Типи електродвигунів та їх використання

Додана 03 Травня 2023

Що таке електричні двигуни?

Електродвигуни - це машини, що перетворюють електричну енергію на механічну. Вони живляться від електричного струму і використовують магнітну силу, створювану струмом, для створення руху.

Електродвигуни є життєво важливим компонентом багатьох промислових та комерційних додатків, що приводять у дію все, від автомобільних систем до побутової техніки.

Електродвигуни неймовірно універсальні та бувають різних форм, розмірів та типів, кожен з яких підходить для різних завдань та додатків. У цій статті ми розглянемо різні типи електродвигунів, принцип їх роботи та їх різні галузі застосування.

Як процюють електродвигуни.

Електродвигуни перетворять електричну енергію в механічну, створюючи магнітне поле, що обертається. Це робиться шляхом пропускання електричного струму через низку котушок, які створюють електромагнітне поле. Це поле взаємодіє з постійними магнітами у двигуні, змушуючи ротор обертатися і тим самим створюючи обертаючий момент. Швидкістю та обертаючим моментом двигуна можна керувати, змінюючи напругу та струм джерела живлення. Крім того, кількість полюсів та тип обмотки, що використовується у двигуні, можуть впливати на його характеристики.

Типи електродвигунів.

Давайте розглянемо основні типи двигунів, їх функціонал, модифікації та сфери застосування.

співвідношення електродвигунів у відсотках

Електродвигуни постійного струму.

Двигуни постійного струму - це роторні електродвигуни, які перетворюють електричну енергію постійного струму на механічну. Двигуни постійного струму зазвичай класифікуються за розміром, напругою, силою струму, швидкістю і обертаючим моментом. Вони мають магнітне поле, яке взаємодіє з електричним струмом для створення обертаючого моменту, який може використовуватися для приведення в дію механічних систем, таких як вентилятори, насоси та конвеєрні стрічки.

Швидкість двигуна постійного струму можна регулювати шляхом зміни напруги або струму, що подається на нього, що робить їх універсальними та адаптованими для різних механізмів. В цілому, двигуни постійного струму є надійним та ефективним варіантом для багатьох промислових та комерційних застосувань.

Вони працюють за принципом електромагнітної індукції, яка включає взаємодію між магнітним полем і електричним струмом.

Основні компоненти двигуна постійного струму включають статор, ротор, комутатор та щітки.

  • Статор є нерухомою частиною двигуна та містить електромагніти, що створюють магнітне поле.
  • Ротор є частиною двигуна, що обертається і містить якір, який являє собою котушку з дроту, по якій тече електричний струм.
  • Комутатор - перемикач, що обертається, який з'єднує якір з джерелом живлення.
  • Щітки - це провідні контакти, які передають струм між комутатором та якорем.

Двигуни постійного струму бувають різних типів, які відрізняються за конструкцією та принципом роботи. Одним із найпоширеніших типів є щітковий двигун постійного струму, в якому використовуються вугільні щітки для перемикання полярності електричного струму в обмотках двигуна, що призводить до обертання ротора. Інший тип - безщітковий двигун постійного струму, який використовує електронну комутацію для перемикання полярності та управління швидкістю обертання ротора. Щіткові двигуни постійного струму прості та зручні в управлінні, у той час як безщіткові двигуни постійного струму мають більш тривалий термін служби та більш ефективні.

Двигун постійного струму
Двигун постійного струму

Двигуни постійного струму знаходять широке застосування у різних галузях промисловості завдяки своїй ефективності, довговічності та універсальності. Вони широко використовуються в електромобілях, безпілотниках, 3D-принтерах, промисловому обладнанні та побутовій техніці, системах опалення, вентиляції та кондиціювання повітря, насосах та конвеєрних стрічках, а також у багатьох інших областях.

Двигуни постійного струму можна адаптувати до різних потреб, регулюючи їхню напругу, струм, швидкість і обертаючий момент. Безщіткові двигуни постійного струму створені для механізмів, де потрібна висока ефективність, низьке технічне обслуговування та точне керування. З іншого боку, щіткові двигуни постійного струму підходять для недорогих та малопотужних пристроїв.

Загалом застосування двигунів постійного струму обмежене лише нашою уявою та потребами, а постійний прогрес у технології та дизайні покращує їх можливості та розширює діапазон їх використання..

Електродвигуни змінного струму.

Двигун змінного струму – це електродвигун, що перетворює електричну енергію на механічну. Також, як і двигун постійного, струму він працює за рахунок створення магнітного поля, що обертається в статорі, яке індукує струм у роторі, змушуючи його обертатися. Ці двигуни відомі своєю ефективністю, надійністю та простотою експлуатації.

Цей тип електродвигунів широко застосовується у різних галузях, від промислового устаткування до побутової техніки. На відміну від двигунів постійного струму, яким потрібний комутатор для перемикання напрямку струму, двигуни змінного струму живляться змінним струмом, який постійно змінює напрямок. Також двигуни змінного струму можуть бути з фіксованою або регульованою швидкістю.

