Автор Тема: !!! Конструкция и КПД на различните типове електромотори  (Прочетена 68157 пъти)

Неактивен kaneto

  • Наблюдаващ
  • Публикации: 38
Създадох тази тема с цел да се събере справочна информация за различните видове ел. двигатели - начин на свързване и управление, предимства, недостатъци и най-вече КПД.

Във форума има информация за някои от тях, но смятам, че ще бъде много по-удобно, ако тя се събере на едно място.
« Последна редакция: Януари 31, 2012, 10:55:06 pm от altium »

Неактивен stf_trekkie

  • Неактивен
  • Публикации: 9
  • Пол: Мъж
  • Бързай бавно
  • Скайп: sith_of_darkness
1. Асинхронни двигатели (АД)

Асинхронните двигатели са най-прости като конструкция от всички класически двигатели използвани днес, също така са и най-разпространени ако става дума за задвижване на голям механичен товар. Работят на принципа на взаимодействието на 2 въртящи се магнитни полета - индуциращо в статора и индуцирано в ротора. Индуцираното поле определя ъгловата скорост на ротора. Винаги индуцираното е с по-малка ъглова скорост от индуциращото. Съществува термина хлъзгане, който представлява разликата в ъгловите скорости между двете полета.

Разделят се на 3 основни вида:
Асинхронен двигател с кафезен (или още наречен накъсо съединен ротор)
Асинхронен двигател с накъсо съединена намотка.
Асинхронен двигател с навит ротор.

Асинхронен двигател с накъсо съединена намотка
Двигателят е променливотоков еднофазен.
Разпространен във всички днешни вентилатори, задвижвани на фазово напрежение. В абсорбаторите например и т.н.

Роторът му е накъсо съединен (кафезен), а в статора си има накъсо съединена намотка, която служи да осигури поне някакво наличие на въртящ момент. Двигателят е с много ниско КПД (под 60%), с високо хлъзгане, с ниска мощност и има ограничена употреба в посочените по-горе приложения.

Асинхронен двигател с кафезен ротор
Двигателят е променливотоков трифазен или еднофазен.
Има много добро КПД (около 90-95%), но зависи и от самата машина и как е центрована от фабриката.
Този двигател е изключително разпространен, използва се в доста МПС-та. Прочетох в друга тема, че проекта на ВТУ "Тодор Каблешков" в техният електромобил е с точно такъв двигател, също така и  новият електромобил "Тесла Роудстър" също е с такъв двигател. Там имат доста свършена електроника, която осигурява доста въртящ момент още от самото тръгване на двигателя. Двигателя във варианта си захранван на линейно напрежение е възможно най-простия от всички останали двигатели. Единствените му триещи части са 2-та лагера от 2-та края на ротора.
Изключително здрави и 'дълговечни' са ако се използват разумно и в границите на параметрите си.
Аз лично съм виждал двигатели на по 50 години, които още работят и то на тежък 24-сов режим на работа. Такава ми е професията, занимавам се с електрически товароподемни съоръжения и там 99% всичко е на такива двигатели, заради голямата си поносимост на товар, голям въртящ момент и здравина.

Двигателят има 3 намотки в статора си, изведени в кутия на мотора със 6 извода /по-късно ще обясня за какво са/.
Роторът е накъсо съединен /кафезен/. Това значи, че е отлян от сплави и всичко в него е вързано накъсо, но по определен начин, който няма нужда да описвам. Двигателя в английския език се нарича 'индукционен двигател' и именно в това се крие начина му на работа. Двигателя работи като от 3-фазното променливо магнитно поле на статора се индуктира ток променлив ток в ротора, който протича на късо, съответни той прави собствено променливо магнитно поле и от взаимодействието на 2-те полета се получава въртящ момент. Полето в статора на мотора е кръгово, защото 3-те му фази са на 120° дефазирани една от друга и се движат по крива sin .. Тук вече си има математики и електротехники за да обясняват в повече подробности.  Оборотите на синхронното магнитно поле създавано от статора /нарича се синхронно, защото се върти с една и съща скорост при линейното напрежение/ зависят от честотата на захранването, номиналното за България, както и за голяма част от света - 50 Hz и от броя на чифтовете полюси на намотките... Формулата е: 60 f /2p .. f - честотата, 2р - броя на чифтовете полюси, което значи от своя страна: за двигател с 1 чифт полюси - 3000 мин-1; за 2 чифта - 1500 мин-1; за 4 чифта - 750 мин. Въртящия момент на машината е пряко свързана с тези брой на чифтовете полюси. При повишаване на чифтовете се печели въртящ момент, съответно падат оборотите, същото нещо може да се направи и редуктор след вала, но това спестява една механика... Колкото по-малко компоненти имаме, толкова по-малко са загубите. 

