¿Cuáles son los tipos de motores eléctricos y cómo se diferencian?

Cómo funcionan los motores

El principio de funcionamiento de todos los tipos de motores eléctricos consiste en la interacción de los campos magnéticos del rotor y el estator. En este caso, el campo magnético puede ser creado por un constante magnético o devanado (bobina-electroimán).

Dependiendo de la potencia y el tipo de motor, los devanados solo pueden ubicarse en el estator o en el estator y en el rotor. Tratemos de explicar el dispositivo y el principio de funcionamiento para tontos en electricidad.

Para empezar, consideramos el diseño de motores de colector. Por ejemplo, en los motores de colector de CC pequeños, como en los modelos de radio, los imanes permanentes se encuentran en el estator y las bobinas de alambre de cobre se enrollan en el rotor. La corriente a las bobinas del rotor de dicho motor eléctrico se suministra a través de un conjunto de escobillas que consta de escobillas y un colector. En el colector hay láminas, a las que se unen los cables de los devanados.

Después de encender la alimentación, el rotor (ancla) comienza a girar, se fija un colector y los cepillos fijos tocan alternativamente diferentes pares de láminas del colector. A través de cepillos y láminas, se suministra corriente a los devanados del rotor, ya sea a uno u otro, creando así un campo magnético cambiante que interactúa con el campo magnético. Como resultado, los polos de los electroimanes rotativos y estacionarios son atraídos, razón por la cual ocurre la rotación.

Si omite algunos de los matices, cuanto mayor sea la corriente del rotor, mayor será este campo y más rápido rotará el rotor. Sin embargo, esto se aplica principalmente a las máquinas de colector de CC y CA (son universales).

Si hablamos de un motor asíncrono (HELL) con un rotor de jaula de ardilla, este es un motor eléctrico de CA sin escobillas. En él, los devanados se encuentran en el estator (a), y el rotor es una varilla (b), poco cerrada por anillos, la llamada jaula de ardilla.

En este caso, el campo magnético giratorio del estator genera una corriente en las varillas del rotor, por lo que también aparece otro campo magnético. ¿Y qué sucede cuando dos imanes se encuentran cerca?

Son repelidos o atraídos el uno al otro. Como el rotor se fija en los extremos de los cojinetes, el rotor comienza a girar.AM está diseñado solo para corriente alterna, y la velocidad de rotación del eje depende de la frecuencia de la corriente y el número de polos en los devanados del estator. Discutiremos este tema con más detalle en el artículo sobre motores asíncronos.

Pero para comenzar la rotación del eje de dicho motor, es importante empujarlo (para dar la velocidad inicial) o crear un campo magnético giratorio. Se crea usando devanados dispuestos de cierta manera, conectados a una red de suministro de energía trifásica (por ejemplo, 380V), o usando condensadores de arranque y funcionamiento (en los llamados motores de inducción de condensadores).

Además de la interacción de los campos magnéticos en la rotación del eje del motor está involucrado y La fuerza de amperios.

Por lo tanto, debe comprender que el momento en el eje del motor abstracto y el número de revoluciones dependen del diseño y tipo de la máquina eléctrica, así como de la intensidad de la corriente y su frecuencia. Repito que en este artículo no entraremos en detalles sobre las características de los dispositivos de cada uno de los tipos y tipos de motores eléctricos, pero haremos artículos separados para esto.

Cabe señalar que los motores de colector asíncronos y universales son más comunes en la vida cotidiana y en la producción, en las unidades de vehículos de construcción. Se usan en todas partes, tanto para el movimiento de mecanismos industriales, como para automóviles, vehículos eléctricos y se utilizan en electrodomésticos, hasta un cepillo de dientes eléctrico.

Clasificación principal

Por lo tanto, los motores eléctricos se dividen principalmente en máquinas que funcionan con corriente continua, así como con corriente alterna. ¿Cuál es la diferencia entre corriente alterna y corriente continua, dijimos en el artículo: https://esm.electricianexp.com/chem-otlichaetsya-peremennyj-tok-ot-postoyannogo.html. Consideraremos los tipos de motores eléctricos de máquinas que trabajan desde una pausa.

Motores de corriente alterna

La mayoría de las máquinas eléctricas utilizadas en la producción y en la vida cotidiana, para conducir ascensores, en otros tipos de accionamientos eléctricos, funcionan con corriente alterna.

Los motores de CA se pueden clasificar de la siguiente manera:

• asincrónico
• síncrono

En este caso, los motores de inducción se distinguen por el diseño del rotor:

• rotor de jaula de ardilla (más común con cualquier número de fases);
• con un rotor de fase (solo trifásico).