Двигуни змінного струму працюють за рахунок використання змінного струму для створення обертального руху. Змінний струм подається на статор - нерухому частину двигуна через джерело електроенергії. Статор складається з низки електромагнітів, які створюють магнітне поле, коли через них проходить електричний струм.

Частота змінного струму визначає швидкість зміни напрямку магнітного поля, що, у свою чергу, приводить в рух ротор - компонент двигуна, що обертається. Ротор зазвичай складається з стрижнів або котушок, що проводять струм, які взаємодіють з магнітним полем, створюючи силу, що змушує ротор обертатися. Змінюючи частоту змінного струму, можна регулювати швидкість обертання двигуна.

Двигун змінного струму
Двигун змінного струму

Існує кілька різних типів двигунів змінного струму, кожен з яких призначений для певних цілей.

Одним з таких є синхронний двигун, який працює з фіксованою швидкістю і зазвичай використовується для вироблення електроенергії та в системах точного керування.

Інший тип - асинхронний двигун, який працює на дещо меншій швидкості, ніж синхронний двигун, та використовується у широкому спектрі промислових застосувань. Самі асинхронні електродвигуни поділяються від типу мережі живлення. Виділяють однофазні електродвигуни змінного струму від побутової мережі 220 вольт і трифазні електродвигуни змінного струму від мережі 380/660 вольт. Кожен тип двигуна має свої унікальні характеристики та переваги, що робить їх придатними для застосування у різних галузях.

Двигуни змінного струму є одними з найпоширеніших типів двигунів у світі.

Однією з головних переваг двигунів змінного струму є їхня висока ефективність. Це означає, що вони можуть перетворювати більшу частину електричної енергії в механічну, що робить їх економічно більш вигідними на тривалому періоді часу. Крім того, ці двигуни можуть працювати в широкому діапазоні швидкостей, що робить їх універсальними та придатними для роботи в різних умовах.

Їх часто вибирають за їхню здатність забезпечувати високий обертаючий момент на низьких швидкостях, що робить їх придатними для механізмів, що вимагають високого пускового моменту, таких як крани та підйомники.

Двигуни змінного струму мають також ряд інших переваг, включаючи зручність в керуванні, надійність, довговічність та занижений рівень шуму.

 

Тип двигуна Робочий принцип Застосування
 Двигун постійного струму  Перетворення електричної енергії на механічну  Широко використовується в промисловосьті та побутових приладах.
 Двигун змінного струму  Створення магнітного поля, що обертається  Використовується в різних промислових механізмах, включаючи насоси, вентилятори та компресори
 Серводвигун Використання зворотного зв'зку для точного позиціонування  Часто використовуються в промисловій автоматизації та робототехніці
 Кроковый двигун  Робота за принципом крокових рухів  Широко використовується в принтерах, сканерах та інших пристроях, де потрібне точне позиціонування

Серводвигуни.

Серводвигуни є одним із найбільш інноваційних типів двигунів і призначені для точного керування рухом приводу. Відрізняються від звичайних двигунів змінного струму тим, що в них вбудований механізм зворотного зв'язку, який дозволяє підтримувати певне положення або швидкість. Серводвигуни широко використовуються в різних промислових додатках, таких як робототехніка, верстати з ЧПУ та автоматизовані виробничі системи, де точне позиціонування та управління мають вирішальне значення.

Серводвигуни працюють із використанням замкнутої системи управління, що включає механізм зворотнього зв'язоку для підтримки певного положення чи швидкості. Ключовим компонентом серводвигунів є сервопривід, який контролює положення та швидкість двигуна. Сервопривід отримує дані про зворотний зв'язок від датчиків, які вимірюють швидкість та положення двигуна, і на основі цих даних регулює швидкість та положення двигуна.

Механізм зворотного зв'язку зазвичай включає енкодер або потенціометр, який надає інформацію про поточне положення або швидкість двигуна, яка потім використовується системою управління для регулювання вихідного сигналу двигуна для переміщення в бажане положення.

серводвигун
Севодвигун

Серводвигуни бувають різних типів, кожен з яких призначений для різних сфер застосування. Існує кілька типів серводвигунів, кожен із яких підходить для певних електроприводів. Деякі з найбільш поширених типів включають лінійні серводвигуни, поворотні серводвигуни та лінійно-поворотні серводвигуни.

Лінійні серводвигуни використовуються у додатках, де потрібне точне переміщення вздовж прямої лінії. Поворотні серводвигуни використовуються в додатках, де потрібне точне обертання навколо осі. Лінійно-поворотні серводвигуни поєднують у собі можливості лінійних та поворотних серводвигунів і використовуються в додатках, де потрібне точне переміщення та обертання.

Також виділяють щіткові та безщіткові сервомотори постійного струму, які використовуються в автоматизації та робототехніці завдяки їхній високій точності та обертаючого моменту. Інший тип, серводвигуна змінного струму, використовується там, де потрібне високошвидкісне позиціонування та високоточне керування. У робототехніці використовуються п'єзоелектричні серводвигуни завдяки їхній здатності створювати дуже великі зусилля в дуже малому просторі.

