Confronto tra diversi tipi di motori elettrici (qual è la differenza), caratteristiche, vantaggi e svantaggi, caratteristiche del loro utilizzo
Le possibilità di progettazione dei motori elettrici garantiscono il soddisfacimento di vari requisiti - in termini di potenza, caratteristiche meccaniche e condizioni di lavoro esterne. Ciò consente all'industria elettrotecnica di produrre serie specializzate di motori destinati a determinate industrie, che corrispondono in modo più completo alla modalità di funzionamento di queste macchine funzionanti.
La selezione di un motore elettrico inizia con la selezione del tipo di motore corrispondente alle caratteristiche meccaniche della modalità di funzionamento del meccanismo di azionamento, tenendo conto delle caratteristiche economiche delle diverse tipologie: prezzo, rendimento, cos phi.
L'industria elettrica produce i seguenti tipi di motori elettrici:
Motori asincroni trifase a gabbia di scoiattolo
Di tutti i tipi di motori elettrici, sono i più semplici nel design, meccanicamente affidabili, facili da usare e controllare e i più economici. La caratteristica meccanica è «rigida»: la velocità varia poco a tutti i valori di carico.Grande corrente di avviamento (5-7 volte nominale). Controllare i giri è difficile e non è quasi mai stato fatto prima.
Vengono prodotti motori elettrici a più velocità, utilizzati negli azionamenti di macchine per il taglio dei metalli e varie unità che non dispongono di dispositivi speciali per la modifica della velocità. Sono prodotti con rotore a gabbia di scoiattolo, a due, tre e quattro velocità, con commutazione del numero di poli dell'avvolgimento statorico.
Il principale svantaggio dei motori elettrici asincroni è Fattore di potenza (cos phi) è sempre notevolmente inferiore a uno, specialmente sotto carico.
Attualmente, i problemi associati a una grande corrente di avviamento di motori elettrici asincroni trifase vengono risolti con l'aiutosoft starter (avviatori statici) e i problemi di controllo della velocità vengono risolti collegando i motori elettrici attraversoconvertitori di frequenza.
I vantaggi dei motori elettrici asincroni, che hanno fornito un'applicazione così ampia e diffusa, sono i seguenti:
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alti risultati economici. L'efficienza dei motori elettrici per uso di massa è compresa tra 0,8-7-0,9, per macchine di grandi dimensioni - fino a 0,95 e oltre;
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semplicità di progettazione, affidabilità meccanica, facilità di gestione;
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la possibilità di rilascio a qualsiasi capacità praticamente necessaria;
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facile applicabilità delle forme strutturali del motore alle condizioni operative: a temperature elevate, installazione all'aperto ed esposizione a vari fattori climatici, in presenza di polvere o elevata umidità, in condizioni esplosive, ecc.
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semplicità di controllo automatico, sia come singola macchina operatrice che come gruppo di esse collegate da un unico processo produttivo.
Motori elettrici asincroni trifase con collettori rotanti e avviamento a reostato
Rispetto a un cortocircuito: maggiore complessità dei controlli e costi elevati. Il resto delle caratteristiche sono le stesse dei motori elettrici asincroni trifase con rotore a gabbia di scoiattolo.
Motori elettrici asincroni monofase
Rispetto al trifase: efficienza inferiore, cos phi inferiore. Sono prodotti solo in piccole capacità unitarie.
Il dispositivo e il principio di funzionamento dei motori elettrici asincroni
Motori a più velocità e loro utilizzo
Motori sincroni
Strutturalmente più complesso e più costoso dell'asincrono; più difficile da gestire. L'efficienza è significativamente superiore a quella di quelli asincroni. I giri dipendono solo dalla frequenza della corrente ea frequenza costante sono rigorosamente invariati per tutti i carichi. Il controllo della velocità non si applica. Il vantaggio principale è la possibilità di lavorare con cos phi = 1 e in modalità capacitiva. Sono prodotti e utilizzati principalmente in capacità unitarie superiori a 100 kW.
Come distinguere un motore sincrono da un motore asincrono
Metodi e schemi per l'avviamento di motori sincroni
Motori a corrente alternata
Il vantaggio principale è un buon controllo della velocità. Strutturalmente complesso. La presenza di collettore e spazzole influisce sull'affidabilità del motore elettrico e richiede una loro manutenzione speciale.
