Замена двигателей постоянного тока на асинхронные двигатели переменного тока

Промышленные двигатели постоянного тока начали выпускаться в 1860—1870 гг., чему предшествовал 30-летний период их разработки после фундаментальных открытий М. Фарадея (закона электромагнитной индукции и превращения электрической энергии в механическую).

Двигатели постоянного тока широко применяются и в наше время благодаря использованию современных тиристорных преобразователей, которые позволяют осуществлять регулирование скорости данных двигателей путем изменения напряжения на якоре или в обмотках возбуждения. Для расширения диапазона регулирования скорости используются различные сигналы обратной связи (напряжение на якоре, тахогенераторы и т.д.). Однако эксплуатация двигателей постоянного тока влечет за собой ряд значительных неудобств, связанных с конструктивными особенностями машин данного типа, а именно:

1. Сложность конструкции и, как результат, высокая цена


2.  Наличие щеточно-коллекторного узла


3. Большая масса


4. Необходимость в периодическом обслуживании

Все эти недостатки требуют существенных затрат при покупке машин постоянного тока и их дальнейшей эксплуатации, а так же они  могут значительно снизить надежность и точность систем в целом. Необходимо планировать дополнительные планово-предупредительные работы и останавливать производство для обслуживания щеточно-коллекторных узлов и проводить периодическую продувку машин от пыли.

До недавнего времени внедрение асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнутыми роторами в системы, где требуется широкий диапазон регулирования скорости, не представлялось возможным, а для изменения скорости движения приводимых механизмов использовались переключаемые редукторы или вариаторы. Дальнейшим развитием таких систем стало появление асинхронных двигателей с переключением числа полюсов (двух и трех скоростные двигатели), что позволяло ступенчато изменять скорость вращения.

С развитием полупроводниковой электроники (разработка IGBT транзисторов), появилась возможность производства недорогих микропроцессорных преобразователей частоты, с помощью которых стало возможным полноценно управлять скоростью асинхронных двигателей в широком диапазоне регулирования (1:1000). Теперь частота вращения АД не зависит от частоты питающей сети, двигатели можно разгонять выше их номинальной скорости. Так же появилась возможность управления моментом асинхронных двигателей. Системы управления движением с использованием асинхронных двигателей и преобразователей частоты, получаются дешевле и проще подобных систем с двигателями постоянного тока. В качестве датчиков обратной связи широко используются цифровые устройства (энкодеры), которые менее подвержены влиянию электромагнитных помех, чем тахогенераторы, классически используемые с машинами постоянного тока.

Асинхронный двигатель – простая, недорогая, не требующая обслуживания машина. Именно эти аргументы привели к тому, что на многих предприятиях машины постоянного тока с тиристорными преобразователями стали заменять на асинхронные двигатели с системами управления, построенными на преобразователях частоты.

При подборе асинхронного двигателя взамен машины постоянного тока необходимо учитывать разность характеристик этих машин. Подбор двигателя осуществляется по следующим параметрам:

1. По номинальной скорости вращения

Диапазон изменения частоты вращения вала асинхронного двигателя должен быть равен или больше чем у двигателя постоянного тока.

2. По моменту (номинальному, пусковому, максимальному)

Номинальный момент асинхронного двигателя должен быть равен или быть больше исходного при условии длительной работы в заданном диапазоне частот вращения без перегрева. Максимальный и пусковой моменты  должны быть равны или быть больше пускового момента определенного для данного механизма.

На рисунке 1 и 2 представлены механические характеристики асинхронного двигателя и двигателя постоянного тока соответственно. Как видно, на малых скоростях асинхронный двигатель имеет момент значительно меньше номинального в отличие от двигателя постоянного тока. Поэтому при замене двигателя постоянного тока необходимо однозначно определить диапазон скорости вращения вала и требуемый момент в этом диапазоне. Как правило, для удовлетворения механических характеристик приводного механизма, приходится ставить асинхронный двигатель большей мощности.

Рис.1 Механическая характеристика асинхронного двигателя

Рис.2 Механическая характеристика  двигателя постоянного тока

3. По режиму работы

Нагрев электрической машины зависит от режима ее работы, т.е. от соотношения длительности периодов работы и пауз между ними, или периодов работы с полной или частичной нагрузкой, от частоты включения машины и характера протекания переходных процессов.


 


Подразделяют следующие режимы работы:


             


Продолжительный режим (S1) — режим при котором время работы машины при практически неизменных нагрузке и температуре окружающей среды достаточно для нагрева всех ее частей до практически установившейся температуры. Режим характеризуется неизменными потерями в течение всего времени работы машины.

Кратковременный  режим (S2) — режим при котором периоды неизменной нагрузки чередуются с периодами отключения машины, причем за время работы температура частей машины не успевает достигнуть установившегося значения, а за время пауз машина охлаждается до холодного состояния.

Повторно-кратковременный  режим (S3-S8) — отличается от кратковременного регламентированными продолжительностью включения под неизменную нагрузку и продолжительностью периодов отключения, причем время работы машины всегда меньше времени, необходимого для нагрева ее частей до установившейся температуры, а время пауз меньше необходимого для остывания машины до практически холодного состояния. Отличие между режимами S3-S8 заключается частотой пусков и продолжительностью включения машины.

4. По условиям эксплуатации

Согласно ГОСТ 17498-87 асинхронный двигатель должен иметь соответствующую степень защиты IPXX, где первый символ X означает степень защиты оболочкой, от проникновения инородных твердых тел, второй символ X означает степень защиты оболочкой от вредных воздействий проникающей воды. Например, IP54 — “Машина не полностью защищена от проникновения внутрь оболочки пыли (однако, пыль не может проникать в количестве, достаточном для нарушения работы изделия) и воды, разбрызгиваемой на оболочку в любом направлении”.

По всем вопросам, касательно данного применения обращайтесь в ООО «Драйвика» по тел. 8 (812) 635 90 30 или Email: [email protected]

Двигатель постоянного тока асинхронный или синхронный. Типы электродвигателей и принципы работы

Электродвигатель переменного тока

Электродвигатели разной мощности (750 Вт, 25 Вт, к CD-плееру, к игрушке, к дисководу)

Электрический двигатель
— это, электрическая машина , в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом является выделение тепла.

Классификация электродвигателей

• Двигатель постоянного тока
  постоянным током ;
  • Коллекторные двигатели постоянного тока. Разновидности:
    • С возбуждением постоянными магнитами;
    • С параллельным соединением обмоток возбуждения и якоря;
    • С последовательным соединением обмоток возбуждения и якоря;
    • Со смешанным соединением обмоток возбуждения и якоря;
  • Бесколлекторные двигатели постоянного тока (вентильные двигатели) с электронным переключателем тока;

• Двигатель переменного тока
  — электрический двигатель, питание которого осуществляется переменным током , имеет две разновидности:
  • Синхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения;
  • Асинхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением.

• Однофазные — запускаются вручную, или имеют пусковую обмотку, или имеют фазосдвигающую цепь
• Многофазные

• Шаговые двигатели — Электродвигатели, которые имеют конечное число положений ротора. Заданное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение осуществляется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие.

• Вентильные двигатели — Электродвигатели, выполненные в виде замкнутой системы с использованием датчика положения ротора (ДПР), системы управления (преобразователя координат) и силового полупроводникового преобразователя (инвертора).

• Универсальный коллекторный двигатель (УКД) — коллекторный электродвигатель, который может работать и на постоянном токе и на переменном токе.

Из-за связи с низкой частотой сети (50 Герц) асинхронные и синхронные двигатели имеют больший вес и размеры, чем коллекторный двигатель постоянного тока и универсальный коллекторный двигатель той же мощности. При применении выпрямителя и инвертора с частотой значительно большей 50 Гц вес и размеры асинхронных и синхронных двигателей приближаются к весу и размерам коллекторного двигателя постоянного тока и универсального коллекторного двигателя той же мощности.

Синхронный двигатель с датчиком положения ротора и инвертором является электронным аналогом коллекторного двигателя постоянного тока.

История.

Принцип преобразования электрической энергии в механическую энергию электромагнитным полем был продемонстрирован британским учёным Майклом Фарадеем в 1821 и состоял из свободно висящего провода, окунающегося в пул ртути. Постоянный магнит был установлен в середине пула ртути. Когда через провод пропускался ток, провод вращался вокруг магнита, показывая, что ток вызывал циклическое магнитное поле вокруг провода. Этот двигатель часто демонстрируется в школьных классах физики, вместо токсичной ртути используют рассол. Это — самый простой вид из класса электрических двигателей. Последующим усовершенствованием является Колесо Барлова. Оно было демонстрационным устройством, непригодным в практических применениях из-за ограниченной мощности.

Ссылки

Wikimedia Foundation
.
2010
.

Смотреть что такое «Электродвигатель переменного тока» в других словарях:

электродвигатель переменного тока
— — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN ас motor …

Рис. 1 Устройство простейшего коллекторного двигателя постоянного тока с двухполюсным статором и с двухполюсным ротором Двигатель постоянного тока электрическая машина, ма … Википедия

Машина переменного тока, предназначенная для работы в режиме двигателя (см. Переменного тока машина). П. т. э. подразделяют на синхронные и асинхронные. Синхронные электродвигатели (См. Синхронный электродвигатель) применяют в… …

Электрическая машина, применяемая для получения переменного тока (генератор) или для преобразования электрической энергии в механическую (двигатель) либо в электрическую энергию другого напряжения или частоты (преобразователь) П. т. м.… … Большая советская энциклопедия

Машина перем. тока, предназнач. для работы в режиме двигателя. П. т. э. подразделяют на синхронные и асинхронные. Синхронные электродвигатели применяют в электроприводах в осн. тогда, когда требуется постоянство угловой скорости. Из асинхронных… … Большой энциклопедический политехнический словарь

электропривод переменного тока
— электропривод постоянного [переменного] тока Электропривод, содержащий электродвигатель постоянного [переменного] тока. [ГОСТ Р 50369 92] Тематики электропривод EN ac drivealternating current drive DE Wechselstromantrieb … Справочник технического переводчика

электропривод постоянного (переменного) тока
— 3.1.3 электропривод постоянного (переменного) тока: Привод, содержащий электродвигатель постоянного (переменного) тока и редуктор;

Явление электромагнитной индукции стало основой возникновения и развития всех электрических машин. Первооткрывателем этого явления в конце 19 века был Майкл Фарадей, английский учёный — экспериментатор. Он провёл опыты с первыми электрическими машинами. Сейчас без них невозможно представить нашу жизнь. Электродвигатели стали одними из самых распространённых электрических машин.

Для работы электромотора необходимо напряжение, свойства которого определяют его конструкцию. На переменном напряжении и токе работают такие электродвигатели:

на постоянном напряжении и токе работают:

• коллекторные;
• униполярные;
• шаговые.

Синхронные и асинхронные электродвигатели

Синхронные и асинхронные электромоторы имеют общие условия для своей работы. Для этого необходимо магнитное поле, максимальная величина которого перемещается в пространстве. Такое поле может быть создано двумя или большим числом обмоток. Обычные конструкции синхронных и асинхронных электромоторов содержат две или три обмотки.

Они размещаются на массивных ферримагнитных сердечниках, усиливающих магнитное поле. Для трёх обмоток применяется трёхфазное напряжение, для двух обмоток – двухфазное или одна фаза с фазосдвигающим конденсатором. Но с таким конденсатором к однофазной сети можно подключить и трёхфазные двигатели.

Если ротор электромотора создаёт постоянное магнитное поле, либо от постоянных магнитов, либо от встроенного в ротор источника питания постоянного тока, либо от внешнего источника питания постоянного тока через кольца со щётками такой двигатель является синхронным. В нём частота оборотов и частота напряжения источника питания одинаковы. В асинхронных двигателях используется немагнитный ротор без явно выраженных полюсов, колец со щётками, встроенных выпрямителей и комбинированных деталей из различных материалов. Исключением является синхронный гистерезисный двигатель.

Ротор асинхронного двигателя работает как вторичная обмотка трансформатора, которая замкнута накоротко. Но ток в его роторе может возникнуть только при более медленном вращении в сравнении с магнитным полем статора. Такое различие скоростей называется скольжением. Простота конструкции и соответствующая надёжность делают асинхронный электромотор наиболее широко используемым.

Коллекторные машины

Однако у синхронных и асинхронных электромоторов есть один непреодолимый недостаток – частота питающего напряжения. Она определяет скорость вращения магнитного поля и вала в этих двигателях. Никакими конструктивными изменениями в них при заданной частоте питающего напряжения невозможно получить частоту вращения вала большую, чем частота питающего напряжения. При необходимости большего числа оборотов используются коллекторные электромоторы.

В этих двигателях происходит постоянное переключение обмоток ротора коллектором. Каждая обмотка по сути это рамка с током, которая, как известно из опытов Фарадея, поворачивается в магнитном поле. Но одна рамка повернётся и остановится. Поэтому рамок — обмоток сделано несколько и каждой из них соответствует пара пластин в коллекторе. Ток подаётся через щётки, скользящие по коллектору.

Конструкция такого электромотора позволяет работать от источника либо постоянного, либо переменного напряжения, который обеспечивает ток и в статоре и в роторе. При переменном напряжении направление тока в статоре и роторе изменяется одновременно и поэтому направление действия силы вращающей ротор сохраняется. Частота питающего напряжения никак не влияет на частоту вращения ротора. Она зависит только от величины напряжения, питающего электромотор. Скользящий контакт щётки с коллектором ограничивает возможности этих электродвигателей по сроку службы и месту применения, поскольку искрение в щётках довольно быстро разрушает скользящий контакт и недопустимо в условиях повышенной взрывоопасности.

Униполярные и шаговые варианты

Однако есть такие конструкции электромоторов постоянного тока, в которых коллектора нет. Это униполярные электромоторы.

В этих электродвигателях ротор выполнен в виде диска, расположенного между полюсами постоянных магнитов. Щётки расположенные диаметрально противоположно питают током диск – ротор. Под воздействием силы Лоренца диск вращается. Несмотря на привлекательную простоту конструкции, такой электромотор не имеет широкого практического использования, поскольку требует слишком больших значений тока и магнитного поля. Тем не менее, существуют уникальные лабораторные разработки униполярных электромоторов со щётками из жидкого металла, которые развивают обороты немыслимые для иных конструкций двигателей.

Шаговый двигатель это ещё одна конструкция, работающая на постоянном токе.

В целом этот двигатель подобен синхронному электромотору с ротором из постоянных магнитов. Отличие в том, что число обмоток здесь больше, и они управляются ключами, которые подают на каждую обмотку питающее напряжение. В результате ротор меняет своё положение, притягиваясь к подключенной обмотке. Число обмоток определяет минимальный угол поворота ротора, а коммутаторы – скорость вращения ротора. В шаговом двигателе ротор может вращаться почти как угодно, поскольку ключи связаны с электронной схемой управления.

Рассмотренные конструкции электромоторов являются базовыми. На их основе для решения определённых задач создано много специальных разновидностей электромоторов. Но это уже совсем другая история…

В быту, коммунальном хозяйстве, на любом производстве двигатели электрические являются неотъемлемой составляющей: насосы, кондиционеры, вентиляторы и пр. Поэтому важно знать типы наиболее часто встречающихся электродвигателей.

Электродвигатель является машиной, которая преобразует в механическую энергию электрическую. При этом выделяется тепло, являющееся побочным эффектом.