Y por el número de fases:

• monofásicos (con un condensador de arranque) se utilizan en ventiladores eléctricos domésticos y otros dispositivos de baja potencia;
• condensador o bifásico (es monofásico con un condensador que no se apaga durante la operación, debido a que se crea una "segunda" fase) se usan en bombas pequeñas, ventilación, en lavadoras tipo "bebé" y modelos antiguos fabricados en la URSS;
• Las tres fases son las más comunes y se utilizan en todas partes en la producción.

Existen diferentes diseños de presión arterial monofásica, ¡la lista muestra dos opciones principales!

Una característica de todos los motores eléctricos asíncronos es que la velocidad del rotor es ligeramente menor que la velocidad de rotación del campo magnético del estator y es igual a:

donde n es el número de revoluciones por minuto, f es la frecuencia de la red de suministro, p es el número de pares de polos, s se desliza y "60" son segundos por minuto.

Por lo tanto, la velocidad del rotor está determinada por la frecuencia de la red de suministro, el diseño de los devanados o, más bien, el número de pares de polos (bobinas) y la magnitud del deslizamiento.

El deslizamiento es un valor que caracteriza cuánto menos es la velocidad del rotor en relación con la frecuencia de un campo magnético giratorio. En condiciones normales de funcionamiento se encuentra en el rango de 0.01-0.06. En términos simples, el campo en el estator con un par de polos gira con velocidad:

60 * 50/1 = 3000 rpm

Con dos pares - 1500 rpm, y con tres pares - 1000 rpm.

Al deslizar, por ejemplo, a 0.05, la velocidad del rotor será igual a:

3000 * (1-0.05) = 2850 rpm

Para ajustar la velocidad de tales motores use convertidores de frecuencia, ya que no podemos afectar las otras variables de la fórmula anterior.

Los más comunes son los motores asíncronos con una tensión de alimentación de 220 V para conectar los devanados según el circuito triangular y 380 V según el circuito en estrella.

Si en una máquina eléctrica trifásica el campo del estator giratorio se crea por la ubicación de los devanados y el cambio de fase en la red en 120˚, entonces este efecto no se observa en los monofásicos. El eje girará si lo configura en la rotación inicial girando el eje a mano o instalando un condensador de cambio de fase, lo que creará un cambio de fase en el devanado de arranque.

Los motores de condensadores bifásicos están dispuestos de manera similar, pero el segundo devanado no se apaga después del arranque, sino que continúa funcionando condensador. Por lo tanto, el nombre "bifásico" se refiere más bien al diseño y al diagrama de cableado que a los circuitos de alimentación. Tanto las dos fases como las monofásicas están diseñadas para operar en una red de 220V.

Los motores eléctricos síncronos (LED) casi siempre se llevan a cabo con un devanado de excitación en la armadura, y la corriente de excitación se transmite a través del conjunto del cepillo o inducida por un sistema electromagnético.

Esto es necesario para que su eje gire con una frecuencia que coincida con la frecuencia de rotación del campo del estator. Es decir, no existe ningún parámetro como slip en este caso.

La corriente de excitación se suministra desde sistemas de excitación especiales, como un "generador-motor" o convertidores electrónicos en tiristores o transistores. Los más comunes en las empresas nacionales son dispositivos como VTE, TVU, etc.

No siempre hay un devanado de campo y cepillos, por ejemplo, en un horno microondas, se utiliza un motor síncrono de imán permanente en el accionamiento de rotación de la placa.

Las máquinas sincrónicas son explícitas e implícitas. Las diferencias visuales están en el diseño del rotor, en la práctica hay una diferencia en sus características, métodos de producción y diseño. En la práctica, es poco probable que un electricista doméstico común los encuentre.

Queda por decir lo principal sobre los motores de CA: son difíciles de ajustar la velocidad de rotación debido a que su velocidad está vinculada a la velocidad. Una disminución en el voltaje (corriente) en el estator o la excitación (para síncrono y asíncrono con un rotor de fase) conduce a una caída en el par y un aumento en el valor de deslizamiento (para el INFIERNO), mientras que el eje puede girar más lentamente. Para regular la velocidad de tales motores, necesita un convertidor de frecuencia. Sobre cómo elegir un chastotnik, dijimos en el artículo: https://esm.electricianexp.com/vybor-chastotnogo-preobrazovatelya.html.

Motores de corriente continua

Los siguientes tipos y tipos de motores de CC están disponibles:

1. Motores DC Brush Consisten en imanes o una bobina de excitación y una armadura; la corriente hacia el devanado de la armadura se transmite utilizando un conjunto de cepillo, cuyo inconveniente es el desgaste gradual.
2. Motores colectores universales. Son similares a los anteriores, pero pueden funcionar tanto con corriente directa como con corriente alterna.
3. Sin escobillas o sin escobillas. Consiste en devanados del estator, los imanes permanentes están instalados en el rotor. Está conectado al circuito de CC a través de un controlador especial que conmuta los devanados del estator.

Los motores colectores se pueden dividir en grupos según el tipo de excitación:

• con autoexcitación;
• Con excitación independiente.

