Электродвигатели малой мощности постоянного тока: Электродвигатели малой мощности для автоматизации и механизации

Электродвигатели малой мощности для автоматизации и механизации

Поиск прибора по параметрам

• Назначение

  • Взрывозащищенные

  • Встраиваемые

  • Для автоматизации

  • Для вибромашин

  • Для моноблочных насосов

  • Для мотор-редукторов

  • Для стрелочных ЖД переводов

  • Крановые

  • Лифтовые

  • Многоскоростные

  • Общепромышленные

  • Охлаждение трансформаторов

  • Привод вентиляторов

  • С повышенным скольжением

  • С электромагнитным тормозом

  • Тяговые

  • Экскаваторные

  Свернуть

• Тип

  • Переменного тока асинхронный

  • Переменного тока синхронный

  • Постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов

  • Постоянного тока с независимым возбуждением

  • Постоянного тока с параллельным возбуждением

  • Постоянного тока с последовательным возбуждением

  • Постоянного тока со смешанным возбуждением

  Свернуть

• Напряжение питания и род тока

  • = 440 В

  • = 320 В

  • = 220 В

Электродвигатели для тягового оборудования | TD-ELECTROPRIVOD.RU

Поиск прибора по параметрам

• Назначение

  • Взрывозащищенные

  • Встраиваемые

  • Для автоматизации

  • Для вибромашин

  • Для моноблочных насосов

  • Для мотор-редукторов

  • Для стрелочных ЖД переводов

  • Крановые

  • Лифтовые

  • Многоскоростные

  • Общепромышленные

  • Охлаждение трансформаторов

  • Привод вентиляторов

  • С повышенным скольжением

  • С электромагнитным тормозом

  • Тяговые

  • Экскаваторные

  Свернуть

• Тип

  • Переменного тока асинхронный

  • Переменного тока синхронный

  • Постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов

  • Постоянного тока с независимым возбуждением

  • Постоянного тока с параллельным возбуждением

  • Постоянного тока с последовательным возбуждением

  • Постоянного тока со смешанным возбуждением

  Свернуть

• Напряжение питания и род тока

  • = 440 В

  • = 320 В

  • = 220 В

  • = 110 В

  • = 75 В

  • = 60 В

  • = 50 В

  • = 48 В

  • = 45 В

  • = 40 В

  • = 36 В

  • = 29 В

  • = 27 В

  • = 26 В

  • = 24 В

  • = 14 В

  • = 13,5 В

  • = 12 В

  • = 6 В

  • = 3 В

  • ~ 6000 В

  • ~ 1140 В

  • ~ 660 В

  • ~ 560 В

  • ~ 440 В

  • ~ 415 В

  • ~ 400 В

  • ~ 380 В

  • ~ 240 В

  • ~ 220 В

  • ~ 127 В

  • ~ 110 В

Микродвигатели. Виды и устройство. Подключения и особенности

Электродвигатели с небольшой мощностью применяют в аппаратах и механизмах бытового назначения. В доме можно найти несколько микродвигателей: в магнитофонах, пылесосах, холодильниках, измерительной технике. Микродвигатели применяются в системах регулирования автоматического типа, авиации.

В технике бытового применения двигатели используют в пылесосах, бормашинах, швейных машинах, вентиляторах. Например, в конструкции видеокамеры имеется 6 микродвигателей. Сегодня необходимость в микродвигателях велика, появились специальные фирмы, производящие и разрабатывающие их.

Виды микродвигателей

Микродвигатели (МД) постоянного тока применяются для преобразования электрического тока в механическое вращение, называются исполнительными микродвигателями.

Виды микродвигателей разделяются на моторы с обычным, дисковым, полым и беспазовым якорем.

Микродвигатели с обычным якорем

В конструкции магнитный поток образуется возбуждающей обмоткой, находящейся на полюсах, либо постоянными магнитами. В первом варианте систему магнитов создают шихтованной, корпус и полюсы производят одним пакетом из листов, штампованных из профиля. Это требуется, так как микродвигатели эксплуатируются в переходных режимах.

При втором варианте на корпусе статора размещают мощный постоянный магнит формы цилиндра, либо несколько магнитов, сделанных в виде сердечников полюсов, скоб. В исполнительных моторах систему магнитов создают ненасыщенной, чтобы якорь не влиял на поток и на скорость вращения. Катушку якоря наматывают в пазах якоря и соединяют с ламелями коллектора по такому же принципу, как в обычном исполнении моторов постоянного тока.

Схема с полым якорем

Магнитный поток образуется от обмотки возбуждения или от постоянных магнитов. Якорь сделан в виде стакана, находящегося между полюсами и стоящим на месте сердечником из ферромагнитного материала. Его насаживают на втулку подшипникового щита. Внутри якоря вместо сердечника можно установить неподвижные постоянные магниты формы цилиндра. Катушку якоря наматывают на каркас, пропитывают эпоксидкой, концы катушки припаивают к пластинам. После застывания эпоксидки коллектор и якорь образуют монолит.

Инерционный момент полого якоря небольшой, повышается скорость двигателя. Из-за того, что нет насыщения зубцов, повышается индукция микродвигателя в воздушном пространстве микродвигателя, а, следовательно, и его момент вращения и магнитный поток в сравнении с микродвигателями с обычным якорем. Это также увеличивает быстродействие мотора.

Отрицательным явлением микродвигателей с полым якорем стала необходимость серьезного повышения МДС возбуждающей обмотки, потому что воздушный зазор намного больше, чем в моторах обычного вида. Это ведет к повышению веса, габаритов машины и снижения мощности в катушке возбуждения, но КПД этих микродвигателей из-за того, что нет потерь в стали, равен такому же значению, как в конструкции якоря обычного вида.

Микродвигатели с печатной обмоткой

Они имеют конструкцию диска и цилиндра. Дисковый имеет плоскую катушку якоря. Возбуждение создается магнитами с наконечниками из полюсов.

Этот тип микродвигателей оснащен плоской печатной катушкой якоря, которая нанесена на тонкий диск из текстолита или керамики. Возбуждение происходит постоянными магнитами с наконечниками в виде полюсов, сделанных как сегменты колец. Магнитный поток идет в направлении по двум воздушным зазорам и дискового якоря с печатной катушкой, замыкается на 2-х кольцах. Кольца сделаны из магнитномягкой стали, выполняют роль боковой поддержки. Магниты электрические или постоянные располагаются с одной или с двух сторон диска.

Печать катушки наносят на диск якоря химическим методом. Проводники расположены с двух сторон радиально, соединяются гальванически по сквозным отверстиям. Воздух является изоляцией проводников. Нанесение печати, соединения производится на станках, процесс механизирован.

Все секции обмотки имеют в составе два проводника. Они находятся на разных сторонах диска. Количество активных проводников мало, ограничивается габаритами диска, для повышения напряжения используют обычную намотку волнового вида. Для снижения расстояния лобовых соединений, микродвигатели изготавливают с несколькими полюсами.

Иногда используют наконечники – полюсы. Они выходят за наружные соединения, становятся их частью. Для увеличения срока работы в конструкциях печатной катушки ставят коллектор. К нему подключают концы секций. В микродвигателях для быстродействия тормоза, от сигнала управления, диск изготавливают из алюминия, вместо изоляционного материала. Во время вращения диска образуются вихревые токи. Они образуют тормозной момент, зависящий от оборотов двигателя. Замедление сильно снижает число оборотов микродвигателя.

Достоинства с применением печатных катушек якоря:

• Слабый инерционный момент якоря, позволяет обеспечить быстродействие.
• Лучшая коммутация вследствие небольшой индуктивности, увеличивается срок эксплуатации щеток, увеличивается способность к перегрузкам микродвигателя.
• Хорошее охлаждение катушки печати, дает возможность увеличить плотность тока в проводах катушки якоря, снизить вес и габариты микродвигателей.
• Малое влияние якоря, нет ферромагнитных частей, поток по воздуху замыкается.