Видео: Классфикация электродвигателей

Все электродвигатели разделить можно на две большие группы:

• Электродвигатели постоянного тока
• Электродвигатели переменного тока.

Электродвигатели, питание которых осуществляется переменным током, называются двигателями переменного тока, которые имеют две разновидности:

• Синхронные
  – это те, у которых ротор и магнитное поле питающего напряжения вращаются синхронно.
• Асинхронные
  . У них отличается частота вращения ротора от частоты, создаваемого питающим напряжением магнитного поля. Бывают они многофазными, а также одно-, двух- и трехфазными.
• Электродвигатели шаговые отличаются тем, что имеют конечное число положений ротора. Фиксирование заданного положения ротора происходит за счет подачи питания на определенную обмотку. Путем снятия напряжения с одной обмотки и передачи его на другую осуществляется переход в другое положение.

К электродвигателям постоянного тока относят те, которые питаются постоянным током. Они, в зависимости от того, имею или нет щёточно-коллекторный узел, подразделяются на:

Коллекторные также, в зависимости от типа возбуждения, бывают нескольких видов:

• С возбуждением постоянными магнитами.
• С параллельным соединением обмоток соединения и якоря.
• С последовательным соединением якоря и обмоток.
• Со смешанным их соединением.

Электродвигатель постоянного тока в разрезе. Коллектор со щетками – справа

Какие электродвигатели входят в группу «электродвигатели постоянного тока»

Как уже говорилось, электродвигатели постоянного тока составляют группу, в которую входят коллекторные электродвигатели и бесколлекторные, которые выполнены в виде замкнутой системы, включающей датчик положения ротора, систему управления и силовой полупроводниковый преобразователь. Принцип работы бесколлекторных электродвигателей аналогичен принципу работы двигателей асинхронных. Устанавливают их в бытовых прибора, например, вентиляторах.

Что собой представляет коллекторный электродвигатель

Длина электродвигателя постоянного тока зависит от класса. Например, если речь идет о двигателе 400 класса, то его длина составит 40 мм. Отличием коллекторных электродвигателей от бесколлектрных собратьев является простота в изготовлении и эксплуатации, следовательно, и стоимость его будет более низкой. Их особенность — наличие щеточно-коллекторного узла, при помощи которого осуществляется соединение цепи ротора с расположенными в неподвижной части мотора цепями. Состоит он из расположенных на роторе контактов – коллектора и прижатых к нему щеток, расположенных вне ротора.

Ротор

Используют эти электродвигатели в радиоуправляемых игрушках: подав на контакты такого двигателя напряжение от источника постоянного тока (той же батарейки), вал приводится в движение. А, чтобы изменить его направление вращения, достаточно изменить полярность, подаваемого напряжения питания. Небольшой вес и размеры, низкая цена и возможность восстановления щеточно-коллекторного механизма делают эти электродвигатели наиболее используемыми в бюджетных моделях, несмотря на то, что он значительно уступает по надежности бесколлекторному, поскольку не исключено искрение, т.е. чрезмерный нагрев подвижных контактов и их быстрый износ при попадании пыли, грязи или влаги.

На коллекторный электродвигатель нанесена, как правило, маркировка, указывающая на число оборотов: чем оно меньше, тем скорость вращения вала больше. Она, к слову, очень плавно регулируется. Но, существуют и двигатели этого типа высокооборотистые, не уступающие бесколлекторным.

Преимущества и недостатки бесколлекторных электродвигателей

В отличие от описанных, у этих электродвигателей подвижной частью является статор с постоянным магнитом (корпус), а ротор с трехфазной обмоткой – неподвижен.

К недостаткам этих двигателей постоянного тока отнести можно менее плавную регулировку скорости вращения вала, но зато они способны за доли секунды набрать максимальные обороты.

Бесколлекторный электродвигатель помещен в закрытый корпус, поэтому он более надежен при неблагоприятных условиях эксплуатации, т.е. ему не страшны пыль и влага. К тому же, его надежность возрастает благодаря отсутствию щеток, как и скорость, с которой вращается вал. При этом, по конструкции мотор более сложен, следовательно, не может быть дешевым. Стоимость его в сравнении с коллекторным, выше в два раза.

Таким образом, коллекторный электродвигатель, работающий на переменном и на постоянном токе, является универсальным, надежным, но более дорогим. Он и легче, и меньше по размерам двигателя переменного тока той же мощности.

Поскольку электродвигатели переменного тока, питающиеся от 50 Гц (питание промышленной сети) не позволяют получать высокие частоты (выше 3000 об/мин), при такой необходимости, используют коллекторный двигатель.

Между тем, его ресурс ниже, чем у асинхронных электродвигателей переменного тока, который зависит от состояния подшипников и изоляции обмоток.

Как работает синхронный электродвигатель

Синхронные машины применяют часто в качестве генераторов. Он синхронно работают с частотой сети, поэтому он с датчиком положения инвертора и ротора, является электронным аналогом коллекторного электродвигателя постоянного тока.

Строение синхронного электродвигателя

Свойства

Эти двигатели не являются механизмами самозапускающимися, а требуют внешнего воздействия для того, чтобы набрать скорость. Применение они нашли в компрессорах, насосах, прокатных станках и подобном оборудовании, рабочая скорость которого не превышает отметки пятьсот оборотов в минуту, но требуется увеличение мощности. Они достаточно большие по габаритам, имеют «приличный» вес и высокую цену.

Запустить синхронный электродвигатель можно несколькими способами:

• Используя внешний источник тока.
• Пуск асинхронный.

В первом случае, с помощью мотора вспомогательного, в качестве которого выступать может электродвигатель постоянного тока или индукционный трехфазный мотор. Изначально ток постоянный на мотор не подается. Он начинает вращаться, достигая близкой к синхронной скорости. В этот момент подается постоянный ток. После замыкания магнитного поля, разрывается связь с вспомогательным двигателем.

Во втором варианте необходима установка в полюсные наконечники ротора дополнительной короткозамкнутой обмотки, пересекая которую магнитное вращающееся поле индуцирует токи в ней. Они, взаимодействуя с полем статора, вращают ротор. Пока он не достигнет синхронной скорости. С этого момента крутящий момент и ЭДС уменьшаются, магнитное поле замыкается, сводя к нулю крутящий момент.

Эти электродвигатели менее чувствительны, чем асинхронные, к колебаниям напряжения, отличаются высокой перегрузочной способностью, сохраняют неизменной скорость при любых нагрузках на валу.

Однофазный электродвигатель: устройство и принцип работы

Использующий после пуска только одну обмотку статора (фазу) и не нуждающийся в частном преобразователе электродвигатель, работающий от электросети однофазного переменного тока, является асинхронным или однофазовым.

Однофазовый электродвигатель имеет вращающуюся часть – ротор и неподвижную – статор, который и создает магнитное поле, необходимое для вращения ротора.

Из двух, расположенных в сердечнике статора друг к другу под углом 90 градусов обмоток, рабочая занимает 2/3 пазов. Другая обмотка, на долю которой приходится 1/3 пазов, называется пусковой (вспомогательной).

Ротор – это тоже короткозамкнутая обмотка. Его стержни из алюминия или меди замкнуты с торцов кольцом, а пространство между ними залито алюминиевым сплавом. Может быть выполнен ротор в виде полого ферромагнитного или немагнитного цилиндра.

Однофазный электродвигатель, мощность которого может быть от десятков ватт до десятка киловатт, применяются в бытовых приборах, устанавливаются в деревообрабатывающих станках, на транспортерах, в компрессорах и насосах. Преимущество их – возможность использования в помещениях, где нет трехфазной сети. По конструкции они не сильно отличаются от электродвигателей асинхронных трехфазного тока.

Для того чтобы понять принцип работы электродвигателя переменного тока, поместим изогнутый проводник в равномерном магнитном поле, создаваемом полюсами магнита.

Разница между генераторами переменного и постоянного тока заключается в отсутствии коллектора.

Асинхронные трехфазные электродвигатели являются прямыми энергетическими потребителями трехфазного тока. Такие модели применяются во многих отраслях производства.

На рисунке 2 изображена схема электродвигателя переменного тока. Синхронный генератор имеет такой же статор рис. 1. Питание обмотки статора переменным током происходит от трехфазной сети.

Изменение тока в фазах будет происходить также в фазах генератора. На рис. 2 ротор представлен как цилиндр с пазами, который установлен на медные либо алюминиевые стержни, связанные между собой кольцами на поверхностях ротора с торца.

Ток проходит в замкнутых проводниках. Вращение ротора асинхронного устройства различно от частоты магнитного поля.

Рис. 1 Принцип работы генератора переменного тока.

При одинаковом вращении проводники роторной обмотки перестают пересекать магнитное поле, и тогда исчезает вращающий момент. Потому электродвигатель переменного тока
и получил название асинхронного (т.е. несинхронного). Круговое вращающее магнитное поле условно представляют полем полюсов постоянных магнитов, которые вращаются с частотой . Помещая в поле статора асинхронного трехфазного прибора ротор, у которого короткозамкнута обмотка (рис. 3), вращающееся поле статора проходит через проводники обмотки ротора и направляет них э.д.с . Направление э.д.с обусловливаться правилом правой руки. Когда обмотка ротора замкнута, то в ее проводниках появляются токи . Ток любого проводника ротора, взаимодействуя с полем статора, формирует электромагнитную силу , течение которой обусловливается правилом левой руки.

Группа электромагнитных сил формирует электромагнитный момент , который приводит ротор в обращение с частотой в направлении поля вращения. Электрическая энергия, которая поступает в обмотку статора из сети, реорганизуется в механическую энергию верчения ротора.

Рис. 2 Трехфазный асинхронный двигатель

Рис. 3 Схема однофазного электродвигателя

Частота верчения электродвигателя переменного тока всегда меньше частоты верчения поля статора , от чего и его название — асинхронный. Когда ротор АД вращается с частотой , тогда проводники обмотки ротора не пересекают поле статора. Следовательно, в них не наводятся э.д.с, не возникают токи, не создается вращающий момент.

Отличие между частотами вращения ротора и поля статора имеет название частота скольжения .
На практике чаще используется понятие скольжения — отношение частоты вращения поля статора к частоте скольжения:

Между частотой вращения ротора и скольжением также имеется связь:

Когда работает АД, частота вращения ротора изменяется от при пуске двигателя до на идеальном холостом ходу. Следовательно, двигательному режиму работы асинхронной машины отвечает широта изменений скольжения от 1 до 0. Частота верчения ротора, а следовательно и скольжение находятся в зависимости от нагрузки на валу (внешнего момента сопротивления ). При увеличении нагрузки уменьшается частота вращения ротора, а скольжение возрастает. В асинхронных приборах общего применения начальное скольжение составляет , т.е. при начальной нагрузке ротор АД крутится с частотой, которая близка к частоте вращения поля. Частота э.д.с и токов, наводимых в проводах ротора, определяется частотой скольжения. Учитывая, что определим .

Постоянное переключение батареи равносильно питанию оборудования переменным током. Разница лишь в том, что у такого переменного тока низкая частота, так как за секунду можно 3-5 раз перевернуть батарейку, а у переменного тока направление изменяется 100 раз в секунду.

Если от понижающего трансформатора присоединить два проводника к зажимам прибора с одинаковым с батареей напряжением, то устройство электродвигателя переменного тока будет работать. Однако якорь его будет крутиться несколько медленнее, чем, если бы было питание постоянным током. При переменном токе появляется индуктивное сопротивление обмоток электродвигателя. Прикоснувшись рукой спустя 10-15 мин к его корпусу, можно заметить, что он нагрелся.

А при работе от батареи этого не происходит. При питании переменным током в стенках корпуса и в полюсах появляются потери от перемагничивания переменным потоком и вихревых токов. Для снижения этих потерь, корпус и полюсы однофазной коллекторной модели переменного тока собираются из штампованных листов электротехнической стали, которые изолированы пленкой лака один от другого и скреплены заклепками (рис. 4).

Рис. 4 Статор коллекторного электродвигателя

1 — Катушка; 2 — наконечник полюса; 3 — заклепка.

Коллекторные электродвигатели переменного тока работают только с последовательным возбуждением, и благодаря катушке параллельного возбуждения имели бы огромное индуктивное сопротивление при переменном токе.

Механические качества однофазного устройства подобны качествам двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Вследствие этого они применяются тогда, когда от прибора требуется большая пусковая и высокая перегрузочная способность.

Применение коллекторных электродвигателей рассчитано на любую частоту вращения, тогда как у асинхронных, питающихся переменным током частотой 50 Гц, имеется максимальная синхронная частота вращения 3000 об/мин. Этот признак делает незаменимыми коллекторные модели для бытовых приборов, в частности для пылесосов. Коллекторные устройства легче асинхронных однофазовых в 2-3 раза.

Такие электродвигатели изготавливаются для низкого напряжения и питаются они от понижающего трансформатора и для напряжения сети 127 или 220 В. Для снижения опасности поражения электрическим током эти приборы используют в движущихся игрушках (электрические железные дороги, подъемные краны).

Электрические двигатели, питаемые от сети переменного тока, используются в пылесосах, швейных машинках, электробритвах и других электробытовых приборах.

Посредством электродвигателя электрическая энергия преобразуется в механическую. Мощность, количество оборотов в минуту, напряжение и тип питания являются основными показателями электродвигателей. Также, большое значение имеют массогабаритные и энергетические показатели.

Электродвигатели обладают большими преимуществами. Так, по сравнению с тепловыми двигателями сопоставимой мощности, по размеру электрические двигатели намного компактнее. Они прекрасно подходят для установки на небольших площадках, например в оборудовании трамваев, электровозов и на станках различного назначения.

При их использовании не выделяется пар и продукты распада, что обеспечивает экологическую чистоту.
Электродвигатели делятся на двигатели постоянного и переменного тока, шаговые электродвигатели, серводвигатели и линейные.

Электродвигатели переменного тока, в свою очередь, подразделяются на синхронные и асинхронные.

Электродвигатели постоянного тока

Используются для создания регулируемых электроприводов с высокими динамическими и эксплуатационными показателями. К таким показателям относятся высокая равномерность вращения и перезагрузочная способность. Их используют для комплектации бумагоделательных, красильно-отделочных и подъемно-транспортных машин, для полимерного оборудования, буровых станков и вспомогательных агрегатов экскаваторов.
Часто они применяются для оснащения всех видов электротранспорта.

Электродвигатели переменного тока

Пользуются более высоким спросом, чем двигатели постоянного тока. Их часто используют в быту и в промышленности. Их производство намного дешевле, конструкция проще и надежнее, а эксплуатация достаточно проста.
Практически вся домашняя бытовая техника оборудована электродвигателями переменного тока. Их используют в стиральных машинах, кухонных вытяжных устройствах и т.д. В крупной промышленности с их помощью приводится в движение станковое оборудование, лебедки для перемещения тяжелого груза, компрессоры, гидравлические и пневматические насосы и промышленные вентиляторы.

Шаговые электродвигатели

Действуют по принципу преобразования электрических импульсов в механическое перемещение дискретного характера. Большинство офисной и компьютерной техники оборудовано ими. Такие двигатели очень малы, но высокопродуктивны. Иногда и востребованы в отдельных отраслях промышленности.

