השוואה בין סוגים שונים של מנועים חשמליים (מה ההבדל), מאפיינים, יתרונות וחסרונות, מאפייני השימוש בהם
אפשרויות התכנון של מנועים חשמליים מבטיחות את מילוי הדרישות השונות - מבחינת הספק, מאפיינים מכניים ותנאי עבודה חיצוניים. זה מאפשר לתעשייה האלקטרונית לייצר סדרות מיוחדות של מנועים המיועדים לתעשיות מסוימות, התואמות באופן מלא את אופן הפעולה של מכונות עבודה אלו.
בחירת מנוע חשמלי מתחילה בבחירת סוג המנוע התואם למאפיינים המכניים של מצב הפעולה של מנגנון ההנעה, תוך התחשבות במאפיינים הכלכליים של הסוגים השונים: מחיר, יעילות, cos phi.
תעשיית החשמל מייצרת את סוגי המנועים החשמליים הבאים:
מנועי כלוב סנאי תלת פאזי אסינכרוני
מכל סוגי המנועים החשמליים, הם הפשוטים ביותר בעיצובם, אמינים מכנית, קלים לתפעול ולשליטה, והזולים ביותר. המאפיין המכני הוא "נוקשה": המהירות משתנה מעט בכל ערכי העומס.זרם התחלה גדול (פי 5-7 נומינלי). שליטה בסיבובים קשה וכמעט מעולם לא נעשתה בעבר.
מיוצרים מנועים חשמליים מרובי מהירויות, המשמשים בכוננים של מכונות חיתוך מתכת ויחידות שונות שאין להן מכשירים מיוחדים לשינוי המהירות. הם מיוצרים עם רוטור כלוב סנאי, שתיים, שלוש וארבע מהירויות, עם החלפת מספר הקטבים של מתפתל הסטטור.
החיסרון העיקרי של מנועים חשמליים אסינכרוניים הוא גורם כוח (cos phi) תמיד פחות מאחד באופן ניכר, במיוחד תחת עומס.
נכון לעכשיו, הבעיות הקשורות לזרם התנעה גדול של מנועים חשמליים תלת פאזיים אסינכרוניים נפתרות בעזרתמנות ראשונות רכות (מתחילים רכים), ובעיות בקרת מהירות נפתרות על ידי חיבור מנועים חשמלייםממירי תדרים.
היתרונות של מנועים חשמליים אסינכרוניים, אשר סיפקו יישום כה רחב ונרחב, הם כדלקמן:
-
תוצאות כלכליות גבוהות. היעילות של מנועים חשמליים לשימוש המוני היא בטווח של 0.8-7-0.9, למכונות גדולות - עד 0.95 ויותר;
-
פשטות העיצוב, אמינות מכנית, קלות ניהול;
-
אפשרות שחרור לכל יכולת הכרחית מעשית;
-
יישום קל של צורות המבנה של המנוע לתנאי תפעול: בטמפרטורות גבוהות, התקנה חיצונית וחשיפה לגורמי אקלים שונים, בנוכחות אבק או לחות גבוהה, בתנאי פיצוץ וכו'.
-
פשטות של בקרה אוטומטית, הן כמכונה עובדת אחת והן כקבוצה שלהן המחוברת בתהליך ייצור אחד.
מנועים חשמליים תלת פאזיים אסינכרוניים עם טבעות החלקה והתנעה ריאוסטטית
בהשוואה לקצר חשמלי - מורכבות גדולה יותר של בקרות ועלות גבוהה. שאר המאפיינים זהים למנועים חשמליים תלת פאזיים אסינכרוניים עם רוטור של כלוב סנאי.
מנועים חשמליים חד פאזיים אסינכרוניים
בהשוואה לתלת פאזי - יעילות נמוכה יותר, cos phi נמוך יותר. הם מיוצרים רק בקיבולת יחידה קטנה.
המכשיר ועיקרון הפעולה של מנועים חשמליים אסינכרוניים
מנועים מרובי מהירויות והשימוש בהם
מנועים סינכרוניים
מבחינה מבנית מורכבת ויקרה יותר מאשר אסינכרוני; קשה יותר לניהול. היעילות גבוהה משמעותית מזו של אסינכרונים. המהפכות תלויות רק בתדירות הזרם ובתדירות קבועה הן ללא שינוי לחלוטין עבור כל העומסים. בקרת מהירות לא חלה. היתרון העיקרי הוא האפשרות לעבוד עם cos phi = 1 ובמצב קיבולי. הם מיוצרים ומשמשים בעיקר בהספקי יחידה מעל 100 קילוואט.
כיצד להבחין בין מנוע סינכרוני למנוע אינדוקציה
שיטות ותכניות להתנעת מנועים סינכרוניים
מנועי AC
היתרון העיקרי הוא בקרת מהירות טובה. מורכב מבחינה מבנית. נוכחותם של אספן ומברשות משפיעה על אמינות המנוע החשמלי ודורשת תחזוקה מיוחדת שלהם.
