Promlebedka.ru

Авто ДРайв
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики двигателей постоянного тока с постоянными магнитами

Как вы уже знаете, есть два электрических элемента двигателя постоянного тока, обмотки возбуждения и якорь . Обмотки якоря состоят из токопроводящих проводников, которые заканчиваются на коммутаторе.

4 типа двигателей постоянного тока и их характеристики (на фото: коллектор двигателя 575 кВт DC, кредит: Pedro Raposo)

Напряжение постоянного тока подается на обмотки якоря через угольные щетки, которые работают на коммутаторе. В небольших двигателях постоянного тока для статора могут использоваться постоянные магниты. Однако в больших двигателях, используемых в промышленности, статор представляет собой электромагнит.

Когда напряжение подается на обмотки статора, устанавливается электромагнит с северным и южным полюсами. Полученное магнитное поле является статическим (не вращательным).

Для простоты объяснения статор представлен постоянными магнитами на следующем рисунке.

Электродвигатели постоянного тока

Поле двигателей постоянного тока может быть:

  1. Постоянный магнит (статор постоянного магнита),
  2. Электромагниты, соединенные последовательно (статор раны),
  3. Шунт (статор раны) или
  4. Соединение (статор раны).

Давайте рассмотрим основы каждого типа, а также их преимущества и недостатки.

1. Двигатели постоянного магнита

Двигатель постоянного магнита

В двигателе с постоянными магнитами используется магнит для подачи потока потока . Двигатели постоянного магнита постоянного тока имеют превосходный пусковой момент с хорошим регулированием скорости. Недостатком двигателей постоянного постоянного тока является то, что они ограничены объемом нагрузки, которую они могут приводить в движение. Эти двигатели можно найти в приложениях с низкой мощностью.

Другим недостатком является то, что крутящий момент обычно ограничивается 150% номинального крутящего момента, чтобы предотвратить размагничивание постоянных магнитов.

Вернуться к индексу ↑

2. Серийные двигатели

Двигатель серии DC

В последовательном двигателе постоянного тока поле последовательно соединено с арматурой. Поле намотано несколькими витками большого провода, потому что оно должно нести полный ток якоря.

Особенностью серийных двигателей является то, что двигатель развивает большое количество пускового момента. Тем не менее, скорость варьируется в широких пределах между нагрузкой и полной нагрузкой. Серийные двигатели не могут использоваться, когда требуется постоянная скорость при различных нагрузках.

Кроме того, скорость серийного двигателя без нагрузки увеличивается до момента, когда двигатель может быть поврежден. Некоторая нагрузка всегда должна быть подключена к последовательно соединенному двигателю.

Двигатели с серийным соединением обычно не подходят для использования в большинстве приводов с переменной скоростью.

Вернуться к индексу ↑

3. Шунтовые двигатели

Электродвигатель постоянного тока

В шунтирующем двигателе поле подключается параллельно (шунт) с обмотками якоря. Двигатель с шунтовым соединением обеспечивает хорошее регулирование скорости. Обмотка возбуждения может быть отдельно возбуждена или подключена к тому же источнику, что и арматура.

Преимуществом отдельно возбужденного шунтирующего поля является способность привода с переменной скоростью обеспечивать независимое управление арматурой и полем.

Электродвигатель с шунтовым соединением обеспечивает упрощенное управление реверсом. Это особенно полезно для регенеративных приводов.

Вернуться к индексу ↑

4. Составные двигатели

Электродвигатель постоянного тока

У составных двигателей есть поле, соединенное последовательно с якорем и отдельно возбужденным шунтирующим полем. Поле серии обеспечивает лучший пусковой момент, а шунтовое поле обеспечивает лучшее регулирование скорости .

Однако поле серии может вызвать проблемы с управлением в приводах с переменной скоростью и, как правило, не используется в четырех квадрантных приводах.

Вернуться к индексу ↑

Двигатель постоянного тока — пояснен (ВИДЕО)

Не могу посмотреть это видео? Нажмите здесь, чтобы посмотреть его на Youtube.

Ссылка: Основы DC-приводов — SIEMENS (Скачать)

Как работает коллекторный двигатель?