Серводвигатели

Относятся к двигателям постоянного тока. Они высокотехнологичны. Их работа осуществляется посредством использования отрицательной обратной связи. Такой двигатель отличается особой мощностью и способен развивать высокую скорость вращения вала, регулировка которого осуществляется с помощью компьютерного обеспечения. Такая функция делает его востребованным при оборудовании поточных линий и в современных промышленных станках.

Линейные электродвигатели

Обладают уникальной способностью прямолинейного перемещения ротора и статора относительно друг друга. Такие двигатели незаменимы для работы механизмов, действие которых основано на поступательном и возвратно-поступательном движении рабочих органов. Использование линейного электродвигателя способно повысить надежность и экономичность механизма благодаря тому, что значительно упрощает его деятельность и почти полностью исключает механическую передачу.

Синхронные двигатели

Являются разновидностью электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора равняется частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре. Их используют для компрессоров, крупных вентиляторов, насосов и генераторов постоянного тока, так как они работают с постоянной скоростью.

Асинхронные двигатели

Также, относятся к категории электродвигателей переменного тока. Частота вращения их ротора отличается от частоты вращения магнитного поля, которое создается током обмотки статора. Асинхронные двигатели разделяются на два типа, в зависимости от конструкции ротора: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором. Конструкция статора в обоих видах одинакова, различие только в обмотке.

Электродвигатели незаменимы в современном мире. Благодаря им значительно облегчается работа людей. Их использование помогает снизить затрату человеческих сил и сделать повседневную жизнь намного комфортнее.

Редукторы, мотор-редукторы: ООО «Приводные технологии»

+7 (495) 369- 04- 89
+7 (910) 726- 725- 4
+375 (17) 272- 04- 08
+375 (29) 61- 787- 61
[email protected]

Редукторы, мотор-редукторы, редукторные механизмы:

червячные редукторы, цилиндрические редукторы, конические редукторы,

планетарные редукторы. Бытовая и промышленная приводная техника:

мини редукторы, электродвигатели, двигатели постоянного тока, DC моторы,
шаговые двигатели, устройства плавного пуска, частотные преобразователи.

Вариаторы, мотор-барабаны, редукторы для смесителей, сервоприводы.

* Копирование информации с сайта запрещено законом об авторском праве.

© 2022
Приводные технологии

Российская Федерация
+7 (495) 369-04-89
+7 (910) 726-725-4 (МТС) Смоленск

Республика Беларусь
+375 17 272-04-08 (т/ф) Минск
+375 29 61-787-61 (Velcom) Минск

tech-privod. com

Сайт работает на платформе Nestorclub.com

Подключение двигателя постоянного тока к сети 220

Электродвигатели, работающие на постоянном токе, используются не так часто, как двигатели переменного тока. Ниже приведем их достоинства и недостатки.

В быту двигатели постоянного тока нашли применение в детских игрушках, так как источниками для их питания служат батарейки. Используются они на транспорте: в метрополитене, трамваях и троллейбусах, автомобилях. На промышленных предприятиях электродвигатели постоянного тока применяются в приводах агрегатов, для бесперебойного электроснабжения которых используются аккумуляторные батареи.

Конструкция и обслуживание двигателя постоянного тока

Основной обмоткой двигателя постоянного тока является якорь, подключающийся к источнику питания через щеточный аппарат. Якорь вращается в магнитном поле, создаваемом полюсами статора (обмотками возбуждения). Торцевые части статора закрыты щитами с подшипниками, в которых вращается вал якоря двигателя. С одной стороны на этом же валу установлен вентилятор охлаждения, прогоняющий поток воздуха через внутренние полости двигателя при его работе.

Схема двигателя постоянного тока

Щеточный аппарат – уязвимый элемент в конструкции двигателя. Щетки притираются к коллектору, чтобы как можно точнее повторять его форму, прижимаются к нему с постоянным усилием. В процессе работы щетки истираются, токопроводящая пыль от них оседает на неподвижных частях, ее периодически нужно удалять. Сами щетки нужно иногда перемещать в пазах, иначе они застревают в них под действием той же пыли и «зависают» над коллектором. Характеристики двигателя зависит еще и от положения щеток в пространстве в плоскости вращения якоря.

Со временем щетки изнашиваются и заменяются. Коллектор в местах контакта со щетками тоже истирается. Периодически якорь демонтируют и протачивают коллектор на токарном станке. После протачивания изоляция между ламелями коллектора срезается на некоторую глубину, так как она прочнее материала коллектора и при дальнейшей выработке будет разрушать щетки.

Схемы включения двигателя постоянного тока

Наличие обмоток возбуждения – отличительная особенность машин постоянного тока. От способов их подключения к сети зависят электрические и механические свойства электродвигателя.

Обмотка возбуждения подключается к независимому источнику. Характеристики двигателя получаются такие же, как у двигателя с постоянными магнитами. Скорость вращения регулируется сопротивлением в цепи якоря. Регулируют ее и реостатом (регулировочным сопротивлением) в цепи обмотки возбуждения, но при чрезмерном уменьшении его величины или при обрыве ток якоря возрастает до опасных значений. Двигатели с независимым возбуждением нельзя запускать на холостом ходу или с малой нагрузкой на валу. Скорость вращения резко увеличится, и двигатель будет поврежден.

Схема независимого возбуждения

Остальные схемы называют схемами с самовозбуждением.

Обмотки ротора и возбуждения подключаются параллельно к одному источнику питания. При таком включении ток через обмотку возбуждения в несколько раз меньше, чем через ротор. Характеристики электродвигателей получаются жесткими, позволяющие использовать их для привода станков, вентиляторов.

Регулировка скорости вращения обеспечивается включением реостатов в цепь ротора или последовательно с обмоткой возбуждения.

Схема параллельного возбужденияПоследовательное возбуждение

Обмотка возбуждения включается последовательно с якорной, по ним течет один и тот же ток. Скорость такого двигателя зависит от его нагрузки, его нельзя включать на холостом ходу. Но он обладает хорошими пусковыми характеристиками, поэтому схема с последовательным возбуждением применяется на электрифицированном транспорте.

Схема последовательного возбужденияСмешанное возбуждение

При этой схеме используются две обмотки возбуждения, расположенные попарно на каждом из полюсов электродвигателя. Их можно подключить так, чтобы потоки их либо складывались, либо вычитались. В результате двигатель может иметь характеристики как у схемы последовательного или параллельного возбуждения.

Схема смешанного возбуждения

Для изменения направления вращения изменяют полярность одной из обмоток возбуждения. Для управления пуском электродвигателя и скоростью его вращения применяют ступенчатое переключение сопротивлений.

Оцените качество статьи. Нам важно ваше мнение:

Для того чтобы разобраться, как подключить электродвигатель конкретного типа, необходимо понимать принципы его работы и особенности конструкции. Существует множество электродвигателей разных типов. По способу подключения к сети переменного тока они бывают трехфазные, двухфазные или однофазные. По способу питания обмотки ротора делятся на синхронные и асинхронные.

Принцип действия электродвигателя демонстрирует простейший опыт, который всем нам показывали в школе — вращение рамки с током в поле постоянного магнита.

Рамка с током — это аналог ротора, неподвижный магнит — статор. Если в рамку подать ток, она повернется перпендикулярно направлению магнитного поля и застынет в этом положении. Если заставить магнит крутиться, рамка будет вращаться с той же скоростью, то есть синхронно с магнитом. У нас получился синхронный электродвигатель. Но у нас магнит — это статор, а он по определению неподвижен. Как заставить вращаться магнитное поле неподвижного статора?

Для начала заменим постоянный магнит катушкой с током. Это обмотка нашего статора. Как известно из той же школьной физики, катушка с током создает магнитное поле. Последнее пропорционально величине тока, а полярность зависит от направления тока в катушке. Если подать в катушку переменный ток, получим переменное поле.

Магнитное поле — векторная величина. Переменный ток в питающей сети имеет синусоидальную форму.

Нам поможет очень наглядная аналогия с часами. Какие векторы вращаются постоянно перед нашими глазами? Это часовые стрелки. Представим, что в углу комнаты висят часы. Секундная стрелка вращается, делая один полный оборот в минуту. Стрелка — вектор единичной длины.

Тень, которую стрелка отбрасывает на стену, меняется как синус с периодом в 1 минуту, а тень, отбрасываемая на пол — как косинус. Или синус, сдвинутый по фазе на 90 градусов. Но вектор равен сумме своих проекций. Другими словами, стрелка равна векторной сумме своих теней.

Двухфазный синхронный электродвигатель

Расположим на статоре две обмотки под углом в 90 градусов, то есть взаимно перпендикулярно. Подадим в них синусоидальный переменный ток. Фазы токов сдвинем на 90 градусов. Имеем два вектора взаимно перпендикулярных, меняющихся по синусоидальному закону со сдвигом фаз на 90 градусов. Суммарный вектор будет вращаться подобно часовой стрелке, делая один полный оборот за период частоты переменного тока.

У нас получился двухфазный синхронный электродвигатель. Откуда взять токи, сдвинутые по фазе для питания обмоток? Наверное, не всем известно, что вначале распределительные сети переменного тока были двухфазными. И лишь позднее, не без борьбы, уступили место трехфазным. Если бы не уступили, то наш двухфазный электромотор можно было подключить напрямую к двум фазам.

Но победили трехфазные сети, для которых были разработаны трехфазные электродвигатели. А двухфазные электромоторы нашли свое применение в однофазных сетях в виде конденсаторных двигателей.

Трехфазный синхронный двигатель

Современные распределительные сети переменного тока выполнены по трехфазной схеме.

• По сети передаются сразу три синусоиды со сдвигом фаз на треть периода или на 120 градусов относительно друг друга.
• Трехфазный двигатель отличается от двухфазного тем, что у него не две, а три обмотки на статоре, повернутых на 120 градусов.
• Три катушки, подключенные к трем фазам, создают в сумме вращающееся магнитное поле, которое поворачивает ротор.

Трехфазный асинхронный двигатель

Ток в ротор синхронного двигателя подается от источника питания. Но мы знаем из той же школьной физики, что ток в катушке можно создать переменным магнитным полем. Можно просто замкнуть концы катушки на роторе. Можно даже оставить всего один виток, как в рамке. А ток пусть индуцирует вращающееся магнитное поле статора.

1. В момент старта ротор неподвижен, а поле статора вращается.
2. Поле в контуре ротора меняется, наводя электрический ток.
3. Ротор начнет догонять поле статора. Но никогда не догонит, так как в этом случае ток в нем перестанет наводиться.
4. В асинхронном двигателе ротор всегда вращается медленнее магнитного поля.
5. Разница скоростей называется скольжением. Подключение асинхронного двигателя не требует подачи тока в обмотку ротора.

У синхронных и асинхронных электродвигателей есть свои достоинства и недостатки, но факт состоит в том, что большинство двигателей, применяемых в промышленности на сегодняшний день — это асинхронные трехфазные двигатели.

Однофазный асинхронный электродвигатель

Если оставить на роторе короткозамкнутый виток, а на статоре одну катушку, то мы получим удивительную конструкцию — асинхронный однофазный двигатель.

На первый взгляд кажется, что такой двигатель работать не должен. Ведь в роторе нет тока, а магнитное поле статора не вращается. Но если ротор рукой толкнуть в любую сторону, двигатель заработает! И вращаться он будет в ту сторону, в которую его подтолкнули при пуске.

Объяснить работу этого двигателя можно, представив неподвижное переменное магнитное поле статора как сумму двух полей, вращающихся навстречу друг другу. Пока ротор неподвижен, эти поля уравновешивают друг друга, поэтому однофазный асинхронный двигатель не может стартовать самостоятельно. Если же ротор внешним усилием привести в движение, он будет вращаться попутно с одним вектором и навстречу другому.

Попутный вектор будет тянуть ротор за собой, встречный — тормозить.

Можно показать, что из-за разности встречной и попутной скоростей влияние попутного вектора будет сильнее, и двигатель будет работать в асинхронном режиме.

Возможно подключение нагрузок к трехфазной сети по двум схемам — звездой и треугольником. При подключении звездой начала обмоток соединяются между собой, а концы подключаются к фазам. При включении треугольником конец одной обмотки подключается к началу другой.

В схеме включения звездой обмотки оказываются под фазным напряжением 220 В., при включении треугольником — под линейным 380 В.

При включении треугольником двигатель развивает не только большую мощность, но и большие пусковые токи. Поэтому иногда используют комбинированную схему — старт звездой, затем переключение в треугольник.

Направление вращения определяется порядком подключения фаз. Для изменения направления достаточно поменять местами любые две фазы.

Подсоединение к однофазной сети

Трехфазный двигатель можно включать в однофазную сеть, хотя и с потерей мощности, если одну из обмоток подключить через фазосдвигающий конденсатор. Однако при таком включении двигатель сильно теряет в своих параметрах, поэтому этот режим использовать не рекомендуется.

Подключение на 220 вольт

В отличие от трехфазного, двухфазный мотор изначально предназначен для включения в однофазную сеть. Для получения сдвига фаз между обмотками включается рабочий конденсатор, поэтому двухфазные двигатели называют еще конденсаторными.

Емкость рабочего конденсатора рассчитывается по формулам для номинального рабочего режима. Но при отличии режима от номинального, например, при пуске баланс обмоток нарушается. Для обеспечения пускового режима на время старта и разгона параллельно рабочему подключается дополнительный пусковой конденсатор, который должен отключаться при выходе на номинальные обороты.

Как включить однофазный асинхронный двигатель

Если не нужен автоматический запуск, асинхронный однофазный двигатель имеет самую простую схему включения. Особенностью этого типа является невозможность автоматического старта.

Для автоматического пуска используется вторая пусковая обмотка как в двухфазном электромоторе. Пусковая обмотка подключается через пусковой конденсатор только для старта и после этого должна быть отключена вручную или автоматически.

Виды и типы электродвигателей – постоянного и переменного тока, синхронные и асинхронные

Электрические машины (электродвигатели), преобразовывающие электроэнергию в механическую имеют широкую сферу применения и повсеместно используются в быту и на производстве.

Несмотря на типовое конструктивное исполнение (наличие неподвижного статора или индуктора и вращающегося ротора или якоря) и принцип действия эти устройства разделяются на виды имеющими свои особенности:

• тип и значение напряжения питания;
• характер синхронизации рабочего поля с частотой вращения ротора.

С преимуществами и недостатками каждого вида стоит ознакомиться заранее.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ВИДЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Одним из основных параметров классификации является тип напряжения питания:

• постоянное;
• переменное.

Двигатели постоянного тока, подключаются к аккумуляторам, солнечным батареям или блокам питания. Данная группа представлена двигателями с возможностью самосинхронизации, повышенной перегрузочной способностью и равномерностью вращения.

Из-за потребности в источнике постоянного напряжения их применение ограничено, но именно этот вид двигателей используется при необходимости точной и быстрой регулировки электроприводов с высокой мощностью.

Двигатели переменного тока являются более универсальными и имеют широкую сферу применения. Этот тип электродвигателей имеет простую конструкцию со статором из ферромагнитных пластин и устанавливается практически везде – от бытовых приборов до приводов тяжелого оборудования.

Похожее исполнение и принцип действия с электродвигателями постоянного тока имеют двигатели пульсирующего тока и универсальные устройства, работающие на обоих видах питания.

