Lo que necesita saber sobre los motores eléctricos modernos.

El artículo analiza varios tipos de motores eléctricos, sus ventajas y desventajas, las perspectivas de desarrollo.

Tipos de motores electricos

Los motores eléctricos, en la actualidad, son un componente indispensable de cualquier producción. En los servicios públicos y en la vida cotidiana, también se usan con mucha frecuencia. Por ejemplo, estos son ventiladores, aires acondicionados, bombas para calefacción, etc. Por lo tanto, un electricista moderno necesita estar bien versado en los tipos y el diseño de estas unidades.

Entonces, enumeramos los tipos más comunes de motores eléctricos:

1. Motores de corriente continua, con un ancla magnética permanente;

2. Motores de corriente continua, con una armadura que tiene un devanado de excitación;

3. Motores síncronos de corriente alterna;

4. Motores de inducción de corriente alterna;

5. Servomotores;

6. Motores de inducción lineales;

7. Rodillos de motor, es decir rodillos dentro de los cuales se ubican los motores eléctricos con engranajes;

8. Motores de válvula.

Motores de corriente continua

Este tipo de motor se usaba anteriormente de forma muy generalizada, pero en la actualidad se reemplaza casi por completo por motores eléctricos asíncronos, debido al bajo costo comparativo de la aplicación de este último. Una nueva dirección en el desarrollo de motores de CC son los motores de válvula de CC con una armadura de imán permanente.

Motores síncronos

Los motores eléctricos síncronos se utilizan a menudo para varios tipos de unidades que funcionan a una velocidad constante, es decir. para ventiladores, compresores, bombas, generadores de CC, etc. Estos son motores con una potencia de 20 - 10,000 kW, para velocidades de rotación de 125 - 1000 rpm.

Los motores difieren de los generadores en presencia de un rotor, necesario para el arranque asíncrono, un devanado adicional en cortocircuito, así como un espacio relativamente más pequeño entre el estator y el rotor.

Los motores síncronos tienen eficiencia mayor, y la masa por unidad de potencia es menor que la de las asíncronas a la misma velocidad de rotación. Una característica valiosa de un motor síncrono en comparación con un motor asíncrono es la capacidad de regularlo. corriente reactivaes decir cosφ debido a un cambio en la corriente de excitación del devanado del inducido. Por lo tanto, es posible hacer que el cosφ esté cerca de la unidad en todos los rangos de operación y, por lo tanto, aumentar la eficiencia y reducir las pérdidas en la red de suministro de energía.

Motores de inducción

Actualmente, este es el tipo de motor más utilizado. Un motor de inducción es un motor de corriente alterna cuya velocidad del rotor es menor que la frecuencia de rotación del campo magnético creado por el estator.

Al cambiar la frecuencia y el ciclo de trabajo del voltaje suministrado al estator, es posible cambiar la velocidad de rotación y el momento en el eje del motor. Los motores de inducción de jaula de ardilla más utilizados. El rotor está hecho de aluminio, lo que reduce su peso y costo.

Las principales ventajas de tales motores son su bajo precio y bajo peso. La reparación de este tipo de motor eléctrico es relativamente simple y económica.

Las principales desventajas son un pequeño par de arranque en el eje y una gran corriente de arranque 3-5 veces mayor que la de trabajo. Otro gran inconveniente de un motor de inducción es su baja eficiencia en modo de carga parcial. Por ejemplo, con una carga del 30% del valor nominal, la eficiencia puede caer del 90% al 40-60%.

La forma principal de lidiar con las desventajas de un motor de inducción es usar un variador de frecuencia. Accionamiento de frecuencia convierte la tensión de red 220 / 380V en una tensión de pulso de frecuencia variable y ciclo de trabajo. Por lo tanto, es posible cambiar ampliamente la velocidad y el par en el eje del motor y eliminar casi todos sus defectos inherentes.La única "mosca en la pomada" en este "barril de miel" es el alto precio del convertidor de frecuencia, ¡pero en la práctica todos los costos se amortizan en un año!

Servomotores

Estos motores ocupan un nicho especial; se usan donde se requieren cambios de precisión en la posición y la velocidad. Estas son tecnología espacial, robótica, máquinas CNC, etc.