Кожен з цих типів серводвигунів має свої переваги та недоліки, і вибір конкретного типу залежить від вимог конкретного застосування.

Серводвигуни знаходять широке застосування у різних галузях промисловості. Вони широко використовуються в робототехніці та верстатах з ЧПУ, де дуже важливі точне позиціонування та керування. Серводвигуни також важливі в області автоматизації, особливо на складальних лініях, де потрібний точний контроль руху.

Багато передових виробничих процесів, таких як 3D-друк, покладаються на серводвигуни для точного позиціонування механізму. Вони також використовуються в імбалах для камер, літальних апаратів та іншої побутової електроніки, оскільки забезпечують високу точність керування рухом. Загалом ефективність та точність серводвигунів роблять їх важливим компонентом сучасних систем автоматизації та управління.

Крокові електродвигуни.

Крокові двигуни - це тип безщіткового електродвигуна постійного струму, який ділить повний оберт на кілька рівних кроків. Вони працюють передбачувано та точно, і ними можна керувати для переміщення з невеликим, точним кроком. На відміну від звичайних двигунів постійного струму, крокові двигуни обертаються дискретними кроками, що робить їх особливо придатними для додатків, що потребують точного позиціонування або обертання, таких як 3D-принтери, верстати з ЧПУ та робототехніка. Крокові двигуни бувають різних конфігурацій та розмірів, що робить їх досить універсальними для використання у широкому спектрі додатків.

Кроковий двигун
Кроковий двигун

Точний рух крокових двигунів досягається з допомогою поділу повного оберту на ряд рівних кроків. Однією з переваг крокових двигунів є їхня здатність зберігати своє положення у просторі без споживання енергії, що робить їх придатними для утримання вантажу у фіксованому положенні.

Крокові двигуни працюють на основі "крокових" рухів, тобто вони рухаються від однієї позиції до іншої з певною кількістю кроків між ними. Це дозволяє їм досягти високої точності та контрольованості, що робить їх ідеальними для використання у додатках, де потрібна висока ефективність та швидкість.

Крокові двигуни бувають різних типів, кожен із яких призначений для конкретних застосувань. Їх можна розділити на дві широкі категорії: біполярні та уніполярні крокові двигуни.

  • Біполярні крокові двигуни вимагають більш складної схеми управління, але забезпечують вищий обертаючий момент і точність.
  • Уніполярні крокові двигуни простіші в управлінні, але мають нижчий обертаючий момент і точність.

Інша класифікація крокових двигунів ґрунтується на кількості кроків на оберт. Крокові двигуни високої роздільної здатності забезпечують більш точніше керування за рахунок більшої кількості кроків на оберт, а крокові двигуни низької роздільної здатності мають меншу кількість кроків на оберт і зазвичай використовуються для додатків, що не потребують високої точності переміщення.

Також існує кілька підтипів крокових двигунів, кожен з яких має свої унікальні характеристики і може бути використаний в різних умовах залежно від вимог конкретної програми.

  • Однокрокові двигуни - це найпростіший і доступніший тип крокових двигунів, який може використовуватися в широкому діапазоні систем.
  • Двокрокові двигуни - це складніший тип крокових двигунів, який може забезпечити більш високу точність і контрольованість, ніж однокрокові двигуни.
  • Мікрокрокові двигуни - це найточніший і найконтрольованіший тип крокових двигунів, який може використовуватися в системах, де потрібна висока точність і швидкість переміщення.

Крокові двигуни знаходять широке застосування у різних галузях промисловості завдяки точності переміщення та управління. Завдяки своїй точності та контрольованості, крокові двигуни можуть значно підвищити продуктивність та ефективність додатків, у яких вони використовуються. Вони широко використовуються у верстатах з ЧПУ, 3D-принтерах, робототехніці та системах автоматизації, оскільки забезпечують високоточний та повторюваний рух. Крокові двигуни дуже універсальні та інтегровані в багато сучасних технологій, що робить їх важливим компонентом у різних промислових та споживчих додатках.

Тип двигуна Переваги Недоліки
 Двигун постійного струму  Дешевий, простий у використанні  Неефективний, потребує постійного обслуговування та заміни щіток
 Двигун змінного струму  Ефективний; більш надійний, ніж двигун постійного струму  Складний у використанні
 Серводвигун  Висока точність позиціонування та контролю, висока продуктивність  Дорогий, складний у використанні
 Кроковий двигун  Висока точність позиціонування, низька вартість  Низька продуктивність, шумний, неефективний

Переваги електродвигунів

Електродвигуни пропонують широкий спектр переваг, включаючи більш високу ефективність, нижчі витрати на технічне обслуговування та покращену продуктивність. Крім того, електродвигуни більш екологічні, ніж традиційні двигуни, оскільки вони виробляють менше викидів. Крім того, для їх роботи потрібно менше енергії, що робить їх економічними рішеннями для різних сфер застосування.

склад електродвигунів
вверх