مقارنة أنواع مختلفة من المحركات الكهربائية (ما هو الفرق) وخصائصها ومزاياها وعيوبها وخصائص استخدامها
تضمن إمكانيات تصميم المحركات الكهربائية تلبية المتطلبات المختلفة - من حيث الطاقة والخصائص الميكانيكية وظروف العمل الخارجية. يسمح هذا للصناعة الكهروتقنية بإنتاج سلسلة متخصصة من المحركات مخصصة لصناعات معينة ، تتوافق بشكل كامل مع طريقة تشغيل آلات العمل هذه.
يبدأ اختيار المحرك الكهربائي باختيار نوع المحرك المطابق للخصائص الميكانيكية لوضع التشغيل لآلية القيادة ، مع مراعاة الخصائص الاقتصادية للأنواع المختلفة: السعر والكفاءة و cos phi.
تنتج الصناعة الكهربائية الأنواع التالية من المحركات الكهربائية:
محركات قفص السنجاب ثلاثية الطور غير المتزامنة
من بين جميع أنواع المحركات الكهربائية ، فهي الأبسط في التصميم ، وموثوقة ميكانيكيًا ، وسهلة التشغيل والتحكم ، وأرخصها. الخاصية الميكانيكية هي "جامدة": تتغير السرعة قليلاً في جميع قيم الحمل.تيار بدء كبير (5-7 مرات اسمية). يعد التحكم في الدورات أمرًا صعبًا ولم يتم إجراؤه من قبل تقريبًا.
يتم إنتاج محركات كهربائية متعددة السرعات ، والتي تستخدم في محركات آلات قطع المعادن والوحدات المختلفة التي لا تحتوي على أجهزة خاصة لتغيير السرعة. يتم إنتاجها بدوار على شكل قفص سنجاب ، سرعتان وثلاث وأربع سرعات ، مع تبديل عدد أقطاب لف الجزء الثابت.
العيب الرئيسي للمحركات الكهربائية غير المتزامنة هو عامل القوى (كوس فاي) دائمًا أقل بشكل ملحوظ من واحد ، خاصةً تحت الحمل.
حاليًا ، يتم حل المشكلات المرتبطة بتيار بدء كبير للمحركات الكهربائية ثلاثية الطور غير المتزامنة بمساعدةمقبلات ناعمة (مبتدئين لينة) ، ويتم حل مشاكل التحكم في السرعة عن طريق توصيل المحركات الكهربائية من خلالمحولات التردد.
مزايا المحركات الكهربائية غير المتزامنة ، التي وفرت مثل هذا التطبيق الواسع والواسع ، هي كما يلي:
-
نتائج اقتصادية عالية. تتراوح كفاءة المحركات الكهربائية للاستخدام الجماعي بين 0.8-7-0.9 ، للآلات الكبيرة - حتى 0.95 وأكثر ؛
-
بساطة التصميم والموثوقية الميكانيكية وسهولة الإدارة ؛
-
إمكانية الإفراج عن أي قدرة ضرورية من الناحية العملية ؛
-
سهولة تطبيق الأشكال الهيكلية للمحرك في ظروف التشغيل: في درجات حرارة مرتفعة ، وتركيب خارجي ، والتعرض لعوامل مناخية مختلفة ، وفي وجود غبار أو رطوبة عالية ، وفي ظروف متفجرة ، وما إلى ذلك.
-
بساطة التحكم الآلي ، كآلة عمل واحدة ومجموعة منها متصلة بعملية إنتاج واحدة.
محركات كهربائية غير متزامنة ثلاثية الطور مع حلقات انزلاقية وبدء مقاومة ريوستات
بالمقارنة مع ماس كهربائى - تعقيد أكبر للضوابط وتكلفة عالية. بقية الخصائص هي نفسها بالنسبة للمحركات الكهربائية ثلاثية الطور غير المتزامنة مع دوار قفص السنجاب.
محركات كهربائية أحادية الطور غير متزامنة
مقارنة بثلاث مراحل - كفاءة أقل ، و كوس فاي أقل. يتم إنتاجها فقط بقدرات وحدة صغيرة.
جهاز ومبدأ تشغيل المحركات الكهربائية غير المتزامنة
المحركات متعددة السرعات واستخداماتها
محركات متزامنة
أكثر تعقيدًا من الناحية الهيكلية وأكثر تكلفة من غير المتزامن ؛ أكثر صعوبة في إدارتها. الكفاءة أعلى بكثير من تلك غير المتزامنة. تعتمد الثورات فقط على تردد التيار وبتردد ثابت لا يتغير بشكل صارم لجميع الأحمال. لا ينطبق التحكم في السرعة. الميزة الرئيسية هي إمكانية العمل مع cos phi = 1 وفي الوضع السعوي. يتم إنتاجها واستخدامها بشكل أساسي بقدرات وحدة تزيد عن 100 كيلو واط.
كيفية التمييز بين المحرك المتزامن والمحرك التعريفي
طرق ومخططات بدء تشغيل المحركات المتزامنة
محركات التيار المتردد
الميزة الرئيسية هي التحكم الجيد في السرعة. معقدة من الناحية الهيكلية. يؤثر وجود المجمع والفرش على موثوقية المحرك الكهربائي ويتطلب صيانتهما الخاصة.
