Електродвигуни

1. колекторні електродвигуни
2. універсальний електродвигун
3. Колекторний електродвигун постійного струму
4. безколекторні електродвигуни
5. асинхронний електродвигун
6. Cінхронний електродвигун
7. серводвигун
8. момент електродвигуна
9. потужність електродвигуна
10. механічна потужність
11. Коефіцієнт корисної дії електродвигуна
12. Частота обертів
13. Момент інерції ротора
14. Номінальну напругу
15. Електрична постійна часу
16. механічна характеристика
17. Російські виробники електродвигунів
18. Виробники електродвигунів ближнього зарубіжжя

Наши партнеры ArtmMisto

Дмитро Льовкін Електричний двигун,

скорочено електродвигун - електрична машина , За допомогою якої електрична енергія перетворюється в механічну, для приведення в рух різних механізмів. Електродвигун є основним елементом електроприводу .

У деяких режимах роботи електроприводу електродвигун здійснює зворотне перетворення енергії, тобто працює в режимі електричного генератора.

По виду створюваного механічного руху електродвигуни бувають обертові, лінійні та ін. Під електродвигуном найчастіше мається на увазі, що обертає електродвигун, так як він отримав найбільше застосування.

Областю науки і техніки вивчає електричні машини є - електромеханіка . Прийнято вважати, що її історія починається з 1 821 року, коли був створений перший електродвигун М. Фарадея.

Основними компонентами обертового електродвигуна є статор і ротор. Статор - нерухома частина, ротор - обертається частина.

Стандартна конструкція обертового електродвигуна

У більшій частині електродвигунів ротор розташовується всередині статора. Електродвигуни у яких ротор знаходиться зовні статора називаються електродвигунами зверненого типу.

1. Відповідно до закону Ампера на провідник зі струмом I в магнітному полі буде діяти сила F.

2. Якщо провідник зі струмом I зігнути в рамку і помістити в магнітне поле, то дві сторони рамки, що знаходяться під прямим кутом до магнітного поля, будуть відчувати протилежно спрямовані сили F

4. Продукція, електродвигуни мають кілька витків на якорі , Щоб забезпечити більший постійний момент . 5. Магнітне поле може створюватися як магнітами, так і електромагнітами. Електромагніт зазвичай представляє з себе провід намотаний на сердечник. Таким чином, за закону електромагнітної індукції ток протікає в рамки буде індукувати струм в обмотки електромагніту, який в свою чергу буде створювати магнітне поле.

Примітка:

1. Зазначена категорія не представляє окремий клас електродвигунів, так як пристрої, що входять у розглянуту категорію (БДПС, ВРД), є комбінацією бесколлекторного двигуна, електричного перетворювача (інвертора) і, в деяких випадках, - датчика положення ротора. У даних пристроях електричний перетворювач, на увазі його невисокої складності і невеликих габаритів, зазвичай інтегрований в електродвигун.
2. Вентильний двигун може бути визначений як електричний двигун, який має датчик положення ротора, керуючий напівпровідникових перетворювачем, що здійснює узгоджену комутацію обмотки якоря [5] .
3. Вентильний електродвигун постійного струму - електродвигун постійного струму, вентильний комутуючі пристрій якого є інвертор, керований або по положенню ротора, або по фазі напруги на обмотки якоря, або по положенню магнітного поля [1] .
4. Електродвигуни використовувані в БДПС і ВРД є двигунами змінного струму, при цьому за рахунок наявності в даних пристроях електричного перетворювача вони підключаються до мережі постійного струму.
5. Кроковий двигун не є окремим класом двигуна. Конструктивно він вдає із себе СДПМ , СРД або гібридний СРД-ПМ.

абревіатура:

колекторні електродвигуни

Колекторна машина - обертається електрична машина , У якій хоча б одна з обмоток, що беруть участь в основному процесі перетворення енергії, з'єднана з колектором [1] . У колекторному двигуні щітково-колекторний вузол виконує функцію датчика положення ротора і перемикача струму в обмотках.

безколекторні електродвигуни

У безколекторних електродвигунів можуть бути контактні кільця з щітками, таким чином не треба плутати безколекторні і бесщеточние електродвигуни.

безщіткового машина - обертається електрична машина , В якій всі електричні зв'язки обмоток, що беруть участь в основному процесі перетворення енергії, здійснюються без ковзних електричних контактів [1] .

