Ką reikia žinoti apie šiuolaikinius elektros variklius

Straipsnyje aptariami įvairių tipų elektros varikliai, jų pranašumai ir trūkumai, plėtros perspektyvos.

Elektrinių variklių tipai

Elektriniai varikliai šiuo metu yra būtina bet kurios gamybos sudedamoji dalis. Komunalinėse ir kasdienio gyvenimo srityse jie taip pat naudojami labai dažnai. Pavyzdžiui, tai yra ventiliatoriai, oro kondicionieriai, siurbliai šildymui ir kt. Todėl šiuolaikiniam elektrikui reikia gerai išmanyti šių mazgų tipus ir dizainą.

Taigi, mes išvardijame labiausiai paplitusius elektrinių variklių tipus:

1. Nuolatinės srovės varikliai su nuolatinio magneto inkaru;

2. Nuolatinės srovės varikliai, kurių armatūra turi sužadinimo apviją;

3. Sinchroniniai kintamosios srovės varikliai;

4. Kintamosios srovės indukciniai varikliai;

5. Servomotoriai;

6. Linijiniai indukciniai varikliai;

7. Variklio ritinėliai, ty ritinėliai, kurių viduje yra elektriniai varikliai su krumpliaračiais;

8. Vožtuvų varikliai.

Nuolatinės srovės varikliai

Anksčiau šio tipo varikliai buvo naudojami labai plačiai, tačiau šiuo metu dėl palyginusio pastarųjų taikymo pigumo jį beveik visiškai pakeičia asinchroniniai elektros varikliai. Nauja nuolatinės srovės variklių plėtros kryptis yra nuolatinės srovės vožtuvų varikliai su nuolatinio magneto armatūra.

Sinchroniniai varikliai

Sinchroniniai elektros varikliai dažnai naudojami įvairių tipų pavaroms, veikiančioms pastoviu greičiu, t. ventiliatoriams, kompresoriams, siurbliams, nuolatinės srovės generatoriams ir kt. Tai yra varikliai, kurių galia nuo 20 iki 10 000 kW, sukimosi greitis yra nuo 125 iki 1000 aps / min.

Varikliai nuo generatorių skiriasi tuo, kad yra rotorius, būtinas asinchroniniam paleidimui, papildoma trumpojo jungimo apvija, taip pat santykinai mažesnis tarpas tarp statoriaus ir rotoriaus.

Sinchroniniai varikliai pasižymi efektyvumu didesnė, o masė vienam galios vienetui yra mažesnė nei asinchroninių tuo pačiu sukimosi greičiu. Vertinga sinchroninio variklio savybė, palyginti su asinchroniniu varikliu, yra galimybė jį reguliuoti reaktyvioji srovė, t.y. cosφ dėl armatūros apvijos sužadinimo srovės pasikeitimo. Taigi įmanoma, kad cosφ būtų artimas vienybei visuose veikimo diapazonuose ir tokiu būdu padidintų energijos tiekimo tinklo efektyvumą ir sumažintų nuostolius.

Indukciniai varikliai

Šiuo metu tai yra dažniausiai naudojamas variklio tipas. Indukcinis variklis yra kintamos srovės variklis, kurio rotoriaus greitis yra mažesnis už statoriaus sukuriamo magnetinio lauko sukimosi dažnį.

Pakeitus į statorių tiekiamos įtampos dažnį ir darbo ciklą, galima pakeisti variklio veleno sukimosi greitį ir momentą. Dažniausiai naudojami voverės narvelio indukciniai varikliai. Rotorius pagamintas iš aliuminio, todėl sumažėja jo svoris ir išlaidos.

Pagrindiniai tokių variklių pranašumai yra maža kaina ir mažas svoris. Remontuoti tokio tipo elektrinį variklį yra gana paprasta ir pigu.

Pagrindiniai trūkumai yra mažas variklio sukimo momentas ant veleno ir didelė pradinė srovė, 3–5 kartus didesnė už darbinę. Kitas didelis indukcinio variklio trūkumas yra jo žemas efektyvumas esant dalinės apkrovos režimui. Pavyzdžiui, esant 30% nominalios apkrovos efektyvumas gali sumažėti nuo 90% iki 40-60%!

Pagrindinis būdas pašalinti indukcinio variklio trūkumus yra dažnio pavara. Dažnio pavara paverčia tinklo įtampą 220 / 380V į kintamo dažnio ir darbo ciklo impulsinę įtampą. Taigi galima plačiai pakeisti variklio veleno greitį ir sukimo momentą bei atsikratyti beveik visų jam būdingų trūkumų.Vienintelis „skristi į tepalą“ šioje „medaus statinėje“ yra aukšta dažnio pavaros kaina, tačiau praktiškai visos išlaidos atsiperka per metus!

