Motore elettrico Funzionamento monofase del motore a induzione
In generale, il motore è un dispositivo di conversione dell'energia elettrica, compreso il motore rotante e il motore stazionario. Il motore rotante è un dispositivo di conversione di energia che realizza la conversione reciproca tra energia elettrica ed energia meccanica secondo il principio dell'induzione elettromagnetica; Il motore statico è un dispositivo elettromagnetico che realizza la variazione di tensione secondo la legge dell'induzione elettromagnetica e il principio del bilanciamento del potenziale magnetico, noto anche come trasformatore. In questo articolo, discutiamo principalmente del motore rotante. Esistono molti tipi di motori rotanti, ampiamente utilizzati nel campo dell'industria moderna. Si può dire che ci sarà un motore rotante in occasione dell'applicazione di energia elettrica. Rispetto al motore a combustione interna e al motore a vapore, l'efficienza operativa del motore rotante è molto più elevata; Inoltre, la trasmissione di energia elettrica è più conveniente ed economica rispetto ad altre fonti di energia. Inoltre, l'energia elettrica ha anche le caratteristiche di un controllo pulito, non inquinante e facile. Pertanto, l'applicazione del motore rotante sta diventando sempre più diffusa nella vita reale e nella pratica ingegneristica. Motori diversi hanno applicazioni diverse. Con il continuo sviluppo della tecnologia di fabbricazione dei motori e l'approfondimento della ricerca sul principio di funzionamento dei motori, ci sono ancora molti nuovi motori, come il motore DC brushless slotless sviluppato da ead company negli Stati Uniti, lo stepping ibrido a bassa potenza motore sviluppato dalla società di servo in Giappone e il grande motore a bassa velocità di coppia sviluppato dalla Cina per macchine utensili industriali e biciclette elettriche. Questo documento discute principalmente i tipi e le applicazioni di alcuni motori.
1. Situazione attuale dell'industria automobilistica
Attualmente, la capacità totale installata dei motori in Cina ha raggiunto oltre 400 milioni di KW e il consumo energetico annuo ha raggiunto i 120 miliardi di kWh, rappresentando il 60% del consumo energetico nazionale totale e l'80% del consumo energetico industriale. Tra questi, la capacità totale installata di ventilatori, pompe dell'acqua e compressori ha superato i 200 milioni di KW e il consumo energetico annuo ha raggiunto gli 800 miliardi di kWh, rappresentando circa il 40% del consumo energetico totale nazionale. Pertanto, i requisiti di risparmio energetico dei motori sono elevati e l'effetto di risparmio energetico può essere riflesso al meglio. Nuovo design del motore, nuova tecnologia e nuovi materiali sono adottati per migliorare l'efficienza di uscita riducendo la perdita di energia elettromagnetica, energia termica ed energia meccanica. L'efficienza del motore ad alta efficienza e risparmio energetico è di circa il 3% - 5% superiore a quella del motore tradizionale. Attualmente, la percentuale di motori che raggiunge l'indice di efficienza energetica di livello 2 è inferiore al 10%, quindi il suo spazio di sviluppo è ampio. Con lo sviluppo e l'applicazione della tecnologia dell'elettronica di potenza, della tecnologia informatica, della tecnologia microelettronica e della teoria del controllo, il campo di applicazione dei motori di piccole e medie dimensioni sta diventando sempre più ampio.
2. Modello dell'industria automobilistica
In quanto dispositivo importante per la conversione elettromeccanica dell'energia, il motore è il componente base della trasmissione elettrica. Ha una vasta gamma di applicazioni, un'ampia varietà di prodotti e specifiche complesse. Le sue caratteristiche di prodotto determinano che la concentrazione industriale non è elevata, sono coinvolte molte imprese di produzione e sottoindustrie e non ci sono evidenti caratteristiche periodiche, regionali e stagionali. Attualmente, ci sono più di 2000 produttori nazionali di motori differenziali e di piccole e medie dimensioni e produttori di supporto, che è diventato un prodotto di base indispensabile nella modernizzazione dell'economia nazionale e della difesa nazionale. Ci sono molti produttori nel settore dei differenziali domestici e nell'industria automobilistica di piccole e medie dimensioni. La concorrenza del mercato si riflette principalmente nel contenuto tecnico, nel prezzo e nella scala di produzione dei prodotti. A causa dell'imperfetto meccanismo di mercato, la concorrenza sui prezzi nel settore è più intensa, il che ha avuto un impatto negativo sullo sviluppo favorevole del settore. Con l'applicazione dell'etichettatura dell'efficienza energetica dei motori, la manifestazione del ruolo di sopravvivenza del mercato del più adatto e l'ulteriore rafforzamento delle barriere all'ingresso del settore, l'impatto della concorrenza sui prezzi sarà gradualmente attenuato.
