Tipuri de motoare electrice și caracteristicile acestora

Motoarele electrice convertesc energia electrică în energie mecanică. Acestea se bazează pe principiul inducției electromagnetice. Acestea pot fi utilizate într-o varietate de aplicații, de exemplu, ca soluție de acționare în mașinile industriale.

Tipuri de motoare electrice

Există diferite tipuri de motoare electrice, fiecare având funcții și proprietăți diferite. Tipurile de motoare electrice utilizate în prezent sunt împărțite categoric în motoare c.c. și motoare c.a. Pentru motoarele c.a., se face o distincție între motoarele sincrone și cele cu inducție.

Construcția motoarelor electrice este de obicei după cum urmează:

• Stator: Statorul este un magnet electric sau permanent care este conectat permanent, de ex., rigid, la carcasa motorului.
• Rotor: Rotorul este un electromagnet care se află între polii statorului pe axa motorului. În funcție de design, se face o distincție între motoarele rotative (axa motorului rotativ) și motoarele liniare (axa glisantă).
• Comutator (invertor de poli): Comutatorul constă din două sau mai multe segmente ale unui inel glisant, izolate unul de celălalt, prin intermediul căruia este furnizat curent către rotor. Două contacte glisante, care sunt conectate la o sursă de alimentare, apasă pe acestea din exterior.

• 1 - Rotor
• 2 - Perie
• 3 - Bobină
• 4 - Gol de aer
• 5 - Magnet permanent

Pentru a controla motoarele electrice sunt utilizate diferite metode de control cu buclă deschisă și/sau cu buclă închisă. Metodele comune includ modularea lățimii impulsului (PWM), controlul direct al tensiunii sau reglarea orientată pe câmp.

Motoare c.c. (motoare c.c.)

Motoarele c.c. funcționează cu o direcție de curent constantă și generează cuplu. Acestea sunt utile în aplicații care necesită un control precis al vitezei și cuplului, cum ar fi utilajele CNC. Următoarele motoare sunt exemple de motoare c.c.:

• Motor c.c. cu perii: Comutatorul funcționează cu contacte care sunt contactate prin presiunea exercitată de un arc. Acestea se numesc perii și sunt fabricate, de exemplu, din carbon. Datorită periilor, puterea poate fi reglată cu ușurință de tensiunea de funcționare aplicată.
• Motor c.c. cu perii: În locul comutatorului mecanic, un senzor electric măsoară unghiul rotorului fără perii al motoarelor de curent continuu.
• Motor cu roți dințate: O cutie de viteză este utilizată pentru a scădea - sau, în cazuri rare, pentru a crește - viteza inițială de rotație la o valoare definită.
• Motor pas cu pas: Motoarele pas cu pas sunt disponibile ca motoare rotative și ca motoare liniare. Motoarele pot fi reglate la pași mici de poziționare prin intermediul unui număr mare de perechi de poli (dinți). Acestea sunt de obicei controlate cu codificatoare de poziție rotative sau liniare. Aceste motoare sunt potrivite pentru lucrări solicitante de poziționare, cum ar fi imprimarea 3D. Trebuie reținut că supraîncărcarea/subdimensionarea poate duce la erori în trepte.

Avantajele și dezavantajele motoarelor cu curent continuu

Avantajele motoarelor cu curent continuu includ:

• Cuplu de pornire ridicat, ceea ce îl face potrivit pentru aplicații dificile.
• Acestea pot fi controlate cu precizie, lucru realizat în principal prin viteza de rotație. Acest lucru le face potrivite pentru aplicații care necesită poziționare precisă și funcționare lină.
• Control foarte fiabil, simplu al cuplului, chiar și la viteză redusă de rotație.
• Reversibilitate: Direcția de rotație poate fi modificată cu ușurință prin inversarea direcției curente.
• Este disponibilă o gamă largă de viteze.
• Motoarele c.c. fără perii sunt durabile, au o întreținere redusă și sunt mai silențioase

Dezavantajele sunt:

• Utilizarea periilor are ca rezultat intervale de inspecție frecvente, de obicei la fiecare trei luni, ceea ce duce la costuri de întreținere mai mari.
• Sensibilitate la condiții dure de mediu: Designul relativ deschis facilitează pătrunderea prafului și a murdăriei.
• Achiziția este adesea costisitoare, în special în cazul motoarelor c.c. fără perii, deoarece necesită un control mai complex decât un simplu control al periei.