Двигателят може да се контролира чрез честотни инвертори (и се използва все по-често), още наречени PWM (Pulse Width Modulation), като индуктивността на намотките играе роля на филтър за носещата на PWM сигнала и върху тях остава само чистият синус.

Важно е да се знае, че различните по мощност машини ще работят на различни PWM честоти (заради различните индуктивности на намотките им). Честотата на модулация на един асинхронен двигател задвижващ автомобил е в порядъка на 4 до 10 kHz. По този начин, чрез инвертор се симулира трифазен променлив ток с демодулирана честота от около 10 Hz като старт за машината до 50 Hz номиналните за мрежата, чрез източник на постоянно напрежение /акумулатори/. Двигателите проектирани да работят на 50 Hz трудно се пускат на по-големи честоти с идеята да се повишат оборотите, опасно е, горят лесно. Този двигател на тези по-ниски честоти е по-малко ефективен, дори и с инвертор, защото при малка работна демодулирана честота индукцията от статора към ротора намалява заради конструкцията на двигателя. Примери .. При прав ток няма никаква индукция, при мрежовото напрежение е една индукция, а например във вашите импулсни захранвания в компютрите е много голяма, защото там има трансформатор работещ на десетки килохерци и затова е толкова леко, защото трансформатора е малък. Ако отворите стар компютър - Правец например, ще видите вътре огромен и тежък траф.. Същото е при телевизорите и т.н... Индукцията зависи от честотата, по-точно от нарастването на тока за единица време ∆i / ∆t. i - ток в даден момент, t - интервал време. Ето защо този мотор е по-труден за регулация на обороти и е заменен в МПС-тата с по-новия тип BLDC, който работи на същия принцип, но има ротор от постоянни магнити и не зависи от индукцията! При постоянно използване на АД при ниски обороти се нуждае от външен вентилатор, захранван от отделен двигател, защото при тези ниски обороти перката не го охлажда достатъчно. Иска ми се да видя плановете на инженерите за "Тесла Роудстър"-а .. И как са решили там проблема с много ниските обороти!

Ето графика на PWM:


Зелената графика е реалната синус фаза, а от долу в лилаво са импулсите, подавани от електрониката. Както виждате, импулсите са от DC източник, но характеристиките на бобината като филтриращ елемент апроксимират тока до синус форма впоследствие.

Асинхронен двигател с навит ротор
Този двигател не се различава в статора си по нищо от АД с кафезен ротор.
Разликата в ротора е ясна - този двигател има навит с проводници ротор с изведени изводи чрез пръстени /няма колектор, а само пръстеновидни гривни/. Това се прави с цел регулация на оборотите в някаква степен. Метода и самия двигател отдавна не се използват, отживелица са.
Когато съединиш накъсо изводите на ротора, получаваш същия двигател като АД с кафезен ротор, но принципно се използва този ротор с вързани в серия огромни резистори със съпротивление от порядъка на няколко Ома и по този начин контролират тока в ротора, по-малко ток значи по-малко магнитно поле и => По-малко въртящ момент и обороти на ротора. Този двигател има същото КПД като при Кафезния ако ротора е вързан на късо и по-малко от него, ако кафеза е вързан през резистори. Естествено има някакво триене по четките с някаква минимална загуба, освен това, използването на резистори е загуба, защото те превръщат електрическата енергия в топлинна.

Реалните обороти на един АД на празен ход изостават малко от синхронното въртящо магнитно поле.. Около 7-8 % от номиналните за полето и съответно когато го натовариш механично падат още, но не в голяма степен при претоварване двигателя спира много лесно и тогава тока в статора се покачва 7 до 9 пъти от номиналния, това се нарича режим на късо.
Например един АД със синхронни 3000 мин-1, има около 2850 мин-1 реални оборота на празен ход.