Коллекторный двигатель постоянного тока имеет обмотку на роторе и постоянный магнит на статоре. Обмотка ротора состоит из нескольких сегментов, которые подключены к пластинам коллектора. Щётки, перемещающиеся по коллектору, обеспечивают передачу электрического тока между статором и ротором, а также переключение сегментов обмотки при вращении ротора. При подаче постоянного напряжения к выводам двигателя электрический ток протекает через щётки и коллектор в сегменты обмотки, подключённые к пластинам коллектора на которых в настоящий момент стоят щётки. Ток, протекающий по обмотке ротора, взаимодействует с магнитным полем постоянных магнитов, создавая крутящий момент, который поворачивает ротор. При вращении ротора сегменты коллектора переключаются, позволяя току протекать через другие участки обмотки. Ток, протекающий через постоянно поворачивающиеся секции обмотки ротора, постоянно создаёт крутящий момент. При приложении к обмотке постоянного напряжения коллекторный двигатель вращается с постоянной скоростью.

Коллекторный электродвигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов Д-52Е

Общие сведения

Коллекторный электродвигатель постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов Д-52Е предназначен для привода специального механизма, а также может быть использован в различных областях техники.

Структура условного обозначения

Д-52Е:
Д — двигатель;
52 — порядковый номер разработки;
Е — модификация двигателя.

Условия эксплуатации

Температура окружающей среды от минус 50 до 50°С.
Верхнее значение относительной влажности окружающей среды в течение 48 ч — 98% при температуре (20±5)°С.
Пониженное атмосферное давление в течение 15 мин непрерывно при вращающем моменте 0,0245 Н.м составляет 0,0000133 Па (10 — 7 мм рт.ст.).
Двигатель стоек к воздействию: вибрационных нагрузок:
С диапазоном частот от 5 до 50 Гц при амплитуде до 1 мм в течение 120 мин.
С диапазоном частот от 50 до 2000 Гц при ускорении от 98,1 до 392 м·с — 2 (от 10 до 40 g).
Линейных (центробежных) нагрузок с ускорением до 147 м·с — 2 (15 g) в течение 6 мин.
Вибрационные и линейные нагрузки действуют на электродвигатель в двух направлениях: перпендикулярно и вдоль оси якоря.
Вибрационные нагрузки частотой до 50 Гц действуют перпендикулярно оси якоря.
Ускорение при вибрационных нагрузках изменяется по линейному закону.
Номинальный режим работы электродвигателя продолжительный при номинальном напряжении питания и номинальном вращающем моменте на валу.
Допускается работа электродвигателя в повторно-кратковременном режиме (4 с работа, 4 с перерыв) при номинальном напряжении питания и номинальном вращающем моменте на валу.
Через каждые 45 мин (включая перерывы) электровигатель отключают для охлаждения до нормальной температуры.
Допускается также циклическая работа электродвигателя при номинальном напряжении питания в следующих режимах цикла:
А) 12 с при вращающем моменте 0,0147 Н.м; 15 с при вращающем моменте 0,0343 Н·м, перерыв более 10 с.
Через каждые 125 циклов электродвигатель отключают и охлаждают до нормальной температуры.
Б) 1 мин при вращающем моменте 0,0343 Н·м, 1 мин перерыв.
Через каждые 10 циклов электродвигатель отключают и охлаждают до нормальной температуры.
Конструктивное исполнение по способу монтажа в соответствии с ГОСТ 2479-79 — IМ3081.
Направление вращения электродвигателя со стороны коллектора — правое, если положительный потенциал подается на вывод электродвигателя красного цвета; левое, если положительный потенциал подается на вывод синего цвета.
Сопротивление изоляции электрических цепей относительно корпуса электродвигателя составляет не менее:
50 МОм в нормальных климатических условиях в практически холодном состоянии электродвигателя до ввода его в эксплуатацию.
3 МОм — при температуре электродвигателя, близкой к рабочей, и после воздействия верхнего значения относительной влажности.
1 МОм после воздействия пониженного атмосферного давления.
2 МОм в процессе минимальной наработки и после хранения при соблюдении установленных правил хранения.
Изоляция электрических цепей относительно корпуса электродвигателя в течение одной минуты выдерживает без пробоя и перекрытия испытательное напряжение 550 В эффективного значения переменного тока частотой 50 Гц.
Степень искрения на коллекторе электродвигателя в номинальном режиме и нормальных климатических условиях не превышает класс 1 1/2 по ГОСТ 183-74.
Условия транспортирования электродвигателя в упаковке предприятия-изготовителя в части воздействия механических факторов соответствуют условиям Л по ГОСТ 23216-78, в части воздействия климатических факторов таким же, как условия хранения 5 по ГОСТ 15150-69.
Условия хранения электродвигателя соответ-ствуют условиям 1 и 5 по ГОСТ 15150-69.
В процессе хранения допускается коррозия наружных поверхностей электродвигателя, не нарушая его параметров.
Эксплуатацию двигателя следует проводить в соответствии с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации.
Изготовитель гарантирует качество электродвигателя при соблюдении потребителем режимов и условий работы. ОДС.515.184

