Các loại động cơ điện là gì và chúng khác nhau như thế nào

Động cơ hoạt động như thế nào

Nguyên lý hoạt động của tất cả các loại động cơ điện bao gồm sự tương tác của từ trường của rôto và stato. Trong trường hợp này, từ trường có thể được tạo ra bởi một từ trường hoặc cuộn dây không đổi (cuộn dây điện từ).

Tùy thuộc vào công suất và loại động cơ, cuộn dây chỉ có thể được đặt trên stato hoặc trên stato và trên rôto. Chúng ta hãy cố gắng giải thích các thiết bị và nguyên tắc hoạt động cho người giả trong điện.

Để bắt đầu, chúng tôi xem xét việc thiết kế các động cơ thu. Ví dụ, trong các động cơ thu DC nhỏ, như đối với các mẫu vô tuyến, nam châm vĩnh cửu được đặt trên stato và cuộn dây đồng được quấn trong rôto. Dòng điện tới cuộn dây rôto của động cơ điện như vậy được cung cấp thông qua cụm bàn chải bao gồm bàn chải và bộ thu. Trên bộ sưu tập là các lamellas, mà các đầu dẫn của cuộn dây được gắn vào.

Sau khi bật nguồn, rôto (neo) bắt đầu quay, một bộ thu được cố định trên nó và bàn chải cố định chạm vào các cặp lamell collector khác nhau. Thông qua bàn chải và lamellas, dòng điện được cung cấp cho cuộn dây rôto cho một cuộn dây hoặc cho một cuộn dây khác, do đó tạo ra một từ trường thay đổi tương tác với từ trường. Kết quả là các cực của nam châm điện quay và tĩnh được thu hút, đó là lý do tại sao sự quay xảy ra.

Nếu chúng ta bỏ qua một số sắc thái, thì dòng điện của rôto càng lớn, trường này càng lớn và rôto quay càng nhanh. Tuy nhiên, điều này chủ yếu áp dụng cho các máy thu DC và AC (chúng là phổ quát).

Nếu chúng ta nói về một động cơ không đồng bộ (HELL) với một rôto lồng sóc - thì đây là một động cơ điện xoay chiều không có chổi than. Trong đó, các cuộn dây được đặt trên stato (a) và rôto là một thanh (b), được đóng lại ngắn bởi các vòng - cái gọi là lồng sóc.

Trong trường hợp này, từ trường quay của stato tạo ra một dòng điện trong các thanh của rôto, do đó một từ trường khác cũng xuất hiện. Và điều gì xảy ra khi hai nam châm được đặt gần đó?

Họ bị đẩy lùi hoặc thu hút lẫn nhau. Vì rôto được cố định ở hai đầu trong vòng bi, rôto bắt đầu quay.AM chỉ dành cho dòng điện xoay chiều và tốc độ quay trục phụ thuộc vào tần số của dòng điện và số cực trong cuộn dây stato, chúng ta sẽ thảo luận chi tiết hơn về vấn đề này trong bài viết về động cơ không đồng bộ.

Nhưng để bắt đầu quay trục của động cơ như vậy, điều quan trọng là phải đẩy nó (để cho tốc độ ban đầu) hoặc tạo ra từ trường quay. Nó được tạo ra bằng cách sử dụng các cuộn dây được bố trí theo một cách nhất định, được kết nối với mạng cung cấp điện ba pha (ví dụ: 380V) hoặc sử dụng các tụ điện khởi động và làm việc (trong cái gọi là động cơ cảm ứng tụ điện).

Ngoài sự tương tác của từ trường trong vòng quay của trục động cơ có liên quan và Lực lượng ampe.

Do đó, bạn cần hiểu rằng thời điểm trên trục của động cơ trừu tượng và số vòng quay phụ thuộc vào thiết kế và loại máy điện, cũng như cường độ dòng điện và tần số của nó. Tôi nhắc lại rằng trong bài viết này, chúng tôi sẽ không đi sâu vào chi tiết về các tính năng của các thiết bị của từng loại và loại động cơ điện, nhưng chúng tôi sẽ tạo các bài viết riêng cho việc này.

Cần lưu ý rằng động cơ thu không đồng bộ và phổ quát là phổ biến nhất trong cuộc sống hàng ngày và trong sản xuất, trong các ổ đĩa của phương tiện xây dựng. Chúng được sử dụng ở mọi nơi, cả cho sự chuyển động của các cơ chế công nghiệp, và cho ô tô, xe điện và được sử dụng trong các thiết bị gia dụng, cho đến một bàn chải đánh răng điện.

