуцироваться ток. В этом сценарии асинхронные двигатели могут работать как генераторы.

Асинхронные двигатели недороги, потому что для их работы требуются только электромагниты в статоре и роторе. Они также надежны, потому что им не нужны коммутаторы для передачи тока на ротор, что снижает вероятность дугового разряда и фрикционного износа.

Большинство промышленных объектов используют асинхронные двигатели из-за их желаемых характеристик, таких как надежность, простота и доступность.


Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором ( Википедия )

Синхронный переменный ток

У синхронных двигателей вращение вала синхронизировано с частотой тока, подаваемого на двигатель. Статор двигателя содержит электромагниты, создающие магнитное поле, которое вращается в соответствии с характеристиками приложенного к нему тока. Ротор содержит постоянные магниты или электромагниты, которые реагируют на магнитное поле, создаваемое в роторе, создавая вращение вала.Ротор требует физического подключения к электросети с помощью коммутатора, обычно состоящего из токопроводящей щетки, которая может изнашиваться при использовании.

Эти двигатели называются синхронными, потому что ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле статора.

Хотя синхронные двигатели переменного тока используются реже из-за более высокой стоимости, они демонстрируют более высокую энергоэффективность, чем асинхронные двигатели переменного тока.

Синхронные двигатели переменного тока уникальны тем, что с их помощью можно корректировать коэффициент мощности промышленного объекта.


Векторы магнитного поля синхронного двигателя ( Википедия )

Синхронный постоянный ток

Двигатели постоянного тока являются наименее распространенным типом двигателей, на смену которым пришли современные двигатели переменного тока.

Статор создает статическое магнитное поле, а ротор создает вращающееся магнитное поле, питаемое коммутатором.

В результате магнитное поле ротора пытается выровняться с магнитным полем статора, что создает крутящий момент на выходном валу.

Вместо того, чтобы использовать электромагниты для создания статического магнитного поля, двигатели постоянного тока с постоянными магнитами используют магниты для создания поля. Поскольку магнитное поле всегда присутствует независимо от состояния питания двигателя, двигатели с постоянными магнитами могут притягивать другие близлежащие ферромагнитные материалы, создавая потенциальный риск в промышленных условиях.

Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами также тяжелее и громоздче из-за использования магнитов в статоре.


Анимация работающего двигателя постоянного тока ( Википедия )

Что такое электродвигатель? | Различные типы электродвигателей

 

Электродвигатели очень важны в современной жизни.В повседневной жизни мы сознательно или неосознанно где-то пользуемся моторами. На рынке представлено множество типов двигателей. Но мы выбираем двигатель, исходя из его применения и напряжения. Каждый двигатель состоит из двух важных частей. Один — статор (обмотка возбуждения), а другой — ротор (обмотка якоря).

Основной функцией обмотки статора является создание в ней постоянного магнитного поля при размещении внутри нее ротора. Из-за магнитного поля обмотка якоря использует энергию для создания крутящего момента, достаточного для изгиба вала двигателя.В сегодняшней статье мы увидим, сколько существует типов двигателей и многое другое о них.

Что такое электродвигатель?

Определение: Двигатель — это не что иное, как электромеханическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Другими словами, устройство, производящее мощность вращения, называется двигателем. Принцип работы электродвигателя зависит главным образом от взаимодействия магнитного и электрического полей.

Электродвигатели делятся на три типа: один — двигатель переменного тока, другой — двигатель постоянного тока, а третий — двигатель специального типа, поэтому двигатель переменного тока использует переменный ток в качестве входного тока, а двигатель постоянного тока — постоянный ток.

Типы электродвигателей:

Электродвигатель разделен на три основные части следующим образом:

Серийный № Типы электродвигателей
#1. Двигатель переменного тока
#2. Двигатель постоянного тока
#3. Двигатели специального назначения

#1. Двигатели переменного тока:

В тип двигателя переменного тока в основном входят синхронные, асинхронные, асинхронные двигатели.

#1.1. Синхронный двигатель:

Работа этого двигателя в основном зависит от 3 фаз. Ток возбуждения генерируется статором внутри этого двигателя. Который вращается с постоянной скоростью в зависимости от частоты переменного тока. При этом статор и ротор зависят от той же скорости, что и ток. Между током статора и скоростью вращения ротора нет никакого воздушного зазора. Точность вращения у этого мотора очень высокая. Вот почему эти двигатели широко используются, особенно в робототехнике и автоматизации.