Още няколко думи за обща култура за АД.
Монофазните имат по-малко КПД и ограничен въртящ момент, защото при тях няма кръгово статорно магнитно поле както при трифазния, а полето се получава елипсовидно и с помощта на кондензатор, който дефазира самата фаза на малко под 90°/90° и повече е невъзможно математически да се постигне, заради ограничението на кондензатора/, въпреки това доста се използват в машините, които работят на фазово напрежение. Например в пералните машини до преди няколко години.

Самите двигатели се делят на такива със стартова /пускова/ дефазирана намотка и с постоянно включена /работна/. При първия тип двигател, след като се развърти и намотката се изключва, двигателя остава да работи на въртящо се магнитно поле.


« Последна редакция: Януари 14, 2012, 10:28:03 pm от stf_trekkie »

Неактивен Seeker

  • Стабилен
  • ****
  • Публикации: 512
Попаднах на инфо за усъвършенстване на асинхронен двигател с кафезен ротор чрез добавяне на допълнителни намотки в статора, които са свързани към основните, но са дефазирани в статора  на някакъв ъгъл и така хлъзгането се разтяга от 0,3 до 0,9 , като се запазва въртящия момент в целия диапазон на хлъзгането. Отделно загубите на магнитно поле са намалени с повече от 70%, което води до по-голямо КПД. Двигателя е в процес на патентоване и повече инфо ще има след приключване на процедурата.

« Последна редакция: Януари 15, 2012, 10:39:37 am от altium »

Неактивен stf_trekkie

  • Неактивен
  • Публикации: 9
  • Пол: Мъж
  • Бързай бавно
  • Скайп: sith_of_darkness
2. Колекторни двигатели (КД)

Колекторът в тези двигатели служи за механичен изправител. Те работят в условията на постоянно магнитно поле.

Разделят се на 6 основни вида:
- Универсален колекторен двигател (работи и на АС и на DC)
- DC сериен колекторен двигател
- DC шунтов колекторен двигател
- DC колекторен двигател със смесено възбуждане (последователно+паралелно)
- DC колекторен двигател с независимо възбуждане
- DC колекторен двигател с постоянни магнити в статора (PMDC)

*АС = променлив ток
*DC = прав ток
*КД = колекторен двигател

Общи сведения:

Всичките видове КД работят на един и същ принцип. Проводник, по който се движи ток, намиращ се в хомогенно магнитно поле, създавано от магнитен статор с някакъв интензитет / В /, създава сила / F / в посока съобразена с правилото на лявата ръка /това са подробности/ , която има следната зависимост:

F = B.I.L

F -> Сила в  Нютони - N
B -> Интензитет на магнитно поле в Хенри - H
L -> Дължина на проводника намиращ се в магнитното поле в метри - m
I -> Големина на електричния ток в Ампери - A



Нагледния пример показва принципа на действие. Също така показва какво ще стане, когато ротора се завърти на 180 градуса... Колектора ще се обърне, посоката на тока в него също и така запазва /и повтаря/ цикъла. Всъщност колектора играе ролята на механичен токоизправител, който поддържа тока да е винаги в една посока, в съответстващата част от движението, където е направен да работи.
Какво ще стане ако към този двигател, когато имаме статорна и роторна намотка, подадем променливо напрежение... През едната полувълна, силата създавана по горния пример и формула ще се движи в пулсиращ вид по крива |sinWt| , като обърне полувълната посоката на магнитно поле ще се обърне, но с него и роторния ток, ако сме вързали и ротора и статора от същия източник и така силата ще се запази в същата посока с пулсация = |cosWt| и това се повтаря съответно за всеки период, така този тип двигатели може да се включват към каквото и да е напрежение по отношение на честота и полярност, от там им идва и названието Универсален Колекторен Двигател - (УКД) .

- Универсален Колекторен Двигател

Беше споменато по-горе за принципа на работа, на този род двигатели. Специфичното при тях  и разликата с останалите ПТД* е, че за да могат да работят на променлив ток, статорния пакет /магнитопровод/  трябва да се изпълни от ламели, предвидени да работят на на определената честота на тока, те си имат специфичен размер, съобразен с дължината на вълната. В противен случай /плътен магнитопровод/ в статорния пакет ще се индуктира ток и машината няма да е само двигател, а една добра индукционна печка /пещ/ и натам всичко е ясно.
Тези двигатели обикновено са изпълнени с 2 страторни намотки, 3-те са свързани последователно, като роторната е по средата на 2-те статорни. Няма да навлизаме в подробности за този род двигатели, защото са приложени в друга област, най-вече в домакинството и ръчните ел. инструменти. Бормашини, шлайфове и ъглошлайфове, прахосмукачки, миксери и т.н. Обикновено им конструират оборотите чрез регулатор на фазовата отсечка. Това представлява в основни линии един силов полупроводников елемент, тиристор или семистор, който е управляван от електроника за закъснение и така отпушва и съответно пуска ток само в част от фазовата отсечка на синусоидалната фаза. По този начин се регулира ефективната стойност на напрежението подавана на двигателя.