Servomotoriai

Šie varikliai užima ypatingą nišą; jie naudojami ten, kur reikia tiksliau pakeisti padėtį ir greitį. Tai yra kosmoso technologijos, robotika, CNC mašinos ir kt.

Tokie varikliai išsiskiria mažo skersmens inkarų naudojimu, kaip mažas skersmuo yra lengvas. Dėl mažo svorio galima pasiekti maksimalų pagreitį, t. greiti judesiai. Šie varikliai paprastai turi grįžtamojo ryšio jutiklių sistemą, leidžiančią padidinti judėjimo tikslumą ir įgyvendinti sudėtingus įvairių sistemų judėjimo ir sąveikos algoritmus.

Linijiniai indukciniai varikliai

Linijinis indukcijos variklis sukuria magnetinį lauką, kuris variklyje juda plokštę. Judėjimo tikslumas gali būti 0,03 mm vienam judesio metrui, tai yra tris kartus mažiau nei žmogaus plauko storis! Paprastai plokštė (slankiklis) pritvirtinama prie mechanizmo, kurį reikia perkelti.

Tokie varikliai turi labai aukštą važiavimo greitį (iki 5 m / s), todėl yra dideli. Judėjimo greitį ir žingsnį galima pakeisti. Kadangi variklis turi mažiausiai judančių dalių, jis yra labai patikimas.

Varikliniai ritinėliai

Tokių ritinėlių dizainas yra gana paprastas: varančiojo ritinėlio viduje yra miniatiūrinis nuolatinės srovės variklis ir greičių dėžė. Varikliniai ritinėliai naudojami ant įvairių konvejerių ir rūšiavimo linijų.

Variklinių ritinėlių privalumai yra žemas triukšmo lygis, didesnis efektyvumas, palyginti su išorine pavara, variklio ritinėliams praktiškai nereikia priežiūros, nes jis veikia tik tada, kai reikia perkelti konvejerį, jo ištekliai yra labai dideli. Kai toks volelis sugenda, per trumpiausią įmanomą laiką jį galima pakeisti kitu.

Vožtuvų varikliai

Vožtuvu vadinamas bet kuris variklis, kuriame darbo režimų reguliavimas atliekamas naudojant puslaidininkinius (vožtuvų) keitiklius. Paprastai tai yra sinchroninis variklis, sujaudinantis iš nuolatinių magnetų. Variklio statorių valdo keitiklis su mikroprocesoriaus valdymu. Variklyje yra įrengta jutiklių sistema, teikianti grįžtamąjį ryšį apie padėtį, greitį ir pagreitį.

Pagrindiniai vožtuvų variklių pranašumai yra šie:

1. Bekontaktis ryšys ir mazgų, kuriuos reikia prižiūrėti, nebuvimas

2. Dideli ištekliai;

3. Didelis paleidimo momentas ir didelė perkrovos galia (5 ar daugiau kartų);

4. Didelio našumo pereinamieji elementai;

5. Didžiulis 1: 10000 ar didesnio greičio reguliavimo diapazonas, kuris yra bent dviem laipsniais didesnis nei asinchroninių variklių;

6. Geriausi efektyvumo ir cosφ rodikliai, jų efektyvumas esant visoms apkrovoms viršija 90%. Tuo pačiu metu asinchroninių variklių efektyvumas esant pusėms apkrovoms gali sumažėti iki 40–60%!

7. Minimalios atvirosios grandinės ir įsibrovėjimo srovės;

8. Mažiausio svorio ir dydžio rodikliai;

9. Minimalus atsipirkimo laikotarpis.

Pagal konstrukcines savybes tokie varikliai yra suskirstyti į du pagrindinius tipus: bekontakčius nuolatinės srovės ir kintamosios srovės variklius.

Pagrindinė vožtuvų variklių tobulinimo kryptis šiuo metu yra adaptyvių valdymo jutiklių be algoritmų kūrimas. Tai sumažins tokių diskų kainą ir padidins jų patikimumą.

Be abejo, tokiame mažame straipsnyje neįmanoma atspindėti visų elektrinių pavarų sistemų plėtros aspektų, nes Tai labai įdomi ir greitai besivystanti technologijos sritis. Kasmetinės elektrotechnikos parodos aiškiai parodo nuolatinį įmonių, siekiančių įsisavinti šią sritį, skaičių. Šios rinkos lyderiai, kaip visada, yra „Siemens AG“, „General Electric“, „Bosch Rexroth AG“, „Ansaldo“, „Fanuc“ ir kt.