Comparació de diferents tipus de motors elèctrics (quina és la diferència), característiques, avantatges i inconvenients, característiques del seu ús
Les possibilitats de disseny dels motors elèctrics garanteixen el compliment de diversos requisits, en termes de potència, característiques mecàniques i condicions de treball externes. Això permet que la indústria electrotècnica produeixi sèries especialitzades de motors destinats a determinades indústries, la majoria corresponents al mode de funcionament d'aquestes màquines de treball.
La selecció d'un motor elèctric comença amb la selecció del tipus de motor corresponent a les característiques mecàniques del mode de funcionament del mecanisme d'accionament, tenint en compte les característiques econòmiques dels diferents tipus: preu, eficiència, cos phi.
La indústria elèctrica produeix els següents tipus de motors elèctrics:
Motors asíncrons trifàsics de gàbia d'esquirol
De tots els tipus de motors elèctrics, són els més senzills en disseny, mecànicament fiables, fàcils d'operar i controlar i els més econòmics. La característica mecànica és «rígida»: la velocitat canvia poc en tots els valors de càrrega.Gran corrent d'arrencada (5-7 vegades nominal). Controlar les revolucions és difícil i gairebé mai s'havia fet abans.
Es produeixen motors elèctrics de diverses velocitats, que s'utilitzen en accionaments de màquines de tall de metalls i diverses unitats que no tenen dispositius especials per canviar la velocitat. Es produeixen amb un rotor de gàbia d'esquirol, de dues, tres i quatre velocitats, amb commutació del nombre de pols del bobinatge de l'estator.
El principal desavantatge dels motors elèctrics asíncrons és Factor de potència (cos phi) sempre és notablement inferior a un, especialment sota càrrega.
Actualment, els problemes associats a un gran corrent d'arrencada dels motors elèctrics trifàsics asíncrons es resolen amb l'ajudaentrants suaus (arrencadors suaus) i els problemes de control de velocitat es resolen connectant motors elèctricsconvertidors de freqüència.
Els avantatges dels motors elèctrics asíncrons, que han proporcionat una aplicació tan àmplia i estesa, són els següents:
-
alts resultats econòmics. L'eficiència dels motors elèctrics per a ús massiu està en el rang de 0,8-7-0,9, per a màquines grans, fins a 0,95 i més;
-
senzillesa de disseny, fiabilitat mecànica, facilitat de gestió;
-
la possibilitat d'alliberament a qualsevol capacitat pràcticament necessària;
-
fàcil aplicabilitat de les formes estructurals del motor a les condicions de funcionament: a temperatures elevades, instal·lació exterior i exposició a diversos factors climàtics, en presència de pols o humitat elevada, en condicions explosives, etc.
-
senzillesa del control automàtic, tant com una única màquina de treball com un grup d'elles connectades per un únic procés de producció.
Motors elèctrics asíncrons trifàsics amb anelles colectores i arrencada amb reòstat
En comparació amb un curtcircuit: major complexitat de controls i alt cost. La resta de característiques són les mateixes que els motors elèctrics asíncrons trifàsics amb rotor de gàbia d'esquirol.
Motors elèctrics asíncrons monofàsics
En comparació amb la trifàsica: menor eficiència, menor cos phi. Només es produeixen en petites unitats de capacitat.
El dispositiu i principi de funcionament dels motors elèctrics asíncrons
Motors multivelocitat i el seu ús
Motors síncrons
Estructuralment més complex i més car que l'asincrònic; més difícil de gestionar. L'eficiència és significativament superior a la dels asíncrons. Les revolucions només depenen de la freqüència del corrent i a una freqüència constant no es modifiquen estrictament per a totes les càrregues. El control de velocitat no s'aplica. El principal avantatge és la possibilitat de treballar amb cos phi = 1 i en mode capacitiu. Es produeixen i s'utilitzen principalment en capacitats unitàries superiors a 100 kW.
Com distingir un motor síncron d'un motor d'inducció
Mètodes i esquemes d'arrencada de motors síncrons
motors de corrent altern
El principal avantatge és un bon control de velocitat. Estructuralment complexa. La presència d'un col·lector i escombretes afecta la fiabilitat del motor elèctric i requereix un manteniment especial.