Dichos motores se distinguen por el uso de anclajes de diámetro pequeño, como El diámetro pequeño es ligero. Debido al bajo peso, es posible lograr la máxima aceleración, es decir. movimientos rápidos Estos motores generalmente tienen un sistema de sensor de retroalimentación, que permite aumentar la precisión del movimiento e implementar algoritmos complejos para el movimiento y la interacción de varios sistemas.

Motores de inducción lineal

Un motor de inducción lineal crea un campo magnético que mueve la placa en el motor. ¡La precisión del movimiento puede ser de 0.03 mm por metro de movimiento, que es tres veces menos que el grosor de un cabello humano! Por lo general, una placa (control deslizante) está unida a un mecanismo que debe moverse.

Dichos motores tienen una velocidad de desplazamiento muy alta (hasta 5 m / s) y, por lo tanto, un alto rendimiento. La velocidad de movimiento y el paso se pueden cambiar. Dado que el motor tiene un mínimo de piezas móviles, tiene una alta fiabilidad.

Rodillos de motor

El diseño de tales rodillos es bastante simple: dentro del rodillo impulsor hay un motor de CC en miniatura y una caja de engranajes. Los rodillos de motor se utilizan en varios transportadores y líneas de clasificación.

Las ventajas de los rodillos motorizados son un bajo nivel de ruido, una mayor eficiencia en comparación con un accionamiento externo, el rodillo motor prácticamente no requiere mantenimiento, ya que solo funciona cuando necesita mover el transportador, su recurso es muy grande. Cuando tal rodillo falla, puede ser reemplazado por otro en el menor tiempo posible.

Motores de válvula

Una válvula se llama cualquier motor en el que la regulación de los modos de operación se realiza utilizando convertidores de semiconductores (válvula). Como regla, este es un motor síncrono con excitación de imanes permanentes. El estator del motor está controlado por un inversor con control por microprocesador. El motor está equipado con un sistema de sensores para proporcionar información sobre la posición, la velocidad y la aceleración.

Las principales ventajas de los motores eléctricos de válvula son:

1. La falta de contacto y la falta de nodos que requieren mantenimiento,

2. Alto recurso;

3. Un gran par de arranque y una gran capacidad de sobrecarga del momento (5 o más veces);

4. Transitorios de alto rendimiento;

5. Una amplia gama de ajustes para la velocidad de 1: 10000 o más, que es al menos dos órdenes de magnitud más alta que la de los motores asíncronos;

6. Los mejores indicadores de eficiencia y cosφ, su eficiencia en todas las cargas supera el 90%. Al mismo tiempo, en motores asíncronos, ¡la eficiencia a medias cargas puede caer al 40-60%!

7. Corrientes mínimas de circuito abierto y corrientes de entrada;

8. Indicadores de peso y tamaño mínimos;

9. El período mínimo de recuperación.

Por características de diseño, tales motores se dividen en dos tipos principales: motores de CC y CA sin contacto.

La dirección principal de mejorar los motores de válvulas en este momento es el desarrollo de algoritmos de control adaptativos sin sensores. Esto reducirá el costo y aumentará la confiabilidad de tales unidades.

En un artículo tan pequeño, por supuesto, es imposible reflejar todos los aspectos del desarrollo de los sistemas de accionamiento eléctrico, porque Esta es un área muy interesante y de rápido desarrollo en tecnología. Las exposiciones anuales de ingeniería eléctrica demuestran claramente el crecimiento constante en el número de empresas que buscan dominar esta área. Los líderes de este mercado, como siempre, son Siemens AG, General Electric, Bosch Rexroth AG, Ansaldo, Fanuc, etc.

Comments

[#1 Marat]

Los mejores motores son los motores de inducción de jaula de ardilla. Cada electricista descubrirá cómo conectarlos. El dispositivo es simple, no caprichoso de operar. En cualquier empresa, hay personas que, en caso de avería, pueden repararlos y rebobinarlos. Los motores asíncronos tienen dos inconvenientes: altas corrientes de entrada y la dificultad de controlar la velocidad de rotación. Con el desarrollo de la tecnología electrónica y de microprocesador y la incorporación de dispositivos como arrancadores suaves (arrancadores suaves) y convertidores de frecuencia, estas desventajas de los motores de inducción se eliminan fácilmente. Pronto, los mismos motores de CC permanecerán en uso solo en áreas muy estrechas y específicas, bueno, tal vez en algún lugar del transporte. Simplemente tienen demasiados defectos y a todos no les gustan. Los motores de inducción son mucho más simples, mejores y más convenientes.