момент електродвигуна

Момент, що обертає (синоніми: обертальний момент, що крутить момент, момент сили) - векторна фізична величина, що дорівнює добутку радіус вектора, проведеного від осі обертання до точки прикладання сили, на вектор цієї сили.

,

• де M - крутний момент, Нм,
• F - сила, Н,
• r - радіус-вектор, м

потужність електродвигуна

Потужність електродвигуна - це корисна механічна потужність на валу електродвигуна.

механічна потужність

Потужність - фізична величина, що показує яку роботу механізм здійснює в одиницю часу.

,

• де P - потужність, Вт,
• A - робота, Дж,
• t - час, з

Робота - скалярна фізична величина, що дорівнює добутку проекції сили на напрямок F і шляхи s, прохідного точкою прикладання сили [2] .

,

• де s - відстань, м

Для обертального руху

,

,

Таким чином можна обчислити значення механічної потужності на валу, що обертається електродвигуна

Довідка: Номінальне значення - значення параметра електротехнічного вироби (пристрої), вказане виробником, при якому воно повинно працювати, що є вихідним для відліку відхилень.

Коефіцієнт корисної дії електродвигуна

Коефіцієнт корисної дії (ККД) електродвигуна - характеристика ефективності машини щодо перетворення електричної енергії в механічну.

,

При цьому втрати в електродвигуни обумовлені:
• електричними втратами - у вигляді тепла в результаті нагрівання провідників зі струмом;
• магнітними втратами - втрати на перемагнічування сердечника: втрати на вихрові струми, на гістерезис і на магнітне післядія;
• механічними втратами - втрати на тертя в підшипниках, на вентиляцію, на щітках (при їх наявності);
• додатковими втратами - втрати викликані вищими гармоніками магнітних полів, що виникають через зубчастого будови статора, ротора і наявності вищих гармонік магніторушійної сили обмоток.

ККД електродвигуна може варіюватися від 10 до 99% в залежності від типу і конструкції.

Міжнародна електротехнічна комісія (International Electrotechnical Commission) визначає вимоги до ефективності електродвигунів. Відповідно до стандарту IEC 60034-31: 2010 визначено чотири класи ефективності для синхронних і асинхронних електродвигунів: IE1, IE2, IE3 і IE4.

Частота обертів

• де n - частота обертання електродвигуна, об / хв

Момент інерції ротора

Момент інерції - скалярна фізична величина, що є мірою інертності тіла в обертальному русі навколо осі, дорівнює сумі творів мас матеріальних точок на квадрати їх відстаней від осі

,

• де J - момент інерції, кг ∙ м2,
• m - маса, кг

Номінальну напругу

Номінальна напруга (англ. Rated voltage) - напруга на яке спроектована мережа або обладнання і до якого відносять їх робочі характеристики [3] .

Електрична постійна часу

Електрична постійна часу - це час, що відраховується з моменту подачі постійної напруги на електродвигун, за яке струм досягає рівня в 63,21% (1-1 / e) від свого кінцевого значення.

,

механічна характеристика

Механічна характеристика двигуна представляє собою графічно виражену залежність частоти обертання валу від електромагнітного моменту при постійній напрузі харчування.

Нижче представлені порівняльні характеристики зовні комутованих електродвигунів, в ракурсі застосування в якості тягових електродвигунів в транспортних засобах.

• Порівняння механічних характеристик електродвигунів різних типів при обмеженому струмі статора

• Залежність потужності від швидкості обертання валу для двигунів різних типів при обмеженому струмі статора

параметр
АДКР
СДПМП
СДПМВ
СРД-ПМ
СДОВ Постійність потужності у всьому діапазоні швидкостей Момент до току статора Ефективність (ККД) в усьому робочому діапазоні Вага

Примітка:

Помаранчевий колір - найнижчий показник, жовтий колір - середній показник, світло-жовтий колір - високий показник.

абревіатура:

Відповідно до вище наведеними показниками гібридний синхронний електродвигун, а саме синхронний реактивний електродвигун із вбудованими постійними магнітами, є найбільш підходящим для застосування в якості тягового електродвигуна в автомобілебудуванні (вибір проводився для концепту автомобілів BMW i3 & BMW i8). Використання реактивного моменту забезпечує високу потужність у верхньому діапазоні швидкостей. Більш того такий двигун забезпечує дуже високу ефективність (ККД) в широкому робочому діапазоні [7] .

