Электропривод

Виды электродвигателей, недостатки и преимущества

Для работы автомобиля и пылесоса, детской игрушки и сложного многофункционального станка необходим электродвигатель – устройство, основное назначение которого состоит в преобразовании электрической энергии в механическую. Электроприводы имеют достаточно простую конструкцию, не выделяют в атмосферы опасные для здоровья человека и окружающей среды вещества, во многом именно этими качествами объясняется их востребованность.

Двигатели переменного тока

В зависимости от типа используемого тока, различают агрегаты постоянного и переменного тока.

Наибольшее распространение в промышленности, сфере быта получили установки второго вида, они отличаются большей величиной мощности, более высоким КПД (до 90% и выше), возможностью плавного регулирования скорости в широком диапазоне (с помощью дополнительных приспособлений), Кроме того, они надежны, долговечны, имеют относительно невысокую цену. Практически единственным их недостатком является необходимость в подключении к электросети.

Действие любого эл. двигателя основано на принципе электромагнитной индукции, известном каждому из курса школьной физики: в проводнике, находящемся в переменном магнитном поле, индуцируется электрический ток. В качестве источника вращающегося магнитного поля в данном случае выступает неподвижный статор, жестко укрепленный на массивной станине с размещенными на нем катушками с током (обмотками). Подвижный элемент – ротор также имеет обмотки, в которых возникает ток. Под воздействие ЭДС (электродвижущей силы), вал ротора начинает вращаться, таким образом, электрическая энергия преобразуется в другой вид – механическую, которая может быть передана на любое устройство, механизм, прибор.

Виды агрегатов

Выделяют две категории таких установок: асинхронные и синхронные. Их основное отличие состоит в том, что в первом случае частоты магнитного поля и ротора не совпадают, а во втором равны по величине.

Синхронные: достоинства и недостатки

Такие агрегаты, в свою очередь, подразделяются на несколько видов:

  • с использованием магнитов (PMSM);
  • с обмоткой возбуждения;
  • с ЭДС синусоидального типа;
  • бесколлекторные агрегаты с трапецеидальной ЭДС;
  • шаговые установки и так далее.

С начала создания и до наступления эры полупроводников синхронный двигатель переменного тока использовался только в качестве генератора. Дело в том, что при подключении его к централизованной электросети, у агрегата возникает проблема с запуском. Частота электрического тока в сети равна 50 Гц, то есть, для достижения синхронизации ротор должен вращаться со скоростью 3000 об/мин. Достигнуть такой величины за короткое время невозможно. Знакопеременный момент приводит к тому, что устройство просто «дергается», не может «войти в синхронизм».

Преодолеть эту проблему позволяет использование асинхронного пуска. То есть, специально для запуска, агрегат оснащается небольшой пусковой обмоткой асинхронного типа, закороченной на обмотку возбуждения. После того, как частота вращения ротора достигает необходимой величины (3000 об/мин), электродвигатель переменного тока «входит в синхронизм» и начинает работать.

Еще один отрицательный момент таких агрегатов: наличие скользящего контакта для передачи энергии на ротор через контактные кольца. Это приводит к сокращению эксплуатационного срока изделия, снижает его надежность.

Развитие полупроводниковой электроники, создание микроконтроллеров позволило создать синхронные агрегаты с векторным управлением. Автокоммутация дает возможность создавать поле той же частоты, с которой вращается ротор, посредством специального датчика положения. Такие моторы обладают улучшенными характеристиками, благодаря чему их стали применять в самых разных приборах: минивентиляторах, кулерах, в бытовых приборах, автомобилях, авиамоделях и так далее. Сфера их использования продолжает расширяться.

Асинхронные: преимущества

Но все же, наибольшее распространение среди агрегатов постоянного и переменного тока получил асинхронный электродвигатель. Особенно в промышленности, сельском хозяйстве при наличии трехфазной электросети. В зависимости от типа ротора их подразделяют на два подвида.

  • Короткозамнутые

Они имеют ротор типа «беличья клетка», в котором в качестве обмотки используются 3 стержня. Отсутствие подвижных контактов, обеспечивает им высокую надежность, долговечность. Среди недостатков можно выделить только один: проблемы с пусковым моментом, что усложняет их запуск.