#1.2. Асинхронный двигатель:

Двигатель, который работает с неравной скоростью, называется асинхронным двигателем. Другое название этого двигателя — асинхронный двигатель. Этот двигатель в основном используется для преобразования электрической энергии в механическую. Этот двигатель работает по принципу электромагнитной индукции. Этот двигатель разделен на две секции в зависимости от конструкции ротора. Например, «беличья клетка» и фазовая рана.

Читайте также: Разница между двигателем переменного тока и двигателем постоянного тока

#2.Двигатель постоянного тока:

Двигатели постоянного тока подразделяются на 5 основных типов:

  • Шунтирующий двигатель постоянного тока.
  • Двигатель с независимым возбуждением.
  • Двигатель постоянного тока.
  • Двигатель постоянного тока с постоянным током.
  • Составной двигатель постоянного тока.
#2.1. Шунтирующий двигатель постоянного тока:

Двигатель, у которого обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно, называется параллельным двигателем.Другое название этого двигателя — двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой, в котором тип обмотки известен как шунтирующая обмотка. Шунтирующий двигатель постоянного тока работает только на постоянном токе.

#2.2. Двигатель с независимым возбуждением:

Двигатель, подключенный к статору и ротору двигателя с помощью отдельного источника питания, называется двигателем с независимым возбуждением. Так что шунтом двигателя можно управлять, а обмотка якоря усилена для создания потока.

Читайте также:  Что такое генератор постоянного тока | Типы генераторов постоянного тока

#2.3. Двигатель серии постоянного тока: .

В двигателях постоянного тока обмотки ротора соединены последовательно. Принцип работы этого двигателя зависит от электромагнитного закона. И согласно этому правилу всякий раз, когда вокруг проводника может образоваться магнитное поле, внешнее поле используется для увеличения скорости вращения. Эти двигатели в основном используются в стартерах, используемых в лифтах и ​​автомобилях.

#2.4. Двигатель постоянного тока:

Полное название двигателя постоянного тока с постоянными магнитами — «двигатель постоянного тока с постоянными магнитами».Это тип двигателя постоянного тока, в котором электродвигатель может состоять из постоянного магнита для создания магнитного поля, необходимого для работы.

#2.5. Составной двигатель постоянного тока:

Составной двигатель постоянного тока представляет собой конический компонент последовательного двигателя постоянного тока для параллельного двигателя постоянного тока. Внутри этого двигателя присутствуют как шунтирующие, так и последовательные поля. В таком двигателе статор и ротор могут быть соединены друг с другом путем объединения последовательных и шунтирующих обмоток.

Ряд обмоток выполнен из толстого медного провода.Так что обмотки уменьшены. Что уступает место небольшому сопротивлению. Для получения полного напряжения I/p шунтирующая обмотка может быть выполнена с несколькими витками медного провода.

Читайте также:  Что такое стартер двигателя? | Типы стартеров двигателей | Преимущество стартера двигателя

#3. Двигатели специального назначения:

Двигатели специального назначения включает следующие двигатели:

  • Шаговый двигатель.
  • Бесщеточные двигатели постоянного тока.
  • Гистерезис двигателя.
  • Реактивный двигатель.
  • Универсальный двигатель.
#3.1. Шаговый двигатель: Шаговый двигатель

был изобретен для прогресса. Было сделано, чтобы предложить революцию шаг-угол. Все мы знаем, что идеальный угол вращения для обычного ротора составляет 180 градусов. Однако для обычного шагового двигателя полный угол поворота составляет 10 градусов х 18 шагов.Может варьироваться в бесчисленных шагах.

Это означает, что ротор будет двигаться 18 раз со скоростью 10 градусов за полный оборот. Этот двигатель используется в плоттерах, производстве схем, оборудовании управления технологическим процессом.