Отрицательные стороны в сравнении с обычными:

• Значительная движущая сила возбуждения, зазор увеличен.
• Большие потери из-за увеличенной плотности тока катушки якоря, при возбуждении магнитными силами, из-за износа проводов печатной катушки.

Цилиндрический якорь также находит свое использование в микродвигателях. Их конструкция похожа на моторы с полым якорем, отличие в методе намотки катушки якоря. На двух сторонах полого якоря способом электромеханического воздействия создают печатную катушку, концы подключают к коллектору. Микродвигатели с печатным якорем в виде цилиндра и с полым якорем имеют похожие свойства.

Микродвигатели асинхронного типа с одной фазой широко распространены. Они изготовлены с учетом требований многих приводов аппаратов и приборов, отличаются малой ценой и шумностью, надежны, не требуют техобслуживания, подвижные контакты отсутствуют.

Подключение

Микродвигатель асинхронного типа имеет различные типы конструкций по числу обмоток: с 1-й, 2-мя, 3-мя обмотками. С одной катушкой в моторе отсутствует момент запуска, надо применять специальный пусковой мотор. В моторе с двумя катушками одна из них главная, соединяется к сети питания.

Для образования запуска нужен ток, который сдвинут по фазе от главной катушки. С этой целью к вспомогательной катушке последовательно подсоединяют сопротивление. Оно может быть разного вида.

В схему питания дополнительной катушки подключают конденсатор. Получают угол между фазами 90 градусов. Конденсатор называют рабочим, так как он всегда подключен. При пуске нужно создать увеличенный момент, параллельно емкости С_в во время пуска включают емкость пуска С_а. Когда двигатель наберет обороты, пусковая емкость отключится от реле.

Для реверсивного направления вала в цепь дополнительной катушки подключают катушку индуктивности, ток пойдет впереди по фазе тока дополнительной катушки. Больше применяют метод сдвига фаз между главной и дополнительной катушками, дополнительную катушку закорачивают.

Основная катушка связана магнитной силой с дополнительной. При включении основной обмотки в другой катушке образуется движущая сила и ток, сдвинутый от основной обмотки. Вал мотора вращается в сторону от основной катушки к дополнительной.

Двигатель асинхронного типа на трех фазах и с 3-мя обмотками применяют в однофазной сети.

Для образования нужного момента пуска по последовательной схеме с конденсатором включают сопротивление, размер его зависит от размера катушек мотора.

Обмотки

В 1-фазных моторах обмотки имеют разные параметры, в отличие от моторов с тремя обмотками с одинаковыми свойствами.

Для катушек, расположенных симметрично, число пазов на один полюс определяют по формуле:

q = N / 2pm, где N — число пазов; m — число обмоток; р — число полюсов. В катушках несимметричного расположения число пазов значительно меняется, обе катушки различны по числу витков.

Конструкция

На рисунке двигатель с 2-мя сосредоточенными обмотками, по полюсам. Каждая катушка состоит из двух катушек по полюсам. Их надевают на сердечник и устанавливают в ярмо формы квадрата. Обмотки крепятся выступами.

График индукции поля потока в зазоре схож с синусоидой. Кривая похожа на прямоугольник, если нет выступов. Элемент, сдвигающий фазы, для такого мотора – конденсатор или резистор. Целесообразно подключить вспомогательную катушку, тогда двигатель преобразовывается в асинхронный тип с расщепленными полюсами.

Микродвигатели с расщепленными полюсами применяют из-за малой цены, хорошей надежности, простоты. На статоре есть две обмотки. Основная обмотка подключена сразу в сеть питания. Дополнительная обмотка соединена накоротко, имеет 1-3 витка на один полюс.

Она объединяет часть полюса, это дало название двигателю. Дополнительная обмотка сделана из медной жилы, она делается по соответствующей форме. Выводы катушки сваривают. Ротор мотора изготовлен короткозамкнутым, на концах закреплены охлаждающие ребра, они отводят тепло от катушек статора.

Варианты конструкции моторов изображены на схеме. Основная катушка расположена симметрично от ротора. Двигатель рассеивает магнитный поток в наружной магнитной цепи, КПД менее 15%, моторы изготавливают небольшой мощности до 10 Вт.

Мотор с симметричными обмотками в изготовлении требует сложного технологического процесса. Он состоит из составного статора, полюса, ротора, шунта магнитного. Полюсы мотора объединены ярмом, катушки находятся внутри системы, магнитные потоки меньше, чем у электродвигателя вышеописанной конструкции.

Для изменения числа оборотов двигателя применяют полюсы перекрестные. Переключение пар производится просто, чтобы их изменить необходимо катушки соединить встречной схемой. В моторах с полюсами расщепленного типа применяется регулирование числа оборотов, которое заключается в переключении с последовательной схемы на параллельную.

Похожие темы:

Электродвигатель малой мощности

Электродвигатели маломощные постоянного и переменного тока, диапазон мощностей которых варьируется в пределах от долей ватта до нескольких ватт, широко используются в самых разных областях промышленности, в специальной технике и в домашнем хозяйстве. Несмотря на то, что мощность их невелика, они обеспечивают качественную работу множества приборов и механизмов. Чаще всего, минимальная мощность таких асинхронных двигателей достигает всего лишь нескольких долей ватта на 2000-2500 оборотов в минуту, работая от сети с частотой в 50 Гц.

Области применения маломощных электродвигателей

• Маломощные электродвигатели применяются в установках автоматического управления в специализированной технике, в устройствах радиосвязи, например, в телеграфии, сигнализации, телевидении.
• Кроме того, электродвигатель малой мощности широко используется в счетно-решающих приборах и устройствах, в различных самопишущих приборах, механических часах, вентиляторах, дрелях, мелких электромеханизмах сельского хозяйства, патефонах, пылесосах, холодильниках и т.д.
• Многие небольшие самолеты, автомашины, тракторы и другие движущиеся объекты, а также различные механизмы дистанционного управления работают на основе маломощных электродвигателей.

Принцип действия маломощные электродвигателей

Большинство синхронных электродвигателей, обладающих малой мощностью, отличаются от других приборов только конструкцией ротора, который в своей основе не имеет обмотки возбуждения, контактных колец, а также прижимающихся к ним щеток. Для того чтобы возник вращающий момент, необходимо изготавливать роторы из магнитно-твердых сплавов с последующим их намагничиванием. Вследствие этого, полюсы ротора будут сохранять остаточную намагниченность достаточную для работы.

Если используется магнитномягкий материал, то ротору придают особую форму, которая будет помогать обеспечивать различное магнитное сопротивление магнитопровода в радиальных направлениях. Приобрести электродвигатели малой мощности Вы можете в нашей компании, где представлен отличный ассортимент электродвигателей по приемлемым ценам. Если у Вас возникли трудности с выбором, проконсультируйтесь с нашими специалистами по тел. (495) 668 32 90. Возможна доставка, установка и ремонт в случае необходимости.

Просмотров: 3590

Дата: Воскресенье, 19 Январь 2014

Электрические машины малой мощности, электродвигатели различного назначения

АО «Серпуховский завод «Металлист» более шестидесяти лет разрабатывает и производит электромашины малой мощности.

Электродвигатели управляемые, асинхронные

12 наименований

Полные технические характеристики

Контактные сельсины

13 наименований (4 тропического изгот.)

Полные технические характеристики

Бесконтактные сельсины

11 наименований

Полные технические характеристики

Электродвигатели постоянного тока коллекторные

Предназначены для работы от сети постоянного тока. Изготавливаются 100 и 300 габаритов. 18 наименований 9 из них тропического исполнения.

Полные технические характеристики

Тахогенераторы постоянного тока коллекторные

Электрические микромашины, которые служат для преобразования механического вращения в электрический сигнал. 7 наименований.