محركات كهربائية ذات تيار مباشر ، وإثارة متسلسلة ومتوازية ومختلطة
من الناحية الهيكلية ، فهو أكثر تعقيدًا وأغلى بكثير من غير المتزامن. من الصعب السيطرة عليها وتتطلب إشرافًا تشغيليًا مستمرًا. الميزة الرئيسية هي القدرة السهلة على التحكم في السرعة بسلاسة وفي نطاق واسع إلى حد ما.
الخصائص الميكانيكية للمحركات المتسلسلة "ناعمة": تتغير السرعة بحساسية شديدة مع الحمل ، تتغير سرعة محرك التحويل قليلاً مع تقلبات الحمل.
العيب الشائع لمحركات التيار المستمر هو الحاجة إلى أجهزة إضافية للحصول على تيار مباشر (مكبرات صوت مغناطيسية ، منظمات جهد الثايرستور ، إلخ).
الجهاز ومبدأ تشغيل محركات التيار المستمر بدون فرش
المحركات الكهربائية لأنظمة التحكم الآلي: محركات السائر وأجهزة السيرفو.
ما هو الفرق بين محرك سيرفو ومحرك متدرج
ضمن النوع المحدد ، يتم اختيار المحرك لسرعة الدوران المطلوبة والطاقة المطلوبة.
يعد الاختيار الصحيح للمحرك من وجهة نظر القوة أمرًا مهمًا للغاية ، حيث يؤثر بشكل كبير على المؤشرات الاقتصادية وإنتاجية آلات العمل.
ستكون نتيجة المبالغة في تقدير الطاقة المركبة للمحركات هي التشغيل بقيم كفاءة منخفضة ، وبالنسبة لمحركات تحريض التيار المتردد ذات قيم cos phi المنخفضة ، بالإضافة إلى ذلك ، سيتم المبالغة في تقدير الاستثمار الرأسمالي للمعدات الكهربائية.
سيؤدي الاستهانة بالقوة حتما إلى حقيقة أن المحرك سوف يسخن بشكل زائد ويفشل بسرعة.
كلما زاد الحمل على المحرك ، زادت كمية الحرارة المتولدة في السيارة ، مما يعني ارتفاع درجة الحرارة التي تستقر عندها توازن حراري.
في تصميم الآلات الكهربائية ، يعتبر عزل الملفات هو العنصر الأكثر حساسية لدرجة الحرارة والذي يحدد سعة تحميل الماكينة.
يتم تحويل جميع فقد الطاقة في المحرك - في ملفاته ("خسائر النحاس") ، في الدوائر المغناطيسية ("خسائر الصلب") ، وفي احتكاك الأجزاء الدوارة ضد الهواء وفي المحامل ، وفي التهوية ("الخسائر الميكانيكية") إلى حرارة .
وفقًا للمعايير الحالية ، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة تسخين المواد العازلة المستخدمة بشكل شائع لملفات الآلات الكهربائية (المواد العازلة من الفئة أ) 95 درجة مئوية. عند درجة الحرارة هذه ، يمكن للمحرك أن يعمل بشكل موثوق لمدة 20 عامًا تقريبًا.
أي زيادة في درجة الحرارة فوق 95 درجة مئوية تؤدي إلى تآكل سريع للعزل. وبالتالي ، عند درجة حرارة 110 درجة مئوية ، ستنخفض مدة الخدمة إلى 5 سنوات ، عند درجة حرارة 145 درجة مئوية (والتي يمكن تحقيقها عن طريق زيادة القوة الحالية مقارنة بالاسمية ، بنسبة 25 ٪ فقط) ، فإن العزل سوف لمدة 1.5 شهر ، وعند درجة حرارة 225 درجة مئوية (وهو ما يتوافق مع زيادة في القوة الحالية بنسبة 50٪) ، سيصبح عزل الملف غير قابل للاستخدام في غضون 3 ساعات.
ما الذي يحدد عمر خدمة المحركات الكهربائية
يتم اختيار المحرك من حيث القوة اعتمادًا على طبيعة الحمل الناتج عن آلية القيادة. إذا كان الحمل موحدًا ، والذي يحدث في محرك المضخات ، والمراوح ، فإن المحرك يؤخذ بقوة مقدرة مساوية للحمل.
ومع ذلك ، في كثير من الأحيان ، يكون جدول تحميل المحرك غير متساوٍ: يزداد الحمل بالتناوب مع النقصان ، حتى التباطؤ. في هذه الحالات ، يتم اختيار المحرك بطاقة مصنفة أقل من الحد الأقصى للحمل ، لأنه خلال فترات الحمل المنخفض (أو الكبح) سوف يبرد المحرك.
تم تطوير طرق لاختيار قوة المحرك وفقًا لجدول الحمل الخاص به ، أي مع وضع التشغيل لآلية القيادة. هذه موضحة في أدلة خاصة.
اختيار المحركات الكهربائية للمعدات بأنواع مختلفة من أوضاع التحميل والتشغيل
اختيار المعدات الكهربائية حسب الخصائص التقنية
اختيار مخطط توصيل مراحل المحرك الكهربائي - توصيل اللفات بنجم ودلتا