Читать еще:  E tec двигатель от шевроле что это такое

Технические характеристики

Номинальное напряжение, В — 28 Номинальный вращающий момент, Н·м — 0,0147 Номинальная частота вращения, мин -1 — 2600 Потребляемый ток при номинальном вращающем моменте, А, не более — 0,35 Потребляемый ток при холостом ходе, А, не более — 0,16 Частота вращения при холостом ходе, мин -1 — 3200±300
В течение 5 мин после запуска частота вращения электродвигателя в номинальном режиме составляет 2600±300 мин -1 , а потребляемый ток — не более 0,4 А.
Разность частот вращения при правом и левом направлениях вращения не превышает 150 мин -1 .
Электродвигатель надежно функционирует при изменении напряжения питания от 24 до 33 В.
Минимальная наработка электродвигателя составляет 50 ч, в том числе:
37 ч в номинальном режиме;
18 ч, включая паузы в повторно-кратковременном режиме;
350 циклов в циклическом режиме, обозначенном выше «а»;
100 циклов в циклическом режиме, обозначенном выше «б».
Срок службы электродвигателя — 10 лет.
Срок сохраняемости электродвигателя — 10 лет при соблюдении установленных правил хранения на складах и вмонтированным в объекте или в упаковке, предусмотренной технической документацией, с периодической проверкой на функционирование не реже одного раза в год, в том числе:
в течение одного года в упаковке предприятия-изготовителя в отапливаемом хранилище;
в течение одного года в закрытом объекте под навесом с периодической проверкой на функционирование не реже одного раза в шесть месяцев;
остальное время — вмонтированным в аппаратуру в отапливаемом хранилище.
Гарантийная наработка в пределах срока эксплуатации — 50 ч.
Гарантийный срок эксплуатации — 10 лет.
Гарантийный срок хранения — 10 лет.

Конструкция и принцип действия

Принцип действия электродвигателя основан на взаимодействии тока в обмотке якоря с магнитным потоком, создаваемым постоянным магнитом.
Общий вид двигателя представлен на рис 1.

Читать еще:  Nissan x trail t30 какое масло в двигатель

Общий вид электродвигателя Д-52Е
1, 8 — подшипники; 2 — пружина; 3 — щетка;
4, 7 — щиты; 5 — постоянный магнит; 6 — колпак;
9 — вал; 10 — шпилька
Двигатель присоединяется к механизму при помощи фланцевого щита. Через отверстия в щите проходят выводы питания двигателя.
Щиты стягиваются через постоянный магнит двумя шпильками.
Сдвиг щеток по коллектору осуществляется поворотом щита со стороны коллектора.
Контакт щетки с коллектором осуществляется пружиной.
Вал якоря вращается в двух подшипниках.
К щиту со стороны выхода вала крепится колпак, защищающий коллекторную часть двигателя от внешних воздействий.
Габаритные, установочные и присоединительные размеры двигателя представлены на рис. 2.

Габаритные, установочные и присоединительные размеры электродвигателя Д-52Е
ЦМ — центр тяжести —

В комплект поставки входят: двигатель и паспорт. Техническое описание и инструкция по эксплуатации поставляются по запросу потребителя в одном экземпляре с первой партией двигателей.

Типичные задачи и типы электрических машин.

Синхронная машина с постоянными магнитами (IPM motor): Анализ карты эффективности

Высокоэффективный синхронный двигатель с инкорпорированными постоянными магнитами (IMP) имеет широкий рабочий диапазон. В нём используются спечённые редкоземельные постоянные магниты с высокими энергетическими характеристиками. Вращающий момент формируется из реактивного момента, вызванный разностью индуктивностей по d- и q-осям, и магнитного момента, обусловленного взаимодействием магнитных потоков обмотки статора и постоянных магнитов ротора.

Эффективность электрической машины сильно зависит от скорости вращения и нагрузки на валу, поэтому при разработке двигателей и систем управления необходима карта эффективности в диапазоне регулирования. Карта подготавливается таким образом, чтобы она была максимально информативна и понятна с первого взгляда, зачастую используется в индексе производительности данных каталогов. Двигатель IPM нуждается в расширенном анализе для понимания его состояния при изменении типа регулирования (контроль контроль максимального вращающего момента, управление ослаблением поля и т.д.) в зависимости от скорости вращения, нагрузки.