Motori elettrici ad eccitazione in corrente continua, serie, parallelo e mista
Strutturalmente, è molto più complesso e molto più costoso dell'asincrono. Sono più difficili da controllare e richiedono una supervisione operativa costante. Il vantaggio principale è la facile capacità di regolare agevolmente e in una gamma abbastanza ampia di controllo della velocità.
Le caratteristiche meccaniche dei motori in serie sono «morbide»: la velocità cambia molto sensibilmente con il carico, la velocità del motore di derivazione cambia poco con le fluttuazioni del carico.
Uno svantaggio comune dei motori CC è la necessità di dispositivi aggiuntivi per ottenere corrente continua (amplificatori magnetici, regolatori di tensione a tiristori, ecc.).
Il dispositivo e il principio di funzionamento dei moderni motori CC senza spazzole
Motori elettrici di sistemi di controllo automatico: motori passo-passo e servo.
Qual è la differenza tra un servoazionamento e un motore passo-passo
All'interno del tipo selezionato, il motore viene selezionato per la velocità di rotazione richiesta e la potenza richiesta.
La giusta scelta del motore dal punto di vista della potenza è molto importante, incidendo in modo significativo sugli indicatori economici e sulla produttività delle macchine operatrici.
Il risultato della sovrastima della potenza installata dei motori sarà il funzionamento con valori di efficienza ridotti, e per i motori a induzione CA con valori di cos phi ridotti, inoltre, l'investimento di capitale per le apparecchiature elettriche sarà sovrastimato.
Sottovalutare la potenza porterà inevitabilmente al fatto che il motore si surriscalda e si guasta rapidamente.
Maggiore è il carico sul motore, maggiore è la quantità di calore generata nell'auto, il che significa maggiore è la temperatura alla quale si stabilizzerà equilibrio termale.
Nella progettazione delle macchine elettriche, l'elemento più sensibile alla temperatura che determina la capacità di carico della macchina è l'isolamento degli avvolgimenti.
Tutte le perdite di energia nel motore - nei suoi avvolgimenti ("perdite di rame"), nei circuiti magnetici ("perdite di acciaio"), nell'attrito delle parti rotanti contro l'aria e nei cuscinetti, nella ventilazione ("perdite meccaniche") vengono convertite in calore .
Secondo le norme vigenti, la temperatura di riscaldamento dei materiali isolanti comunemente utilizzati per gli avvolgimenti delle macchine elettriche (materiali isolanti di classe A) non deve superare i 95°C. A questa temperatura il motore può funzionare in modo affidabile per circa 20 anni.
Qualsiasi aumento della temperatura superiore a 95 ° C comporta un'usura accelerata dell'isolamento. Pertanto, a una temperatura di 110 ° C, la vita utile scenderà a 5 anni, a una temperatura di 145 ° C (che può essere raggiunta aumentando la resistenza attuale rispetto a quella nominale, solo del 25%), l'isolamento si essere distrutto per 1,5 mesi e ad una temperatura di 225 ° C (che corrisponde a un aumento dell'intensità di corrente del 50%) l'isolamento della bobina diventerà inutilizzabile entro 3 ore.
Cosa determina la durata dei motori elettrici
La scelta del motore in termini di potenza viene effettuata in base alla natura del carico creato dal meccanismo di azionamento. Se il carico è uniforme, cosa che avviene nell'azionamento di pompe, ventilatori, il motore viene preso con una potenza nominale pari al carico.
Tuttavia, molto più spesso, il programma di carico del motore non è uniforme: aumenti di carico si alternano a diminuzioni, fino al minimo. In questi casi il motore viene scelto con una potenza nominale inferiore al carico massimo, perché durante i periodi di carico ridotto (o di frenata) il motore si raffredderà.
Sono stati sviluppati metodi per selezionare la potenza del motore in base al suo programma di carico, ad es. con la modalità di funzionamento del meccanismo di azionamento. Questi sono delineati in guide speciali.
Selezione di motori elettrici per apparecchiature con diversi tipi di carico e modalità operative
Selezione delle apparecchiature elettriche in base alle caratteristiche tecniche