Según el tipo de conexión de los devanados de campo, se distinguen de la siguiente manera:

1. La excitación secuencial le permite obtener un momento elevado en el eje, pero la velocidad de ralentí también es muy alta y puede dañar el motor (entrará en el espacio).
2. Excitación paralela: en este caso, las revoluciones son más estables y no cambian bajo carga, pero el par en el eje es menor.
3. La emoción mixta combina las ventajas de ambos tipos.

En los DCT de colector de baja potencia, la excitación se organiza con mayor frecuencia mediante imanes permanentes.

Con la excitación independiente del motor eléctrico del colector, los devanados del estator y el rotor no están conectados entre sí, pero en esencia están alimentados por diferentes fuentes.Por lo tanto, es posible organizar el ajuste del momento o la velocidad, así como lograr una mayor eficiencia energética.

Dependiendo del diseño, un motor eléctrico de este tipo puede funcionar solo con corriente continua o con alternancia y constante. En el segundo caso, se denominan "motor conmutador universal". Están muy extendidos en la vida cotidiana, se usan en electrodomésticos de cocina y herramientas eléctricas (amoladoras, taladros, etc.).

Los motores sin escobillas carecen de los inconvenientes inherentes de un conmutador debido a la falta de un conjunto de escobillas. Se suministra corriente a los tres devanados del estator, y los devanados se conmutan utilizando el controlador. De hecho, los DCT sin escobillas funcionan con corriente alterna transformada. Puede averiguar cómo funcionan estos motores mirando el siguiente video:

Son similares en diseño a los motores síncronos, excepto que se usan imanes permanentes, no electroimanes. Para rotar dicho motor y aumentar su eficiencia, se utilizan sensores Hall para determinar la posición del eje y cambiar correctamente los devanados.

A menudo se denominan motores de válvula, y en fuentes inglesas, tales motores, según el diseño, se denominan PWSM o BLDC.

Se utilizan en enfriadores de computadora, como una unidad para modelos controlados por radio, como cuadricópteros, así como en una rueda de motor para una bicicleta.

Clasificación adicional

Además de los motores discutidos anteriormente, se debe decir sobre otros tipos, como:

• pisar
• servos
• lineal
• Motores de corriente de ondulación (similar a un motor de CC, la diferencia es que la energía es suministrada por una corriente de ondulación rectificada).

Los motores paso a paso y los servos se usan donde necesita colocar el nodo de algún mecanismo. El ejemplo más simple es un CNC, una impresora 3D y más. Además, con la ayuda de "shagovikov" a veces se controla la posición del acelerador del automóvil, y esto es solo una pequeña parte de su aplicación.

Una descripción de las funciones y características de estos tipos de accionamientos eléctricos es un tema para un artículo separado. Si está interesado, escriba comentarios y lo publicaremos.

Un motor lineal, en contraste con todo lo anterior, el movimiento de su eje no es rotacional, sino traslacional. Es decir, no gira, sino que se mueve "adelante y atrás". Son diferentes:

• AC basado en el principio de funcionamiento similar a los motores síncronos y asíncronos;
• corriente continua;
• piezoeléctrico;
• magnetostrictivo.

En la práctica, son raros, se utilizan como una unidad para un ferrocarril monorraíl, para alimentar el cuerpo de trabajo en varias máquinas.

Sin embargo, la clasificación dada en el artículo se eligió desde el punto de vista práctico, mientras que en la literatura se propone dividir el accionamiento eléctrico de acuerdo con los siguientes criterios.

De acuerdo con los detalles del par creado:

• histéresis
• magnetoeléctrico

La siguiente opción de clasificación se basa en las diferencias en el diseño y las características de su diseño.

Por tipo y ubicación del eje:

• con una disposición horizontal de un eje;
• con colocación vertical del eje.

Proteger de acciones medioambientales:

• protegido de alta humedad y polvo;
• para operar en salas explosivas.

Por la duración del modo de funcionamiento:

• intermitente (cabrestantes, grúas, motores de válvula de compuerta);
• para funcionamiento continuo (bombas, ventilación, etc.).

Por potencia, también puede distinguir automóviles de potencia pequeña, mediana y alta. Sin embargo, no tiene sentido llevar los límites de estas capacidades, ya que en algún lugar alrededor de 6 MW es la potencia promedio, y en algún lugar alrededor de 1 kW es un número colosal.

Es imposible examinar todos los tipos dentro de un artículo en detalle, por lo que consideraremos cada versión por separado.¡Esperamos que la clasificación proporcionada brevemente lo ayude a comprender qué tipos de motores de CC y CA son, así como cuáles son sus diferencias y características de aplicación!

Materiales relacionados:

• Cómo obtener corriente eléctrica alterna
• Tipos de estabilizadores de voltaje
• Cómo hacer un motor eléctrico simple con tus propias manos