Вспомогательный инструмент Electric Machine Design Toolkit для анализа электрических машин с постоянными магнитами в среде ANSYS Maxwell позволяет проводить необходимые вычисления в автоматическом режиме для построения карты эффективности и характеристики вращающего момента (torque – speed curve), обеспечивает значительное ускорение во времени разработки, благодаря возможности графического отображения карт эффективности. Кроме того, этот инструмент совместим с распределенными вычислениями на сборках кластерного типа (* необязательно) и может выполнять высокоскоростной расчет тысяч расчётных случаев с высокой масштабируемостью от вычисления карты эффективности до вывода графиков.

Построение характеристик для двигательного и генераторного режима

Отображение карт различных характеристик и электромагнитных потерь

Efficiency Map Displayer

  • Различные функции отображения
  • Изменение шкалы
  • Изменение цветового тона и градации
  • Отображение сетки
  • Функция расстановки меток
  • Копирование в буфер обмена
  • Сохранение файла изображения

Синхронная машина с постоянными магнитами (IPM motor): Системный уровень моделирования

Высокоэффективный синхронный двигатель с инкорпорированными постоянными магнитами (IMP) имеет широкий рабочий диапазон. В нём используются спечённые редкоземельные постоянные магниты с высокими энергетическими характеристиками. Вращающий момент формируется из реактивного момента, вызванный разностью индуктивностей по d- и q-осям, и магнитного момента, обусловленного взаимодействием магнитных потоков обмотки статора и постоянных магнитов ротора.
Традиционно, большая часть конструкции системы управления и оборудования мотора находятся в процессе самостоятельной разработки компонентов, отсюда и одна из технических проблем, которая заключается в том, что сложно согласовать проект, направленный на оптимизацию всей системы.

Однако эта задача может быть решена путем совместного использования инструментов для анализа электромагнитного поля ANSYS Maxwell и схем управления в симуляторе системного уровня ANSYS Simplorer. Существуют два основных метода, которые объединяют анализ электромагнитного поля и схему управления симулятора: ко-симуляция, метод прямого совместного решения нестационарной задачи (симулятор – конечноэлементная модель) и моделирование на основании эквивалентной модели (поведенческая модель), которая создаётся через анализ электромагнитного поля и присутствует в схеме управления, как один из её элементов. Таким образом с помощью ANSYS Maxwell и ANSYS Simplorer можно выполнить моделирование системного уровня с помощью любой техники в ответ на потребность пользователя.

С помощью любой из этих техник возможно выполнить сопряженное моделирование управления, которое учитывает пространственную гармонику и характеристики магнитного насыщения двигателя. При решении задачи методом ко-симуляции возможно принимать во внимание электромагниные потери, вычисленные с высокой точностью, в то время как моделирование на основе моделей пониженного порядка ROM (эквивалентных моделей) имеет особенность высокоскоростного моделирования системного уровня, управления.

ANSYS Maxwell и ANSYS Simplorer – продукты одной компании, которые имеют свои сильные стороны, включая систему поддержки и совместимость инструментов для сопряженного анализа, по сравнению с инструментами, объединяющими решения, созданные разными компаниями.

Где применяются бесколлекторные двигатели

К настоящему времени бесколлекторные двигатели получили широкое распространение, как благодаря своей высокой надёжности, высокой удельной мощности и возможности работать на высокой скорости, так и из-за быстрого развития полупроводниковой техники, сделавшей доступными мощные и компактные контроллеры для управления этими двигателями.

Читать еще:  Что происходит с дизельным двигателем если залить бензин

Бесколлекторные двигатели широко применяются в тех системах где их характеристики дают им преимущество перед двигателями других типов. Например, там, где требуется скорость вращения несколько десятков тысяч оборотов в минуту. Если от изделия требуется большой срок службы, а ремонт невозможен или ограничен из-за особенностей эксплуатации изделия, то и тогда бесколлекторный двигатель будет хорошим выбором.

Электродвигатели постоянного тока PENTA

Особенность электродвигателей постоянного тока PENTA (DC direct-current) компании MOTOR POWER — мощность, надежность и долговечность. Используются только высококачественные материалы. PENTA идеально подходит для переменной скорости обработки приложений. Доступные с широким спектром обмоток, и различной механической конфигурацией и опциями, двигатели PENTA является гибкой и адаптируемой системой с чрезвычайно широким спектром конкретных применений.