מנועים חשמליים עם זרם ישר, סדרתי, עירור מקביל ומעורב
מבחינה מבנית, זה הרבה יותר מורכב והרבה יותר יקר מאשר אסינכרוני. קשה יותר לשלוט בהם ודורשים פיקוח תפעולי מתמיד. היתרון העיקרי הוא היכולת הקלה לשליטה חלקה ובטווח רחב למדי של בקרת מהירות.
המאפיינים המכניים של מנועי סדרה הם "רכים": המהירות משתנה ברגישות רבה עם העומס, מהירות מנוע ה-shunt משתנה מעט עם תנודות העומס.
חסרון נפוץ של מנועי DC הוא הצורך במכשירים נוספים להשגת זרם ישר (מגברים מגנטיים, ווסתי מתח תיריסטורים וכו').
המכשיר ועיקרון הפעולה של מנועי DC מודרניים ללא מברשות
מנועים חשמליים של מערכות בקרה אוטומטיות: מנועי צעד וסרוו.
מה ההבדל בין כונן סרוו למנוע צעד
בתוך הסוג הנבחר, המנוע נבחר עבור מהירות הסיבוב הנדרשת וההספק הנדרש.
הבחירה הנכונה של המנוע מנקודת מבט של כוח חשובה מאוד, ומשפיעה באופן משמעותי על האינדיקטורים הכלכליים ועל הפריון של המכונות הפועלות.
התוצאה של הערכת יתר של ההספק המותקן של מנועים תהיה הפעלה עם ערכי יעילות מופחתים, ולמנועי אינדוקציה AC עם ערכי cos phi מופחתים, בנוסף, השקעה הונית עבור ציוד חשמלי תוערכת יתר על המידה.
חוסר הערכת הכוח יוביל בהכרח לעובדה שהמנוע יתחמם יתר על המידה ויכשל במהירות.
ככל שהעומס על המנוע גדול יותר, כך כמות החום שנוצרת במכונית גדולה יותר, כלומר, הטמפרטורה שבה היא תשקע גבוהה יותר. שיווי משקל תרמי.
בתכנון של מכונות חשמליות, האלמנט הרגיש ביותר לטמפרטורה הקובע את יכולת העומס של המכונה הוא בידוד הפיתולים.
כל הפסדי האנרגיה במנוע - בפיתוליו ("הפסדי נחושת"), במעגלים מגנטיים ("הפסדי פלדה"), בחיכוך של חלקים מסתובבים נגד אוויר ובמיסבים, באוורור ("הפסדים מכניים") מומרים לחום .
על פי התקנים הנוכחיים, טמפרטורת החימום של חומרי הבידוד המשמשים בדרך כלל עבור פיתולים של מכונות חשמליות (חומרי בידוד מסוג A) לא תעלה על 95 מעלות צלזיוס. בטמפרטורה זו, המנוע יכול לפעול באופן אמין במשך כ-20 שנה.
כל עלייה בטמפרטורה מעל 95 מעלות צלזיוס מובילה לבלאי מואץ של הבידוד. כך, בטמפרטורה של 110 מעלות צלזיוס, חיי השירות יקטן ל-5 שנים, בטמפרטורה של 145 מעלות צלזיוס (שניתן להשיג על ידי הגדלת חוזק הזרם לעומת הנומינלי, ב-25%) בלבד, הבידוד להיהרס למשך 1.5 חודשים, ובטמפרטורה של 225 מעלות צלזיוס (המקבילה לעלייה בחוזק הזרם ב-50%), הבידוד של הסליל יהפוך לבלתי שמיש תוך 3 שעות.
מה קובע את חיי השירות של מנועים חשמליים
בחירת המנוע מבחינת הספק נעשית בהתאם לאופי העומס שנוצר ממנגנון ההנעה. אם העומס אחיד, מה שקורה בכונן של משאבות, מאווררים, המנוע נלקח בהספק נקוב השווה לעומס.
עם זאת, לעתים קרובות הרבה יותר, לוח הזמנים של עומס המנוע אינו אחיד: עליות עומס מתחלפות עם ירידות, עד לסרק. במקרים אלה, המנוע נבחר עם הספק נקוב נמוך מהעומס המרבי, מכיוון שבתקופות של עומס מופחת (או בלימה) המנוע יתקרר.
פותחו שיטות לבחירת כוח המנוע בהתאם ללוח העומס שלו, כלומר. עם מצב הפעולה של מנגנון ההנעה. אלה מפורטים במדריכים מיוחדים.
מבחר מנועים חשמליים לציוד עם סוגים שונים של עומס ומצבי פעולה
בחירת ציוד חשמלי לפי מאפיינים טכניים
הבחירה של ערכת החיבור של השלבים של המנוע החשמלי - חיבור הפיתולים עם כוכב ודלתא