Motoare cu c.a.

La motoarele cu curent alternativ, tensiunea se modifică în mod regulat din cauza modificărilor constante ale direcției curentului. Viteza de rotație a motorului este determinată de frecvența rețelei și de numărul de poli. Există motoare c.a. monofazate și trifazate. Motoarele c.a. monofazate sunt utilizate în principal la mașini și aparate electrocasnice mai mici, în timp ce motoarele cu c.a. trifazate sunt utilizate în principal în aplicații industriale datorită puterii nominale și eficienței lor mai mari. Următoarele motoare sunt exemple de motoare c.a.:

• Motor cu inducție: Viteza de rotație a motorului nu este sincronizată exact cu frecvența curentului alternativ conectat. Această diferență permite rotirea rotorului. Acestea funcționează adesea cu curent alternativ trifazat, care este utilizat pe scară largă în industrie, motiv pentru care motorul de inducție este unul dintre cele mai utilizate motoare. Motoarele cu inducție pot fi împărțite în monofazate și trifazate.
• Motor sincron: Viteza rotorului este sincronizată cu câmpul magnetic rotativ al statorului. Acest lucru are ca rezultat o precizie ridicată și o viteză constantă de rotație, ceea ce este important, de exemplu, pentru utilajele-unelte. Motoarele sincrone pot fi împărțite în monofazate și trifazate.

Servomotoare:

Un servomotor poate fi un motor cu c.c., un motor asincron sau sincron. Aceste motoare au un servomotor și, de obicei, propriul sistem electronic de control. Un servomotor este un sistem electronic de control care poziționează un motor precis și într-o manieră controlată și permite, de asemenea, modificarea vitezei pentru a efectua mișcări precise în diverse aplicații, cum ar fi robotica, utilajele CNC și sistemele de automatizare.

Avantajele și dezavantajele motoarelor cu curent alternativ

Avantajele motoarelor cu curent alternativ includ:

• Acestea sunt mai durabile și au mai puțină întreținere dacă nu sunt utilizate perii
• Designul închis are ca rezultat pătrunderea mai redusă a murdăriei
• Eficiență superioară
• Sunt posibile viteze mari
• În general, sunt mai eficiente din punct de vedere al costurilor

Dezavantajele sunt, de exemplu, faptul că au un zgomot mai ridicat din cauza vibrațiilor mai puternice. Datorită designului, viteza de rotație poate fi controlată numai prin schimbarea frecvenței și/sau poate fi controlată în trepte prin comutarea perechilor de poli. Pot fi necesare componente suplimentare pentru un control precis. În plus, motoarele c.a. nu sunt potrivite pentru aplicații mobile, deoarece bateriile furnizează tensiune c.c. (sau acest lucru este posibil doar cu componente suplimentare, cum ar fi invertoarele).

În funcție de condițiile locale și de aplicația dorită, poate fi utilizată o gamă largă de modele de motoare electrice, de aceea MISUMI oferă o gamă largă de motoare.

Principiile de funcționare ale unui motor electric care utilizează exemplul unui motor c.c.

Atunci când curentul electric circulă prin bobina rotorului într-un motor c.c., rotorul începe să se rotească. Fiecare jumătate de rotație determină comutatorul să inverseze polaritatea pentru a asigura o mișcare continuă a motorului. În caz contrar, motorul se va roti numai până când stâlpul nordic al rotorului este orientat spre stâlpul sudic al statorului și se oprește în această poziție. Un motor cu rotor cu doi poli nu pornește automat în fiecare poziție, motiv pentru care rotoarele cu trei sau mai mulți poli sunt adesea utilizate în motoarele electrice. Principiul este oarecum diferit pentru motoarele liniare: În locul unui rotor, această aplicație utilizează un rotor cu ghidaj liniar (transport) echipat cu mai multe bobine care se deplasează de-a lungul unei linii drepte. Magneții permanenți sunt instalați la intervale regulate. Prin controlarea intenționată a bobinelor, rotoarele sunt deplasate de câmpuri magnetice conform aceluiași principiu de funcționare ca și cel al motorului rotativ. Bobinele controlate pot fi poziționate pe rotor și, de asemenea, pe traiectoria liniară a statorului într-un design inversat.

Factori care caracterizează motoarele electrice

Caracteristicile motoarelor sunt esențiale pentru performanța și aplicarea lor în diverse domenii tehnice și industriale.

Cuplu și viteză

Cuplul unui motor indică forța pe care o poate exercita asupra unui ax. Viteza de rotație se referă la viteza cu care se deplasează arborele sau membrul rotorului unui motor liniar. Motoarele sunt proiectate pentru cupluri și viteze de rotație/viteze diferite, în funcție de aplicație. Caracteristicile vitezei cuplului de rotație sunt importante pentru dimensionarea motorului. Acestea reprezintă raportul dintre viteza de rotație și cuplu și pot diferi semnificativ în unele cazuri pentru diferite tipuri de motoare (electrice) și puncte de funcționare.

Densitatea puterii

Densitatea puterii motoarelor electrice se referă la raportul dintre puterea generată a motorului și dimensiunea sau masa acestuia. Motoarele electrice moderne pot avea o densitate mare a puterii și, astfel, pot furniza multă putere într-un design compact. Densitatea puterii este măsurată de obicei în wați pe kilogram (W/kg) sau wați pe centimetru cub (W/cm3), în funcție de greutatea sau volumul motorului.

Controlabilitate

Controlabilitatea motoarelor electrice se referă la capacitatea de a controla sau a regla viteza, cuplul și alți parametri de funcționare ai motorului într-un anumit mod. Acest lucru este util în special în aplicațiile care necesită un control precis.

• Viteza de rotație: Prin reglarea vitezei de rotație, motorul poate fi adaptat la diferite cerințe de viteză.
• Cuplu: Controlul cuplului este util, de exemplu, pentru sarcini variabile. Motoarele electrice pot fi controlate pentru a asigura cuplul necesar pentru deplasarea sau depășirea sarcinilor.
• Direcție: Prin schimbarea direcției curentului sau prin utilizarea circuitelor speciale, un motor poate fi personalizat pentru aplicații dependente de direcție. Acestea includ, de exemplu, motoare de acționare din benzi transportoare sau lifturi.
• Poziționare și precizie: Poziționarea și controlul precise sunt decisive pentru mașinile CNC, de exemplu. Motoarele pas cu pas sau servomotoarele sunt adesea utilizate aici.

Pentru a integra în siguranță și în siguranță motoarele dvs. electrice, oferim un număr mare de piese de transmisie în atelierul nostru, inclusiv curele dințate, roți dințate, curele și multe altele.

Durată de viață și întreținere

Durata de viață a unui motor electric depinde de diferiți factori. Tipul motorului, condițiile de funcționare, întreținerea și calitatea producției pot avea, de exemplu, un impact. Iată câțiva dintre factorii cheie care afectează durata de viață a unui motor electric:

• Tip de motor: Unele tipuri de motoare sunt mai robuste și mai durabile decât altele. De exemplu, datorită designului lor fără perii, motoarele c.c. fără perii (BLDC) au în general o durată de viață mai lungă decât motoarele cu curent continuu și perii.
• Condiții de funcționare: Factori precum temperatura, umiditatea, sarcinile de șoc și vibrațiile pot influența semnificativ durata de viață. Dispozitivele de protecție a motorului, cum ar fi protecția la supraîncălzire și protecția la supratensiune servesc, de asemenea, acestui scop.
• Ciclu de funcționare: Durata și frecvența de funcționare afectează durata de viață. Motoarele care funcționează continuu au adesea o durată de viață mai scurtă.
• Întreținere În general, motoarele electrice au o întreținere redusă - în care motoarele electrice cu perii/contacte abrazive sunt o excepție. Cu toate acestea, inspecția și întreținerea regulate, de ex., a rulmenților și a componentelor uzate, pot prelungi semnificativ ciclul de viață al unui motor.

Răcirea motoarelor electrice

Răcirea motoarelor electrice este esențială pentru a asigura funcționarea eficientă a acestora și menținerea temperaturilor de funcționare sigure. Supraîncălzirea poate scurta semnificativ durata de viață a unui motor electric și poate duce la defecțiuni. Iată câteva metode comune de răcire a motoarelor electrice:

• Răcire cu aer
• Aripioare de răcire și chiuvete de căldură
• Lichid de răcire
• Răcire cu ulei
• Răcire cu lichid
• Senzori și comenzi de temperatură