Различный вольтаж: 180, 90, 60, 48, 36, 24, 12 Вольт

Мощность от 45 до 1500 Вт

Серия двигателей постоянного тока была создана после тщательного анализа и представляет собой оптимальный баланс технических характеристик цены-качества.
Среди составных частей двигателя медно-серебрянный коммутатор, долговечные щетки, ферритовые постоянные магниты, вся продукция тщательно проверяется.

Двигатели подходят для условий с переменной скорость работы

класс защиты IP54
класс изоляции F

Опции: тахогенератор, тормоз, энкодер
Сертифицирован по СЕ

Низкий уровень шума
Высокая коэрцитивная сила ферритовых постоянных магнитов
Корпус со скошенными углами для большей надежности

Электродвигатели постоянного тока PENTA

Мощность от 45 до 1500 Вт
Класс защиты IP54
Класс изоляции F
Ферритовые магниты
Посеребренная контактная группа
Высокоресурсная щеточная группа
Опции: тахогенератор, тормоз, энкодер
Сертификация: СЕ

Эффективность

Отнюдь не наличие фильтров и зеркальных панелей, и даже не уровень шума. Об использовании самых передовых технологий говорит коэффициент энергоэффективности кондиционера. То есть сколько киловатт полезной мощности он выдает на 1 кВт потраченной электроэнергии. Все без исключения производители стараются выйти в лидеры именно по этому показателю, поскольку потребители в большинстве стран мира озабочены стоимостью эксплуатации своего кондиционера.

  • Высокая эффективность
  • Экономичный режим «Эконокул»
  • Двигатели постоянного тока
  • Повышение эффективности бесконтактных двигателей постоянного тока в приводах компрессоров

Высокая эффективность

Еще несколько лет назад коэффициент EER = 2,5 считался хорошим показателем. Однако в связи с непрерывным ростом стоимости энергии, а также заботясь об окружающей среде, производители были вынуждены работать над снижением потребления электроэнергии. Поскольку эта работа затрагивает все основные компоненты кондиционера, такие как компрессор, мотор вентилятора, конструкцию теплообменника и гидравлического контура, полученный результат может свидетельствовать об уровне технологий, применяемых производителем.

Компании Mitsubishi Electric Corporation удалось добиться наивысшего уровня эффективности для всех своих кондиционеров, начиная с бытовой серии и заканчивая мультизональными системами.

Экономичный режим «Эконокул»

Для еще большей экономии Mitsubishi Electric в 1980 г. первой разработала и внедрила функцию «Эконокул», что означает «экономичное охлаждение».

Известно, что повышение целевой температуры всего на 2°C в режиме охлаждения позволяет снизить потребление энергии на 20%. То есть, если летом выставить на пульте не 21°С, а 23°С, можно очень существенно сэкономить. Для того чтобы человек не мог ощущать такое повышение температуры и продолжал чувствовать себя комфортно, Mitsubishi Electric разработала особый алгоритм работы жалюзи. В этом режиме воздух подается поочередно то горизонтально, то вертикально вниз через определенные интервалы времени. Интервалы между циклами и длительность циклов вычисляются микропроцессором исходя из температуры испарителя и текущей температуры в помещении. Благодаря такой работе жалюзи, пользователь не чувствует повышения температуры на 2°C.

Двигатели постоянного тока

Для улучшения характеристик двигателя разработана специальная структура статора, называемая «Poki Poki Core», с сосредоточенным типом расположения обмотки.

Такая обмотка может быть уложена на сердечник в развернутом состоянии. Длина обмотки снижается, приводя к уменьшению ее сопротивления, при этом высокий коэффициент заполнения обмотки сохраняется. Такой двигатель имеет более высокую эффективность в области низких и средних частот вращения вала, что чрезвычайно важно для мультизональных VRF-систем, работающих значительную часть времени с частичной загрузкой. Кроме того, новый электродвигатель на 40% компактнее и на 35% процентов легче традиционной модели, что означает уменьшение его материалоемкости.

Повышение эффективности бесконтактных двигателей постоянного тока в приводах компрессоров

Для повышения эффективности работы двигателей и снижения материалоемкости их производства, необходимо уменьшить потери в обмотках и сердечнике, а также сделать двигатели более компактными. Mitsubishi Electric оснащает бесконтактные двигатели постоянного тока роторами с внутренним постоянным магнитом для достижения производительности и технологичности. Электромагнитный крутящий момент бесконтактного двигателя является суммой основной составляющей магнитного момента и реактивной составляющей.

Подробнее о технологиях производства компрессоров в статье
Технологии Mitsubishi Electric: термомеханическая фиксация компрессора

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector