Автор Тема: !!! Конструкция и КПД на различните типове електромотори  (Прочетена 68179 пъти)

Неактивен Seeker

  • Стабилен
  • ****
  • Публикации: 512
@ Pandurko
Няма грешка при сравняването на асинхронен и колекторен двигатели по масо-габаритни и енергийни показатели. Времето за работа е друг показател, но той трябва да се въведе в контекста на използване на цялото устройство. В двигателите с вътрешно горене има достатъчно елементи и цели устройства които са с ограничен ресурс на работа - като почнеш от сегментите на буталата(които се трият непрекъснато), лагери, ремъци и много други неща - би трябвало въобще да не се правят автомобили.
Ако махнеш вентилатора на асинхрония двигател и го оставиш да работи - и той ще замирише след определено време.
И какво пише в учебниците  е ясно на тези които са ги чели.
Темата достатъчно чепкана и е ясно че се гони високо КПД и голям обхват на работните обороти на двигателите за автомобили - асинхронните не са от тях . Единственото предимство на асинхронните двигатели е тяхна лесна изработка и поддръжка, и нищо в повече.
« Последна редакция: Април 08, 2012, 12:42:24 am от Seeker »

Pandurko

  • Гост
Едно просто разсъждение за сравнение на ПТ и АС двигатели:
НАмотките и на двата вида двигатели са от един и същ материал. Медни с изолация. Магнтопроводът е от една и съща електротехническа стомана с висока но крайна индукция на насищане. Мощността (механична),  която може да се получи на вала няма как да е много различна. Това разглеждано при еднакви условия на охлаждане. Само че ас. дв. няма колектор и четков апарат, който е елемент не създаващ въртящ момент , но заемащ поне 10ина% от обема на цялото нещо. Имащ своите загуби и проблеми с комутацията. От тази гледна точка постояннотоковият двигател с четки има забележимо по-малка обемно и тегловно специфична мощност от асинхронния.
А пренебрежението към ас. мотор е малко прибързано, защото в масовото производство се включват и фактори, като поизводствена цена и цена на експлоатация. А те хич не са само в полза на безчетковите ПТ мотори. Ето една интересна сравнителна статия:
http://www.teslamotors.com/blog/induction-versus-dc-brushless-motors

Неактивен Seeker

  • Стабилен
  • ****
  • Публикации: 512
Единствената и най-съществена разлика между асинхронния и колекторния двигател е в начина на формиране на магнитното поле на статора и ротора. Получената механична мощност на вала на асинхронния е с 20-25% по-малко  от колекторния при една и съща потребена мощност от мрежата.
Никой не пренебрегва асинхронния двигател! Но той не е добър вариант за двигател на автомобил.
« Последна редакция: Април 08, 2012, 12:42:42 am от Seeker »

Pandurko

  • Гост
Искаш да кажеш че КПД на ас.двигател е с 20% по-ниско?? Далече си от истината. Според теб ако приемем че твоят ПТ мотор има (хипотетично) КПД 100% АС мотор трябва да има не повече от 80% което няма как да е вярно. Та един стандартен АС двигател за обща употреба и мощност 100КВ има КПД над 95%. И това е заложено като стандарт в ЕС
http://en.wikipedia.org/wiki/Premium_efficiency
А онова сравнение - Induction Versus DC Brushless Motors не съм го писал аз, а Wally Rippel, Principal Power Electronics Engineer. Човекът е доста по-напред с материята и може да му се вярва. А и работи в Тесла Моторс. Ето цитат от блога му :

"With DC brushless, as machine size grows, the magnetic losses increase proportionately and part load efficiency drops. With induction, as machine size grows, losses do not necessarily grow. Thus, induction drives may be the favored approach where high-performance is desired; peak efficiency will be a little less than with DC brushless, but average efficiency may actually be better."

Неактивен mzk

  • Много Напреднал
  • *****
  • Публикации: 1 615
  • Пол: Мъж
  • http://analogov.com
    • analogov.com
Лаик съм с моторите, но породеният от темата интерес у мен ме доведе до следната статия (прикачвам я, а източникът й е www.ece.uah.edu/courses/material/EE410.../Electric%20motors.pdf ). Съдържа кратко описание на различни видове мотори, а на последната страница има въпрос с даден отговор:

Цитат
Въпрос: при една и съща мощност, кой мотор има по-голяма ефективност - синхронният или индукционният?

Цитат
Отговор: синхронният мотор, тъй като липсата на четки за свързане на ротора на индукционния мотор кара магнитното поле да се затваря през въздушна междина, която има много по-голямо магнитно съпротивление.

В тази връзка:
- индукционен (междина) - по-малък индуциран ток в ротора.
- BLDC - увеличено магнитно поле на ротора (поражда вихрови токове и е неподходящ за големи мощности - вж. коментарите от края на първа стр.)
- Синхронен - решава проблемите с малкия индуциран ток в ротора (отслабено магнитно поле). Изисква допълнителни части увеличаващи малко обема му.

В wikipedia пишат, че новите ефективни асинхронни двигатели ги правят с меден ротор / меден проводник (не разбирам добре терминологията), но това надали ще докара големината на тока за поле като синхронен/BLDC.
« Последна редакция: Април 08, 2012, 12:54:33 pm от mzk »

Неактивен Seeker

  • Стабилен
  • ****
  • Публикации: 512
@Pandurko
Въх, страшни работи се пишат в нишката! Аз ще замълча, щото иначе ще трябва да пиша двойки. Явно в ЕС и по света, някой измисля нова електротехника. Бъркат се понятията и се въвеждат нови термини без нужда.

@mzk
"Отговор: синхронният мотор, тъй като липсата на четки за свързане на ротора на индукционния мотор кара магнитното поле да се затваря през въздушна междина, която има много по-голямо магнитно съпротивление" -  без значение каква е ел.машина, магнитното поле винаги се затваря през въздушна междина. Ако няма междина става трансформатор.
Медния проводник в ротора на асинхронния води до намаляване на загубите от I^2R и малко по-добро КПД.

Pandurko

  • Гост
@Seeker
Преди да пишеш оценки докажи нещо с цифри или цитати от общопризнати източници. Английската версия на Уикипедия е доста сериозно и информативно издание, макар че е само общообразователно четиво. Техническите стандарти в евросъюза са писани от хора със солидно образование. Ако си мислиш, че и на тях можеш да им пишеш двойки ... :)
За мен спорът вече е безпредметен.

Неактивен Seeker

  • Стабилен
  • ****
  • Публикации: 512
Спор не е имало. Цитирането на различни "общо признати източници" не е начин на водене на спор.  Нишката е отворена за аргументи като формули и конкретни технически показатели.

Неактивен g_mihuev

  • Неактивен
  • Публикации: 5
Re: !!! Конструкция и КПД на различните типове електромотори
« Отговор #23 -: Септември 04, 2012, 03:05:12 pm »
Здравейте!
Във връзка с въпроса на Радев за използване на автомобилен алтернатор като синхронен електродвигател, искам да попитам някой знае ли какво кпд може да се очаква от него?
Аз си направих следния експеримент за да проверя как е първо като генератор:
Закачих го на бормашина с регулиране на оборотите посредством присъединителен куплунг и го развъртях до 2500 оборота в минута.
( диодите са свалени, изход 3 фази в звезда без никакъв товар) В момента в който му подадох възбуждане, оборотите на бормашината клекнаха почти на половина. Късо в статора няма, осцилоскопа показва не идеална, но прилична синусоида, нормално ъглово отместване на трите фази, еднакви амплитуди. Имате ли идея от какво са загубите? Какво го натоварва на празен ход и нормално ли е това за такъв тип генератори? 