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3. Previsione prospettica dell'industria automobilistica
Attualmente, le macchine elettriche cinesi rappresentano circa il 21.5% del mercato mondiale delle macchine elettriche, che aumenterà con la ripresa dell'ambiente economico internazionale. Nel prossimo piano quinquennale il mercato interno crescerà più rapidamente rispetto a quello europeo, americano e di altri paesi, in particolare il mercato dei motori ad alta efficienza. Tendenza futura dei motori dopo il 2015, la domanda di motori passerà ai motori standard IE2 e la quota di mercato dei motori IE4 ad altissima efficienza non è elevata. Si prevede che la quota di mercato dei motori ad altissima efficienza di tipo IE4 rappresenterà il 5% nel 2015. La ripresa dell'ambiente economico globale nel 2014 ha iniziato a prendere forma e sarà più forte nel 2015. Con questo vento di ripresa economica , come l'aumento degli investimenti nelle industrie di produzione e costruzione come la costruzione navale e navale e le infrastrutture nazionali, gli investimenti nell'industria militare e il recupero della produzione di vari produttori di elettrodomestici, la domanda di motori sarà del 7% - 10% superiore a quella del 2013. Al fine di recuperare il ritardo con la "ferrovia ad alta velocità" sostenuta dalle politiche nazionali, le imprese aumenteranno gli investimenti nell'uso e nella promozione di motori ad alta efficienza. Rispetto al 2013, si prevede che il tasso di promozione dei motori ad alta efficienza che hanno completato il piano di efficienza energetica sarà superiore al 95% e ci sarà una certa svolta nella trasformazione del sistema di risparmio energetico dei motori. Il consumo di applicazioni motorie in settori non industriali è da sempre la forza trainante dell'industria automobilistica. L'industria automobilistica è il principale acquirente di motori non industriali. I veicoli leggeri hanno in media più di 30 motori per veicolo. La domanda di motori negli elettrodomestici e nei prodotti residenziali (riscaldamento, ventilazione e condizionamento), ad esempio, oltre 450 milioni di frigoriferi e lavatrici utilizzano motori ogni anno; L'unità disco e la ventola di ventilazione su ciascun computer utilizzeranno 3-6 piccoli motori. Rispetto alla crescita degli elettrodomestici, si prevede che il sistema HVAC residenziale guiderà una crescita più rapida dei motori. La ripresa economica è l'ambiente generale, la politica è la forza trainante e il mercato è la forza trainante. Nel 2015, cogliere la direzione industriale e combinare gli indicatori politici rappresenterà una nuova situazione per il mercato dell'industria automobilistica.
4. Classificazione e applicazione del motore
Come tutti sappiamo, il motore è una parte importante del sistema di trasmissione e controllo. Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia moderne, il focus del motore nell'applicazione pratica ha iniziato a spostarsi dalla semplice trasmissione al controllo complesso; Soprattutto per il controllo accurato della velocità, della posizione e della coppia del motore. Tuttavia, i motori hanno design e modalità di guida diversi a seconda delle diverse applicazioni. A prima vista, sembra che la selezione sia molto complessa. Pertanto, per le persone, la classificazione di base viene eseguita in base allo scopo dei motori rotanti. Successivamente, introdurremo gradualmente i motori più rappresentativi, comunemente usati e di base: motore di controllo, motore di potenza e motore di segnalazione.
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5. Segnale motore
5.1 segnale di posizione motore
Attualmente, i motori per segnali di posizione più rappresentativi sono resolver, inductosyn e synchro.
Introduzione: il resolver/trasformatore è un sensore elettromagnetico, noto anche come resolver sincrono. È un piccolo motore a corrente alternata utilizzato per misurare l'angolo. Viene utilizzato per misurare lo spostamento angolare e la velocità angolare dell'albero rotante dell'oggetto rotante. È composto da statore e rotore. Come lato primario del trasformatore, l'avvolgimento dello statore riceve la tensione di eccitazione e la frequenza di eccitazione è solitamente di 400, 3000 e 5000 Hz. Come lato secondario del trasformatore, l'avvolgimento del rotore ottiene la tensione indotta tramite accoppiamento elettromagnetico.