1-вата графика е чист сигнал от мрежата.
2-рата е отпушващия сигнал, подаван от закъснителната електроника към триака /семистора/ или тиристор /и/
3-тата графика е реалното напрежение, подавано към изводите на двигателя.
Този пример е направен на 50% намаление на напрежението, съответно може да почне почти от 0-лата, та до самия край на кривата /близо 100%/...

Електрониката е проста, аналогова и само чрез платка с няколко елемента на нея постигаш този ефект. Себестойността на тази електроника е от порядъка на 5 лв като елементи, затова и толкова много се използва този вид двигател в съответните области. Асинхронния двигател е по-прост, но много по-трудно и скъпо му се контролират оборотите, а за някои места е много необходимо това.

ПТД* - Постоянно токов двигател

« Последна редакция: Януари 31, 2012, 10:54:33 pm от altium »

Неактивен stf_trekkie

  • Неактивен
  • Публикации: 9
  • Пол: Мъж
  • Бързай бавно
  • Скайп: sith_of_darkness
- Постоянно токови мотори със серийно /последователно/ , шунтово /паралелно/ и смесено /компаундно/ възбуждане

Всичко описано по-горе за УКД важи и тук, но с една разлика, че тези мотори работят само на еднополюсно напрежение. Не е задължително то да е абсолютно право, разбира се може да варира в различни граници и честоти.

Ще премина направо по същество и ще сложа тук драснах една графика с криви на 3-те типа двигатели в нея. Трябва да отбележа, че точката на Номиналния Товар не е 100% коректно избрана  ;D :






II-квадрант се отнася за двигателите в двигателен режим, като се продължат кривите на ляво в I-ви квадрант може да се ползват в режим на генератор, за динамично спиране с връщане на енергията в източника или със спирачен резистор. Винаги е по-удачно от механична гледна точка да се спира по този начин, а има опция за връщане на енергията в батериите, по желание.

Ето начина на свързване и графично:


Ще добавя само, че двигателя със смесено възбуждане има и още един вариант, нарича се 'къс шунт' , когато шунтовата намотка не е свързана в паралел на другите две, а само на ротора:



В този случай на картинките пише генератори, но принципно няма значение.



Както се вижда, серийния двигател има най-'мека' характеристика, без механичен товар на вала оборотите ще се развиват до безкрайност и двигателя ще се повреди, затова този тип двигател никога не бива да остава без механичен товар. Предимството му се вижда веднага, има по-голям въртящ момент при много висок товар и на много ниски обороти. Този двигател основно се използва в електрокари, електромобили, електро-мотоциклети дори и в кранове. Двигателя не е така лесно обратим /не може директно да работи като генератор/ , от графиката се вижда как отива нагоре кривата му и теоретично никога няма да пресече от другата страна на линията в I-ви квадрант. Ефективността му е голяма, под номинален товар, напрежение и ток има ефективност от около 70 до 85% максимум, но все пак зависи от конкретния двигател, производител и т.н. За малки двигатели тази ефективност е по-малка, голямата е за двигатели поне над 1kW (но разбира се, ние от такива се интересуваме) Двигателя получава тази си крива чрез игра на падове на напрежение между роторната и статорната намотка под различните стойности на механични товари.

Ето още една графика, конкретно за сериен двигател:



Ето и графика, включваща и ефективността на конкретен модел двигател с мощност около 5 kW:









Шунтовия двигател има твърда характеристика, той не е толкова добър при голямо претоварване както серийния, но си има и предимства. Може да остава без механичен товар, обратим е (работи директно в режим на генератор) На номинален товар и 3-те типа двигатели имат сходни обороти и държат подобен въртящ момент, разликата е в краищата на кривите.