  • Фазные

Могут быть как трех- так и многофазными. Их ротор оснащен обмотками (фазами), аналогичными тем, которые устанавливают на статор. Регулировка рабочего момента осуществляется при помощи реостата, что позволяет плавно регулировать скорость вращения. В то же время, имея более сложную конструкцию, они отличаются и более высокой ценой.

В отличие от синхронных, асинхронные двигатели переменного тока лишены скользящего контакта, отличаются простой конструкцией, доступной ценой. Это обеспечивает им более высокую надежность, долговечность. Они проще в обслуживании, могут запускаться при прямом подключении к электросети, обладают большей мощностью.

Находят применение асинхронные агрегаты и в быту, в тех случаях, когда не требуется регулировать скорость вращения. Наиболее востребованы в этом случае, так называемые «однофазные» или конденсаторные моторы. Их отличие состоит в том, что одна фаза подключается к электросети непосредственно, а вторая посредством конденсатора, что обеспечивает сдвиг напряжения и способствует возникновению эллиптического вращающегося магнитного поля. Они используются в холодильниках, вентиляторах, насосах небольшой мощности.

Но есть у этих агрегатов и отрицательное свойство – сложность регулировки. В этом случае недостаточно, как например, у агрегата постоянного тока, просто понизить напряжение. Это приведет к увеличению такой характеристики как скольжение, то есть к возрастанию разницы между частотами магнитного поля и вращения ротора. В результате увеличиваются энергопотери, увеличивается выделение тепла, двигатель может «сгореть». Для правильной настройки необходимо синхронно регулировать напряжение и частоту.

Оптимальным вариантом является электродвигатель переменного тока с преобразователем частоты. Это сложное электронное устройство, в состав которого включены датчики, микроконтроллеры, инвертор и так далее. Частотные преобразователи позволяют снизить уровень пускового тока, предотвратить возникновение перегрузок, перегрева, предотвратить потери электроэнергии, обеспечить возможность плавной настройки скорости вращения. Их использование позволяет значительно расширить область применения асинхронных установок.

В нашем каталоге

Центр электроники Entrance предлагает не только асинхронные электродвигатели переменного тока от ведущих мировых производителей, компаний Able, Siemens, но и широкий спектр сопутствующих товаров и аксессуаров для электропривода.

  • Мотор-редукторы

Это устройства, совмещающие в себе электродвигатель и редуктор, позволяют изменять крутящий момент, регулировать скорость. В нашем каталоге вы найдете модели цилиндрического типа от компании SEW Eurodrive, международного немецкого концерна.

  • Частотные преобразователи и к ним дроссели, рекуператоры

Эти электронные приспособления предназначены для плавного бесступенчатого регулирования скорости асинхронного двигателя переменного тока. Способствует экономии электроэнергии, снижает нагрузку на мотор, обеспечивая его продолжительную, безаварийную работу.

  • Тормозные прерыватели, резисторы

Элементы дополнительного тормозного устройства, обеспечивающего возможность быстрого, плавного торможения. Его использование приводит к значительному снижению энергопотребления, уменьшает нагрев электрического двигателя, делает процесс торможения полностью управляемым. Тормозные прерыватели обычно встраиваются в конструкцию, а резисторы относятся к компонентам внешнего типа.

  • Устройства плавного пуска

Так называемые софтстартеры, предназначены для запуска электродвигателя с постепенным возрастанием величины напряжения. Увеличивают эксплуатационный срок, как самого мотора, так и исполнительных механизмов, снижает вероятность перегрева

Если вы самостоятельно затрудняетесь сделать выбор, как самого агрегата, так и других дополнительных приспособлений и устройств, то вам достаточно обратиться за помощью к нашим специалистам. Проживая в Москве, вы можете посетить офис. Если же у вас недостаточно времени, или вы находитесь в любом другом регионе нашей страны, то просто позвоните нам, закажите на сайте обратный звонок, напишите на электронную почту. Наши менеджеры – специалисты высокого уровня, обладающие большим запасом теоретических знаний, имеющие практические навыки. Они быстро вникнут в суть вашей проблемы и подскажут экономически выгодное решение.