#3.2. Бесщеточные двигатели постоянного тока: Бесщеточные двигатели постоянного тока

были изобретены для обеспечения превосходной производительности при меньшем пространстве по сравнению с бесщеточными двигателями. Этот двигатель меньше по сравнению с моделью двигателя переменного тока. Контроллер встроен в электродвигатель для облегчения процесса при отсутствии коллектора и токосъемного кольца.

#3.3. Гистерезис двигателя:

Работа гистерезисного двигателя очень уникальна. Сила, необходимая для работы этого двигателя, получается за счет гистерезиса и вихревых токов. От его конструкции зависит, будет ли двигатель работать в однофазном или трехфазном режиме.

Этот двигатель также предлагает очень простую работу с постоянной скоростью, как и асинхронный двигатель. Этот двигатель работает очень тихо, без каких-либо шумов. Вот почему он используется во многих сложных приложениях, таких как звуковые проигрыватели, устройства записи звука и т. д.

#3.4. Реактивный двигатель: Реактивный двигатель

представляет собой тип однофазного синхронного двигателя. Конструкция этого двигателя аналогична конструкции асинхронного двигателя. Конструкция ротора аналогична беличьей клетке. И двигатель включает в себя основную обмотку и вспомогательную обмотку внутри статора. Вспомогательные обмотки полезны при запуске двигателя.

Поскольку они предлагают уровень предложения работы в стабильном темпе. Эти двигатели обычно используются в приложениях синхронизации, включая генераторы сигналов, записывающие устройства и т. д.

#3.5. Универсальный мотор: Универсальный двигатель

— это особый тип двигателя. Он работает от однофазного переменного или постоянного тока. Универсальные двигатели представляют собой ряд ран, в которых обмотки возбуждения и якоря соединены последовательно. Таким образом, создается высокий пусковой момент. Этот двигатель в основном предназначен для работы на скоростях выше 3500 об/мин. Они используют источник переменного тока на низкой скорости и источник постоянного тока того же напряжения.

Часто задаваемые вопросы (FAQ):

1.Сколько типов электродвигателей существует?

На рынке существует не менее дюжины типов моторов, но они подразделяются на два основных типа. Один двигатель переменного тока, а другой двигатель постоянного тока. То, как обмотки в двигателях переменного и постоянного тока взаимодействуют друг с другом для создания механической силы, имеет большее значение для каждой из этих классификаций.

2. Что является примером электродвигателя?

Электромобили имеют электродвигатели. Энергия, запасенная в автомобильном аккумуляторе, преобразуется во вращение колес.Кухонный комбайн работает точно по тому же принципу.

3. Какие существуют 3 типа управления двигателем?

У нас есть четыре основных типа контроллеров двигателей и приводов, каждый из которых имеет входную мощность переменного тока, постоянного тока, сервопривода и шагового двигателя. Что изменяет функцию вывода по желанию, которая соответствует приложению.

4. Какие существуют 3 типа двигателей постоянного тока?

Доступны 3 основных типа двигателей постоянного тока: – Серийные, параллельные и комбинированные. Эти условия относятся к типу соединения обмоток возбуждения по отношению к цепи якоря.

5. Сколько типов электродвигателей представлено на рынке?

1. Двигатель переменного тока.

2. Двигатель постоянного тока.

3. Двигатель специального назначения.

Нравится этот пост? Не могли бы вы поделиться им с друзьями?

Предлагаемое чтение —

Что такое двигатель постоянного тока? | Принцип работы двигателя постоянного тока

Первый двигатель постоянного тока был изобретен в 18 веке. С тех пор этот мотор получил широкое развитие. Этот двигатель постоянного тока широко применяется во многих отраслях промышленности.Двигатель постоянного тока был разработан британским исследователем Стердженом в начале 1800-х и начале 1832 года с некоторыми улучшениями.

Он изобрел ранний коллекторный двигатель постоянного тока, способный имитировать механизмы. Но мы зададимся вопросом, каков КПД этого двигателя и зачем нужно знать о скорости двигателя постоянного тока. Итак, сегодня мы увидим, что такое двигатель постоянного тока. Сегодня мы увидим, каков принцип работы и как контролировать скорость этого двигателя постоянного тока.

Что такое двигатель постоянного тока?

Двигатель постоянного тока приводится в действие постоянным током.В котором он работает для преобразования полученной электрической энергии в механическую энергию. Это приводит к ротационному изменению устройства, что дает возможность управлять различными приложениями в нескольких доменах.