Двигателя със смесено възбуждане с смесица от 2-та (Шунтов и Сериен) и както се вижда има и смесена крива. Може да остава без механичен товар и има някой част от меката крива на серийния двигател. Този тип мотори се ползват в тролейбусите основно, за други приложения не съм забелязвал да го слагат, но знае ли човек.

- PMDC и Двигател с независимо възбуждане

По същество тези два типа двигатели не се различават много от шунтовия като характеристики, разбира се когато говорим за номинални характеристики.
PMDC ще работи по същия начин като двигателя с независимо възбуждане, когато възбудителната му намотка е свързана постоянно към източник на напрежение, съответно ако напрежението на възбудителната е същото като напрежението на ротора, двигателя ще работи 1 към 1 със шунтовия.
Какво можем да постигнем с независимото възбуждане.. Можем да регулираме по отделно напрежението и тока в ротора и статора и така да получим различни криви на работа, когато това е необходимо. Обикновено шунтовите двигатели са с външни изводи на двете си намотки и може да се избира как да се свърже двигателя, дали независимо от два регулируеми източника или заедно. Ако се пробваме да го свържем последователно /да имитираме сериен двигател/ , двигателя няма да работи нормално, защото статорната намотка на серийния двигател е направена с много съпротивление за да може да преминава през нея големия роторен ток, докато шунтовата намотка е направена да работи директно на входното напрежение и има по-голямо съпротивление. Основния пад на напрежение ще падне на възбудителната и от там двигателя няма да работи като хората с номинални мощност, въртящ момент и т.н. спецификации.  PMDC е доста често използван двигател, когато става дума за малка до средна мощност двигател и съответно товари. Има прекрасни примери за возила - велосипеди, мотоциклети и други по-малки и леки МПС-та, мощността им варира до около 10 kW. Разбира се може да се направи всякаква, но за практиката е сметнато, че за по-големи товари трябва да се ползва двигател с по-мека характеристика, а именно серийния двигател.

Ето графика с ефективността на конкретен модел PMDC с мощност около 3 kW:




Ефективността на всичките тези двигатели при номинални характеристики е до 85% макс, като написаното по-горе и тук важи, че се отнася само за по-големите двигатели. Ще приложа графики от спецификациите на конкретни двигатели в по-нататъшните постове за обобщение и сравнение между различните видове двигатели и методи за контрол.

Оборотите на двигателите /и тяхната мощност/ се регулират в днешно време отново чрез PWM или по българско му: ШИМ, като честотата на тяхната регулация трябва да е така подбрана, че тока в тях да не достига 0-ла, защото ако достигне 0-ла двигателя се обръща в генератор и за момент се получават прекъсвания в мощността, всичко това ще го опиша по-конкретно, по-натам в обобщаващите теми и сравнения.

Сигурно пропускам куп неща и ако някой иска да пита нещо по-конкретно или ми намери грешка/и/ в писанията, които са основно по спомени, веднага да казва  ;D ;D ;D






« Последна редакция: Февруари 06, 2012, 12:26:12 am от stf_trekkie »

Неактивен kaneto

  • Наблюдаващ
  • Публикации: 38
Re: Конструкция и КПД на различните типове електромотори
« Отговор #5 -: Февруари 10, 2012, 10:06:27 pm »
Попаднах на инфо за усъвършенстване на асинхронен двигател с кафезен ротор чрез добавяне на допълнителни намотки в статора, които са свързани към основните, но са дефазирани в статора  на някакъв ъгъл и така хлъзгането се разтяга от 0,3 до 0,9 , като се запазва въртящия момент в целия диапазон на хлъзгането. Отделно загубите на магнитно поле са намалени с повече от 70%, което води до по-голямо КПД. Двигателя е в процес на патентоване и повече инфо ще има след приключване на процедурата.
Това е интересно. Можеш ли да дадеш някакъв линк?