Полные технические характеристики

Предприятие является не просто изготовителем, но и разрабатывает электромашины малой мощности. Взаимодействие разработчиков с производственными цехами — залог непрерывного улучшения качества продукции.

Высокое качество изделий подтверждается сертификатом международной системы качества ISO 9001 и гарантийным сроком эксплуатации: от 3,5 до 12 лет.

АО «Серпуховский завод «Металлист» в настоящее время является единственным в России производителем: коллекторных электродвигателей СЛ, асинхронных управляемых электродвигателей типа АДП, тахогенераторов постоянного тока ТГ-1, ТГ-2С, ТД-101, ТД-102, ТД-102В, ТД-103, СЛ-121Г, контактных сельсинов типа НД, НС, ДН, ДИ, ДИД, НЭД , бесконтактных сельсинов (кроме БД-500М, БС-500М, ДБС-500М).

туроператоры и турагенты

какие они бывают / Блог компании НПФ ВЕКТОР / Хабр

В прошлых статьях был рассмотрен принцип работы синхронного и асинхронного электродвигателей, а также рассказано, как ими управлять. Но видов электродвигателей существует гораздо больше! И у каждого из них свои свойства, область применения и особенности.

В этой статье будет небольшой обзор по разным типам электродвигателей с фотографиями и примерами применений. Почему в пылесос ставятся одни двигатели, а в вентилятор вытяжки другие? Какие двигатели стоят в сегвее? А какие двигают поезд метро?

Каждый электродвигатель обладает некоторыми отличительными свойствами, которые обуславливают его область применения, в которой он наиболее выгоден. Синхронные, асинхронные, постоянного тока, коллекторные, бесколлекторные, вентильно-индукторные, шаговые… Почему бы, как в случае с двигателями внутреннего сгорания, не изобрести пару типов, довести их до совершенства и ставить их и только их во все применения? Давайте пройдемся по всем типам электродвигателей, а в конце обсудим, зачем же их столько и какой двигатель «самый лучший».

С этим двигателем все должны быть знакомы с детства, потому что именно этот тип двигателя стоит в большинстве старых игрушек. Батарейка, два проводка на контакты и звук знакомого жужжания, вдохновляющего на дальнейшие конструкторские подвиги. Все ведь так делали? Надеюсь. Иначе эта статья, скорее всего, не будет вам интересна. Внутри такого двигателя на валу установлен контактный узел – коллектор, переключающий обмотки на роторе в зависимости от положения ротора. Постоянный ток, подводимый к двигателю, протекает то по одним, то по другим частям обмотки, создавая вращающий момент. Кстати, не уходя далеко, всех ведь, наверное, интересовало – что за желтые штучки стояли на некоторых ДПТ из игрушек, прямо на контактах (как на фото сверху)? Это конденсаторы – при работе коллектора из-за коммутаций потребление тока импульсное, напряжение может также меняться скачками, из-за чего двигатель создает много помех. Они особенно мешают, если ДПТ установлен в радиоуправляемой игрушке. Конденсаторы как раз гасят такие высокочастотные пульсации и, соответственно, убирают помехи.

Двигатели постоянного тока бывают как очень маленького размера («вибра» в телефоне), так и довольно большого – обычно до мегаватта. Например, на фото ниже показан тяговый электродвигатель электровоза мощностью 810кВт и напряжением 1500В.

Почему ДПТ не делают мощнее? Главная проблема всех ДПТ, а в особенности ДПТ большой мощности – это коллекторный узел. Скользящий контакт сам по себе является не очень хорошей затеей, а скользящий контакт на киловольты и килоамперы – и подавно. Поэтому конструирование коллекторного узла для мощных ДПТ – целое искусство, а на мощности выше мегаватта сделать надежный коллектор становится слишком сложно (рекорд — 12,5МВт).

В потребительском качестве ДПТ хорош своей простотой с точки зрения управляемости. Его момент прямо пропорционален току якоря, а частота вращения (по крайней мере холостой ход) прямо пропорциональна приложенному напряжению. Поэтому до наступления эры микроконтроллеров, силовой электроники и частотного регулируемого привода переменного тока именно ДПТ был самым популярным электродвигателем для задач, где требуется регулировать частоту вращения или момент.

Также нужно упомянуть, как именно в ДПТ формируется магнитный поток возбуждения, с которым взаимодействует якорь (ротор) и за счет этого возникает вращающий момент. Этот поток может делаться двумя способами: постоянными магнитами и обмоткой возбуждения. В небольших двигателях чаще всего ставят постоянные магниты, в больших – обмотку возбуждения. Обмотка возбуждения – это еще один канал регулирования. При увеличении тока обмотки возбуждения увеличивается её магнитный поток. Этот магнитный поток входит как в формулу момента двигателя, так и в формулу ЭДС. Чем выше магнитный поток возбуждения, тем выше развиваемый момент при том же токе якоря. Но тем выше и ЭДС машины, а значит при том же самом напряжении питания частота вращения холостого хода двигателя будет ниже. Зато если уменьшить магнитный поток, то при том же напряжении питания частота холостого хода будет выше, уходя в бесконечность при уменьшении потока возбуждения до нуля. Это очень важное свойство ДПТ. Вообще, я очень советую изучить уравнения ДПТ – они простые, линейные, но их можно распространить на все электродвигатели – процессы везде схожие.

Как ни странно, это самый распространенный в быту электродвигатель, название которого наименее известно. Почему так получилось? Его конструкция и характеристики такие же, как у двигателя постоянного тока, поэтому упоминание о нем в учебниках по приводу обычно помещается в самый конец главы про ДПТ. При этом ассоциация коллектор = ДПТ так прочно заседает в голове, что не всем приходит на ум, что двигатель постоянного тока, в названии которого присутствует «постоянный ток», теоретически можно включать в сеть переменного тока. Давайте разберемся.

Как изменить направление вращения двигателя постоянного тока? Это знают все, надо сменить полярность питания якоря. А ещё? А еще можно сменить полярность питания обмотки возбуждения, если возбуждение сделано обмоткой, а не магнитами. А если полярность сменить и у якоря, и у обмотки возбуждения? Правильно, направление вращения не изменится. Так что же мы ждем? Соединяем обмотки якоря и возбуждения последовательно или параллельно, чтобы полярность изменялась одинаково и там и там, после чего вставляем в однофазную сеть переменного тока! Готово, двигатель будет крутиться. Есть один только маленький штрих, который надо сделать: так как по обмотке возбуждения протекает переменный ток, её магнитопровод, в отличие от истинного ДПТ, надо изготовить шихтованным, чтобы снизить потери от вихревых токов. И вот мы и получили так называемый «универсальный коллекторный двигатель», который по конструкции является подвидом ДПТ, но… прекрасно работает как от переменного, так и от постоянного тока.

Этот тип двигателей наиболее широко распространен в бытовой технике, где требуется регулировать частоту вращения: дрели, стиральные машины (не с «прямым приводом»), пылесосы и т.п. Почему именно он так популярен? Из-за простоты регулирования. Как и в ДПТ, его можно регулировать уровнем напряжения, что для сети переменного тока делается симистором (двунаправленным тиристором). Схема регулирования может быть так проста, что помещается, например, прямо в «курке» электроинструмента и не требует ни микроконтроллера, ни ШИМ, ни датчика положения ротора.

Еще более распространенным, чем коллекторные двигатели, является асинхронный двигатель. Только распространен он в основном в промышленности – где присутствует трехфазная сеть. Про принцип его работы написана отдельная статья. Если кратко, то его статор – это распределенная двухфазная или трехфазная (реже многофазная) обмотка. Она подключается к источнику переменного напряжения и создает вращающееся магнитное поле. Ротор можно представлять себе в виде медного или алюминиевого цилиндра, внутри которого находится железо магнитопровода. К ротору в явном виде напряжение не подводится, но оно индуцируется там за счет переменного поля статора (поэтому двигатель на английском языке называют индукционным). Возникающие вихревые токи в короткозамкнутом роторе взаимодействуют с полем статора, в результате чего образуется вращающий момент.