Stato dell'applicazione: il resolver è un tipo di dispositivo di rilevamento di angolo, posizione e velocità di precisione, adatto a tutte le occasioni del resolver del resolver in cui viene utilizzato l'encoder rotativo, specialmente nelle occasioni in cui l'encoder rotativo non può funzionare normalmente, come temperature elevate, freddo intenso, umidità, alta velocità e vibrazioni elevate. A causa delle caratteristiche di cui sopra, il resolver può sostituire completamente l'encoder fotoelettrico ed è ampiamente utilizzato nei sistemi di rilevamento dell'angolo e della posizione in sistemi di servocontrollo, sistemi robotici, strumenti meccanici, automobili, energia elettrica, metallurgia, tessile, stampa, aerospaziale, navi, armi, elettronica, metallurgia, miniere, giacimenti petroliferi, tutela dell'acqua, industria chimica, industria leggera, edilizia e altri campi. Può essere utilizzato anche per la trasformazione delle coordinate, la triangolazione e la trasmissione di dati angolari. Può essere utilizzato anche in un dispositivo di conversione digitale angolare come sfasatore a due fasi.
5.2 Inductosin
Introduzione: sensore di spostamento che converte il segnale di spostamento angolare o lineare in tensione AC, noto anche come resolver planare. Ha due tipi: tipo a disco e tipo lineare. Nel sistema di visualizzazione digitale ad alta precisione o nel sistema NC ad anello chiuso, l'inductosyn del disco viene utilizzato per rilevare il segnale di spostamento angolare e l'inductosyn lineare viene utilizzato per rilevare lo spostamento lineare. Inductosyn è ampiamente utilizzato in servo giradischi ad alta precisione, antenna radar, posizionamento e tracciamento di artiglieria e radiotelescopio, macchine utensili CNC di precisione e sistema di rilevamento della posizione ad alta precisione.
Stato dell'applicazione: inductosyn è stato ampiamente utilizzato nella misurazione statica e dinamica di grandi spostamenti, come CMM, macchine utensili CNC controllate da programma, macchine utensili pesanti ad alta precisione e dispositivi di misurazione di centri di lavoro.
Inductosyn utilizza il principio dell'accoppiamento elettromagnetico per realizzare il rilevamento dello spostamento, che presenta evidenti vantaggi: elevata affidabilità, forte capacità anti-interferenza, bassi requisiti per l'ambiente di lavoro, può funzionare normalmente senza un controllo costante della temperatura e un ambiente povero ed è adatto per l'ambiente difficile di sito industriale; Il sensore a griglia realizza il rilevamento dello spostamento basato su un meccanismo fotoelettrico. Ha un'alta risoluzione, una misurazione accurata e un'installazione e un utilizzo convenienti. Il sensore a reticolo chiuso è più ampiamente utilizzato nella misurazione della lunghezza rispetto a inductosyn grazie alla sua forte adattabilità all'ambiente di lavoro, al miglioramento del rapporto qualità-prezzo del sensore a reticolo e alla riduzione della complessità tecnica.
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5.3. Sincro
Introduzione: synchro è un micromotore a induzione che cambia l'angolo in tensione alternata o da tensione alternata ad angolo utilizzando le caratteristiche del passo di autoregolazione. Viene utilizzato come sensore di spostamento per misurare l'angolo nel servosistema. Il synchro può essere utilizzato anche per realizzare la trasmissione a lunga distanza, la trasformazione, la ricezione e l'indicazione di segnali angolari. Due o più motori possono mantenere automaticamente la stessa variazione angolare o rotazione sincrona di due o più alberi rotanti che non sono collegati tra loro meccanicamente attraverso il collegamento di circuiti. Questa prestazione del motore è chiamata caratteristica di autotuning. Nel servosistema, il sincronizzatore utilizzato dalla parte che genera il segnale è chiamato trasmettitore e il sincronizzatore utilizzato dalla parte che riceve il segnale è chiamato ricevitore. Synchro è ampiamente utilizzato nei sistemi di indicazione sincrona di posizione e azimutale come la metallurgia e la navigazione e nei servosistemi come l'artiglieria e il radar.
Stato dell'applicazione: il sincronizzatore può essere utilizzato anche per realizzare la trasmissione a lunga distanza, la trasformazione, la ricezione e l'indicazione del segnale angolare. Due o più motori possono mantenere automaticamente la stessa variazione angolare o rotazione sincrona di due o più alberi rotanti che non sono collegati tra loro meccanicamente attraverso il collegamento di circuiti. Questa prestazione del motore è chiamata caratteristica di autotuning. Nel servosistema, il sincronizzatore utilizzato dalla parte che genera il segnale è chiamato trasmettitore e il sincronizzatore utilizzato dalla parte che riceve il segnale è chiamato ricevitore. Synchro è ampiamente utilizzato nei sistemi di indicazione sincrona di posizione e azimutale come la metallurgia e la navigazione e nei servosistemi come l'artiglieria e il radar.