Неактивен Seeker

  • Стабилен
  • ****
  • Публикации: 512
Re: !!! Конструкция и КПД на различните типове електромотори
« Отговор #24 -: Септември 04, 2012, 04:15:13 pm »
@ g_mihuev
Най-вероятно имаш навивка накъсо в статорния пакет, затова като подадеш възбуждане почва да товари ротора. Трябва да измериш всяка намотка с  L-метър, индуктивностите трябва да са еднакви.
Другото за което се сещам  са загубите в магнитопровода.  Ако бормашината ти  е с  тиристорно управление и без обратна връзка по обороти,  при най-малкото натоварване оборотите ще падат драстично. 
КПД-то би трябвало да бъде не по-малко от 90%, но трябва да се измери на моторна спирачка.

Неактивен CPU

  • Специалист
  • Подготвен
  • ***
  • Публикации: 148
Re: !!! Конструкция и КПД на различните типове електромотори
« Отговор #25 -: Септември 04, 2012, 09:21:11 pm »
Радев беше показал и графика на японски алтернатор, където се вижда изменението на КПД при различните режими на работа. Максимума мисля беше към 80 - 85%, но този максимум е само при определени случаи на обороти и ток. Средно ефективността му  ще е доста под тази стойност, приеми 60% и то  като по-оптимистичен вариант.
Като мотор ефективността му ще е същата, ще зависи и от това каква преработка си намилсил да му правиш и с какво управляващо устройство ще го въртиш, по какъв алгоритъм ще работи то.

Това което наблшдаваш като ефект е нормално, защото вероятно си подал максимално възбужане, при което имаме голяма индукция в магнитопровода на статора, и освен загуби от триене, вентилационни, и от загуби в стоманата имаме и спирачен момент породен от пулсациите в магнитния поток, дължащ се на наличието на зъби в статора които  взаимодействат с краен брой полюси на индуктора.

Най неприятното при тези алтернатори е умишленото намаляване на сечението на статорната намотка с цел насищането и при нарастването на тока. По този начин се ограничава и масималния ток на динамото. При работа като мотор обаче, при старта това би довело до много неприятни ефекти.

Неактивен Seeker

  • Стабилен
  • ****
  • Публикации: 512
Re: !!! Конструкция и КПД на различните типове електромотори
« Отговор #26 -: Септември 04, 2012, 10:19:17 pm »
Най неприятното при тези алтернатори е умишленото намаляване на сечението на статорната намотка с цел насищането и при нарастването на тока. По този начин се ограничава и масималния ток на динамото. При работа като мотор обаче, при старта това би довело до много неприятни ефекти.
Ето това не го разбрах.  Как така ще се намалява сечението на статорната намотка с цел насищането !(?)   И какви неприятни ефекти ще има като работи като мотор? Нещо обясненията са омазани.
Ако алтернатор има КПД 60% няма да го приемат за производство. Справка - "Динамо" Сливен.  Триенето от лагерите е 2%, загубите в магнитопровод 5-8%,   I^2R до 2%  и остава в най-лошия случай кпд= 88%. 


ge6aaaa3

  • Гост
Горе-долу какво КПД мога да очаквам от 24 волтов стартер, преправен с лагери. Ясно ми е, че ако стартера е 6kW моментна мощност, то аз трябва да го ограничавам до 1-2kW, за да не се стопи при продължителна употреба. Стартера по същество е сериен колекторен двигател. Идеята е за триколка.   

Неактивен plamil

  • Наблюдаващ
  • Публикации: 21
  • Пол: Мъж
Re: Информация за КПД на различни типове електромотори
« Отговор #28 -: Февруари 07, 2013, 05:46:59 am »
1. Асинхронни двигатели (АД)
.
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.
Би било по правилно да се  нарекат двигатели с екранирани полюси. Основното му предимство е че може да работи дълго време при неподвижен ротор, без да се повреди сериозно.
Освен това този вид двигатели имат още един подвид - електродвигатели с разцепени полюси.
По принцип това са двигатели с малка мощност - до към 150 - 200 вата.
По конструкцията на ротора тези двигатели имат още подвидове: с кафезен ротор, с кух ротор,  със синхронен ротор.
Кафезния ротор е ясен.
Кухия ротор - представлява кух алуминиев цилиндър. Предимствата на този тип двигатели е изключително бързото развъртане до номинални обороти.
Интерес представлява синхронния ротор. Това всъщност  е постоянен магнит заемащ приблизително 75% от обема на ротора , останалото е алуминиева  отливка. Така при първоначалното включване алуминиевата обвивка изпълнява функцията на асинхронна намотка, която развърта ротора до обороти близки до синхронните. При достигане на  определени обороти полето на постоянния магнит в ротора се "зацепва" с пулсиращото магнитно поле на статора и двигателя започва да работи в синхронен режим. Тъй като в синхронен режим няма хлъзгане, в ротора не се индуктира ЕДН, няма токове на Фуко и ротора не се загрява. Предимството на пози  тип двигател - постоянната скорост на въртене. Пример - електродвигателите на програматорите в по-старите модели перални машини.

Да добавя още нещо за пускането на трифазните асинхронни двигатели.
Освен описаните директни, честотни и пускания звезда-триъгълник съществува и още един малко известен начин. Нарича се "Пускане в развързана звезда". Описвам го с чисто информативна цел - да се знае че има и такъв начин.

При този вид свързване две от намотките са свързани последователно и към тях се прилага напрежението от двете фази. Третата намотка е свързана между третата фаза и нулата:

Тази схема се използва когато свързващите кабели са много дълги - над 200 метра и имаш ограничение в максималното сечение на проводниците. Типичен пример за използването е дистанционното управление на електрическите стрелки в ж.п.транспорта.


Най неприятното при тези алтернатори е умишленото намаляване на сечението на статорната намотка с цел насищането и при нарастването на тока. По този начин се ограничава и масималния ток на динамото. При работа като мотор обаче, при старта това би довело до много неприятни ефекти.

Наистина умишлено са конструирани статора да се насища много бързо. Предизвикано е от това че в автомобилната инсталация няма реле което да следи и контролира тока който се черпи от алтернатора.
Вместо това се използва факта че при насищане на магнитопровода се увеличава индуктивното съпротивление на статорната намотка, а напрежението на изводите е в пряка зависимост от това съпротивление.

Неактивен getca

  • Сериозен Експериментатор
  • Стабилен
  • ****
  • Публикации: 764
  • Пол: Мъж
    • http://analogov.com
Най неприятното при тези алтернатори е умишленото намаляване на сечението на статорната намотка с цел насищането и при нарастването на тока. По този начин се ограничава и масималния ток на динамото. При работа като мотор обаче, при старта това би довело до много неприятни ефекти.

Наистина умишлено са конструирани статора да се насища много бързо. Предизвикано е от това че в автомобилната инсталация няма реле което да следи и контролира тока който се черпи от алтернатора. Вместо това се използва факта че при насищане на магнитопровода се увеличава индуктивното съпротивление на статорната намотка, а напрежението на изводите е в пряка зависимост от това съпротивление.

Ай-ай-ай, колеги...то добре пишете, но внимавайте за съдържанието, щото хората се въвеждат в заблуждение неволно или не. Иде реч за явлението насищане на магнитопровод. Има писано доста по темата във форума, допълнително материали бол из Нета. Без да изпадам в подробности ще направя следните драстични корекции на подчертаните пасажи в цитатите:
  • Насищането няма как да се повлияе от сечението на статорната намотка. Степента му зависи само от характеристиките на магнитопровода - хистерезисна крива, сечение, средна дължина на силова линия.
  • Няма как да се увеличи индуктивното съпротивление на статорната намотка при насищане на магнитопровода. Явлението предизвиква рязко спадане на индуктивността на намотката, а оттам и на индуктивното съпротивление по добре известната формула.

По-нататъшните разсъждения относно процесите във въпросния алтернатор оставям на вас. Само да добавя, че насищането на даден магнитопровод е свързано с големи загуби, изразяващи се в отделена топлина.