Почему асинхронный двигатель так популярен? У него нет скользящего контакта, как у коллекторного двигателя, а поэтому он более надежен и требует меньше обслуживания. Кроме того, такой двигатель может пускаться от сети переменного тока «прямым пуском» – его можно включить коммутатором «на сеть», в результате чего двигатель запустится (с большим пусковым током 5-7 крат, но допустимым). ДПТ относительно большой мощности так включать нельзя, от пускового тока погорит коллектор. Также асинхронные привода, в отличие от ДПТ, можно делать гораздо большей мощности – десятки мегаватт, тоже благодаря отсутствию коллектора. При этом асинхронный двигатель относительно прост и дешев.

Асинхронный двигатель применяется и в быту: в тех устройствах, где не нужно регулировать частоту вращения. Чаще всего это так называемые «конденсаторные» двигатели, или, что тоже самое, «однофазные» асинхронники. Хотя на самом деле с точки зрения электродвигателя правильнее говорить «двухфазные», просто одна фаза двигателя подключается в сеть напрямую, а вторая через конденсатор. Конденсатор делает фазовый сдвиг напряжения во второй обмотке, что позволяет создать вращающееся эллиптическое магнитное поле. Обычно такие двигатели применяются в вытяжных вентиляторах, холодильниках, небольших насосах и т.п.

Минус асинхронного двигателя по сравнению с ДПТ в том, что его сложно регулировать. Асинхронный электродвигатель – это двигатель переменного тока. Если асинхронному двигателю просто понизить напряжение, не понизив частоту, то он несколько снизит скорость, да. Но у него увеличится так называемое скольжение (отставание частоты вращения от частоты поля статора), увеличатся потери в роторе, из-за чего он может перегреться и сгореть. Можно представлять это себе как регулирование скорости движения легкового автомобиля исключительно сцеплением, подав полный газ и включив четвертую передачу. Чтобы правильно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя нужно пропорционально регулировать и частоту, и напряжение. А лучше и вовсе организовать векторное управление, как более подробно было описано в прошлой статье. Но для этого нужен преобразователь частоты – целый прибор с инвертором, микроконтроллером, датчиками и т.п. До эры силовой полупроводниковой электроники и микропроцессорной техники (в прошлом веке) регулирование частотой было экзотикой – его не на чем было делать. Но сегодня регулируемый асинхронный электропривод на базе преобразователя частоты – это уже стандарт-де-факто.

Про принцип работы синхронного двигателя также была отдельная статья. Синхронных приводов бывает несколько подвидов – с магнитами (PMSM) и без (с обмоткой возбуждения и контактными кольцами), с синусоидальной ЭДС или с трапецеидальной (бесколлекторные двигатели постоянного тока, BLDC). Сюда же можно отнести некоторые шаговые двигатели. До эры силовой полупроводниковой электроники уделом синхронных машин было применение в качестве генераторов (почти все генераторы всех электростанций – синхронные машины), а также в качестве мощных приводов для какой-либо серьезной нагрузки в промышленности.

Все эти машины выполнялись с контактными кольцами (можно увидеть на фото), о возбуждении от постоянных магнитов при таких мощностях речи, конечно же, не идет. При этом у синхронного двигателя, в отличие от асинхронного, большие проблемы с пуском. Если включить мощную синхронную машину напрямую на трехфазную сеть, то всё будет плохо. Так как машина синхронная, она должна вращаться строго с частотой сети. Но за время 1/50 секунды ротор, конечно же, разогнаться с нуля до частоты сети не успеет, а поэтому он будет просто дергаться туда-сюда, так как момент получится знакопеременный. Это называется «синхронный двигатель не вошел в синхронизм». Поэтому в реальных синхронных машинах применяют асинхронный пуск – делают внутри синхронной машины небольшую асинхронную пусковую обмотку и закорачивают обмотку возбуждения, имитируя «беличью клетку» асинхронника, чтобы разогнать машину до частоты, примерно равной частоте вращения поля, а уже после этого включается возбуждение постоянным током и машина втягивается в синхронизм.
И если у асинхронного двигателя регулировать частоту ротора без изменения частоты поля хоть как-то можно, то у синхронного двигателя нельзя никак. Он или крутится с частой поля, или выпадает из синхронизма и с отвратительными переходными процессами останавливается. Кроме того, у синхронного двигателя без магнитов есть контактные кольца – скользящий контакт, чтобы передавать энергию на обмотку возбуждения в роторе. С точки зрения сложности, это, конечно, не коллектор ДПТ, но всё равно лучше бы было без скользящего контакта. Именно поэтому в промышленности для нерегулируемой нагрузки применяют в основном менее капризные асинхронные привода.

Но все изменилось с появлением силовой полупроводниковой электроники и микроконтроллеров. Они позволили сформировать для синхронной машины любую нужную частоту поля, привязанную через датчик положения к ротору двигателя: организовать вентильный режим работы двигателя (автокоммутацию) или векторное управление. При этом характеристики привода целиком (синхронная машина + инвертор) получились такими, какими они получаются у двигателя постоянного тока: синхронные двигатели заиграли совсем другими красками. Поэтому начиная где-то с 2000 года начался «бум» синхронных двигателей с постоянными магнитами. Сначала они робко вылезали в вентиляторах кулеров как маленькие BLDC двигатели, потом добрались до авиамоделей, потом забрались в стиральные машины как прямой привод, в электротягу (сегвей, Тойота приус и т.п.), всё больше вытесняя классический в таких задачах коллекторный двигатель. Сегодня синхронные двигатели с постоянными магнитами захватывают всё больше применений и идут семимильными шагами. И все это – благодаря электронике. Но чем же лучше синхронный двигатель асинхронного, если сравнивать комплект преобразователь+двигатель? И чем хуже? Этот вопрос будет рассматриваться в конце статьи, а сейчас давайте пройдемся еще по нескольким типам электродвигателей.

У него много названий. Обычно его коротко называют вентильно-индукторный двигатель (ВИД) или вентильно-индукторная машина (ВИМ) или привод (ВИП). В английской терминологии это switched reluctance drive (SRD) или motor (SRM), что переводится как машина с переключаемым магнитным сопротивлением. Но чуть ниже будет рассматриваться другой подвид этого двигателя, отличающийся по принципу действия. Чтобы не путать их друг с другом, «обычный» ВИД, который рассмотрен в этом разделе, мы на кафедре электропривода в МЭИ, а также на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» называем «вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением» или коротко ВИД СВ, что подчеркивает принцип возбуждения и отличает его от машины, рассмотренной далее. Но другие исследователи его также называют ВИД с самоподмагничиванием, иногда реактивный ВИД (что отражает суть образования вращающего момента).

Конструктивно это самый простой двигатель и по принципу действия похож на некоторые шаговые двигатели. Ротор – зубчатая железка. Статор – тоже зубчатый, но с другим числом зубцов. Проще всего принцип работы поясняет вот эта анимация:

Подавая постоянный ток в фазы в соответствии с текущим положением ротора можно заставить двигатель вращаться. Фаз может быть разное количество. Форма тока реального привода для трех фаз показа на рисунке (токоограничение 600А):

Однако за простоту двигателя приходится платить. Так как двигатель питается однополярными импульсами тока, напрямую «на сеть» его включать нельзя. Обязательно требуется преобразователь и датчик положения ротора. Причем преобразователь не классический (типа шестиключевой инвертор): для каждой фазы у преобразователя для SRD должны быть полумосты, как на фото в начале этого раздела. Проблема в том, что для удешевления комплектующих и улучшения компоновки преобразователей силовые ключи и диоды часто не изготавливаются отдельно: обычно применяются готовые модули, содержащие одновременно два ключа и два диода – так называемые стойки. И именно их чаще всего и приходится ставить в преобразователь для ВИД СВ, половину силовых ключей просто оставляя незадействованной: получается избыточный преобразователь. Хотя в последние годы некоторые производители IGBT модулей выпустили изделия, предназначенные именно для SRD.