Управление скоростью двигателя постоянного тока является одной из наиболее полезных функций двигателя. Управляя скоростью двигателя, вы можете изменить скорость двигателя в соответствии с вашими требованиями и получить требуемую производительность.

Управление скоростью — это механизм, применяемый во многих случаях, например, для управления движением роботизированного транспортного средства, движением двигателя на бумажной фабрике и движением двигателя в лифте с использованием различных двигателей постоянного тока.

Читайте также: Разница между двигателем переменного тока и двигателем постоянного тока

Принцип работы двигателя постоянного тока:

Простой двигатель постоянного тока работает по тому принципу, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, на него действует механическая сила. В практическом двигателе постоянного тока якорь является проводником с током, а поле создает магнитное поле.

Создает собственный магнитный поток при подаче тока на якорь.Магнитный поток либо добавляется к магнитному потоку из-за наматывания поля в одном направлении, либо компенсирует магнитный поток из-за наматывания поля. Накопление магнитного потока в одном направлении воздействует на проводник силой по сравнению с другим, и, следовательно, он продолжает вращаться.

Вращательное действие проводника создает ЭДС в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея. Это противоречит разуму в соответствии с правилом линзы ЭДС. Это означает, что напряжение питания, таким образом, имеет особую характеристику регулирования своего крутящего момента в случае различных нагрузок из-за ЭДС позади двигателя постоянного тока.

Почему важно контролировать скорость двигателя постоянного тока?

Контроль скорости в машине показывает влияние на скорость вращения двигателя. Где это оказывает непосредственное влияние на эффективность машины и имеет большое значение для производительности и результата операции. Каждый тип материала имеет свою скорость вращения при сверлении, а также она варьируется в зависимости от размера каждого сверла.

Производительность будет меняться в зависимости от состояния насосной установки, поэтому конвейерную ленту необходимо синхронизировать с функциональной скоростью устройства.Этот фактор прямо или косвенно зависит от скорости двигателя. Из-за этого следует учитывать скорость двигателя постоянного тока и соблюдать различные типы методов управления скоростью.

Управление скоростью двигателя постоянного тока осуществляется вручную или с помощью любого автоматического управляющего устройства. Это кажется противоречащим ограничению скорости, где должно быть регулирование скорости, а не естественное изменение скорости из-за изменения нагрузки на вал.

Принцип контроля скорости:

Уравнение напряжения двигателя постоянного тока выглядит следующим образом:

  В = Eb + IaRa  

В — заданное напряжение, Eb — тыловая ЭДС, Ia — ток якоря, Ra — сопротивление якоря.

Что мы уже знаем

  Eb = (PøNZ) / 60А.  

P = количество полюсов.

А – постоянный.

Z – количество проводников.

Н- скорость двигателя.

Изменяя значение Eb в уравнении напряжения, получаем

  В = ((PøNZ) / 60A) + IaRa 

  Или, V - IaRa = (PøNZ) / 60A  

т. е. N = (ПЗ/60А) (V – IaRa)/

Вышеупомянутое уравнение также может быть записано как:

  N = K (V - IaRa) / ø, K – константа  

Это предполагает три вещи:

  • Скорость двигателя прямо пропорциональна напряжению питания.
  • Скорость двигателя обратно пропорциональна падению напряжения якоря.
  • Скорость двигателя обратно пропорциональна расходу из-за полевых измерений.

Таким образом, скорость двигателя постоянного тока регулируется тремя способами.

  • Путем разделения заданного или питающего напряжения.
  • Путем изменения потока и изменения тока в обмотке возбуждения.
  • путем изменения напряжения якоря и изменения сопротивления якоря.

Читайте также:  Лучший метод смены полюсов | Регулятор скорости для асинхронного двигателя

Несколько методов управления скоростью двигателя постоянного тока:

На рынке доступны два типа двигателей постоянного тока, поэтому здесь мы поговорим о методе управления скоростью как двигателей постоянного тока, так и параллельных двигателей.

Регулятор скорости двигателя серии

осуществляется двумя способами:

  • Техника, управляемая арматурой.
  • Технология управления полем.