Електродвигуни є найбільшими споживачами електроенергії в світі, на них припадає близько 45% від всієї споживаної електроенергії [6] .

Електродвигуни використовуються повсюдно, основні області застосування:
• промисловість: насоси, вентилятори, компресори, конвеєри, рушійна сила для інших машин та ін.
• будівництво: насоси, вентилятори, конвеєри, ліфти, системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря тощо.
• споживчі пристрої: холодильники, кондиціонери, персональні комп'ютери і ноутбуки (жорсткі диски, вентилятори), пилососи, пральні машинки, міксери та ін.

ЕД1 Функції Області застосування обертаються електродвигуни Насоси Системи водопостачання та водовідведення Системи перекачування охолодженої або нагрітої води, системи опалення, ОВК2, системи поливу Системи каналізації Перекачування нафтопродуктів Вентилятори Припливно-витяжна вентиляція, ОВК2, вентилятори Компресори Системи вентиляції, холодильні та морозильні установки, ОВК2 Накопичення і розподіл стисненого повітря, пневматичні системи системи скраплення газу, системи перекачування природного газу Обертання, змішування, рух прокатного й стан, верстати: обробка металу, каменю, пластика Пресове устаткування: обробка алюмінію, пластику Обробка текстилю: ткацтво, прання, сушка Змішування, збовтування: їжа, фарби, пластики Транспорт Пасажирські ліфти, ескалатори, конвеєри Вантажні ліфти, підйомні крани, підйомники, конвеєри, лебідки Транспортні засоби: поїзди, трамваї, тролейбуси, автомобілі, електромобілі, автобуси, мотоцикли, велосипеди, зубчаста залізниця, канатна дорога Кутові переміщення
( крокові двигуни , серводвігателі ) Вентилі (відкрити / закрити) Серво (установка положення) Лінійні електродвигуни Відкрити / закрити Вентилі Сортування Виробництво Хапати і переміщати Роботи

Примітка:

1. ЕД - електродвигун
2. ОВК - системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря

Російські виробники електродвигунів

регіон Виробник Асинхронний двигун синхронний двигун УД КДПТ АДКР АДФР СДОВ СДПМ , серво СРД , СГД кроковий КДПТ ОВ КДПТ ПМ Краснодарський край Армавірський електротехнічний завод Свердловська область Баранчінскій електромеханічний завод Володимир Володимирський електромоторний завод Санкт-Петербург ВНИТИ ЕМ Москва ЗВИ
Московський електромеханічний завод імені Володимира Ілліча Перм ІОЛЛА Республіка Марій Ел Красногорський завод "Електродвигун" Воронеж МЕЛ Новочеркаськ Новочеркаський електровозобудівний завод Санкт-Петербург НВО "Електричні машини" Томська область НПО Сібелектромотор Новосибірськ НВО ЕЛСІБ Удмуртська республіка сарапульський електрогенераторний завод Кіров Електромашинобудівельний завод Лепсе Санкт-Петербург Ленінградський електромашинобудівний завод Псков Псковський електромашинобудівний завод Ярославль Рославский електромашинобудівний завод

абревіатура:

Виробники електродвигунів ближнього зарубіжжя

Виробники електродвигунів далекого зарубіжжя

бібліографічний список

• ГОСТ 27471-87 Машини електричні обертові. Терміни та визначення.
• І.В.Савельев. Курс загальної фізики, тому I. Механіка, коливання і хвилі, молекулярна фізіка.-М.: Наука, 1970.
• ГОСТ 29322-92 (МЕК 38-83) Стандартні напруги.
• ГОСТ 16264.0-85 Електродвигуни малої потужності
• А.І.Вольдек, В.В.Попов. Електричні машини. Машини змінного струму: Підручник для вузів.- СПб .: Питер, 2007.
• Paul Waide, Conrad U. Brunner. Energy-Efficiency Policy Opportunities for Electric Motor-Driven Systems. International Energy Agency Working Paper, Energy Efficiency Series .: Paris, 2011 року.
• Dr. J. Merwerth. The hybrid-synchronous machine of the new BMW i3 & i8 challenges with electric traction drives for vehicles. BMW Group, Workshop University Lund: Lund, 2014.