Следующая проблема – это пульсации вращающего момента. В силу зубчатой структуры и импульсного тока момент редко получается стабильным – чаще всего он пульсирует. Это несколько ограничивает применимость двигателей для транспорта – кому хочется иметь пульсирующий момент на колесах? Кроме того, от таких импульсов тянущего усилия не очень хорошо себя чувствуют подшипники двигателя. Проблема несколько решается специальным профилированием формы тока фазы, а также увеличением количества фаз.

Однако даже при этих недостатках двигатели остаются перспективными в качестве регулируемого привода. Благодаря их простоте сам двигатель получается дешевле классического асинхронного двигателя. Кроме того, двигатель легко сделать многофазным и многосекционным, разделив управление одним двигателем на несколько независимых преобразователей, которые работают параллельно. Это позволяет повысить надежность привода – отключение, скажем, одного из четырех преобразователей не приведет к остановке привода в целом – трое соседей будут какое-то время работать с небольшой перегрузкой. Для асинхронного двигателя такой фокус выполнить так просто не получается, так как невозможно сделать несвязанные друг с другом фазы статора, которые бы управлялись отдельным преобразователем полностью независимо от других. Кроме того, ВИД очень хорошо регулируются «вверх» от основной частоты. Железку ротора можно раскручивать без проблем до очень высоких частот.

Мы на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» выполнили несколько проектов на базе этого двигателя. Например, делали небольшой привод для насосов горячего водоснабжения, а также недавно закончили разработку и отладку системы управления для мощных (1,6 МВт) многофазных резервируемых приводов для обогатительных фабрик АК «АЛРОСА». Вот машинка на 1,25 МВт:


Вся система управления, контроллеры и алгоритмы были сделаны у нас в ООО «НПФ ВЕКТОР», силовые преобразователи спроектировала и изготовила фирма ООО «НПП «ЦИКЛ+». Заказчиком работы и проектировщиком самих двигателей являлась фирма ООО «МИП «Мехатроника» ЮРГТУ (НПИ)».

Это совсем другой тип двигателя, отличающийся по принципу действия от обычного ВИД. Исторически известны и широко используются вентильно-индукторные генераторы такого типа, применяемые на самолетах, кораблях, железнодорожном транспорте, а вот именно двигателями такого типа почему-то занимаются мало.

На рисунке схематично показана геометрия ротора и магнитный поток обмотки возбуждения, а также изображено взаимодействие магнитных потоков статора и ротора, при этом ротор на рисунке установлен в согласованное положение (момент равен нулю).

Ротор собран из двух пакетов (из двух половинок), между которыми установлена обмотка возбуждения (на рисунке показана как четыре витка медного провода). Несмотря на то, что обмотка висит «посередине» между половинками ротора, крепится она к статору и не вращается. Ротор и статор выполнены из шихтованного железа, постоянные магниты отсутствуют. Обмотка статора распределенная трехфазная – как у обычного асинхронного или синхронного двигателя. Хотя существуют варианты такого типа машин с сосредоточенной обмоткой: зубцами на статоре, как у SRD или BLDC двигателя. Витки обмотки статора охватывают сразу оба пакета ротора.

Упрощенно принцип работы можно описать следующим образом: ротор стремится повернуться в такое положение, при котором направления магнитного потока в статоре (от токов статора) и роторе (от тока возбуждения) совпадут. При этом половина электромагнитного момента образуется в одном пакете, а половина – в другом. Со стороны статора машина подразумевает разнополярное синусоидальное питание (ЭДС синусоидальна), электромагнитный момент активный (полярность зависит от знака тока) и образован за счет взаимодействия поля, созданного током обмотки возбуждения с полем, созданного обмотками статора. По принципу работы эта машина отлична от классических шаговых и SRD двигателей, в которых момент реактивный (когда металлическая болванка притягивается к электромагниту и знак усилия не зависит от знака тока электромагнита).

С точки зрения управления ВИД НВ оказывается эквивалентен синхронной машине с контактными кольцами. То есть, если вы не знаете конструкцию этой машины и используете её как «черный ящик», то она ведет себя практически неотличимо от синхронной машины с обмоткой возбуждения. Можно сделать векторное управление или автокоммутацию, можно ослаблять поток возбуждения для повышения частоты вращения, можно усиливать его для создания большего момента – всё так, как будто это классическая синхронная машина с регулируемым возбуждением. Только ВИД НВ не имеет скользящего контакта. И не имеет магнитов. И ротор в виде дешевой железной болванки. И момент не пульсирует, в отличие от SRD. Вот, например, синусоидальные токи ВИД НВ при работе векторного управления:

Кроме того, ВИД НВ можно создавать многофазным и многосекционным, аналогично тому, как это делается в ВИД СВ. При этом фазы оказываются несвязанными друг с другом магнитными потоками и могут работать независимо. Т.е. получается как будто бы несколько трехфазных машин в одной, к каждой из которых присоединяется свой независимый инвертор с векторным управлением, а результирующая мощность просто суммируется. Координации между преобразователями при этом не требуется никакой – только общее задание частоты вращения.
Минусы этого двигателя тоже есть: напрямую от сети он крутиться не может, так как, в отличие от классических синхронных машин, ВИД НВ не имеет асинхронной пусковой обмотки на роторе. Кроме того, он сложнее по конструкции, чем обычный ВИД СВ (SRD).

На основе данного двигателя мы также сделали несколько успешных проектов. Например, один из них – это серия приводов насосов и вентиляторов для районных теплостанций г. Москвы мощностью 315-1200кВт (ссылка на проект). Это низковольтные (380В) ВИД НВ с резервированием, где одна машина «разбита» на 2, 4 или 6 независимых трехфазных секций. На каждую секцию ставится свой однотипный преобразователь с векторным бездатчиковым управлением. Таким образом можно легко наращивать мощность на базе однотипной конструкции преобразователя и двигателя. При этом часть преобразователей подключено к одному вводу питания районной теплостанции, а часть к другому. Поэтому если происходит «моргушка питания» по одному из вводов питания, то привод не встает: половина секций кратковременно работают в перегрузке, пока питание не восстановится. Как только оно восстанавливается, на ходу в работу автоматически вводятся отдыхавшие секции. Вообще, наверное, этот проект заслуживал бы отдельной статьи, поэтому пока про него закончу, вставив фото двигателя и преобразователей:

К сожалению, двумя словами здесь не обойтись. И общими выводами про то, что у каждого двигателя свои достоинства и недостатки – тоже. Потому что не рассмотрены самые главные качества – массогабаритные показатели каждого и типов машин, цена, а также их механические характеристики и перегрузочная способность. Оставим нерегулируемый асинхронный привод крутить свои насосы напрямую от сети, тут ему конкурентов нет. Оставим коллекторные машины крутить дрели и пылесосы, тут с ними в простоте регулирования тоже потягаться сложно.

Давайте рассмотрим регулируемый электропривод, режим работы которого – длительный. Коллекторные машины здесь сразу исключаются из конкуренции по причине ненадежности коллекторного узла. Но остались еще четыре – синхронный, асинхронный, и два типа вентильно-индукторных. Если мы говорим о приводе насоса, вентилятора и чего-то похожего, что используется в промышленности и где масса и габариты особо не важны, то здесь из конкуренции выпадают синхронные машины. Для обмотки возбуждения требуются контактные кольца, что является капризным элементом, а постоянные магниты очень дороги. Конкурирующими вариантами остаются асинхронный привод и вентильно-индукторные двигатели обоих типов.