Техника управления арматурой подразделяется на три следующих типа:

  • Управляемое сопротивление якоря
  • Шунт управления якорем.
  • Напряжение на клеммах якоря.
Управляемое сопротивление якоря:

Эта система наиболее широко используется на рынке.Регулятор в этой системе имеет последовательное подключение к электродвигателю сопротивления, как показано на рисунке ниже.

Потери мощности при управлении сопротивлением в этом двигателе можно не учитывать, так как этот метод регулирования в основном используется в течение длительного времени для уменьшения скорости визуального времени световой нагрузки. Это экономичный метод непрерывного крутящего момента, который в основном применяется в кранах, поездах и других транспортных средствах.

Управление шунтирующей арматурой:

В этом типе управления якорем реостат будет иметь связь с якорем как в последовательном, так и в шунтовом режиме.Напряжение изменится на уровень, который приложен к якорю, и это изменяется путем изменения реостата серии.

При изменении потока возбуждения происходит изменение шунтирующего реостата. Этот метод управления скоростью в двигателе постоянного тока не так дорог. Из-за значительных потерь электроэнергии в сопротивлении регулирования скорости. Скорость можно контролировать до некоторой степени, но не выше нормального уровня скорости.

Напряжение клеммы якоря:

Скорость двигателя постоянного тока также можно регулировать путем подачи питания на двигатель с использованием различных индивидуальных напряжений питания.Даже этот подход дорог и не получил широкого распространения.

Технологии с полевым управлением подразделяются на два следующих типа:

  • Полевой дивертер.
  • Управление постукивающим полем (Управление постукивающим полем).
Техника полевого дивертора:

В этом методе используется дивертер. Скорость потока по полю можно уменьшить, отключив часть тока двигателя в области диапазона.Сопротивление дивертора низкое, а полевой поток низкий.

Этот метод используется для более чем обычного диапазона скоростей и применяется при электрическом отклонении, когда скорость увеличивается по мере уменьшения нагрузки.

Управление перехваченным полем:

Даже в этой системе скорость увеличивается с уменьшением потока, и это достигается за счет уменьшения поворота поля от того места, где течет поток. Здесь извлекается количество ответвлений в обмотке возбуждения, и этот прием используется в электрической тяге.

Читайте также:  Что такое электродвигатель? | Различные типы электродвигателей

Управление скоростью параллельного двигателя постоянного тока:

Регулятор скорости шунтового двигателя постоянного тока подразделяется на два следующих типа:

  • Техника управления полем.
  • Техника с управлением арматурой .
Метод полевого управления для параллельного двигателя постоянного тока:

В этом методе существует разнообразие магнитного потока из-за того, что обмотка возбуждения изменяет скорость двигателя.

Магнитный поток зависит от тока, протекающего через обмотку возбуждения. Таким образом, это поле можно изменять, разделяя ток обмоткой. Это может быть достигнуто путем включения переменных резисторов последовательно с резисторами обмотки возбуждения.

Первоначально, когда переменный резистор находится в минимальном положении. Номинальный ток протекает через обмотку возбуждения из-за номинального напряжения питания. И в результате скорость держится в норме. Поток через обмотку возбуждения уменьшается, когда сопротивление постепенно увеличивается.Это, в свою очередь, уменьшает производимый поток. Таким образом, скорость двигателя превышает нормальное значение.

Метод контроля сопротивления якоря для параллельного двигателя постоянного тока:

В этом методе скорость двигателя постоянного тока можно контролировать, контролируя сопротивление якоря, чтобы контролировать падение якоря. В этом методе также используются переменные резисторы, включенные последовательно с якорем.

Сопротивление якоря находится в норме, когда переменный резистор достигает своего минимального значения, и, следовательно, напряжение якоря уменьшается.При постепенном увеличении значения сопротивления напряжение на якоре уменьшается, что, в свою очередь, приводит к уменьшению скорости двигателя. Этот метод обеспечивает скорость двигателя ниже его нормального диапазона.

Теория управления скоростью двигателя постоянного тока:

Чтобы получить скорость двигателя постоянного тока, начнем с уравнения ЭДС двигателя постоянного тока. Уравнение ЭДС двигателя постоянного тока точно такое, как мы его знаем.