[#2 Cirilo]

Permítanme agregar otra mosca en la pomada al barril de miel para los motores de las válvulas. Esto es especialmente importante en los accionamientos del movimiento principal de las máquinas. Es imposible regular el flujo de excitación para los motores de válvula, es decir, es imposible usar un modo de operación con potencia constante, por lo tanto, en las máquinas, se usa cada vez más un husillo del motor, es decir, el husillo de la máquina también es el rotor del motor eléctrico. El dispositivo es simple, económico y eficiente.

[#3 Ruslan]

Ahora todo lo que necesitas saber. Lo sé, gracias a ti.

[#4]

Impulsiones futuras constantes, así como la corriente continua en su conjunto.
Solía ​​haber un problema en la conversión de corriente continua. Con una variable, fue mucho más fácil de hacer. Pero con el desarrollo de la electrónica de potencia, este problema se ha resuelto. Ya se utilizan activamente convertidores para potencia de varios MW. Tome las mismas turbinas eólicas que tienen una potencia de 2-3 MW. Ya están trabajando en el convertidor.
Los convertidores con mayor eficiencia tienen la capacidad de cambiar el factor de potencia.
Además, los paneles solares generan corriente continua, la electrónica consume corriente continua. Los vehículos eléctricos tienen baterías y deben cargarse con corriente continua. Además, hay motores de corriente continua.
El motor de CC es MUCHO más fácil de conducir. Tienen una mejor característica de frecuencia de momento. Si coloca imanes permanentes en el estator, obtendrá un generador / motor compacto y conveniente con una eficiencia superior a la de un asíncrono. Los generadores de CC no consumen energía reactiva para crear flujo magnético.

[#5 Opti]

Cirilo,
"Permítanme agregar otra mosca en el ungüento al barril de miel de los motores de válvula. Esto es especialmente importante en los accionamientos del movimiento principal de las máquinas. Para los motores de válvula es imposible regular el flujo de excitación, es decir, no se puede usar el modo de potencia constante".
Y nadie va a usar motores eléctricos de válvula en máquinas, son excelentes en sus características para automóviles y aviones.
¿Y por qué conseguiste que el motor eléctrico de la válvula no se pueda usar en modo con potencia constante? ¿Qué tontería?

[#6]

Cada tipo de motor tiene sus propias ventajas y desventajas.

Los motores de CC tienen imanes en el estator, que crean campos fuertes y no reducen el momento de inercia del rotor, pero el rotor de dicho motor necesita ser alimentado, debe usar un colector, de ahí las desventajas de este motor: baja confiabilidad, bajo recurso, incapacidad para usar en un entorno inflamable, tamaño extra , momento adicional de inercia.Sería posible colocar los imanes en el rotor, pero luego debe alimentar el motor con el controlador, y el motor se llamará válvula.

Un motor de inducción es bastante prometedor, pero no en la versión clásica, para su funcionamiento completo, todavía necesita un controlador o un convertidor de pulso, su ventaja, un buen desarrollo tecnológico.

La tecnología más prometedora, en mi opinión, son los motores de chorro de válvula, sin contar el controlador, entre otras cosas, son mucho más baratos que cualquier tipo de motores, incluidos los asíncronos, ya que son de construcción más simple y requieren menos material conductor (cobre). Pero también tienen desventajas, como el ruido.

[#7 Alex Shur]

El autor ha realizado algunos trabajos, pero el artículo es crudo. No existe un enfoque sistemático para la presentación y errores obvios. Entonces, las ventajas y desventajas de los motores de válvula se describen en detalle y punto por punto, mientras que otros motores son casuales. La clasificación de los motores es incorrecta. Es necesario clasificar dentro del marco de un atributo específico, y no solo de alguna manera. No puede escribir que un motor es de válvula y el otro es rojo. Entonces, los rodillos motorizados descritos en el artículo (cláusula 7 de la clasificación) difieren de los demás en la lista no por el principio del trabajo, sino por su diseño. Dentro del rodillo, se pueden instalar todos los tipos de motores del 1 al 8, excepto 6 (lineal).