Как показывает опыт, все три типа машин успешно применяются. Но – асинхронный привод невозможно (или очень сложно) секционировать, т.е. разбить мощную машину на несколько маломощных. Поэтому для обеспечения большой мощности асинхронного преобразователя требуется делать его высоковольтным: ведь мощность – это, если грубо, произведение напряжения на ток. Если для секционируемого привода мы можем взять низковольтный преобразователь и наставить их несколько, каждый на небольшой ток, то для асинхронного привода преобразователь должен быть один. Но не делать же преобразователь на 500В и ток 3 килоампера? Это провода нужны с руку толщиной. Поэтому для увеличения мощности повышают напряжение и снижают ток. А высоковольтный преобразователь – это совсем другой класс задачи. Нельзя просто так взять силовые ключи на 10кВ и сделать из них классический инвертор на 6 ключей, как раньше: и нет таких ключей, а если есть, они очень дороги. Инвертор делают многоуровневым, на низковольтных ключах, соединенных последовательно в сложных комбинациях. Такой инвертор иногда тянет за собой специализированный трансформатор, оптические каналы управления ключами, сложную распределенную систему управления, работающую как одно целое… В общем, сложно всё у мощного асинхронного привода. При этом вентильно-индукторный привод за счет секционирования может «отсрочить» переход на высоковольтный инвертор, позволяя сделать привода до единиц мегаватт от низковольтного питания, выполненные по классической схеме. В этом плане ВИПы становятся интереснее асинхронного привода, да еще и обеспечивают резервирование. С другой стороны, асинхронные привода работают уже сотни лет, двигатели доказали свою надежность. ВИПы же только пробивают себе дорогу. Так что здесь надо взвесить много факторов, чтобы выбрать для конкретной задачи наиболее оптимальный привод.

Но всё становится еще интереснее, когда речь заходит о транспорте или о малогабаритных устройствах. Там уже нельзя беспечно относиться к массе и габаритам электропривода. И вот там уже нужно смотреть на синхронные машины с постоянными магнитами. Если посмотреть только на параметр мощности деленной на массу (или размер), то синхронные машины с постоянными магнитами вне конкуренции. Отдельные экземпляры могут быть в разы меньше и легче, чем любой другой «безмагнитный» привод переменного тока. Но здесь есть одно опасное заблуждение, которое я сейчас постараюсь развеять.

Если синхронная машина в три раза меньше и легче – это не значит, что для электротяги она подходит лучше. Всё дело в отсутствии регулировки потока постоянных магнитов. Поток магнитов определяет ЭДС машины. На определенной частоте вращения ЭДС машины достигает напряжения питания инвертора и дальнейшее повышение частоты вращения становится затруднительно. Тоже самое касается и повышения момента. Если нужно реализовать больший момент, в синхронной машине нужно повышать ток статора – момент возрастет пропорционально. Но более эффективно было бы повысить и поток возбуждения – тогда и магнитное насыщение железа было бы более гармоничным, а потери были бы ниже. Но опять же поток магнитов повышать мы не можем. Более того, в некоторых конструкциях синхронных машин и ток статора нельзя повышать сверх определенной величины – магниты могут размагнититься. Что же получается? Синхронная машина хороша, но только лишь в одной единственной точке – в номинальной. С номинальной частотой вращения и номинальным моментом. Выше и ниже – всё плохо. Если это нарисовать, то получится вот такая характеристика частоты от момента (красным):

На рисунке по горизонтальной оси отложен момент двигателя, по вертикальной – частота вращения. Звездочкой отмечена точка номинального режима, например, пусть это будет 60кВт. Заштрихованный прямоугольник – это диапазон, где возможно регулирование синхронной машины без проблем – т.е. «вниз» по моменту и «вниз» по частоте от номинала. Красной линией отмечено, что можно выжать из синхронной машины сверх номинала – небольшое повышение частоты вращения за счет так называемого ослабления поля (на самом деле это создание лишнего реактивного тока по оси d двигателя в векторном управлении), а также показана некоторая возможная форсировка по моменту, чтобы было безопасно для магнитов. Всё. А теперь давайте поставим эту машину в легковое транспортное средство без коробки передач, где батарея рассчитана на отдачу 60кВт. Желаемая тяговая характеристика изображена синим. Т.е. начиная с самой низкой скорости, скажем, с 10км/ч привод должен развивать свои 60кВт и продолжать их развивать вплоть до максимальной скорости, скажем 150км/ч. Синхронная машина и близко не лежала: её момента не хватит даже чтобы заехать на бордюр у подъезда (или на поребрик у парадной, для полит. корректности), а разогнаться машина сможет лишь до 50-60км/ч.
Что же это значит? Синхронная машина не подходит для электротяги без коробки передач? Подходит, конечно же, просто надо по-другому её выбрать. Вот так:

Надо выбрать такую синхронную машину, чтобы требуемый тяговый диапазон регулирования был весь внутри её механической характеристики. Т.е. чтобы машина одновременно могла развить и большой момент, и работать на большой частоте вращения. Как вы видите из рисунка… установленная мощность такой машины будет уже не 60кВт, а 540кВт (можно посчитать по делениям). Т.е. в электромобиль с батареей на 60кВт придется установить синхронную машину и инвертор на 540кВт, просто чтобы «пройти» по требуемому моменту и частоте вращения.

Конечно же, так как описано, никто не делает. Никто не ставит машину на 540кВт вместо 60кВт. Синхронную машину модернизируют, пытаясь «размазать» её механическую характеристику из оптимума в одной точке вверх по скорости и вниз по моменту. Например, прячут магниты в железо ротора (делают инкорпорированными), это позволяет не бояться размагнитить магниты и ослаблять поле смелее, а также перегружать по току побольше. Но от таких модификаций синхронная машина набирает вес, габариты и становится уже не такой легкой и красивой, какой она была раньше. Появляются новые проблемы, такие как «что делать, если в режиме ослабления поля инвертор отключился». ЭДС машины может «накачать» звено постоянного тока инвертора и выжечь всё. Или что делать, если инвертор на ходу пробился — синхронная машина замкнется и может токами короткого замыкания убить и себя, и водителя, и всю оставшуюся живой электронику — нужны схемы защиты и т.п.

Поэтому синхронная машина хороша там, где большого диапазона регулирования не требуется. Например, в сегвее, где скорость с точки зрения безопасности может быть ограничена на 30км/ч (или сколько там у него?). А еще синхронная машина идеальна для вентиляторов: у вентилятора сравнительно мало изменяется частота вращения, от силы раза в два – больше особо нет смысла, так как воздушный поток ослабевает пропорционально квадрату скорости (примерно). Поэтому для небольших пропеллеров и вентиляторов синхронная машина – это то, что нужно. И как раз она туда, собственно, успешно ставится.

Тяговую кривую, изображенную на рисунке синим цветом, испокон веков реализуют двигатели постоянного тока с регулируемым возбуждением: когда ток обмотки возбуждения изменяют в зависимости от тока статора и частоты вращения. При увеличении частоты вращения уменьшается и ток возбуждения, позволяя машине разгоняться выше и выше. Поэтому ДПТ с независимым (или смешанным) управлением возбуждением классически стоял и до сих пор стоит в большинстве тяговых применений (метро, трамваи и т.п.). Какая же электрическая машина переменного тока может с ним поспорить?