Motors elèctrics amb excitació de corrent continu, sèrie, paral·lel i mixt
Estructuralment, és molt més complex i molt més car que l'asincrònic. Són més difícils de controlar i requereixen una supervisió operativa constant. El principal avantatge és la fàcil capacitat de controlar la velocitat sense problemes i en un rang bastant ampli.
Les característiques mecàniques dels motors en sèrie són «toves»: la velocitat canvia molt sensiblement amb la càrrega, la velocitat del motor de derivació canvia poc amb les fluctuacions de càrrega.
Un desavantatge comú dels motors de corrent continu és la necessitat de dispositius addicionals per obtenir corrent continu (amplificadors magnètics, reguladors de tensió de tiristors, etc.).
Dispositiu de motor de corrent continu
El dispositiu i el principi de funcionament dels moderns motors de corrent continu sense escombretes
Motors elèctrics de sistemes de control automàtic: motors pas a pas i servo.
Quina diferència hi ha entre un servomotor i un motor pas a pas
Dins del tipus seleccionat, el motor es selecciona per a la velocitat de rotació i la potència requerides.
L'elecció correcta del motor des del punt de vista de la potència és molt important, afectant significativament els indicadors econòmics i la productivitat de les màquines de treball.
El resultat de sobreestimar la potència instal·lada dels motors serà el funcionament amb valors d'eficiència reduïts, i per als motors d'inducció de corrent altern amb valors de cos phi reduïts, a més, es sobreestimarà la inversió de capital per a equips elèctrics.
Subestimar la potència conduirà inevitablement al fet que el motor es sobreescalfarà i fallarà ràpidament.
Com més gran sigui la càrrega del motor, més gran serà la quantitat de calor generada al cotxe, és a dir, més alta serà la temperatura a la qual s'instal·larà. equilibri tèrmic.
En el disseny de màquines elèctriques, l'element més sensible a la temperatura que determina la capacitat de càrrega de la màquina és l'aïllament dels bobinatges.
Totes les pèrdues d'energia al motor: en els seus bobinatges ("pèrdues de coure"), en circuits magnètics ("pèrdues d'acer"), en la fricció de les peces giratòries contra l'aire i en els coixinets, en la ventilació ("pèrdues mecàniques") es converteixen en calor .
Segons els estàndards actuals, la temperatura d'escalfament dels materials aïllants que s'utilitzen habitualment per a bobinatges de màquines elèctriques (materials aïllants de classe A) no ha de superar els 95 ° C. A aquesta temperatura, el motor pot funcionar de manera fiable durant uns 20 anys.
Qualsevol augment de la temperatura per sobre de 95 ° C comporta un desgast accelerat de l'aïllament. Així, a una temperatura de 110 ° C, la vida útil disminuirà fins a 5 anys, a una temperatura de 145 ° C (que es pot aconseguir augmentant la força de corrent respecte a la nominal, només en un 25%), l'aïllament serà es destruirà durant 1,5 mesos i, a una temperatura de 225 ° C (que correspon a un augment de la intensitat del corrent en un 50%), l'aïllament de la bobina es tornarà inutilitzable en 3 hores.
Què determina la vida útil dels motors elèctrics
L'elecció del motor en termes de potència es fa en funció de la naturalesa de la càrrega creada pel mecanisme d'accionament. Si la càrrega és uniforme, cosa que passa en l'accionament de bombes, ventiladors, el motor es pren amb una potència nominal igual a la càrrega.
No obstant això, molt més sovint, l'horari de càrrega del motor és desigual: augmenta la càrrega altern amb disminucions, fins al ralentí. En aquests casos, el motor es selecciona amb una potència nominal inferior a la càrrega màxima, perquè durant els períodes de càrrega reduïda (o frenada) el motor es refredarà.
S'han desenvolupat mètodes per seleccionar la potència del motor d'acord amb el seu programa de càrrega, és a dir. amb el mode de funcionament del mecanisme d'accionament. Aquestes es descriuen en guies especials.
Selecció de motors elèctrics per a equips amb diferents tipus de càrrega i modes de funcionament
Selecció d'equips elèctrics segons característiques tècniques