Первые устанавливаются на электровозах и подключаются через соответствующие выпрямители. Вторые применяются при необходимости получения частоты вращения свыше стандартных 3000 об/мин и чаще всего устанавливаются в бытовой технике, работающей и от аккумуляторов, и от обычной сети.

В зависимости от конструкции электродвигатели постоянного тока разделяются на коллекторные, оснащенные щеточно-коллекторным узлом, и бесколлекторные (они же – вентильные). Первые в свою очередь разделяются на виды с самовозбуждением (параллельным, последовательным или смешанным) или с независимым возбуждением обмотки.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

В зависимости от принципа действия и характера взаимодействия с электромагнитным полем полем двигатели переменного тока разделяются на:

• синхронные;
• асинхронные.

У первых угловая скорость магнитного поля статора всегда совпадает или движется дискретно частоте вращения ротора.

Устройство таких двигателей таких типов бывает разным: мощные виды синхронных двигателей практически всегда имеют на якоре обмотку возбуждения, устройства с малой и средней мощностью оснащаются постоянным магнитами.

Также в группу синхронных входят модели с питанием обмотки от полупроводниковых элементов (вентильные реактивные электродвигатели) и устройства с шаговым угловым перемещением ротора.

Асинхронные электрические машины имеют самую широкую сферу применения и наиболее распространены в быту и производстве.

Данная группа представлена электродвигателями с разным числом фаз на обмотке (одно-, двух-, трех- и многофазные) и исполнением ротора (фазным и короткозамкнутым). Конструкция статора при этом практически едина, разница проявляется только в вариантах исполнения обмотки.

Помимо основных параметров (типа напряжения питания, синхронизации э/м поля с частотой вращения и исполнением статора и ротора) все электродвигатели условно разделяются на:

1. Модели с разной категорией и климатическим исполнением. Основным ориентиром при выборе конкретного типа служит советский, но все еще действующий ГОСТ 15150-69.

2. Виды с разной степенью пыле- и влагозащиты корпуса – от IP21 до IP68.

3. Двигатели для повторно-кратковременного запуска или продолжительного применения в рабочем режиме. Примером первых служат системы электропривода кранов, лебедок или шиберов, вторых – э/д насосов, вентиляторов или другого непрерывно работающего оборудования.

4. Устройства с малой, средней и большой мощностью.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Постоянного тока.

Рабочие характеристики электродвигателей этого вида во многом зависят от типа подключения обмотки возбуждения.

При последовательном возбуждении достигается максимально высокий момент на валу, но увеличиваются риски ухода системы «в разнос», при параллельном – при меньшем моменте более стабильны обороты, при смешанном – возникает возможность регулировки обеих параметров.

Лучшие показатели в плане точности регулировки пускового момента и скорости имеют двигатели с независимым возбуждением, имеющие возможности регулировки параметров вне зависимости от нагрузки на валу.

Свою роль играет и конструктивное исполнение. Виды с коллекторно-щеточным узлом имеют доступную стоимость и простую регулировку, но склонны к относительно быстрому износу и перегреву. Вентильные бесконтактные электродвигатели характеризуются повышенным КПД и долгим сроком службы, но стоят дороже.

К общим преимуществам постоянников относят:

• возможность и несложную реализацию регулировки частоты вращения;
• сравнительную простоту исполнения;
• отличные пусковые свойства;
• возможность эксплуатации в режиме электродвигателя и генератора;
• компактные габариты.

Минусы проявляются в ограничении применения по типу питания, высокой себестоимости, сложности в эксплуатации и повышенном износе у коллекторных разновидностей. Щетки в узле при необходимости меняются, но это требует дополнительных средств и времени.

Несмотря на недостатки, применение этого типа электродвигателей признано оптимальным при оснащении подъемного, бурового и ряда производственного оборудования. Именно ими оснащают привода эскалаторов, электротранспорта, типографских станков и работающего от батарей ручного электро инструмента.

Синхронные электродвигатели переменного тока.

Преимущества этого вида проявляются в стабильности частоты в пределах заданной нагрузки, сопротивляемости перегрузкам, эргономичности и минимальной чувствительности к перепадам напряжения. При необходимости они могут использоваться в качестве генераторов.

Минусы определяются усложненной конструкцией двигателя, более трудным пуском и проблемами при регулировке скорости. Последний параметр остается стабильным и меняется лишь при изменении частоты тока питания. Применение этих видов считается оправданным при мощности потребления свыше 100 Вт, в остальных случаях они замещаются асинхронными видами.

Максимальный эффект достигается при их вводе в системы привода компрессоров, насосных станций, крупногабаритных вентиляторов и аналогичного промышленного оборудования.

Асинхронные двигатели.

Показатели машин этого типа напрямую зависят от числа фаз обмотки и ее исполнения. Наиболее востребованный вид – трехфазный асинхронный с короткозамкнутым ротором используется практически везде, от бытовой техники до промышленных станков и машин. Тот же тип со встроенной многофазной обмоткой признан самым совершенным и надежным.

Востребованность асинхронных электродвигателей объясняется простотой производства (и как следствие – более низкой себестоимостью), надежностью и низкими расходами при применении.

Назвать их идеальными нельзя, этот тип имеет небольшой пусковой момент, ограниченный коэффициент мощности, зависимость от перепадов напряжения и слабую регулировки скорости.

Последние два недостатки устраняется вводом в схемы частотного преобразователя, в целом плюсы асинхронных устройств преобладают над минусами.

  *  *  *

© 2014-2022 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.

Электродвигатель постоянного тока для подъемно-транспортных механизмов и металлургических агрегатов Д-810, Д-812, Д-814, Д-816, Д-818

Каталог электродвигателей и электрооборудования

Электродвигатели

Оборудование

Дизельные двигатели

Запчасти, доп. оборудование

Весь каталог — электродвигатели крановые

Тихоходные электродвигатели серии Д предназначены для работы в электроприводах подъемно-транспортных машин металлургических агрегатов и рольгангов в продолжительном, кратковременном и повторно-кратковременном режимах в условиях запыленности, вибрации и повышенной влажности (сталеплавильные, прокатные, доменные цеха).

Электродвигатели серии Д характеризуются высокой устойчивостью от перегрузок, а так же широким диапазоном регулирования частоты вращения.
Степень защиты электродвигателей закрытого исполнения — IP44, в экспортных поставках — IP54.
Поставляются с естественным охлаждением в закрытом исполнении, а так же в защитном исполнении с независимой вентиляцией и подачей воздуха через тоннельные трубы из воздушной магистрали, либо от вентилятора-наездника.
Электродвигатели изготавливаются для номинальных напряжений 220 и 440 В с последовательным, смешанным, параллельным и параллельным способом возбуждения, со стабилизирующей обмоткой. В закрытом исполнении установлены режимы работы S2 — 60 мин, S3 — 15%, 25%, 40%, 60% и S1, в защищенном исполнении S1.
Для привода рольгангов двигатели выпускаются в специальном исполнение с пониженной частотой вращения.
Исполнение по способу монтажа IM1003, IM1004, IM4014 по ГОСТ 2479.
По требованию потребителей возможна поставка двигателей с установочно–присоединительными размерами в соответствии с публикацией МЭК 34-13, с прецизионными тахогенераторами и клеммными коробками.
Возможно осуществлять регулирование частоты вращения изменяя подводимое напряжение и степень возбуждения.

Электродвигатель соответствует ГОСТ 183-74, публикации МЭК 34-13 и выпускается по ТУ 16-87 ИРАК.524314.003ТУ. Двигатели серии Д имеют сертификаты соответствия по безопасности Госстандарта РФ. Гарантийный срок эксплуатации – 3 года , но не более 3,5 лет со дня получения его потребителем.

Габаритные и присоединительные размеры тихоходных двигателей серии Д

Основные технические характеристики двигателей постоянного тока серии Д

Основные параметры двигателей серии Д с пониженной частотой вращения

Каталог — электродвигатели крановые

Электродвигатель асинхронный крановый 4МТМ-225, МТН-511, МТН-512
Электродвигатель асинхронный крановый 4МТМ-280, МТН-611, МТН-612, МТН-613
Электродвигатель крановый асинхронный 4МТН-400
Электродвигатель асинхронный крановый 4МТМ специальный, для портальных кранов
Электродвигатель крановый серии МТН, МТКН
Электродвигатели крановые асинхронные АМТ, ДМТ

Электродвигатели рольганговые АРМ

В чем разница между двигателем переменного тока и двигателем постоянного тока? – Magnetic Innovations

В чем разница между двигателем переменного тока и двигателем постоянного тока?

Существует широкий выбор электродвигателей, подходящих для многих промышленных применений и оборудования. Инженеры и конструкторы имеют большой выбор при выборе двигателя для своего применения. В таблице ниже представлен обзор наиболее распространенных типов электродвигателей. Глобальная классификация электродвигателей делится в основном на две разные ветви: двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока. В этой статье основное внимание будет уделено четырем различным подгруппам: асинхронные двигатели переменного тока, синхронные коллекторные двигатели постоянного тока (с коммутатором), Бесщеточные двигатели постоянного тока и синхронные двигатели переменного тока с постоянными магнитами (PMSM).

Асинхронный двигатель переменного тока

Синхронные коллекторные двигатели постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM)

1. Асинхронный двигатель переменного тока

Асинхронные двигатели широко используются в качестве промышленных приводов. Статор асинхронного двигателя состоит из намотанных полюсов, которые могут быть подключены непосредственно к сети или через частотно-регулируемый привод. Переменный ток через эти полюса будет индуцировать магнитное поле в воздушном зазоре и роторе. Поскольку для этого типа двигателя используется переменный ток, часто, когда люди ссылаются на термин «двигатель переменного тока», они на самом деле имеют в виду асинхронный двигатель. Магнитное поле будет индуцировать вихревые токи в роторе примерно так же, как это делает трансформатор. Эти индуцированные токи в роторе создают магнитное поле, которое генерирует крутящий момент.

Беличьи клетки

Большинство асинхронных двигателей имеют короткозамкнутые роторы, называемые короткозамкнутыми роторами. Это причина другого прозвища асинхронного двигателя: «двигатель с короткозамкнутым ротором». В асинхронных двигателях НЕ используются постоянные магниты, только медная проволока и многослойная сталь. Клетка ротора в основном состоит из алюминиевых стержней, но в последние 10 лет для повышения эффективности используются и медные стержни.

Однофазные и трехфазные модели

Доступны однофазные и трехфазные модели. Трехфазные двигатели в основном предназначены для больших нагрузок, в то время как меньшие нагрузки часто приводятся в действие однофазными асинхронными двигателями. При прямом подключении к сети двигатель разгоняется до определенной фиксированной скорости, которая немного медленнее, чем частота вращения приложенного электрического поля (это явление называется скольжением). Это свойство является причиной того, что асинхронные двигатели также иногда называют асинхронными двигателями. Достигаемая скорость зависит от количества пар полюсов и применяемой электрической частоты. Нагрузка на вал лишь незначительно снизит скорость двигателя (порядка нескольких процентов).

Изображение: ротор с короткозамкнутым ротором (источник)

Например: асинхронный двигатель с 2 парами полюсов, подключенный к сети 50 Гц, попытается развить скорость 1500 об/мин (=электрическая_частота*60 с/пар полюсов), но в зависимости от нагрузки он будет немного медленнее.

Эта постоянная скорость подходит для многих применений. Благодаря современной технологии электропривода теперь также можно достичь переменной скорости с помощью частотно-регулируемого привода (VFD). Поскольку изменяется электрическая частота (как упоминалось ранее), обороты вала в минуту также будут изменяться пропорционально. Внедрение частотно-регулируемого привода улучшило функциональность и энергоэффективность асинхронного двигателя.

Асинхронный двигатель переменного тока Преимущества и недостатки

Асинхронные двигатели имеют более низкий общий КПД и более низкую плотность крутящего момента по сравнению с двигателями с постоянными магнитами. Из-за отсутствия/отсутствия постоянных магнитов проще и проще применять ослабление поля, что обеспечивает большой диапазон оборотов для этих двигателей. Асинхронные двигатели широко распространены во многих промышленных и бытовых приложениях, где плотность крутящего момента и управляемость менее важны. Они самозапускающиеся, надежные и экономичные.

2. Синхронные коллекторные двигатели постоянного тока (с коммутатором)

Как следует из названия, коллекторные электродвигатели постоянного тока питаются от постоянного тока (DC). Двигатели имеют механическую коммутацию. В щеточных двигателях постоянного тока используются постоянные магниты или полюса статора с обмоткой. Полюса постоянного магнита или обмотки статора создают основное стационарное магнитное поле двигателя.

Ротор Коллекторные двигатели постоянного тока

Коллекторные двигатели постоянного тока имеют роторы с обмоткой, которые через коммутатор со щетками подключаются к источнику напряжения или тока. Когда полюса ротора пропускают ток, создается магнитное поле. Это поле ротора попытается выровняться с полем статора и, следовательно, создать крутящий момент. Характер тока в отдельных катушках ротора будет определяться коммутатором и щетками (рисунок).

Статор Коллекторные двигатели постоянного тока

Статоры щеточных двигателей постоянного тока изготавливаются с полюсами с обмоткой или с постоянными магнитами. На обмотки полюсов статора должно подаваться определенное напряжение/ток. Это создает дополнительную функцию управления и обеспечивает двигатель с определенными характеристиками момента/скорости. Типичными конфигурациями являются последовательная, шунтирующая и составная.

Коллекторный двигатель постоянного тока. Изображение предоставлено: ZGC Motor

Коллектор Коллекторные двигатели постоянного тока

Коммутатор действует как механический переключатель, поскольку он вызывает протекание тока через чередующиеся полюса ротора в зависимости от положения ротора. Это приводит к постоянному крутящему моменту на оборот. Щетки постоянно скользят по коллектору, что приводит к их износу. Это негативно влияет на срок службы и последовательность технического обслуживания коллекторного двигателя постоянного тока и является основным недостатком этого типа двигателя. Благодаря внедрению более сложной электроники (например, частотно-регулируемого привода) механическая коммутация поля ротора со щетками была преобразована в принцип электронной коммутации (т. е. бесщеточный постоянный ток).

Управляемость щеточных двигателей постоянного тока

В первые дни, когда электроника широко не использовалась, эти типы двигателей часто использовались для различных целей. Простой управляемый источник постоянного напряжения может управлять двигателем. Более поздние опции, такие как управление током, системы обратной связи и ШИМ-приводы, облегчили еще более высокую управляемость коллекторных двигателей постоянного тока. Использование постоянных магнитов обеспечивает относительно высокую плотность крутящего момента и хороший КПД для двигателей этого типа.

Преимущества и недостатки Коллекторные двигатели постоянного тока

Коллекторные двигатели постоянного тока имеют хорошие характеристики при запуске и регулировании скорости. Он имеет относительно высокую плотность крутящего момента. Диапазон регулирования скорости широкий, работает плавно. Электромагнитные помехи малы, а способность к перегрузке велика. Но конструкция щеточных двигателей постоянного тока является недостатком. Скользящий контакт между коллектором и щеткой вызывает искрение и механический износ. Из-за этого коллекторные двигатели постоянного тока имеют относительно короткий срок службы, проблемы с надежностью и высокие затраты на техническое обслуживание.

3. Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC)

Как видно из названия, в бесщеточных двигателях постоянного тока щетки не используются. По сравнению с щеточными двигателями постоянного тока, в бесщеточных двигателях постоянного тока используется совершенно другой метод коммутации. Вместо щеток коммутация осуществляется электронным способом. Конструкция большинства бесколлекторных двигателей постоянного тока основана на статоре с витыми полюсами и многополюсном роторе с постоянными магнитами. Многополюсный ротор с постоянными магнитами проходит мимо статора с намотанными полюсами. Постоянные магниты ротора реагируют на изменяющееся магнитное поле статора. Статор неподвижен, подвижных проводов нет. Поэтому нет необходимости в токосъемных кольцах, коллекторах или щетках для бесщеточного двигателя постоянного тока.

Полюса статора – трехфазная система

Большую часть времени полюса статора наматываются в трехфазной конфигурации. Трехфазная система обмоток статора подключена к цепи электронных ключей (транзисторов, полевых транзисторов и т. д.). Схема включения питается постоянным напряжением или источником выпрямленного переменного напряжения. Простое переключение фаз вызывает токи прямоугольной формы/трапеции, поэтому обратная ЭДС бесщеточного двигателя постоянного тока также более или менее имеет форму прямоугольной волны/трапеции. Это вызывает увеличение пульсаций крутящего момента при работе этих двигателей. Более высокая скорость может быть достигнута за счет фазового продвижения. С использованием технологии VFD с бесщеточным двигателем стало возможным генерировать синусоидальный ток.

Датчик

Для включения правильной фазы в нужный момент необходима система обратной связи. Датчики Холла могут быть установлены для определения положения ротора с постоянными магнитами относительно статора. Хотя чаще всего используются датчики Холла, существуют и более точные системы датчиков положения. С помощью вышеуказанной системы вращение двигателя может поддерживаться синхронно с приложенной электрической частотой.

Преимущества и недостатки Бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока имеют много преимуществ по сравнению с щеточными двигателями постоянного тока, например, низкие затраты на техническое обслуживание, меньший уровень шума при работе, лучшие характеристики и более высокий КПД, меньшая электромагнитная совместимость. Они доступны в более компактных размерах и обеспечивают высокое соотношение крутящего момента к весу. Но по сравнению с другими двигателями бесщеточные двигатели постоянного тока также имеют несколько недостатков. Стоимость двигателя и электронного контроллера сравнительно выше. Пульсации крутящего момента, как упоминалось ранее. Кроме того, они немного сложнее.

Изображение предоставлено: Microchip Technology Inc.

4. Двигатели переменного тока с постоянной синхронной синусоидой (PMSM)

Такие термины, как двигатель переменного тока PMSM, бесщеточный двигатель переменного тока или двигатель EC (электрическая коммутация), также часто используются для этого типа двигателя. Принцип работы этого двигателя заключается в статорной части, которая содержит трехфазную систему обмотки и конструкцию ротора с многополюсным массивом постоянных магнитов. Эти двигатели с высокой удельной мощностью очень эффективны и соответствуют классам энергоэффективности IE4 и даже IE5. Существуют различные конструкции синхронного синусоидального двигателя переменного тока с постоянными магнитами, например, с внутренними направляющими, внешними направляющими, двигателем с осевым потоком, поперечным двигателем и т. д.

Синусоидальный ток

Благодаря магнитной конструкции обратная ЭДС является синусоидальной, в сочетании с синусоидальным током может быть создан плавный крутящий момент. Для получения синусоидального тока необходим относительно сложный привод, такой как усилитель мощности или частотно-регулируемый привод. Эти типы дисков становятся все более и более стандартными и более простыми в использовании. Двигатель переменного тока с постоянным магнитом также работает синхронно с приложенной электрической частотой (деленной на количество пар полюсов).

Потери в железе

Использование сильных постоянных магнитов приводит к постоянным потерям в железе в пакете пластин во время вращения. Эти потери в железе ограничивают максимальную скорость двигателя, как и более высокое напряжение, необходимое для более высокой скорости (в основном ограниченное приложенным напряжением 400 В переменного тока_среднеквадратичное значение). Эти параметры необходимо учитывать. Для всех вышеперечисленных типов двигателей подаваемый ток вызывает потери на рассеяние в катушках. Эти потери должны быть термически обработаны в конструкции. Это также требует хорошей тепловой конструкции, потому что чем лучше тепловая конструкция, тем выше плотность крутящего момента. Поскольку большая мощность может подаваться и рассеиваться без перегрева двигателя.

Магниты ротора для поверхностного и внутреннего монтажа (источник)

Высокая плотность крутящего момента

Сочетание высокопрочных постоянных магнитов с превосходной магнитной конструкцией позволяет получить двигатель PMSM с очень высокой плотностью крутящего момента. Например, двигатель переменного тока с постоянным магнитным полем массой 20 кг (44 фунта), включая корпус и подшипник, может обеспечить сравнимую выходную мощность/крутящий момент по сравнению с асинхронным двигателем переменного тока массой 55 кг (121 фунт). На основе стандартных/пассивных методов охлаждения для обоих. Для двигателей переменного тока с постоянными магнитами требуется непрерывная обратная связь по положению либо с помощью датчиков, либо сегодня возможно даже бездатчиковое управление. Для увеличения скоростных возможностей некоторые конструкции двигателей переменного тока с СДПМ имеют возможность ослабления поля.

Рост использования Электродвигатели переменного тока с постоянными магнитами

Технология двигателей переменного тока с постоянными магнитами в сочетании с электроприводами, обеспечивающими электронную коммутацию, доступна уже некоторое время. Но по мере того, как приводы двигателей, поддерживающие двигатели PMSM, становятся все более доступными, все больше компаний начинают интегрировать двигатели переменного тока с постоянными магнитами в свои приложения. Использование значительно увеличивается. Это связано с компактной конструкцией, высокой плотностью крутящего момента, высокой эффективностью и длительным ожидаемым сроком службы. Двигатель переменного тока PMSM дает компаниям возможность создавать приложения меньшего размера, работающие более эффективно, с большей управляемостью, с повышенной надежностью и, как таковые, с более низкими (эксплуатационными) затратами.

Преимущества и недостатки двигателей переменного тока с постоянными магнитами

Хотя для двигателей переменного тока с постоянными магнитами всегда требуется привод, и они, как правило, немного дороже по сравнению с асинхронными двигателями переменного тока, они часто являются лучшей альтернативой. Они имеют более высокую плотность крутящего момента, намного более эффективны, значительно меньше и легче, чем сопоставимые асинхронные двигатели.

Узнайте больше о различных двигателях

Существует широкий выбор двигателей, подходящих для многих промышленных применений и оборудования. У инженеров и конструкторов есть большой выбор при выборе двигателя для их применения. Подробнее о других моторах вы можете прочитать на нашем сайте:

Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации

Серия стандартных двигателей с прямым приводом компании Magnetic Innovations

Двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока

Существует несколько ключевых различий между двигателями переменного тока и двигателями постоянного тока, помимо очевидного различия, связанного с питанием каждого из этих компонентов. Ниже приводится краткое описание каждого из этих типов двигателей, а также краткое описание различий между ними.

Чтобы узнать больше о различных типах двигателей, обратитесь к нашему руководству по покупке двигателей.

Что такое двигатели переменного тока?

Двигатели переменного тока представляют собой электромеханические устройства, которые преобразуют электрическую энергию в виде переменного напряжения и тока в механическую энергию. Двигатели переменного тока бывают разных видов, которые можно охарактеризовать как асинхронные двигатели (которые являются асинхронными) или синхронные двигатели, которые содержат статор и ротор. Асинхронные двигатели могут быть однофазными или многофазными, в то время как синхронные двигатели включают реактивные двигатели и двигатели с гистерезисом. См. наше соответствующее руководство «Типы двигателей переменного тока», чтобы узнать больше о каждом из них.

Что такое двигатели постоянного тока?

Двигатели постоянного тока могут преобразовывать электрическую энергию, подаваемую на них в виде постоянного тока, в механическую энергию вращения. Это же устройство можно использовать в обратном порядке для получения электроэнергии постоянного тока за счет вращения вала двигателя. При таком использовании устройство работает как генератор. Существует несколько основных типов двигателей постоянного тока. К ним относятся двигатели постоянного тока с постоянными магнитами, двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, шунтирующие двигатели постоянного тока, составные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока. Наше соответствующее руководство «Типы двигателей постоянного тока» содержит дополнительную информацию о каждом из этих типов.

Чем двигатели переменного и постоянного тока отличаются друг от друга?

Несмотря на то, что двигатели переменного и постоянного тока создают механическую энергию в виде вращающегося вала двигателя, между ними есть несколько ключевых отличий:

Входная мощность

Двигатели переменного тока

работают от входного электрического сигнала, представляющего собой переменный ток и напряжение, амплитуда и направление которых изменяется по мере того, как входной сигнал переменного тока завершает цикл. Двигатели переменного тока могут работать либо от однофазного источника питания, либо от многофазного источника с несколькими входами напряжения, которые работают с разницей фаз друг относительно друга (обычно 120 ^или или 2π/3 радиан в случае трехфазного питания). Двигатели постоянного тока питаются от однонаправленного тока (тока, который не меняет направление со временем), подаваемого от источника питания постоянного тока. Общая значимость питания переменного тока означает, что может возникнуть необходимость в преобразовании в питание постоянного тока при использовании двигателя постоянного тока, например, с использованием преобразователя переменного тока в постоянный или источника питания постоянного тока.

Магнитное поле

В многофазных двигателях переменного тока, когда на обмотки статора подается переменный ток, создается вращающееся магнитное поле, или ЭДС, которое, согласно закону индукции Фарадея, генерирует ЭДС в обмотках ротора. Эта ЭДС приводит к возникновению тока в роторе и приложению чистого крутящего момента, заставляющего его вращаться, что также создает вращающееся магнитное поле. Асинхронные двигатели демонстрируют явление, известное как скольжение, при котором скорость вращения ротора (N _r ) меньше синхронной скорости вращающегося поля статора (N _s ). Скольжение выражается математически как:

В двигателе постоянного тока постоянный магнит или набор катушек возбуждения создают магнитное поле, которое не вращается. На катушки якоря подается ток, в результате чего якорь вращается.

Конструкция прямого и непрямого соединения

В случае двигателя переменного тока питание катушек статора через прямое подключение к многофазному источнику переменного тока — это все, что необходимо для обеспечения вращения ротора. Принцип электромагнитной индукции генерирует ток в роторе без необходимости прямого электрического подключения.

В случае двигателя постоянного тока ток должен подаваться как на катушки стационарного возбуждения (если не используется постоянный магнит), так и на якорь. Для этого в двигателях постоянного тока щеточного типа используется набор подпружиненных угольных щеток, которые прижимаются к кольцу коммутатора, по которому ток передается на катушки якоря и катушки возбуждения при вращении якоря. В зависимости от того, выполняется ли соединение катушки возбуждения параллельно с катушкой якоря (шунтирующий двигатель) или последовательно с катушкой якоря (двигатель с последовательным возбуждением), результирующая конфигурация двигателя постоянного тока будет иметь разные рабочие характеристики.

Использование щеток и коллектора несколько влияет на работу двигателей постоянного тока:

• Щетки подвержены износу из-за механического трения, а это означает, что ремонт и замена щеток неизбежны, что влияет на размещение двигателя из-за необходимости доступа.

Контакт щетки

• с коллектором может привести к искрению и искрению, что может привести к точечной коррозии и повреждению коллектора, а также может стать источником воспламенения — проблема в некоторых средах, где существует риск воздействия легковоспламеняющихся паров или газов.
• Трение щеток является причиной снижения эффективности двигателей постоянного тока, которые их используют, поскольку часть входной энергии расходуется на трение, а не используется для создания движения.

Щеточные двигатели постоянного тока

• создают больше шума и создают пыль из-за износа щетки, которая обычно представляет собой углеродный или графитовый материал.

Регулятор скорости

В двигателе переменного тока скорость двигателя регулируется входной частотой переменного тока, подаваемого на обмотки статора, и прямо пропорциональна. С увеличением частоты увеличивается скорость двигателя. Контроллеры частотно-регулируемого привода используются для регулировки входной частоты по желанию для получения требуемой скорости вращения двигателя.

Для двигателей постоянного тока скорость устройства регулируется путем изменения напряжения и тока, подаваемых на катушки или обмотки якоря, или путем регулирования тока, протекающего по катушкам возбуждения (таким образом влияя на напряженность магнитного поля для двигателя). катушка возбуждения). Соотношение скорость-ток снова пропорциональное.

Механизм запуска

Многофазные двигатели переменного тока

предназначены для самозапуска и не требуют дополнительной электроники, кроме частотного регулирования скорости. Как для однофазных двигателей переменного тока, так и для двигателей постоянного тока требуется пусковой механизм для управления условиями пуска. Например, в больших двигателях постоянного тока противо-ЭДС, генерируемая в якоре, пропорциональна скорости якоря и поэтому мала при запуске. Это условие может привести к протеканию большого тока к якорю, что может привести к перегоранию. Таким образом, для этих двигателей необходимо контролировать нарастание входного напряжения при пуске.

Производительность

Двигатели переменного тока

часто используются из-за их высокой скорости и переменного крутящего момента, но обычно крутящий момент падает по мере увеличения скорости двигателя. Двигатели постоянного тока могут создавать высокий крутящий момент и полезны там, где требуется регулирование скорости. Двигатели постоянного тока могут обеспечивать более постоянный крутящий момент во всем диапазоне скоростей и, как правило, быстрее реагируют на изменения нагрузки, чем двигатели переменного тока. В зависимости от конфигурации соединения катушек (последовательное или параллельное) можно получить различные характеристики при нагрузке для двигателей постоянного тока. Серийные двигатели имеют более высокий пусковой момент, но имеют более резкое падение скорости при увеличении нагрузки. Параллельные или параллельные двигатели постоянного тока обеспечивают меньший пусковой момент, но имеют более плоскую зависимость скорости от нагрузки и, следовательно, могут обеспечивать постоянную скорость практически независимо от приложенной нагрузки.

Двигатели переменного тока

имеют проблемы с эффективностью из-за потери индукционного тока и упомянутого ранее скольжения. Двигатели постоянного тока, в которых используются постоянные магниты, могут быть примерно на 30% более эффективными, поскольку им не нужно потреблять энергию для создания электромагнита, но есть некоторая потеря эффективности из-за потери энергии из-за трения щеток. Бесщеточные двигатели постоянного тока более эффективны, чем двигатели со щетками, но повышение эффективности в первую очередь происходит в областях с низкой нагрузкой или без нагрузки на кривой производительности двигателя.

Другие соображения

При заданном объеме механической работы двигатели переменного тока обычно больше, чем двигатели постоянного тока, а бесщеточные конструкции постоянного тока являются самыми маленькими. Двигатели переменного тока имеют длительный срок службы, в то время как двигатели постоянного тока требуют большего обслуживания для тех конструкций, в которых используются щетки и коллекторы, подверженные механическому износу. Двигатели с электронной коммутацией (ECM) представляют собой разновидность бесщеточного двигателя постоянного тока, который устраняет механическую коммутацию и щетки в пользу электронной коммутации и управления, что увеличивает срок службы, снижает энергопотребление, работает с меньшим охлаждением и обеспечивает лучшую производительность.

Резюме

В этой статье представлено краткое обсуждение различий между двигателями переменного и постоянного тока. Для получения информации о других продуктах обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. http://www.ohioelectricmotors.com/2015/07/what-is-the-difference-between-an-ac-motor-and-a-dc-motor/
2. https://www.precision-elec.com/difference-between-ac-and-dc-motors/
3. https://www.powerelectric.com/motor-resources/motors101/ac-motors-vs-dc-motors
4. https://physicsabout.com/ac-motor-and-dc-motor/
5. https://www.orientalmotor.com/brushless-dc-motors-gear-motors/technology/AC-brushless-brushed-motors.html
6. https://www.machinedesign.com/motion-control/what-s-difference-between-ac-dc-and-ec-motors
7. http://electricalacademia.com/electrical-comparisons/difference-between-ac-motor-and-dc-motor/
8. https://www.veichi.org/solutions/related-articles/what-is-the-difference-between-ac-and-dc-motors.html

Другие товары для двигателей

• Все о бесщеточных двигателях постоянного тока: что это такое и как они работают
• Все о двигателях с постоянными магнитами: что это такое и как они работают
• Все о двигателях постоянного тока с обмоткой серии — что это такое и как они работают
• Все о шунтирующих двигателях постоянного тока: что это такое и как они работают
• Все о шаговых двигателях — что это такое и как они работают

Шаговые двигатели

• и серводвигатели — в чем разница?
• Все о контроллерах двигателей переменного тока — что это такое и как они работают

Синхронные двигатели

• и асинхронные двигатели — в чем разница?

Бесщеточные двигатели

• и щеточные двигатели — в чем разница?
• Кто изобрел паровой двигатель? Урок промышленной истории
• Все о двигателях с электронным управлением: что это такое и как они работают

Двигатели постоянного тока

• и серводвигатели — в чем разница?

Шаговые двигатели

• и двигатели постоянного тока — в чем разница?
• Все о контроллерах серводвигателей — что это такое и как они работают
• Что такое трехфазный двигатель и как он работает?
• ECM Motors и PSC Motors — в чем разница?
• Все о устройствах плавного пуска двигателей: что это такое и как они работают
• Все о контроллерах двигателей постоянного тока — что это такое и как они работают
• Основы тестирования двигателя (и ротора)
• Что такое штамповка двигателя и как это работает?
• Все о двигателях с дробной мощностью

Больше из Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Разница между двигателем постоянного тока и асинхронным двигателем [обновлено в 2022 г.

]

Слово «двигатель» просто относится к электрической машине, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Он помогает заставить что-то работать благодаря своей силе.

Магнитное поле создает силу внутри двигателя при контакте с постоянным (постоянным) и, возможно, даже переменным (переменным) электричеством.

Двигатели можно найти на различных предприятиях, в организациях и даже домах. Двигатели используются в различных приложениях, от игрушек до лифтов, в зависимости от их размера и мощности.

Двигатели постоянного и асинхронного (переменного) тока являются двумя наиболее распространенными типами двигателей.

Двигатель постоянного тока и асинхронный двигатель

Основное различие между двигателем постоянного тока и асинхронным двигателем заключается в том, что они оба используют различные виды энергии. Постоянный ток обеспечивает питание двигателей постоянного тока. Асинхронные двигатели, с другой стороны, питаются от переменного тока. Двигатели постоянного тока имеют меньший срок службы, чем асинхронные двигатели. Щетки, как и коллектор, используются в производстве двигателей постоянного тока.

Двигатель постоянного тока — это тип электродвигателя, который преобразует электрическую энергию в механическую. Его скорость можно было регулировать, регулируя ток в обмотке.

Они часто использовались из-за их способности получать питание от существующих систем распределения электроэнергии постоянного тока. Crouzet, RS PRO и Maxon — некоторые известные бренды двигателей постоянного тока.

Основной задачей асинхронного двигателя, часто называемого двигателем переменного тока, является преобразование входных электрических сигналов в механическую энергию.

Линейные двигатели переменного тока работают так же, как вращательные двигатели, за исключением того, что их компоненты расположены по прямой линии.

Двигатели переменного тока бывают различных форм и размеров, каждый из которых имеет свой собственный набор выходных мощностей и рабочих характеристик. Двигатели переменного тока Panasonic, ABB и DKM — это некоторые известные бренды двигателей переменного тока.

Таблица сравнения двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей

Что такое двигатель постоянного тока?

Двигатель постоянного тока, также известный как двигатель постоянного тока, представляет собой тип электрической машины, основной функцией которой является преобразование электрической энергии в механическую.

Поскольку этот двигатель основан на постоянном токе, он работает от электричества постоянного тока. Затем он превращает эту энергию в механическую энергию вращения двигателя. Большинство двигателей постоянного тока используют внутренний механизм для изменения направления тока.

Из-за различий в мощности и размерах двигатели постоянного тока можно использовать во всем, от маленьких игрушек до огромных машин, таких как тяговые лифты.

Двигатель постоянного тока действительно является частью статора, который является неподвижным компонентом. И есть арматура, основной функцией которой является вращение. В результате статор генерирует магнитные поля, которые приводят якорь во вращательное движение.

Уильям Стерджен изобрел двигатель постоянного тока в 1832 году. Поскольку многие новые приборы были произведены на основе двигателей постоянного тока, создание двигателя постоянного тока помогло значительно изменить лицо отрасли и, как следствие, привело к развитию.

Бесщеточные, щеточные, шунтированные и серийные двигатели постоянного тока представляют собой четыре основных типа двигателей постоянного тока.

Каждый тип двигателя постоянного тока имеет свой собственный набор преимуществ, предназначенных для определенного применения. На рынке представлено множество гаджетов, облегчающих повседневную жизнь.

Небольшие двигатели постоянного тока можно найти в различных предметах домашнего обихода и игрушках. Большие двигатели постоянного тока использовались в промышленности для торможения и реверса.

Что такое асинхронный двигатель?

Типичным типом двигателя является асинхронный двигатель, часто называемый двигателем переменного тока. Поскольку этот двигатель основан на переменном токе, он использует для работы переменный ток.

Основной задачей асинхронного двигателя является преобразование электрической энергии в механическую. В результате каждый ток, протекающий по цепи, использует переменный ток для выработки механической энергии.

Никола Тесла разработал двигатель переменного тока в 1887 году. Благодаря удобству эксплуатации, прочности, общей доступности и низким производственным затратам двигатели переменного тока используются в промышленности, офисах и дома.

Двигатели переменного тока используются в часах, проигрывателях аудио, дисководах, электродрелях, вентиляторах, стиральных машинах и других приборах.

В двигателях переменного тока поток в цепи меняется на противоположный через равные промежутки времени или периодически меняется напряжение в цепи переменного тока. Генератор переменного тока — это устройство, которое помогает двигателям переменного тока создавать направления переменного тока.

Когда энергия проходит через ротор и вращается вокруг статора, генератор создает электромагнитное поле.

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором, бесщеточные двигатели переменного тока и другие двигатели также входят в число многих разновидностей двигателей переменного тока, доступных на рынке. Однако среди них преобладают асинхронные и синхронные двигатели переменного тока.

Асинхронный двигатель имеет более низкую скорость, чем синхронный двигатель, однако скорость синхронного двигателя остается постоянной независимо от нагрузки.

Основные различия между двигателем постоянного тока и асинхронным двигателем

1. Когда скорость двигателя регулируется извне, предпочтение отдается двигателям постоянного тока. Асинхронные двигатели, с другой стороны, полезны, когда требуется высокий уровень мощности в течение длительного периода времени.
2. Двигатели постоянного тока имеют постоянную величину и движутся только в одном направлении, когда речь идет об амплитуде и направлении. Асинхронные двигатели с обеих сторон регулярно меняют направление тока.
3. Скорость двигателей постоянного тока можно изменить, изменив ток обмотки якоря. С другой стороны, асинхронными двигателями можно управлять, изменяя частоту тока.
4. В двигателях постоянного тока вращается не магнетизм, а вращается якорь. Асинхронные двигатели, с другой стороны, имеют вращающиеся магнитные поля, но не двигают якорь.
5. В двигателях постоянного тока для запуска какой-либо операции не требуется внешняя помощь. Асинхронные двигатели, с другой стороны, требуют дополнительной помощи или пускового оборудования, включая конденсатор, чтобы начать любую эффективную работу.

Заключение

Таким образом, можно утверждать, что все двигатели играют жизненно важную роль во всех аспектах жизни, от промышленности до дома. Их можно найти во всем, от игрушек до крупных предметов, таких как лифты.

Двумя наиболее распространенными типами двигателей являются двигатели постоянного тока и асинхронные. У двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей есть одна общая черта: они оба преобразуют электрическую энергию в механическую.

Однако их можно различить в зависимости от источника электроэнергии. Двигатели постоянного тока питаются от постоянного тока, тогда как асинхронные двигатели питаются от переменного тока.

При регулировке тока обмотки якоря скорость обоих двигателей можно регулировать отдельными мерами. Скорость двигателей переменного тока можно регулировать, регулируя частоту.

Ссылки

1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/4504799/?casa_token=lybx3-nhHiMAAAAA:mxtEedQrofA532ccj10eR2fvR1tkdV3wxCsY1IO6RnVyt2twkW2_TJvStTuiF3C-VziML_xKfVE
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1435695?casa_token=CDUZ8l_MEvIAAAAA:r1gofW0ecA5_bz6k8gqBYfcloeFbcETMxvF9OAAlVJnfw8PuiOnBTC-XygB5rWoYMn5_JXzw4Pc

Search for «Ask Any Difference» в Google. Оцените этот пост!

[Всего: 0]

Один запрос?

Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы быть полезным для вас. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/семьей. SHARING IS ♥️

Содержание

сообщить об этом объявлении

Индукционная или бесщеточная система постоянного тока

И так продолжаются дебаты.

..

уже несколько лет. С таким же успехом вы могли бы говорить о Ford и Chevy, когда речь идет о некоторых из этих парней. При этом, каковы преимущества одного над другим и кто победит? Что ж, если бы существовал «один лучший» во всем, то был бы только один производитель автомобилей с одной конструкцией двигателя. Но нет, производителей много, а количество двигателей и конструкций двигателей просто ошеломляет. Это потому, что нет никого лучше в чем-либо. Кто-то хочет возить тяжелые вещи, кто-то просто хочет добраться из пункта А в пункт Б как можно дешевле, а есть люди, которые хотят добраться из пункта А в пункт Б как можно быстрее. Итак, дебаты о индукционных и бесколлекторных двигателях продолжаются.

Давайте сначала обсудим их различия- 

В бесщеточном двигателе постоянного тока ротор содержит два или более постоянных магнита, которые генерируют магнитное поле постоянного тока. Это магнитное поле входит в сердечник статора и взаимодействует с напряжением/током внутри обмоток, создавая скручивающую силу между ними (крутящий момент). Когда ротор вращается, ток внутри статора должен постоянно контролироваться и изменяться по величине и току, чтобы оптимизировать как крутящий момент, так и эффективность. Этот блок управления называется инвертором или импульсным источником питания, и он является приводным мозгом двигателя.

Асинхронный двигатель очень отличается и в то же время очень похож. Никола Тесла изобрел асинхронный двигатель в 1880-х годах.

Его изобретение при подключении к трехфазной сети переменного тока позволит двигателю вращаться с постоянной скоростью. Основное отличие заключается в отсутствии магнитов внутри двигателя. У обоих есть роторы, у обоих есть сердечники статора, и у обоих есть распределенные обмотки. Магниты в роторе бесщеточного двигателя постоянного тока заменены пластинами из стали, а в асинхронном двигателе используется ротор с короткозамкнутым ротором.

Токи в обмотках статора создают вращающееся магнитное поле, и ротор реагирует соответствующим образом, прикладывая вращательную силу. Конечно, существует множество инженерных разработок, направленных на мониторинг и применение тока, размаха напряжения и частоты в этих двигателях для поддержания оптимального крутящего момента и мощности на любой заданной скорости. Этот мозг
также
называется инвертором.

На самом деле они кажутся больше похожими, чем разными, и это так, но различия есть, и они имеют большое значение в зависимости от того, что вы хотите, чтобы мотор делал. В бесщеточном приводе постоянного тока магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами, является постоянным. Это ставит двигатель в невыгодное положение, когда требуется максимальная производительность в любое время. В асинхронном двигателе это магнитное поле регулируется путем изменения напряжения, частоты и тока для поддержания оптимального крутящего момента и производительности на всех скоростях. При этом программирование инверторного мозга асинхронного двигателя экспоненциально сложнее.

Редкоземельные металлы — еще одно отличие. Редкоземельные металлы на самом деле не так уж и редки. Некоторые из этих металлов, такие как скандий, лантан и другие, так же распространены, как никель, медь и цинк. Но поскольку они обычно сопровождаются торием и ураном, процессы извлечения и очистки являются дорогостоящими, длительными и токсичными. Последнее из этих майнинговых предприятий в США было закрыто почти 20 лет назад. С тех пор Китай взял под свой контроль производство редкоземельных металлов, в настоящее время производя 97% мировых поставок. Бесщеточный двигатель постоянного тока полностью зависит от них, а асинхронный двигатель абсолютно не использует их. Выбирая медь и сталь, асинхронный двигатель управляется компьютером. Tesla Motors первой внедрила асинхронный двигатель переменного тока в автомобили, и другие последовали ее примеру. Недавно и BMW, и Toyota начали экспериментировать и использовать асинхронный двигатель, чтобы они могли удалить что-то из своих автомобилей, рынок которых является одновременно нестабильным и единственным источником (вероятно, не очень хорошим с точки зрения стоимости и доступности).

Теперь, со всей этой информацией, можно подумать, что бесколлекторный двигатель постоянного тока будет отставать, но в настоящее время между ними нет лидера с реальным преимуществом. В бесщеточном двигателе постоянного тока все сводится к эффективности. Бесщеточный двигатель постоянного тока — король эффективности. Когда этот двигатель работает на своем месте, его КПД достигает 96%, превращая 96% подаваемого электричества в электродвижущую силу. В сочетании с многоступенчатой ​​коробкой передач, чтобы держать его в этом счастливом месте, они являются чемпионами по эффективности. Между тем, большим преимуществом асинхронного двигателя, помимо его простоты и прочности, всегда была его способность выдерживать более широкий диапазон температур и скоростей. Обеспечение надлежащего охлаждения двигателя с постоянными магнитами Toyota Prius значительно увеличивает вес автомобиля. Асинхронный двигатель, напротив, может охлаждаться пассивно и, таким образом, обходиться без здоровенного радиатора, охлаждающего вентилятора, водяного насоса и соответствующей сантехники. Более того, будучи способным выдерживать температуры, вызывающие выход из строя постоянных магнитов, асинхронный двигатель может быть доведен (хотя и ненадолго) до гораздо более высоких уровней производительности, например, для проверки 0-60 раз или при подъеме на крутой холм. Гибридные автомобили, такие как Toyota Prius или Chevrolet Volt, должны использовать свои бензиновые двигатели, чтобы получить дополнительную скорость. Чисто электрические автомобили, такие как Nissan Leaf, зависят от коробок передач для создания дополнительного крутящего момента для выполнения тяжелых задач. Напротив, Tesla использует только одну передачу — такова гибкость его трехфазного асинхронного двигателя.

Когда вы еще раз посмотрите на то, как на самом деле работают эти двигатели, вы увидите, как сходство может привести к путанице. У них обоих есть роторы, которые могут свободно вращаться и выравниваться с электромагнитными силами, когда полюса индивидуально парных обмоток наэлектризованы. В трехполюсном двигателе, когда пара полюсов A возбуждена, ротор (либо из магнитного материала для асинхронных двигателей, либо из постоянных магнитов, как в бесщеточном двигателе постоянного тока) выровняется на север и юг с этим полюсом. Когда этот полюс отключается и возбуждается следующий полюс, ротор будет вращаться, чтобы выровняться с вновь приложенным электромагнитным полем, и так далее последовательно через полюса, пока не будет выполнено вращение на 360 градусов. Разница здесь в том, что асинхронный двигатель последовательно подает переменное напряжение на каждую из обмоток, а бесщеточный двигатель постоянного тока последовательно подает импульсный постоянный ток на каждую из обмоток. Скорость вращения зависит от частоты приложенного напряжения к каждому из полюсов. Чем выше частота, тем быстрее вращается ротор. Если вы посмотрите на диаграммы ниже, то сходство станет очевидным.

Сходство этих моторов невозможно отрицать, как и их различия. Это также верно, когда двигатели используются не только для привода колес. Если напряжение питания переменного тока асинхронного двигателя отключено, в результате не будет движущей силы и эффекта регенерации заряда батареи. Мотор будет вращаться свободно. Это не относится к бесщеточному двигателю постоянного тока. Оба двигателя приводятся в действие преобразователем частоты с регулируемой скоростью (один переменного тока и один постоянного тока). Рекуперативное торможение возможно за счет снижения частоты питания. Синхронная скорость, приложенная к статорам, меньше скорости двигателя. Во время рекуперативного торможения двигатель вырабатывает больше напряжения, чем потребляет, и это избыточное напряжение возвращается к батареям. Двигатели переменного тока могут управляться микропроцессором с гораздо большей точностью и, таким образом, могут регенерироваться вплоть до остановки, тогда как возможности регенерации бесколлекторных двигателей постоянного тока, как правило, исчезают на более низких скоростях. Последнее преимущество асинхронного двигателя переменного тока заключается в динамическом торможении. Это делается путем обращения вращающейся волны внутри статоров. Изменяя волну вращения внутри двигателя, двигатель хочет вращаться в противоположном направлении. Это не восстанавливает энергию для батарей, но магнитное поле в двигателе, вращающемся в противоположном направлении, просто действует как тормоз на вращающемся роторе, а избыточная энергия рассеивается в виде тепла. Бесщеточный двигатель постоянного тока способен на это, но избыточное накопление тепла может привести к повреждению дорогих редкоземельных магнитов внутри его ротора.

В общем, оба мотора неплохо справляются со своими задачами. Бесщеточные двигатели постоянного тока используются в этом приложении немного дольше и прочно закрепились в отрасли, но эта точка опоры ослабевает по мере совершенствования технологии управления асинхронным двигателем. Tesla Motors придерживается политики предоставления своих технологий другим производителям, чтобы они тоже могли войти в мир подключаемых электромобилей.

Джефф Бог, представитель по продукту

Скачать PDF

Асинхронные двигатели в сравнении с бесщеточными двигателями постоянного тока

Уолли Риппель, главный инженер по силовой электронике

9 января 2007 г.

Уолли Риппель — давний сторонник электромобилей. До прихода в Tesla Motors он был инженером в AeroVironment, где помогал разрабатывать EV1 для General Motors и снялся в документальном фильме «Кто убил электромобиль?». Уолли также работал в Лаборатории реактивного движения, занимаясь исследованиями аккумуляторов электромобилей, среди прочих проектов. В 19В возрасте 68 лет, будучи студентом бакалавриата Калифорнийского технологического института , он построил электромобиль (преобразованный микроавтобус Volkswagen 1958 года выпуска) и выиграл Великую трансконтинентальную гонку электромобилей против Массачусетского технологического института.

Один размер не подходит всем
В этом одиозном мире автомобилей, работающих на газе, не все двигатели одинаковы. Существуют конфигурации с плоской головкой, Hemis, прямые, оппозитные и V-образные. И так далее. Можно было бы подумать, что много лет назад кто-то вычислил, что лучше. Это положило бы конец всем выборам, и после этого в производстве оставался бы только один лучший тип двигателя. Не так. Не существует какого-то одного лучшего типа двигателя, существуют различные типы двигателей, соответствующие личным требованиям, таким как цена и производительность. Это справедливо и для приводов электромобилей.

Когда у меня были волосы на голове и я носил с собой логарифмическую линейку, были свинцово-кислотные батареи, щеточные двигатели постоянного тока и контакторные контроллеры. Сегодня ничего из этого не осталось (включая мои волосы). Свинец был заменен литием, а постоянный ток — бесщеточным или индукционным. Тем временем контакторы уступили место модулирующим инверторам. Так каждый из этих элементов тоже устареет в ближайшем будущем или не исключено, что какая-то «стабильность» может быть под рукой? Без хорошего хрустального шара трудно предсказать будущее. Однако я предполагаю, что мы увидим, как индукционные, так и бесщеточные машины будут «соперничать» в течение многих лет. У каждого будут свои верные сторонники и религиозные противники.

Пристальный взгляд
Так что же это за две технологии? Как они работают? Что их отличает? И что у них общего? Начнем с бесщеточных приводов постоянного тока.

В бесщеточных машинах ротор включает два или более постоянных магнита, которые создают магнитное поле постоянного тока (если смотреть с точки зрения ротора). В свою очередь, это магнитное поле входит в сердечник статора (сердечник, состоящий из тонких, уложенных друг на друга пластин) и взаимодействует с токами, протекающими внутри обмоток, создавая взаимодействие крутящего момента между ротором и статором. Когда ротор вращается, необходимо, чтобы величина и полярность токов статора постоянно менялись – и только правильным образом – так, чтобы крутящий момент оставался постоянным, а преобразование электрической энергии в механическую было оптимально эффективным. Устройство, которое обеспечивает такое управление током, называется инвертором. Без него бесколлекторные двигатели бесполезны.

Перейдем к асинхронным двигателям. Предшественник трехфазного асинхронного двигателя был изобретен Николой Теслой незадолго до 1889 года. Любопытно, что статоры для трехфазного асинхронного двигателя и бесщеточного двигателя постоянного тока практически идентичны. Оба имеют три набора «распределенных обмоток», которые вставлены в сердечник статора. Существенная разница между двумя машинами заключается в роторе.

В отличие от бесщеточного ротора постоянного тока, в индукционном роторе нет магнитов — просто уложенные друг на друга стальные пластины с заглубленными периферийными проводниками, которые образуют «закороченную структуру». Токи, протекающие в обмотках статора, создают вращающееся магнитное поле, которое входит в ротор. В свою очередь, частота этого магнитного поля, «видимая» ротором, равна разнице между приложенной электрической частотой и «частотой» вращения самого ротора. Соответственно, на короткозамкнутой конструкции существует индуцированное напряжение, пропорциональное этой разнице скоростей между ротором и электрической частотой. В ответ на это напряжение в проводниках ротора возникают токи, которые примерно пропорциональны напряжению и, следовательно, разнице скоростей. Наконец, эти токи взаимодействуют с первоначальным магнитным полем, создавая силы, компонентом которых является желаемый крутящий момент ротора.

Когда 3-фазный асинхронный двигатель подключен к 3-фазной сети общего пользования, вначале создается крутящий момент; двигатель имеет возможность запуска под нагрузкой. Инвертор не нужен. (Если бы инвертор был нужен, изобретение Теслы было бы бесполезным примерно до 1960-х годов.) Тот факт, что асинхронные двигатели напрямую совместимы с обычной электроэнергией, является основной причиной их успеха. Напротив, бесщеточный двигатель постоянного тока не создает пускового момента при прямом подключении к электросети фиксированной частоты. Им действительно нужна помощь инвертора, чья «фаза» поддерживается в соответствии с угловым положением ротора.

Хотя трехфазные асинхронные двигатели очень полезны, они также имеют некоторые серьезные ограничения. Они не могут работать от постоянного тока; АС обязателен. Скорость вала пропорциональна частоте сети. Следовательно, при использовании с электроэнергией они являются машинами с постоянной скоростью. Наконец, при работе от сети они имеют ограниченный пусковой крутящий момент и несколько ограниченные возможности пикового крутящего момента по сравнению с машинами постоянного тока.

Добавьте инвертор (без обратной связи) и станет возможным питание асинхронной машины от аккумулятора или другого источника постоянного тока; переменная скорость также становится возможной, просто регулируя частоту инвертора. Тем не менее, характеристики крутящего момента низкие по сравнению с машинами постоянного тока. Добавьте несколько контуров обратной связи, чтобы инвертор вырабатывал именно ту частоту, которую «желает» двигатель, и теперь асинхронный двигатель способен конкурировать с бесщеточными двигателями постоянного и постоянного тока в автомобильных приложениях.

Бесщеточный или индукционный?
Еще в 1990-х годах все электромобили, кроме одного, приводились в действие бесщеточными приводами постоянного тока. Сегодня все без исключения гибриды питаются от бесколлекторных приводов постоянного тока. Единственным заметным использованием индукционных приводов был General Motors EV-1; автомобили с двигателем переменного тока, в том числе тцеро; и родстер Тесла.

Как в бесщеточных, так и в асинхронных приводах постоянного тока используются двигатели с одинаковыми статорами. Оба привода используют 3-фазные модулирующие инверторы. Единственными отличиями являются роторы и управление инвертором. А с цифровыми контроллерами единственная разница в управлении заключается в коде управления. (Для бесщеточных приводов постоянного тока требуется датчик абсолютного положения, а для асинхронных приводов требуется только датчик скорости; эти различия относительно невелики.)

Одно из основных отличий заключается в том, что при использовании бесщеточного привода постоянного тока ротор генерирует гораздо меньше тепла. Охлаждение ротора проще, а эффективность в пиковой точке, как правило, выше для этого привода. Бесщеточный привод постоянного тока также может работать с коэффициентом мощности, равным единице, тогда как наилучший коэффициент мощности для асинхронного привода составляет около 85 процентов. Это означает, что пиковая энергоэффективность бесщеточного привода постоянного тока обычно на несколько процентных пунктов выше, чем у асинхронного привода.

В идеальном бесщеточном приводе сила магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами, должна регулироваться. Когда требуется максимальный крутящий момент, особенно на низких скоростях, напряженность магнитного поля (B) должна быть максимальной, чтобы токи инвертора и двигателя поддерживались на минимально возможных значениях. Это сводит к минимуму потери I² R (сопротивление тока²) и тем самым оптимизирует эффективность. Аналогичным образом, когда уровни крутящего момента низкие, поле B должно быть уменьшено, чтобы также уменьшить потери на вихревые и гистерезисные колебания из-за B. В идеале B следует отрегулировать таким образом, чтобы сумма потерь на завихрения, гистерезиса и I² была минимизирована. К сожалению, нет простого способа изменить B с помощью постоянных магнитов.

Напротив, в асинхронных машинах нет магнитов, а поля B являются «регулируемыми», поскольку B пропорционально V/f (отношение напряжения к частоте). Это означает, что при малых нагрузках инвертор может снижать напряжение таким образом, что уменьшаются магнитные потери и достигается максимальный КПД. Таким образом, асинхронная машина при работе с интеллектуальным инвертором имеет преимущество перед бесщеточной машиной постоянного тока — магнитные потери и потери проводимости можно компенсировать, чтобы оптимизировать эффективность. Это преимущество становится все более важным по мере увеличения производительности. При использовании бесщеточных двигателей постоянного тока по мере увеличения размера машины магнитные потери увеличиваются пропорционально, а эффективность при частичной нагрузке падает. При индукции по мере увеличения размера машины потери не обязательно растут. Таким образом, индукционные приводы могут быть предпочтительным подходом, когда требуется высокая производительность; пиковая эффективность будет немного меньше, чем у бесколлекторного двигателя постоянного тока, но средняя эффективность может быть лучше.

Постоянные магниты стоят дорого — около 50 долларов за килограмм. С роторами с постоянными магнитами (ПМ) также трудно обращаться из-за очень больших сил, которые возникают, когда к ним приближается что-либо из ферромагнитных материалов. Это означает, что асинхронные двигатели, скорее всего, сохранят ценовое преимущество перед машинами с постоянными магнитами. Кроме того, из-за способности асинхронных машин ослаблять поле номинальные характеристики и стоимость инверторов оказываются ниже, особенно для высокопроизводительных приводов. Поскольку вращающиеся индукционные машины производят мало напряжения или вообще не производят его при снятии возбуждения, их легче защитить.
Чуть не забыл: индукционными машинами сложнее управлять. Законы управления более сложны и трудны для понимания. Достижение стабильности во всем диапазоне крутящего момента-скорости и перегрева сложнее с индукцией, чем с бесщеточным двигателем постоянного тока. Это означает дополнительные затраты на разработку, но, скорее всего, незначительные текущие расходы или их отсутствие.

Все еще не победитель
Я пришел к выводу, что бесколлекторные приводы постоянного тока, скорее всего, продолжат доминировать на рынке гибридных и подключаемых гибридных систем, а индукционные приводы, скорее всего, сохранят доминирование в сегменте высокопроизводительных электродвигателей. Вопрос в том, что произойдет, когда гибриды станут более энергоемкими и повысят их производительность? Тот факт, что так много аппаратного обеспечения является общим для обоих приводов, может означать, что мы увидим индукционные и бесщеточные двигатели постоянного тока вживую и будем работать бок о бок в грядущую золотую эру гибридных и электрических транспортных средств.

Теги: 

Родстер и электромобиль

Electric Motors — Klaus Elk Books

Введение

До недавнего времени мой профессиональный интерес к электродвигателям был в основном связан с измерением их шума. Теперь я копаю немного глубже. Не только элементы управления, но и сами двигатели сильно усовершенствовались с тех пор, как я учился в университете. На этой странице я рассмотрю общие функциональные возможности основных вариантов.

Классический двигатель постоянного тока со щетками

В детстве я унаследовал от отца игрушки Meccano. Среди них были несколько более привлекательных версий изношенного на картинке ниже.

Коллекторный двигатель постоянного тока Meccano

Даже ребенку было относительно легко увидеть, как он работает, по крайней мере, до некоторой степени:

Два провода (от небольшой батареи) подключены к двум металлическим фланцам. Они соединяются с своего рода «барабаном», закрепленным на оси вращения. Пробелы в барабане разбивают его на три части. Три вращающиеся обмотки соединены на каждом конце с частью барабана.

Правильный термин для барабана — «коллектор», а фланцы обычно называются «щетками», хотя обычно они состоят из небольших кусочков графита, удерживаемых на месте металлическими пружинами. Вращающаяся часть уместно называется «ротором», а внешняя неподвижная часть аналогичным образом называется «статором». В двигателе Meccano статор представляет собой подковообразный магнит. Статоры, как правило, немного сложнее, но здесь прекрасно проиллюстрирована общая концепция. Пока мы находимся в терминологии; двигатель на картинке является «внутренним», потому что ротор вращается внутри статора. Это самый распространенный вариант, но есть и «аутраннеры». Наконец, этот двигатель имеет «однократное возбуждение» — это означает, что ему требуется питание только для ротора. Для более крупных двигателей потребуется питание постоянного тока на статоре, и они получат «двойное возбуждение».

Запуск коллекторного двигателя постоянного тока

Классический двигатель постоянного тока со щетками

Приведенная выше схема является просто схемой. В реальной жизни коммутатор находится на оси ротора, но в стороне от магнитного поля. Как на моторе Meccano.

При подаче питания намагниченная часть ротора будет вращаться по часовой стрелке, притягиваясь/отталкиваясь от полюсов статора.

Рассматривая разводку, видно, что пока один ток проходит через одну обмотку в одном направлении вверху, другой ток течет – последовательно и, следовательно, вдвое – через две другие обмотки в противоположном направлении. Если мы, например. + на левой щетке, в верхней обмотке ток будет течь к центру, а в двух других — от центра и наружу.

На рисунке получается один электромагнит на отметке «12 часов» и два — более расплывчато — магниты на отметках 4 и 8 часов. Для каждой обмотки это означает, что она получает ток I одну треть времени и I/2 в противоположном направлении две трети времени.

На рисунке ниже ротор немного повернулся по часовой стрелке, и коммутатор изменил пути токов. Теперь обмотка в приложении. 5 часов получают полный ток, а два других — половину. Обратите внимание, что только обмотка в приложении. 9:30 изменил полярность, потому что это единственное, что изменило направление тока. Как видно, это точно соответствует тому, что нам нужно, чтобы сохранить движение по часовой стрелке.

Коллекторный двигатель постоянного тока повернулся

После поворота на 120 градусов щетки снова коснутся новых частей коммутатора, и токи найдут новые пути, а токи и магнитные поля снова будут выглядеть, как на первом рисунке.

Если поменять местами провода к аккумулятору, двигатель будет работать в обратном направлении.

Обратите внимание на то, как коммутатор действует как встроенный механический датчик положения – и контролируйте!

Существуют роторы, в которых коллектор разделен только на две части и, таким образом, поддерживает две обмотки. Это создает две проблемы: 1) Существует риск тупиковой ситуации при запуске, если ротор находится в равновесии между полюсами статора. 2) Щетки могут кратковременно замыкаться при чередовании.

Таким образом, мой двигатель постоянного тока Meccano был на самом деле менее примитивным, чем мог бы быть.

Использование коллекторного двигателя постоянного тока

Коллекторные двигатели постоянного тока со временем изнашивают свои щетки, но, тем не менее, они удивительно прочны. В некоторых сценариях конечные пользователи могут заменить щетки. Если вы повернете такой двигатель механически, он будет производить ток. Это именно та концепция, которая использовалась в старых автомобильных генераторах (игнорируя названия «динамо» и «генератор»). Менял щетки на старых машинах. Я также испытал, что генератор перестал заряжаться, и несколько ударов большим молотком ослабили заклинившие щетки. Исправление за несколько минут, включая получение молотка.

В больших двигателях статор обычно не является постоянным магнитом, а также представляет собой один или несколько электромагнитов. Интересно то, что если одно и то же питание используется для ротора и статора (последовательно, параллельно или в комбинации), двигатель работает с переменным током так же хорошо, как и с постоянным! Это называется универсальный двигатель. Некоторые из первых электроинструментов, кухонных машин и т. д. были созданы таким образом.

Скорость коллекторного двигателя постоянного тока легко увеличить, повысив напряжение.

Трехфазный статор

Прежде чем мы рассмотрим асинхронные двигатели переменного тока, синхронные двигатели переменного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока, мы рассмотрим трехфазное вращающееся поле, которое можно найти в статоре всех вышеупомянутых двигателей. . У нас также есть 1- и 2-фазные версии, но здесь я сосредоточусь на 3-фазных вариантах.

3-фазные синусоидальные сигналы

В то время как ротор обычно имеет только два полюса, 3-фазный статор часто имеет много полюсов. Хорошим и простым примером является 6-полюсный статор, который мы можем описать с помощью аналоговых часов. Если три фазы называются A, B и C, полюса, например, намотаны проводами следующим образом:

12 часов: A
  2 часа: C’
  4 часа: B
  6 часов: A’
  8 часов: C
10 часов: B’

Три исходные фазы распределены на 120 ° друг от друга. Провод от фазы А начинается в 12 часов и там наматывается на столб. Затем она продолжается до полюса в положении 6 часов и обвивается вокруг него — таким же круговым способом. Это создает два идентичных электромагнита с севером и югом в одном направлении, если смотреть снаружи. Однако, когда магнит в положении «12 часов» направлен на север к центру (и ротору), магнит в положении «6 часов» будет направлен на юг к центру — и наоборот. То же самое, естественно, относится к фазам B и C и их противоположным полюсам, B’ и C’. См. рисунок ниже.

Трехфазный статор.

Вращающееся поле. Остальные столбцы представляют ось времени, где время указано в градусах частоты в трех фазах.

Мы заканчиваем на 360° — так же, как 0°, где мы начали. Я «сэмплировал» каждые 60° (больше можно найти в оригинальном Excel — см. страницу загрузок), так как это дает одну фазу с нулевым током — и, следовательно, без магнетизма. Это проясняет картину и подготавливает нас к дальнейшему. Всякий раз, когда полюс северный, противоположный южный, и немагнитные полюса также противостоят друг другу.

Глядя на диагонали в таблице, видно, что перед нами вращающееся поле. Мы начинаем с севера в верхней части «часов». Со временем север движется по часовой стрелке – и юг тоже. Между ними у нас есть немагнитная зона. Если мы поменяем местами любые две фазы, поле вместо этого повернется против часовой стрелки.

Таблица магнетизма для конкретного трехфазного вращающегося поля

Вероятно, неудивительно, что провод имеет два конца. С тремя фазами у нас есть в общей сложности шесть концов проводов. Это дает нам две альтернативы:

1. Соедините один конец каждого из трех проводов вместе внутри двигателя (например, A’, B’ и C’). Это создает внутреннюю виртуальную землю. Три оставшихся провода ведут к трем внешним фазам питания. Это Y-образная муфта.
2. Подведите все шесть концов проводов к внешним винтовым клеммам. Теперь электрик может выбирать между соединением Y или треугольником.

Асинхронный двигатель переменного тока

Одним из самых популярных электродвигателей в истории является асинхронный двигатель переменного тока. Эти двигатели используются на заводах и в домашних хозяйствах по всему миру. Некоторые называют их «рабочей лошадкой промышленной революции». Их также называют асинхронными двигателями. Это потому, что проблема передачи электричества на роторную часть решается без этого! Вместо этого ротор создается таким образом, что магнитное поле статора генерирует токи в роторе, которые затем снова создают электромагнитную силу, взаимодействующую со статором. Наиболее распространенным типом ротора является «беличья клетка» — конструкция, где «провода» представляют собой толстые алюминиевые или медные стержни — короткозамкнутые на концах. Это показано ниже в GIF из Викимедиа.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Показанный GIF имеет три «пары» полюсов, которые на самом деле не являются парами!

Когда 3-фазные силовые провода подключены к двигателю, создается вращающееся магнитное поле, как описано выше. Ротор вращается почти так же быстро, как это поле. Процент скорости, от которого он отстает, называется «скольжением».

Если бы вы могли дать ротору толчок до той же скорости, что и вращающееся поле, не было бы индуцированных токов, и он бы откатился назад до тех пор, пока токи не станут достаточно сильными, чтобы (почти) следовать за полем. Увеличение нагрузки на двигатель приводит к увеличению проскальзывания, а вместе с ним и усилению крутящего момента. Таким образом, у нас есть очень стабильная и адаптивная вращающаяся машина. Скорость определяется частотой подключенной электросети – 50 Гц или 60 Гц – деленной на количество пар полюсов статора и уменьшенной на несколько процентов скольжением. Умножьте на 60 для RPM. Таким образом, в США асинхронный двигатель с тремя парами полюсов будет иметь скорость на несколько процентов меньше: 60 Гц * 60 секунд в минуту / 3 пары = 1200 об/мин.

Использование асинхронного двигателя

Слабость асинхронных двигателей заключается в том, что скорость нелегко изменить, и могут потребоваться шестерни.

Преимущество асинхронных двигателей в том, что они очень надежны. В отличие от классических двигателей постоянного тока, здесь нет щеток — ротор «самовозбужденный». Асинхронные двигатели очень хорошо справляются с переменными нагрузками и подключаются напрямую к сети.

Синхронный двигатель переменного тока

Синхронный двигатель переменного тока имеет статор, который создает вращающееся магнитное поле так же, как и асинхронный/индуктивный двигатель переменного тока. Отличие заключается в роторе. Ротор в синхронном двигателе не зависит от индуцированного поля. Вместо этого у него есть постоянный магнит или электромагнит с собственным источником питания постоянного тока. В последнем случае для передачи тока на ротор обычно используются контактные кольца. Они очень похожи на коллектор коллекторного двигателя постоянного тока, но без зазоров, и ток не меняется.

Ротор на основе магнита обычно следует за вращающимся полем статора без проскальзывания. Отсюда и название синхронный двигатель.

Использование синхронного двигателя

Очевидно, что контактные кольца являются проблемой надежности по сравнению с асинхронным двигателем. Таким образом, постоянные магниты являются предпочтительным выбором. Недостатком здесь является то, что исторически они не были очень мощными. Это меняется сейчас с современными материалами.

Когда асинхронный двигатель испытывает большую нагрузку, увеличивается скольжение и крутящий момент. Синхронные двигатели не имеют такого приятного свойства. При более высокой нагрузке происходит сбой синхронизма и двигатель глохнет.

Вероятно, это одна из основных причин, почему синхронные двигатели предпочитали там, где нагрузка была относительно небольшой и стабильной, а синхронность сама по себе была важной характеристикой. Хорошим примером являются старые настенные часы. На многих фабриках, в школах и других учреждениях установлено множество настенных часов с однофазным синхронным двигателем переменного тока. В дневное время у многих электросетей возникают проблемы с поддержанием заданной частоты, и в течение многих лет нормальным явлением было восстановление утраченных циклов ночью. Ради многих часов с синхронным двигателем переменного тока. Я не уверен, что это все еще что-то, что они делают.

Когда синхронный двигатель работает напрямую от сети, вы не можете изменять его скорость. RPM следует формуле, приведенной ранее.

С современными радиоуправляемыми часами, недостатком надежности и реальной регулировкой скорости у классического синхронного двигателя, работающего от сети, нет светлого будущего.

Бесщеточный двигатель постоянного тока

До сих пор мы в основном обсуждали классические конструкции электродвигателей. Это меняется с бесщеточным двигателем постоянного тока. Как следует из названия, у него нет кистей. Оказывается, термин «DC» несколько вводит в заблуждение.

Нет не только кистей. Двигатель также был «вывернут наизнанку», поскольку теперь ротор обычно представляет собой постоянный магнит, а к статору мы подключаем провода от коммутатора.

На самом деле бесщеточный двигатель постоянного тока вдохнул новую жизнь в синхронный двигатель переменного тока. Как было сказано ранее, современные технологии дают нам более мощные постоянные магниты. Таким образом, большинство бесщеточных двигателей постоянного тока такие же, как двигатели постоянного тока с постоянными магнитами.

Современные технологии также дали нам полупроводниковые переключатели (например, полевые транзисторы) и другую электронику. Это означает, что мы можем «разрезать» обычный источник постоянного тока на три фазы. Они подаются на статор, как показано ранее. Когда прерывание очень сложное, оно создает синусоидальные волны, но чаще используется более простая трапециевидная форма волны. Тем не менее, таблица для северной, южной и ненамагниченной фаз соответствует таблице, которую мы видели под заголовком «3-фазный статор».

С помощью этой электроники мы внезапно получили возможность контролировать скорость синхронного двигателя переменного тока — извините — бесщеточного двигателя постоянного тока. Просто переключаясь быстрее или медленнее.

Реализация бесщеточного двигателя постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока с силовыми выключателями

На рисунке выше показан трехфазный статор, который мы видели ранее, теперь он внутренне соединен Y. У нас также есть ротор с постоянными магнитами. Справа мы видим внешний электронный коммутатор. Когда этот коммутатор использует трапециевидную форму волны, она будет изменяться каждые 60° — как в нашей таблице «магнетизма» ранее на этой странице.

Когда мы вернемся к таблице магнетизма, мы увидим, что всегда есть:

• Один набор противоположных полюсов без магнетизма
• Два соседних набора одинаковых противоположных полюсов. Например. в позициях 10 и 12 часов у нас север, и, таким образом, в 4 и 6 часах у нас есть юг.

При подключении полюсов два соседа всегда представляют одну фазу, а другую перевернутую. Поскольку они имеют одинаковую магнитную полярность, одна фаза должна иметь положительный ток, а другая — отрицательный аналогичный ток.

Обход определенного положения

Двигатель BLDC в определенном положении – с управлением.

На рисунке выше показан ротор, направленный на север в сторону 3 часов, недавно прошедший полюс в 2 часа (теперь нейтральный). Чтобы потянуть ротор дальше по часовой стрелке, нам нужно, чтобы статор был направлен на юг в 4 часа. Также наличие юга в положении «6 часов» стабилизирует создаваемый крутящий момент и снижает уровень шума. В таблице «магнетизм» мы видим, что это соответствует вращению поля статора на 300°. Глядя на график синусов, мы видим, что при 300° фаза A положительна, B отрицательна, а C равна нулю.

Глядя на схемы, мы видим, что мы получим это – в цифровом виде – когда мы замкнем верхний переключатель в плече А и нижний переключатель в плече В, в то время как четыре оставшихся переключателя останутся разомкнутыми. Внутреннее Y-образное соединение двигателя замыкает цепь. Активный ток-путь окрашен красным на рисунке выше.

Мы увидели, что получили необходимые токи, замкнув один выключатель в верхнем ряду и один выключатель в нижнем ряду – в другой ветви. Третья нога неактивна. Это дает нам три варианта в верхнем ряду. Для каждого из них у нас есть два варианта в нижнем ряду, что дает нам шесть допустимых комбинаций. Это очень хорошо сочетается с нашим переключением через каждые 60°, учитывая, что полный круг равен 360°.

Последним недостатком синхронного двигателя переменного тока была его чувствительность к повышенным нагрузкам. Когда ротор выходит из синхронизации с вращающимся полем статора, двигатель глохнет. И снова нам на помощь приходит современная электроника. С помощью дешевых датчиков Холла или аналогичных мы можем отслеживать положение ротора и регулировать вращающееся поле статора – например, замедлить его, если ротор не может идти в ногу. Датчики положения также повышают эффективность двигателя BLDC. Однако это происходит за счет еще одной вещи, которая может выйти из строя.

Вместо датчиков Холла можно использовать «ПротивоЭДС (электродвигательная сила)» в пассивной фазе – C на рисунке выше. Мы можем замкнуть этот контур — не на линии электропередач, а на измерительную цепь. На низких скоростях слишком много шума, но в этом случае мы часто можем работать без обратной связи — без обратной связи.

Использование двигателей BLDC

Мы можем регулировать скорость в очень большом диапазоне. Это напр. практичный в вентиляторах. Вентиляторы, работающие на самой низкой разумной скорости, создают меньше шума и потребляют меньше энергии. Вентиляторы часто создаются как «аутраннеры», где статор закреплен на печатной плате (меньшие вентиляторы в электронике) со схемой управления, а лопасти вентилятора имеют встроенные постоянные магниты и вращаются вокруг статора.