К такой характеристике (постоянства мощности) могут лучше приблизиться двигатели, у которых регулируется возбуждение. Это асинхронный двигатель и оба типа ВИПов. Но у асинхронного двигателя есть две проблемы: во-первых, его естественная механическая характеристика – это не кривая постоянства мощности. Потому что возбуждение асинхронного двигателя осуществляется через статор. А поэтому в зоне ослабления поля при постоянстве напряжения (когда на инверторе оно закончилось) подъем частоты в два раза приводит к падению тока возбуждения в два раза и моментоообразующего тока тоже в два раза. А так как момент на двигателе – это произведение тока на поток, то момент падает в 4 раза, а мощность, соответственно, в два. Вторая проблема – это потери в роторе при перегрузке с большим моментом. В асинхронном двигателе половина потерь выделяется в роторе, половина в статоре. Для уменьшения массогабаритных показателей на транспорте часто применяется жидкостное охлаждение. Но водяная рубашка эффективно охладит лишь статор, за счет явления теплопроводности. От вращающегося ротора тепло отвести значительно сложнее – путь отвода тепла через «теплопроводность» отрезан, ротор не касается статора (подшипники не в счет). Остается воздушное охлаждение путем перемешивая воздуха внутри пространства двигателя или излучение тепла ротором. Поэтому ротор асинхронного двигателя получается своеобразным «термосом» — единожды перегрузив его (сделав динамичный разгон на машине), требуется долгое время ждать остывания ротора. А ведь его температуру еще и не измерить… приходится только предсказывать по модели.

Здесь нужно отметить, как мастерски обе проблемы асинхронного двигателя обошли в Тесла в своей Model S. Проблему с отводом тепла из ротора они решили… заведя во вращающийся ротор жидкость (у них есть соответствующий патент, где вал ротора полый и он омывается внутри жидкостью, но достоверно я не знаю, применяют ли они это). А вторую проблему с резким уменьшением момента при ослаблении поля… они не решали. Они поставили двигатель с тяговой характеристикой, почти как у меня нарисована для «избыточного» синхронного двигателя на рисунке выше, только у них не 540кВт, а 300кВт. Зона ослабления поля в тесле очень маленькая, где-то два крата. Т.е. они поставили «избыточный» для легкового автомобиля двигатель, сделав вместо бюджетного седана по сути спорт-кар с огромной мощностью. Недостаток асинхронного двигателя обратили в достоинство. Но если бы они попытались сделать менее «производительный» седан, мощностью 100кВт или меньше, то асинхронный двигатель, скорее всего, был бы точно таким же (на 300кВт), просто его искусственно задушили электроникой бы под возможности батареи.

А теперь ВИПы. Что могут они? Какая тяговая характеристика у них? Про ВИД СВ я точно сказать не могу – это по своему принципу работы нелинейный двигатель, и от проекта к проекту его механическая характеристика может сильно меняться. Но в целом он скорее всего лучше асинхронного двигателя в плане приближения к желаемой тяговой характеристике с постоянством мощности. А вот про ВИД НВ я могу сказать подробнее, так как мы на фирме им очень плотно занимаемся. Видите вон ту желаемую тяговую характеристику на рисунке выше, которая нарисована синим цветом, к которой мы хотим стремиться? Это на самом деле не просто желаемая характеристика. Это реальная тяговая характеристика, которую мы по точкам по датчику момента сняли для одного из ВИД НВ. Так как ВИД НВ имеет независимое внешнее возбуждение, то его качества наиболее приближены к ДПТ НВ, который тоже может сформировать такую тяговую характеристику за счет регулирования возбуждения.

Так что же? ВИД НВ – идеальная машина для тяги без единой проблемы? На самом деле нет. Проблем у него тоже куча. Например, его обмотка возбуждения, которая «висит» между пакетами статора. Хоть она и не вращается, от неё тоже сложно отводить тепло – получается ситуация почти как ротором асинхронника, лишь немного получше. Можно, в случае надобности, «кинуть» трубку охлаждения со статора. Вторая проблема – это завышенные массогабаритные показатели. Глядя на рисунок ротора ВИД НВ, можно видеть, что пространство внутри двигателя используется не очень эффективно – «работают» только начало и конец ротора, а середина занята обмоткой возбуждения. В асинхронном двигателе, например, вся длина ротора, всё железо «работает». Сложность сборки – засунуть обмотку возбуждения внутрь пакетов ротора надо еще суметь (ротор делается разборным, соответственно, есть проблемы с балансировкой). Ну и просто массогабаритные характеристики пока получаются не очень-то выдающимися по сравнению с теми же асинхронными двигателями Тесла, если накладывать тяговые характеристики друг на друга.

А также есть еще общая проблема обоих типов ВИД. Их ротор – пароходное колесо. И на высоких частотах вращения (а высокая частота нужна, так высокочастотные машины при той же мощности меньше тихоходных) потери от перемешивания воздуха внутри становятся очень значительными. Если до 5000-7000 об/мин ВИД еще можно сделать, то на 20000 об/мин это получится большой миксер. А вот асинхронный двигатель на такие частоты и гораздо выше сделать вполне можно за счет гладкого статора.

Так что же лучше всего в итоге для электротяги? Какой двигатель самый лучший?

Понятия не имею. Все плохие. Надо изобретать дальше. Но мораль статьи такова – если вы хотите сравнить между собой разные типы регулируемого электропривода, то нужно сравнивать на конкретной задаче с конкретной требуемой механической характеристикой по всем-всем параметрам, а не просто по мощности. Также в этой статье не рассмотрены еще куча нюансов сравнения. Например, такой параметр как длительность работы в каждой из точек механической характеристики. На максимальном моменте обычно ни одна машина не может работать долго – это режим перегрузки, а на максимальной скорости очень плохо себя чувствуют синхронные машины с магнитами – там у них огромные потери в стали. А еще интересный параметр для электротяги – потери при движении выбегом, когда водитель отпустил газ. Если ВИПы и асинхронные двигатели будут крутиться как болванки, то у синхронной машины с постоянными магнитами останутся почти номинальные потери в стали из-за магнитов. И так далее, и так далее…

Поэтому нельзя вот так просто взять и выбрать лучший электропривод.

UPD:

Обобщая замечания в комментариях, необходимо дополнить некоторые важные, как оказалось, вещи, которые я изначально опустил как маловажные.

1. Асинхронные двигатели до эры преобразователей частоты регулировали за счет применения так называемого фазного ротора — когда ротор делался в виде обмотки, а не беличьей клетки, а через контактные кольца (как у синхронной машины) фазы ротора выводились наружу. Включая в цепь ротора резисторы можно было мягко пускать АД и безопасно регулировать частоту вращения, изменяя сопротивление. Проблема в том, что очень много энергии при этом терялось в резисторах — иногда до половины от подводимой к приводу мощности.

2. В статье не упомянуты синхронные реактивные машины и их совмещение с синхронными машинами с постоянными магнитами. Если сделать ротор синхронной машины с магнитами явнополюсным — например таким, как нарисован ротор SRD двигателя на gif анимации, то развиваемый момент может быть не только активным, но и реактивным — как у SRD. Подбирая оптимальное сочетание активного и реактивного момента можно частично исключить проблемы классической синхронной машины с магнитами, значительно расширив диапазон работы с постоянством мощности. Получается некий гибрид реактивной машины и синхронной с магнитами.

3. Шаговые двигатели не рассмотрены, потому что по принципу действия они в первом приближении схожи либо с синхронными машинами с постоянными магнитами, либо с SRD двигателями — зависит от конкретного типа шаговика. Только шаговые двигатели, в отличие от «силовых» приводов, имеют гораздо большее количество пар полюсов (зубцов) для увеличения коэффициента электрической редукции: чтобы одному периоду тока соответствовало меньшее угловое перемещение вала. Управление шаговиками обычно тривиальное — последовательный перебор фаз друг за другом (шаги). Более продвинутые системы дробят шаг, подавая в двигатель «микрошаги» — по сути приближая управление к синусоидальному. Еще более продвинутые используют датчик положения ротора и применяют полноценное векторное управление. Но в таком случае и машину нужно делать более качественную, а называться в сумме это будет уже настоящим сервоприводом.