Phân loại chính

Vì vậy, động cơ điện chủ yếu được chia thành các máy hoạt động trên dòng điện trực tiếp, cũng như dòng điện xoay chiều. Sự khác biệt giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện trực tiếp là gì, chúng tôi đã nói trong bài viết: https://electroEx.com/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Chúng tôi sẽ xem xét các loại động cơ điện từ các máy làm việc từ nghỉ.

Động cơ điện xoay chiều

Hầu hết các máy điện được sử dụng trong sản xuất và trong cuộc sống hàng ngày, để lái thang máy, trong các loại ổ điện khác hoạt động từ AC.

Động cơ điện xoay chiều có thể được phân loại như sau:

• không đồng bộ;
• đồng bộ.

Trong trường hợp này, động cơ cảm ứng được phân biệt bằng thiết kế của rôto:

• rôto lồng sóc (phổ biến nhất với bất kỳ số pha);
• với một rôto pha (chỉ có ba pha).

Và theo số lượng giai đoạn:

• một pha (có tụ điện khởi động) được sử dụng trong quạt điện gia dụng và các thiết bị công suất thấp khác;
• thiết bị ngưng tụ hoặc hai pha (là một pha với tụ điện không tắt trong khi vận hành, do đó tạo ra pha "thứ hai") trong các máy bơm nhỏ, thông gió, trên máy giặt loại "trẻ em" và các mô hình cũ được sản xuất tại Liên Xô;
• ba pha là phổ biến nhất và được sử dụng ở mọi nơi trong sản xuất.

Có nhiều thiết kế khác nhau về huyết áp một pha, danh sách cho thấy hai lựa chọn chính!

Một đặc điểm của tất cả các động cơ điện không đồng bộ là tốc độ rôto nhỏ hơn một chút so với tốc độ quay của từ trường của stato và bằng:

Trong đó n là số vòng quay mỗi phút, f là tần số của mạng cung cấp, p là số cặp cực, s đang lướt và "60" là giây mỗi phút.

Do đó, tốc độ cánh quạt được xác định bởi tần số của mạng cung cấp, thiết kế của cuộn dây, hay đúng hơn là số cặp cực (cuộn dây) trong đó và độ lớn của độ trượt.

Độ trượt là một giá trị đặc trưng cho tốc độ rôto nhỏ hơn bao nhiêu so với tần số của từ trường quay. Trong điều kiện hoạt động bình thường nằm trong khoảng 0,01-0,06. Nói một cách đơn giản, trường trong stato có một cặp cực quay với tốc độ:

60 * 50/1 = 3000 vòng / phút

Với hai cặp - 1500 vòng / phút và với ba cặp - 1000 vòng / phút.

Khi trượt, ví dụ, ở 0,05, tốc độ rôto sẽ bằng:

3000 * (1-0,05) = 2850 vòng / phút

Để điều chỉnh tốc độ của động cơ như vậy sử dụng bộ biến tần, vì chúng ta không thể ảnh hưởng đến các biến khác của công thức trên.

Phổ biến nhất là các động cơ không đồng bộ có điện áp cung cấp là 220 V để kết nối các cuộn dây theo mạch tam giác và 380V theo mạch sao.

Nếu trong máy điện ba pha, trường stato quay được tạo bởi vị trí của cuộn dây và độ dịch pha trong mạng bằng 120˚, thì hiệu ứng này không được quan sát thấy trong các pha một pha. Trục sẽ quay nếu bạn đặt nó về góc quay ban đầu bằng cách xoay trục bằng tay hoặc bằng cách lắp đặt tụ điện xoay pha, điều này sẽ tạo ra sự dịch pha trên cuộn dây bắt đầu.

Động cơ tụ điện hai pha được bố trí theo cách tương tự, nhưng cuộn dây thứ hai không tắt sau khi bắt đầu, nhưng vẫn tiếp tục hoạt động. tụ điện. Do đó, tên "hai pha" thay vì chỉ sơ đồ thiết kế và đấu dây, thay vì các mạch điện. Cả hai pha và một pha được thiết kế để hoạt động trên mạng 220v.

Động cơ điện đồng bộ (LED) hầu như luôn luôn được thực hiện với một cuộn dây kích thích ở phần ứng và dòng điện kích thích được truyền tới nó thông qua cụm bàn chải hoặc được tạo ra bởi một hệ thống điện từ.