Motore con segnale a 5.4 velocità
Il motore del segnale di velocità più rappresentativo è il generatore tachimetrico, che è essenzialmente un elemento magnetico elettromeccanico che converte la velocità in un segnale elettrico e la sua tensione di uscita è direttamente proporzionale alla velocità. In termini di principio di funzionamento, appartiene alla categoria dei "generatori". Il dinamo tachimetrico viene utilizzato principalmente come elemento di smorzamento, elemento differenziale, elemento integrale e elemento tachimetrico nel sistema di controllo. Quindi non elaborerò troppo qui.
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6. Motore elettrico
6.1 Motore a corrente continua
Introduzione: il motore a corrente continua è il primo motore. Alla fine dell'19 si può dividere grosso modo in due categorie: con collettore e senza collettore. Il motore a corrente continua ha caratteristiche di controllo migliori. Il motore a corrente continua è inferiore al motore a corrente alternata per struttura, prezzo e manutenzione. Tuttavia, a causa del problema del controllo della regolazione della velocità del motore CA non è stato ben risolto e il motore CC presenta i vantaggi di buone prestazioni di regolazione della velocità, avviamento facile e avviamento del carico, il motore CC è ancora ampiamente utilizzato, soprattutto dopo l'emergere del tiristore Alimentazione CC.
Stato dell'applicazione: nella vita, ci sono innumerevoli applicazioni di prodotti elettrici. Ventilatore, rasoio, ecc. I motori a corrente continua sono utilizzati nelle porte automatiche, nelle serrature automatiche e nelle tende automatiche negli hotel. I motori a corrente continua sono ampiamente utilizzati in aerei, carri armati, radar e altre armi e attrezzature. Il motore CC è anche ampiamente utilizzato nella trazione di locomotive, come il motore di trazione CC della locomotiva ferroviaria, il motore di trazione CC della locomotiva della metropolitana, il motore ausiliario CC della locomotiva, il motore di trazione CC della locomotiva mineraria, il motore CC marino, ecc. La figura sopra mostra il motore CC serie Z4.
6.2 Motore a corrente alternata
Introduzione: il motore asincrono è un motore a corrente alternata che realizza la conversione di energia in base alla coppia elettromagnetica generata dall'interazione tra il campo magnetico rotante del traferro e la corrente indotta dall'avvolgimento del rotore. I motori asincroni sono generalmente prodotti di serie con un'ampia varietà di specifiche. Sono i più utilizzati in tutti i motori e hanno la maggiore richiesta; Attualmente, circa il 90% dei macchinari con azionamento elettrico utilizza un motore asincrono CA, quindi il suo consumo energetico rappresenta più della metà del carico di potenza totale.
Il motore asincrono presenta i vantaggi di una struttura semplice, fabbricazione, uso e manutenzione convenienti, funzionamento affidabile, bassa qualità e basso costo. Inoltre, il motore asincrono ha un'elevata efficienza operativa e buone caratteristiche di funzionamento. Funziona a una velocità costante da vuoto a pieno carico, in grado di soddisfare i requisiti di trasmissione della maggior parte delle macchine per la produzione industriale e agricola. I motori asincroni sono utilizzati principalmente per azionare la maggior parte dei macchinari per la produzione industriale e agricola, come macchine utensili, pompe dell'acqua, soffianti, compressori, attrezzature di sollevamento, macchinari per l'industria mineraria, macchinari per l'industria leggera, macchinari per la lavorazione di prodotti agricoli e secondari, nonché elettrodomestici e apparecchiature mediche dispositivi.
Stato dell'applicazione: il motore asincrono monofase e il motore asincrono trifase sono più comuni nel motore asincrono. Il motore asincrono trifase è il corpo principale del motore asincrono. Il motore asincrono trifase può essere utilizzato per azionare tutti i tipi di macchinari generali, come compressori, pompe dell'acqua, frantoi, macchine utensili da taglio, macchinari per il trasporto e altre attrezzature meccaniche, ampiamente utilizzate nelle miniere. Meccanica. Viene utilizzato come motore principale in varie imprese industriali e minerarie come la metallurgia, il petrolio, l'industria chimica e le centrali elettriche. Per i motori utilizzati per azionare soffianti, mulini per carbone, laminatoi e argani, i dati tecnici pertinenti devono essere forniti al momento dell'ordine e deve essere firmato un accordo tecnico come base per la progettazione speciale dei motori per garantire un funzionamento affidabile dei motori. Asincrono monofase i motori sono generalmente utilizzati dove l'alimentazione trifase è scomoda. La maggior parte di essi sono motori micro e di piccola capacità, ampiamente utilizzati negli elettrodomestici, come ventilatori elettrici, frigoriferi, condizionatori d'aria, aspirapolvere e così via.