Неактивен kaneto

  • Наблюдаващ
  • Публикации: 38
Re: Конструкция и КПД на различните типове електромотори
« Отговор #6 -: Февруари 10, 2012, 10:33:29 pm »
Искам да благодаря на колегата stf_trekkie за труда, който си е дал, за да ни предостави толкова информация.
Само да вметна още нещо за трифазните асинхронни двигатели (ТАД). Според начина на свързване на статорните намотки са възможни два варианта - "звезда" и "триъгълник". При схема "звезда" единият  край на всяка намотка е свързан в една обща точка ("звезден център", обикновено към нея се свързва и нулата) с останалите две, а свободните краища се свързват към съответните фази. При "триъгълник" всеки край на всяка намотка се свързва с единият от краищата на съседната (на схемата си е точно триъгълник), като към така получените "ъгли" се свързват фазите. В този случай нулата обикновено  се свързва към корпуса или се оставя свободна. При схема триъгълник двигателят има по-добро КПД в работния диапазон, но консумира много голям стартов ток. Затова повечето ТАД се пускат с "пускатели звезда-триъгълник", тоест при пускане са в "звезда", а след определено кратко време (или при достигане на определени обороти) се превключват в схема "триъгълник".
« Последна редакция: Февруари 29, 2012, 06:45:17 pm от altium »

Неактивен stf_trekkie

  • Неактивен
  • Публикации: 9
  • Пол: Мъж
  • Бързай бавно
  • Скайп: sith_of_darkness
Re: Конструкция и КПД на различните типове електромотори
« Отговор #7 -: Февруари 10, 2012, 11:07:29 pm »
Вярно, но има и още видове свързвания, например Z (зиг-газообразно), но са световно безизвестни.
Основния % от двигателите са произведени да работят само в режим Звезда и не могат да работят в Триъгълник. Да добавя, че работата в Звезда със занулен /заземен/ звезден център е много стабилна по отношение на колебания между фазите, докато в Триъгълник има много чувствителна разлика с колебанията на някоя от фазите. В съвременната техника не се използва пускане Звезда/Триъгълник, използват се честотни инвертори най-вече или 2 двигателя навити в един статор с различни чифтове полюси за скорости и то говоря за наистина големи двигатели с мощност до около 80 kW (с толкова съм работил аз, има и по-големи)

Ето едно мое управление за кран, всичко е на честотни инвертори, десния е 18 kW: Първата снимка

Конкретен мотор-редуктор с доста голяма мощност, предназначен за подемен механизъм на голям кран: Втората снимка



« Последна редакция: Февруари 29, 2012, 06:45:50 pm от altium »

Неактивен Радeв

  • Специалист
  • Стабилен
  • ***
  • Публикации: 640
  • Пол: Мъж
  • Скайп: Radoslav_Debian
Re: Конструкция и КПД на различните типове електромотори
« Отговор #8 -: Февруари 11, 2012, 03:58:28 pm »
Здравейте! ОГРОМНО благодаря за споделните знания и опит! ;)
Според вас заслужава ли си прработването на алтернатор във електромотор? И въобще може ли да се говори за ефективност близка до тази на BLDC моторите?
« Последна редакция: Февруари 29, 2012, 06:45:25 pm от altium »

Неактивен CPU

  • Специалист
  • Подготвен
  • ***
  • Публикации: 148
Re: Информация за КПД на различни типове електромотори
« Отговор #9 -: Февруари 11, 2012, 04:37:04 pm »
Иска ми се да видя плановете на инженерите за "Тесла Роудстър"-а .. И как са решили там проблема с много ниските обороти!

Има скоростна кутия

http://www.youtube.com/embed/WJSYYhLOpgI
« Последна редакция: Февруари 11, 2012, 04:38:43 pm от CPU »

Pandurko

  • Гост
Re: Конструкция и КПД на различните типове електромотори
« Отговор #10 -: Февруари 29, 2012, 11:26:56 am »
Искам само да добавя нещо по темата.
Основното предимство на асинхронния двигател пред постояннотоковия е в по-високата мощност за единица обем. Причината е липсата на колектор, който е и една язва въпреки че процесите в него са добре познати те няма как да бъдат избегнати. За сметка на това регулаторът на обороти за асинхронен двигател не е по-силите на любители и дори на доста инженери. При регулиране с ШИМ освен че трябва да се подават три синусоиди разместени във времето, те трябва и да са амплитудно регулирани така че да се запази постоянно съотношение F/V. С навлизане все повече на едночиповите контролери нещата сякаш се опростяват, но само до някъде.
« Последна редакция: Февруари 29, 2012, 06:45:33 pm от altium »