   

Вот почему мы перестраиваем уравнение

N = 60A E / PZØ

При К=ПЗ/60А, тогда:

N = E / kØ.

Поэтому при E = V – IaRa получаем скорость двигателя постоянного тока (N):

   
Часто задаваемые вопросы (FAQ):

1. Каковы методы управления скоростью двигателя постоянного тока?

Существует три основных способа регулирования скорости двигателя постоянного тока:

  • Система контроля потока.
  • Система регулирования напряжения.
  • Система контроля сопротивления якоря.

2. Почему мы контролируем скорость двигателя постоянного тока?

Двигатели постоянного тока

играют важную роль в преобразовании энергии. Это точно так же, как любая другая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую энергию. В механической системе скорость зависит от количества задач, поэтому для правильной механической работы требуется регулирование скорости, чтобы двигатель работал плавно.

3. Какое устройство используется для управления скоростью двигателя постоянного тока?

В этом методе скорость двигателя постоянного тока можно контролировать, контролируя сопротивление якоря, чтобы контролировать падение якоря.В этом методе также используются переменные резисторы, включенные последовательно с якорем.

4. Какие существуют 3 типа двигателей постоянного тока?

На рынке доступны три основных типа двигателей постоянного тока: серийные, шунтовые и составные. Эти условия относятся к типу соединения обмоток возбуждения по отношению к цепи якоря.

Нравится этот пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Предлагаемое чтение —

типов электродвигателей и их применение

Электродвигатель представляет собой электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.В основном существует три типа электродвигателей: двигатели переменного тока (синхронные и асинхронные двигатели), двигатели постоянного тока (щеточные и бесщеточные) и двигатели специального назначения.

Каков принцип работы электродвигателя?

  • Когда проводник с током находится во внешнем магнитном поле, перпендикулярном проводнику, на проводник действует сила, перпендикулярная ему самому и внешнему магнитному полю.
  • Правило правой руки   для силы, действующей на проводник, можно использовать для определения направления силы, действующей на проводник: если большой палец правой руки указывает в направлении тока в проводнике, а пальцы силы на проводнике проводник направлен наружу от ладони правой руки.
  • Аналоговые электрические счетчики (например, гальванометр, амперметр, вольтметр) работают по принципу двигателя. Электродвигатели являются важным применением принципа двигателя.

Строительство

Электродвигатель состоит из постоянного внешнего магнита (статора) и проводящего амперметра (ротора), который может свободно вращаться внутри магнита возбуждения. Щетки и коммутатор (устроенный иначе, если на якорь подается переменный или постоянный ток) подключают якорь к внешнему источнику напряжения.Скорость вращения двигателя зависит от величины протекающего через него тока, числа витков на якоре, силы магнитного поля, магнитной проницаемости якоря и механической нагрузки, присоединенной к валу.

Типы электродвигателей

Обычно электродвигатели делятся на два типа (двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока).
Сейчас!
Подробно узнаем о подтипах двигателей переменного и постоянного тока.

Типы двигателей переменного тока

 Синхронные двигатели

Существует два типа синхронных двигателей.

  1. Обычная
  2. Супер

Асинхронные двигатели

  • Асинхронные двигатели
  • Коллекторные двигатели
    • Серия
    • Компенсированный
    • Шунт
    • Отвращение
    • Индукция отталкивания-старта
    • Индукция отталкивания

Классификация по типу тока

Классификация по скорости работы

  • Постоянная скорость.
  • Переменная скорость.
  • Регулируемая скорость.

Классификация по конструктивным особенностям

  • Открыть
  • Закрытый
  • Полузакрытый
  • Вентилируемый
  • Трубчатая вентиляция
  • Проушина с заклепками и т. д.

