O que você precisa saber sobre os motores elétricos modernos

O artigo discute vários tipos de motores elétricos, suas vantagens e desvantagens, perspectivas de desenvolvimento.

Tipos de motores elétricos

Os motores elétricos, atualmente, são um componente indispensável de qualquer produção. Nos serviços públicos e na vida cotidiana, eles também são usados ​​com muita frequência. Por exemplo, são ventiladores, condicionadores de ar, bombas para aquecimento, etc. Portanto, um eletricista moderno precisa ser bem versado nos tipos e design dessas unidades.

Então, listamos os tipos mais comuns de motores elétricos:

1. Motores de corrente contínua, com uma âncora de ímã permanente;

2. Motores de corrente contínua, com uma armadura com um enrolamento de excitação;

3. Motores CA síncronos;

4. motores de indução CA;

5. Servomotores;

6. Motores de indução linear;

7. Rolos do motor, isto é rolos dentro dos quais estão localizados motores elétricos com engrenagens;

8. Motores de válvula.

Motores DC

Esse tipo de motor era usado anteriormente muito amplamente, mas atualmente é quase completamente substituído por motores elétricos assíncronos, devido ao baixo custo comparativo da aplicação deste último. Uma nova direção no desenvolvimento de motores CC são os motores de válvula CC com uma armadura de ímã permanente.

Motores síncronos

Motores elétricos síncronos são frequentemente usados ​​para vários tipos de inversores que operam a uma velocidade constante, ou seja, para ventiladores, compressores, bombas, geradores de corrente contínua, etc. São motores com uma potência de 20 - 10.000 kW, para velocidades de rotação de 125 - 1000 rpm.

Os motores diferem dos geradores na presença de um rotor, necessário para a partida assíncrona, um enrolamento adicional em curto-circuito, além de um espaço relativamente menor entre o estator e o rotor.

Motores síncronos têm eficiência maior, e a massa por unidade de potência é menor que a dos assíncronos na mesma velocidade de rotação. Um recurso valioso de um motor síncrono em comparação com um motor assíncrono é a capacidade de regulá-lo corrente reativa, ou seja, devido a uma mudança na corrente de excitação do enrolamento da armadura. Assim, é possível aproximar a unidade em todas as faixas de operação e, assim, aumentar a eficiência e reduzir as perdas na rede de fornecimento de energia.

Motores de indução

Atualmente, este é o tipo de mecanismo mais usado. Um motor assíncrono é um motor de corrente alternada cuja velocidade do rotor é menor que a velocidade de rotação do campo magnético criado pelo estator.

Alterando a frequência e o ciclo de trabalho da tensão fornecida ao estator, é possível alterar a velocidade de rotação e o momento no eixo do motor. Os motores de indução de gaiola de esquilo mais usados. O rotor é feito de alumínio, o que reduz seu peso e custo.

As principais vantagens de tais motores são seu baixo preço e baixo peso. Reparar esse tipo de motor elétrico é relativamente simples e barato.

As principais desvantagens são um pequeno torque de partida no eixo e uma grande corrente de partida 3-5 vezes maior que a de trabalho. Outra grande desvantagem de um motor de indução é sua baixa eficiência no modo de carga parcial. Por exemplo, com uma carga de 30% da nominal, a eficiência pode cair de 90% para 40-60%!

A principal maneira de lidar com as desvantagens de um motor de indução é usar um conversor de frequência. Unidade de freqüência converte a tensão de rede 220 / 380V em uma tensão de pulso de frequência variável e ciclo de serviço. Assim, é possível alterar amplamente a velocidade e o torque no eixo do motor e eliminar quase todas as falhas inerentes.A única "mosca na pomada" neste "barril de mel" é o alto preço do conversor de frequência, mas, na prática, todos os custos são pagos em um ano!

Servomotores

Esses motores ocupam um nicho especial; são usados ​​onde são necessárias mudanças de precisão na posição e na velocidade. São tecnologia espacial, robótica, máquinas CNC, etc.

Esses motores se distinguem pelo uso de âncoras de pequeno diâmetro, como pequeno diâmetro é leve. Devido ao baixo peso, é possível alcançar a aceleração máxima, ou seja, movimentos rápidos. Esses motores geralmente possuem um sistema de sensor de feedback, que permite aumentar a precisão do movimento e implementar algoritmos complexos para o movimento e a interação de vários sistemas.

Motores de indução linear

Um motor de indução linear cria um campo magnético que move a placa no motor. A precisão do movimento pode ser de 0,03 mm por metro de movimento, que é três vezes menor que a espessura de um cabelo humano! Normalmente, uma placa (controle deslizante) é conectada a um mecanismo que deve ser movido.

Esses motores têm uma velocidade de deslocamento muito alta (até 5 m / s) e, portanto, alto desempenho. A velocidade e o passo do movimento podem ser alterados. Como o motor possui um mínimo de peças móveis, ele possui alta confiabilidade.

Rolos de motor

O design desses rolos é bastante simples: dentro do rolo de acionamento há um motor e uma caixa de engrenagens em miniatura. Os rolos do motor são usados ​​em vários transportadores e linhas de classificação.

As vantagens dos rolos do motor são um baixo nível de ruído, maior eficiência em comparação com um acionamento externo, o rolo do motor praticamente não requer manutenção, uma vez que só funciona quando você precisa mover o transportador, seu recurso é muito grande. Quando esse rolo falha, ele pode ser substituído por outro no menor tempo possível.

Motores de válvulas

Uma válvula é chamada de qualquer motor em que a regulação dos modos operacionais seja realizada usando conversores semicondutores (válvulas). Como regra, este é um motor síncrono com excitação de ímãs permanentes. O estator do motor é controlado por um inversor com controle por microprocessador. O motor está equipado com um sistema de sensor para fornecer feedback sobre posição, velocidade e aceleração.

As principais vantagens dos motores elétricos de válvulas são:

1. Sem contato e falta de nós que requerem manutenção,

2. Alto recurso;

3. Um grande torque de partida e uma grande capacidade de sobrecarga do momento (5 ou mais vezes);

4. Transientes de alto desempenho;

5. Uma enorme variedade de ajustes para a velocidade de 1: 10000 ou mais, que é pelo menos duas ordens de grandeza maior que a dos motores assíncronos;

6. Os melhores indicadores de eficiência e custo, sua eficiência em todas as cargas excedem 90%. Ao mesmo tempo, motores assíncronos, a eficiência com meia carga pode cair para 40-60%!

7. Correntes mínimas de circuito aberto e correntes de irrupção;

8. Indicadores mínimos de peso e tamanho;

9. O período mínimo de retorno.

Por recursos de projeto, esses motores são divididos em dois tipos principais: motores CC e CA sem contato.

A direção principal de melhorar os motores de válvulas no momento é o desenvolvimento de algoritmos de controle sem sensor adaptativos. Isso reduzirá o custo e aumentará a confiabilidade de tais unidades.

Em um artigo tão pequeno, é claro, é impossível refletir todos os aspectos do desenvolvimento de sistemas de acionamento elétrico, porque Esta é uma área muito interessante e de rápido desenvolvimento tecnológico. As exposições anuais de engenharia elétrica demonstram claramente o crescimento constante do número de empresas que buscam dominar essa área. Os líderes deste mercado, como sempre, são Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc, etc.

Comments

[#1 Marat]

Os melhores motores são motores de indução com gaiola de esquilo. Cada eletricista descobrirá como conectá-los. O dispositivo é simples, não é caprichoso de operar. Em qualquer empresa, existem pessoas que, em caso de avaria, são capazes de repará-las e rebobiná-las. Os motores assíncronos têm duas desvantagens: altas correntes de energização e a dificuldade de controlar a velocidade de rotação. Com o desenvolvimento da tecnologia eletrônica e do microprocessador e a adição de dispositivos como soft-starters (soft starters) e conversores de frequência, essas desvantagens dos motores de indução são facilmente eliminadas. Em breve, os mesmos motores DC permanecerão em uso apenas em áreas muito estreitas e específicas, bem, talvez em algum lugar no transporte. Eles só têm muitas falhas e todo mundo não gosta delas. Motores de indução são muito mais simples, melhores e mais convenientes.

[#2 Cyril]

Deixe-me adicionar outra mosca na pomada ao barril de mel para os motores das válvulas. Isso é especialmente importante nas movimentações do movimento principal das máquinas. É impossível regular o fluxo de excitação para motores de válvulas, ou seja, é impossível usar um modo de operação com potência constante, portanto, nas máquinas, um eixo do motor é cada vez mais utilizado, ou seja, o próprio eixo da máquina também é o rotor do motor elétrico. O dispositivo é simples, barato e eficiente.

[#3 Ruslan]

Agora tudo o que você precisa saber - eu sei, graças a você.

[#4]

Unidades futuras constantes, bem como a corrente contínua como um todo.
Costumava haver um problema na conversão de corrente direta. Com uma variável, era muito mais fácil de fazer. Mas com o desenvolvimento da eletrônica de potência, esse problema foi resolvido. Já são usados ​​ativamente conversores de potência de vários MW. Pegue as mesmas turbinas eólicas com potência de 2-3 MW. Eles já estão trabalhando no conversor.
Conversores com maior eficiência têm a capacidade de alterar o fator de potência.
Além disso, os painéis solares geram corrente contínua, a eletrônica consome corrente contínua. Os veículos elétricos têm baterias e precisam ser carregados com corrente contínua. Além disso, existem motores DC.
O motor DC é MUITO mais fácil de dirigir. Eles têm uma melhor característica de frequência de momento. Se você colocar ímãs permanentes no estator, obtém um gerador / motor compacto e conveniente, com uma eficiência maior que a de um assíncrono. Os geradores de corrente contínua não consomem energia reativa para criar fluxo magnético.

[#5 Opti]

Cyril,
"Deixe-me adicionar outra mosca na pomada ao barril de mel para os motores de válvulas. Isso é especialmente importante nos acionamentos do movimento principal das máquinas. Para motores de válvulas, é impossível regular o fluxo de excitação, ou seja, você não pode usar o modo de potência constante.
E ninguém vai usar motores elétricos de válvulas em máquinas, eles são excelentes em suas características para carros e aeronaves.
E por que você entendeu que o motor elétrico da válvula não pode ser usado no modo de potência constante? Que bobagem?

[#6]

Cada tipo de mecanismo tem suas próprias vantagens e desvantagens.

Os motores CC possuem ímãs no estator, que criam campos fortes e não reduzem o momento de inércia do rotor, mas o rotor desse motor precisa ser alimentado; é necessário usar um coletor, daí as desvantagens deste motor: baixa confiabilidade, baixo recurso, incapacidade de usar em um ambiente inflamável, tamanho extra , momento adicional de inércia.Seria possível organizar os ímãs no rotor, mas é necessário alimentar o motor usando o controlador, e o motor será chamado de válvula.

Um motor assíncrono é uma coisa bastante promissora, mas não na versão clássica, para sua operação completa, você ainda precisa de um controlador ou um conversor de pulsos, sua vantagem, bom desenvolvimento de tecnologia.

A tecnologia mais promissora, na minha opinião, são os motores a jato de válvulas, sem contar o controlador, entre outras coisas, são muito mais baratos que qualquer tipo de motor, incluindo os assíncronos, pois são de construção mais simples e requerem menos material condutor (cobre). Mas eles também têm desvantagens, como ruído.

[#7 Alex Shur]

O autor fez algum trabalho, mas o artigo é bruto. Não existe uma abordagem sistemática para a apresentação e erros óbvios. Portanto, as vantagens e desvantagens dos motores de válvulas são descritas em detalhes e ponto a ponto, enquanto outros são casuais. A classificação dos motores está incorreta. É necessário classificar dentro da estrutura de um atributo específico, e não apenas de alguma forma. Você não pode escrever que um motor é uma válvula e o outro é vermelho. Portanto, os rolos de motor descritos no artigo (seção 7 da classificação) diferem dos demais da lista não pelo princípio do trabalho, mas pelo seu design. Dentro do rolo, todos os tipos de motores de 1 a 8 podem ser instalados, exceto 6 (lineares).