Неактивен Seeker

  • Стабилен
  • ****
  • Публикации: 512
Re: Конструкция и КПД на различните типове електромотори
« Отговор #11 -: Февруари 29, 2012, 07:35:26 pm »
@Pandurko
Няма как да се съглася с Pandurko.
Основното предимство на асинхронния двигател пред постояннотоковия е в по-високата мощност за единица обем. - Това не е вярно. Само ако сравним един 2кВт трифазен асинхронен двигател на 220В/50Хц с колекторен двигател от ъглошлайф също 2кВт, ще си проличи разликата в полза на колекторния. Причината е липсата на колектор, който е и една язва въпреки че процесите в него са добре познати те няма как да бъдат избегнати - Така е, но това конструктивно решение от времето на Едисон. За сметка на това регулаторът на обороти за асинхронен двигател не е по-силите на любители и дори на доста инженери.- Това зависи от степента на заинтересованост на любителя или инженера.  Но има достатъчно готови изделия на приемлива цена.   При регулиране с ШИМ освен че трябва да се подават три синусоиди разместени във времето, те трябва и да са амплитудно регулирани така че да се запази постоянно съотношение F/V. С навлизане все повече на едночиповите контролери нещата сякаш се опростяват, но само до някъде. - Има готови специализирани чипове , с които да се реализират всички необходими обратни връзки и да се сглоби подходящ контролер. Но може и с обикновенни логики да се синтезира схема, без да се налага да се пише софтуер.

@ Радeв
Ето някои съображения:
Ефективноста на BLDC моторите(с постоянен магнит на ротора) за големи мощности (>1кВт) е мит.  След като се позагреят от токовете на Фуко (защото неодимовите магнити се правят от проводими материали , а работят в променливи полета с достатъчно висока честота) , и поради ниската температура на Кюри, магнита губи  силата си, понякога завинаги . Охлаждането на магнитите е проблем , по който се работи в момента във водещите фирми. Има различни конструктивни решения -  вала на ротора е кух, като през лагерните щитове се вкарва охлаждащо масло под налягане , но конструкцията се усложнява много поради ред причини свързани с херметичноста на подвижните съединения. Или целия двигател се поставя в масло и само изходния вал излиза навън през уплътнителни семеринги.
Синхронния двигател получен след преработката на алтернатора, потребява 24 Вт повече от еквивалентния  BLDC , но 24Вт отнесени  към  3кВт  са приблизително 1% в повече, без да има негативите на BLDC моторите.
« Последна редакция: Февруари 29, 2012, 07:57:26 pm от Seeker »

Неактивен stf_trekkie

  • Неактивен
  • Публикации: 9
  • Пол: Мъж
  • Бързай бавно
  • Скайп: sith_of_darkness
Абсолютно съм съгласен...
Има и още едно решение на новите модели BLDC ... Аутрънърите, или простичко казано - външната им част се върти, а ротора е неподвижен. Намотките са в ротора, а магнитите в статора /ако ги наричаме по стандартния начин ротор и статор/

Pandurko

  • Гост
Очевидна грешка се допуска при сравнение на двигател от ъглошлайф и обикновен ас. двигател. Ас.дв. е с номинална мощност тоест може да я отдава безкрайно дълго време. А ъглошлайфа е проектиран за прекъснат режим, както и много други уреди от този сорт. Другото което е шлайфът е с много форсирано въздушно охлаждане. Колегата може да си направи експеримент да махне турбината на личния си шлайф и да отреже 2-3 винкела. Мисля ще позамирише доста.
Тези неща ги пише по учебниците и няма какво да име се обсъжда.
А за трифазен инвертор схеми наистина има много. Но проблема е във физическата реализация на силовата част. Но за да стане ясна тежестта на една реализация на няколко киловатов инвертор трябва да се пробва да се направи. Казвам го понеже съм пробвал и в момента дори работя по един, който дори няма киловат, а проблеми никнат като гъби.

Неактивен CPU

  • Специалист
  • Подготвен
  • ***
  • Публикации: 148
Постиженията в намаляване на обема и теглото са реципрочни, могат да бъдат в полза както на асинхронните, така и на постояннотоковите мотори. Зависи дали конструктора е искал това. Основно се постига с увеличаване на скоростта на въртене. При ъглошлайфа ротора се върти много бързо, от там идва високата специфична мощност. Същото може да се постигне и с асинхронен двигател, например машинка за стригане на овце (200 Hz) или самолетни мотори на 400 Hz.