Типы двигателей постоянного тока

Наиболее распространенные типы двигателей постоянного тока:

  • Двигатели с постоянными магнитами
  • Коллекторный двигатель постоянного тока
  • Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением
  • Двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением
  • Составной двигатель постоянного тока
  • Кумулятивный состав
  • Дифференциальный состав
  • Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами
  • Отдельное возбуждение
  • Бесщеточный двигатель постоянного тока
  • Электродвигатели постоянного тока без сердечника или без сердечника
  • Двигатели постоянного тока с печатным якорем или блинчатым двигателем
  • Универсальные двигатели

Двигатель постоянного тока

В общем, двигатели постоянного тока наиболее желательны в двух ситуациях.Во-первых, когда единственной доступной энергией является постоянный ток, что происходит в автомобилях и небольших устройствах с батарейным питанием. Другой случай, когда необходимо тщательно подкорректировать кривую крутящий момент-скорость. По мере развития технологий и манипуляций с двигателями переменного тока этот аспект становится менее важным, но исторически двигатель постоянного тока было легко настроить, что делает его пригодным для сервоприводов и тяговых приложений. С относительной скоростью высокого тока и низкого напряжения. Вариантами стандартного двигателя постоянного тока являются мощность и бесщеточный двигатель постоянного тока, который представляет собой очень сложное устройство по сравнению со стандартным двигателем.Двигатели постоянного тока используются в приложениях, требующих управления скоростью или положением, а также когда необходим высокий пусковой момент, поскольку двигатели переменного тока имеют трудности в этой области.

Смотрите также:

Двигатели с постоянными магнитами (PM)

  • Двигатель постоянного магнита (ПМ) отличается от двигателя постоянного тока с возбуждением в одном отношении: двигатель постоянного тока получает свое поле от постоянного магнита, тогда как в двигателе постоянного тока с возбуждением поле создается, когда ток возбуждения протекает через катушки поля.
  • В двигателе с возбуждением поток остается постоянным только до тех пор, пока сохраняется постоянный ток возбуждения. Но, напротив, в двигателе с постоянными магнитами поток всегда постоянен.
  • Мощность любого двигателя определяется по формуле:

Где, P ° = выходная мощность (в л.с.)

T= крутящий момент (в фунтах – футах)

N rt = скорость вращения ротора (об/мин)

  • Таким образом, выходная мощность пропорциональна произведению крутящего момента и скорости.

Двигатели с постоянными магнитами можно разделить на 3 типа:

  1. Обычный двигатель с постоянными магнитами
  2. Двигатель с подвижной катушкой
  3. Бесщеточный двигатель постоянного тока

Обычный двигатель с постоянными магнитами

Обычные электродвигатели с постоянными магнитами включают узел ротора с полюсными постоянными магнитами, прикрепленными к ступице ротора и заключенными в немагнитную металлическую втулку. Обычные узлы ротора включают немагнитный материал, такой как, например, пластик, между каждым из постоянных магнитов для сохранения желаемой ориентации постоянных магнитов на втулке ротора.Посадка с натягом между металлической втулкой и постоянными магнитами плотно прилегает к ротору.

Ротор с подвижной катушкой

Двигатель с подвижной катушкой (MCM), хотя и является двигателем с постоянными магнитами, отличается от обычного двигателя с постоянными магнитами первичной обмоткой якоря. MCM является результатом инженерного требования, согласно которому двигатели должны иметь высокий крутящий момент, малую инерцию ротора и малую электрическую постоянную времени. Эти требования выполняются в MCM.

Моментный двигатель

Можно сделать вывод, что все двигатели создавали крутящий момент.Таким образом, все двигатели можно назвать моментными. Однако моментный двигатель отличается от большинства других двигателей постоянного тока тем, что он должен работать в течение длительного времени в остановленном или низкоскоростном состоянии. Не все двигатели постоянного тока предназначены для этой операции. Низкая ЭДС означает, что будет протекать большой ток якоря. Большинство обычных двигателей постоянного тока не предназначены для рассеивания тепла, создаваемого этим большим током. Но моментные двигатели предназначены для работы на низкой скорости или в остановленном состоянии в течение длительных периодов времени и используются в таких приложениях, как намотка или ленточные накопители.При намотке натяжение часто контролируется моментным двигателем.

Шаговый двигатель

  • Шаговый двигатель — это полностью цифровой двигатель.
  • После того, как ротор сделает шаг, он останавливается до получения импульса.
  • Шаговый двигатель — это электромеханическое устройство, которое преобразует электрические импульсы в дискретные механические движения.
  • Вал или шпиндель шагового двигателя вращается с дискретным приращением шага при подаче на него электрических командных импульсов в правильной последовательности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.