Điều này là cần thiết để trục của nó quay với tần số trùng với tần số quay của trường stato. Đó là, không có tham số như trượt trong trường hợp này.

Dòng kích thích được cung cấp từ các hệ thống kích thích đặc biệt, chẳng hạn như "bộ tạo động cơ" hoặc bộ chuyển đổi điện tử trên thyristor hoặc bóng bán dẫn. Phổ biến nhất tại các doanh nghiệp trong nước là các thiết bị như VTE, TVU, v.v.

Không phải lúc nào cũng có cuộn dây trường và bàn chải, ví dụ, trong lò vi sóng, động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu được sử dụng trong ổ đĩa quay.

Máy đồng bộ là rõ ràng và ẩn. Sự khác biệt trực quan là trong thiết kế của cánh quạt, trong thực tế có sự khác biệt về đặc điểm, phương pháp sản xuất và thiết kế của chúng. Trong thực tế, một thợ điện tại nhà bình thường không có khả năng gặp phải chúng.

Vẫn còn phải nói điều chính về động cơ AC - chúng rất khó điều chỉnh tốc độ quay do thực tế là tốc độ của chúng được gắn với tốc độ. Việc giảm điện áp (dòng điện) trên stato hoặc kích thích (đối với đồng bộ và không đồng bộ với rôto pha) dẫn đến giảm mô-men xoắn và tăng giá trị trượt (đối với HELL), trong khi trục có thể quay chậm hơn. Để điều chỉnh tốc độ của các động cơ như vậy, bạn cần một bộ biến tần. Về cách chọn một chastotnik, chúng tôi đã nói trong bài viết: https://electroEx.com/vybor-chastotnogo-preobrazovTHERa.html.

Động cơ DC

Các loại và loại động cơ DC sau đây có sẵn:

1. Động cơ chổi than DC Chúng bao gồm các nam châm hoặc một cuộn dây kích thích và một phần ứng, dòng điện đến cuộn dây phần ứng được truyền bằng cách sử dụng một cụm bàn chải, nhược điểm của nó là hao mòn dần dần.
2. Động cơ thu đa năng. Chúng tương tự như những cái trước, nhưng có thể hoạt động cả từ trực tiếp và từ dòng điện xoay chiều.
3. Không chổi than hoặc không chổi than. Nó bao gồm các cuộn dây stato, nam châm vĩnh cửu được lắp đặt trên rôto. Nó được kết nối với mạch DC thông qua bộ điều khiển đặc biệt để chuyển đổi cuộn dây stato.

Động cơ thu có thể được chia thành các nhóm theo loại kích thích:

• với sự tự kích thích;
• với kích thích độc lập.

Theo loại kết nối của cuộn dây trường, chúng được phân biệt như sau:

1. Kích thích tuần tự cho phép bạn có được một khoảnh khắc cao trên trục, nhưng tốc độ không tải cũng rất cao và có thể làm hỏng động cơ (sẽ đi vào bánh răng).
2. Kích thích song song - trong trường hợp này, các vòng quay ổn định hơn và không thay đổi dưới tải, nhưng mô-men xoắn trên trục thì ít hơn.
3. Sự phấn khích hỗn hợp kết hợp những lợi thế của cả hai loại.

Trong các DCT thu năng lượng thấp, kích thích thường được tổ chức với sự trợ giúp của nam châm vĩnh cửu.

Với sự kích thích độc lập ở động cơ điện collector, cuộn dây stato và rôto không được kết nối với nhau, nhưng về bản chất chúng được cung cấp từ các nguồn khác nhau.Do đó, có thể tổ chức điều chỉnh thời điểm hoặc tốc độ, cũng như để đạt được hiệu quả năng lượng lớn hơn.

Tùy thuộc vào thiết kế, một động cơ điện như vậy chỉ có thể hoạt động từ dòng điện trực tiếp hoặc hoạt động từ xen kẽ và không đổi. Trong trường hợp thứ hai, chúng được gọi là "động cơ cổ góp phổ quát". Chúng phổ biến trong cuộc sống hàng ngày, được sử dụng trong các thiết bị nhà bếp và dụng cụ điện (máy mài, máy khoan, v.v.).

Động cơ không chổi than thiếu những nhược điểm cố hữu của một cổ góp do thiếu cụm bàn chải. Dòng điện được cung cấp cho ba cuộn dây stato và cuộn dây được chuyển đổi bằng bộ điều khiển. Trong thực tế, DCT không chổi than được cung cấp năng lượng bằng dòng điện xoay chiều biến đổi. Bạn có thể tìm hiểu cách thức các công cụ này hoạt động bằng cách xem video sau:

Chúng có thiết kế tương tự động cơ đồng bộ, ngoại trừ nam châm vĩnh cửu được sử dụng, không phải nam châm điện. Để xoay động cơ như vậy và tăng hiệu quả của nó, cảm biến Hall được sử dụng để xác định vị trí của trục và chuyển đổi chính xác các cuộn dây.

Thông thường chúng được gọi là động cơ van, và trong các nguồn tiếng Anh, các động cơ như vậy, tùy thuộc vào thiết kế, được gọi là PWSM hoặc BLDC.

Chúng được sử dụng trong các bộ làm mát máy tính, như một ổ đĩa cho các mô hình điều khiển bằng radio, chẳng hạn như quadrocopters, cũng như trong một bánh xe máy cho xe đạp.

Phân loại bổ sung

Ngoài các công cụ được thảo luận ở trên, cần nói về các loại khác, chẳng hạn như:

• bước đi;
• phục vụ
• tuyến tính
• động cơ gợn dòng điện (tương tự như động cơ DC, điểm khác biệt là công suất được cung cấp bởi dòng điện gợn được chỉnh lưu).

Động cơ bước và động cơ servo được sử dụng khi bạn cần định vị nút của một số cơ chế. Ví dụ đơn giản nhất là CNC, máy in 3D, v.v. Ngoài ra, với sự trợ giúp của "shagovikov" đôi khi điều khiển vị trí bướm ga của xe - và đây chỉ là một phần nhỏ trong ứng dụng của họ.

Một mô tả về các chức năng và tính năng của các loại ổ điện này là một chủ đề cho một bài viết riêng. Nếu bạn quan tâm, viết bình luận và chúng tôi sẽ xuất bản nó!

Một động cơ tuyến tính, trái ngược với tất cả các bên trên, chuyển động của trục của nó không phải là quay, mà là tịnh tiến. Đó là, nó không quay, mà di chuyển qua lại trên đường. Chúng khác nhau:

• AC dựa trên nguyên tắc hoạt động tương tự như động cơ đồng bộ và không đồng bộ;
• dòng điện trực tiếp;
• áp điện;
• từ tính.

Trong thực tế, chúng rất hiếm, chúng được sử dụng như một ổ đĩa cho đường sắt một đường ray, để nuôi cơ thể làm việc trong các máy móc khác nhau.

Tuy nhiên, phân loại được đưa ra trong bài viết đã được chọn từ quan điểm thực tiễn, trong khi trong tài liệu, nó được đề xuất để phân chia ổ đĩa điện theo các tiêu chí sau.

Theo các chi tiết cụ thể của mô-men xoắn được tạo ra:

• cuồng loạn;
• điện từ.

Tùy chọn phân loại tiếp theo dựa trên sự khác biệt trong thiết kế và tính năng của thiết kế.

Theo loại và vị trí của trục:

• với sự sắp xếp theo chiều ngang của một trục;
• với vị trí trục dọc.

Bảo vệ khỏi các hành động môi trường:

• bảo vệ khỏi độ ẩm cao và bụi;
• cho hoạt động trong phòng nổ.

Theo thời lượng của chế độ hoạt động:

• không liên tục (tời, cần cẩu, động cơ van cổng);
• cho hoạt động liên tục (máy bơm, thông gió, vv).

Bằng sức mạnh, bạn cũng có thể phân biệt những chiếc xe nhỏ, vừa, công suất cao. Tuy nhiên, sẽ không có ý nghĩa gì khi mang giới hạn của các công suất này, vì đâu đó khoảng 6 MW là công suất trung bình và ở đâu đó khoảng 1 kW là một con số khổng lồ.

Không thể kiểm tra tất cả các loại trong một bài viết một cách chi tiết, vì vậy chúng tôi sẽ xem xét từng phiên bản riêng biệt.Chúng tôi hy vọng rằng việc phân loại được cung cấp ngắn gọn giúp bạn hiểu loại động cơ DC và AC là gì, cũng như sự khác biệt và tính năng ứng dụng của chúng là gì!

Tài liệu liên quan:

• Làm thế nào để có được dòng điện xoay chiều
• Các loại ổn áp
• Cách làm động cơ điện đơn giản bằng chính đôi tay của bạn