% PDF-1.6
%
377 0 объект
>
endobj

xref
377 116
0000000016 00000 н.
0000004049 00000 н.
0000004180 00000 н.
0000004309 00000 п.
0000005329 00000 н.
0000005443 00000 п.
0000005480 00000 н.
0000005527 00000 н.
0000005573 00000 н.
0000005620 00000 н.
0000005667 00000 н.
0000005714 00000 н.
0000005761 00000 п.
0000008589 00000 н.
0000008643 00000 п.
0000009007 00000 н.
0000011879 00000 п.
0000014785 00000 п.
0000017674 00000 п.
0000020491 00000 п.
0000020640 00000 п.
0000020886 00000 п.
0000021043 00000 п.
0000021189 00000 п.
0000021338 00000 п.
0000021583 00000 п.
0000024242 00000 п.
0000024399 00000 п.
0000024645 00000 п.
0000024794 00000 п.
0000024940 00000 п.
0000025089 00000 п.
0000025334 00000 п.
0000026045 00000 п.
0000026591 00000 п.
0000027119 00000 н.
0000027216 00000 п.
0000027860 00000 п.
0000027944 00000 п.
0000028382 00000 п.
0000028474 00000 п.
0000028961 00000 п.
0000031605 00000 п.
0000034226 00000 п.
0000034851 00000 п.
0000034990 00000 п.
0000424824 00000 н.
0000424963 00000 н.
0000425103 00000 п.
0000425242 00000 н.
0000430829 00000 п.
0000430968 00000 н.
0000431107 00000 н.
0000431247 00000 н.
0000431388 00000 н.
0000431529 00000 н.
0000431669 00000 н.
0000431809 00000 н.
0000431948 00000 н.
0000432087 00000 н.
0000435977 00000 н.
0000436116 00000 п.
0000436255 00000 н.
0000436394 00000 п.
0000436533 00000 н.
0000440955 00000 н.
0000441094 00000 н.
0000441156 00000 н.
0000441362 00000 н.
0000441546 00000 н.
0000441729 00000 н.
0000441911 00000 н.
0000442093 00000 н.
0000443963 00000 н.
0000444238 00000 п.
0000444648 00000 н.
0000445059 00000 н.
0000445180 00000 н.
0000445337 00000 н.
0000445616 00000 п.
0000446053 00000 н.
0000446392 00000 н.
0000446539 00000 н.
0000446696 00000 н.
0000447050 00000 н.
0000447147 00000 н.
0000447296 00000 н.
0000462116 00000 п.
0000476911 00000 н.
0000516168 00000 н.
0000603569 00000 н.
0000612397 00000 н.
0000617261 00000 н.
0000635176 00000 п.
0000646119 00000 н.
0000698728 00000 н.
0000730475 00000 н.
0000771171 00000 п.
0000787329 00000 н.
0000795384 00000 п.
0000812789 00000 н.
0000822146 00000 п.
0000841513 00000 н.
0000854030 00000 н.
0000885884 00000 н.
0000893765 00000 н.
0000912409 00000 н.
0000956968 00000 н.
0000996861 00000 н.
0001010385 00000 п.
0001020846 00000 п.
0001030181 00000 п.
0001034047 00000 п.
0001041706 00000 п.
0001063203 00000 п.
0000002616 00000 н.
трейлер
] / Назад 5806685 >>
startxref
0
%% EOF

492 0 объект
> поток
h ޴ T {lSe?
2 ڱ cn9)

!: F # hF | {m01` @ e.Dd &, h * {Ors ~

% PDF-1.6
%
377 0 объект
>
endobj

xref
377 116
0000000016 00000 н.
0000004049 00000 н.
0000004180 00000 н.
0000004309 00000 п.
0000005329 00000 н.
0000005443 00000 п.
0000005480 00000 н.
0000005527 00000 н.
0000005573 00000 н.
0000005620 00000 н.
0000005667 00000 н.
0000005714 00000 н.
0000005761 00000 п.
0000008589 00000 н.
0000008643 00000 п.
0000009007 00000 н.
0000011879 00000 п.
0000014785 00000 п.
0000017674 00000 п.
0000020491 00000 п.
0000020640 00000 п.
0000020886 00000 п.
0000021043 00000 п.
0000021189 00000 п.
0000021338 00000 п.
0000021583 00000 п.
0000024242 00000 п.
0000024399 00000 п.
0000024645 00000 п.
0000024794 00000 п.
0000024940 00000 п.
0000025089 00000 п.
0000025334 00000 п.
0000026045 00000 п.
0000026591 00000 п.
0000027119 00000 н.
0000027216 00000 п.
0000027860 00000 п.
0000027944 00000 п.
0000028382 00000 п.
0000028474 00000 п.
0000028961 00000 п.
0000031605 00000 п.
0000034226 00000 п.
0000034851 00000 п.
0000034990 00000 п.
0000424824 00000 н.
0000424963 00000 н.
0000425103 00000 п.
0000425242 00000 н.
0000430829 00000 п.
0000430968 00000 н.
0000431107 00000 н.
0000431247 00000 н.
0000431388 00000 н.
0000431529 00000 н.
0000431669 00000 н.
0000431809 00000 н.
0000431948 00000 н.
0000432087 00000 н.
0000435977 00000 н.
0000436116 00000 п.
0000436255 00000 н.
0000436394 00000 п.
0000436533 00000 н.
0000440955 00000 н.
0000441094 00000 н.
0000441156 00000 н.
0000441362 00000 н.
0000441546 00000 н.
0000441729 00000 н.
0000441911 00000 н.
0000442093 00000 н.
0000443963 00000 н.
0000444238 00000 п.
0000444648 00000 н.
0000445059 00000 н.
0000445180 00000 н.
0000445337 00000 н.
0000445616 00000 п.
0000446053 00000 н.
0000446392 00000 н.
0000446539 00000 н.
0000446696 00000 н.
0000447050 00000 н.
0000447147 00000 н.
0000447296 00000 н.
0000462116 00000 п.
0000476911 00000 н.
0000516168 00000 н.
0000603569 00000 н.
0000612397 00000 н.
0000617261 00000 н.
0000635176 00000 п.
0000646119 00000 н.
0000698728 00000 н.
0000730475 00000 н.
0000771171 00000 п.
0000787329 00000 н.
0000795384 00000 п.
0000812789 00000 н.
0000822146 00000 п.
0000841513 00000 н.
0000854030 00000 н.
0000885884 00000 н.
0000893765 00000 н.
0000912409 00000 н.
0000956968 00000 н.
0000996861 00000 н.
0001010385 00000 п.
0001020846 00000 п.
0001030181 00000 п.
0001034047 00000 п.
0001041706 00000 п.
0001063203 00000 п.
0000002616 00000 н.
трейлер
] / Назад 5806685 >>
startxref
0
%% EOF

492 0 объект
> поток
h ޴ T {lSe?
2 ڱ cn9)

!: F # hF | {m01` @ e.Dd &, h * {Ors ~

Определение: двигатель постоянного тока — Справка разработчика

Создать учетную запись или Войти

Переключить навигацию

Искать

23 октября 2020 19:31

4981 активных страниц

• Дом

• Обучение
  • Самостоятельное обучение
    • Начните здесь

• Инструменты разработки
  • Какие инструменты мне нужны?
  • Программные инструменты
    • Начните здесь
    • MPLAB® X IDE
      • Начните здесь
      • Установка
        • Системные требования
        • Требования к компилятору
        • Информация о платформе и операционной системе Java
        • Установить MPLAB® X IDE
        • MPLAB® X IDE v5.40 и ранее
          • Установочные зависимости в 64-разрядной версии Linux
          • Mac OSX 10.7 и выше требует JRE6
          • Как заменить версию Java, установленную с MPLAB® X IDE
      • Введение в среду разработки MPLAB X
        • План обучения
        • Общий обзор встроенной среды разработки
        • Введение в среду разработки MPLAB X
        • Введение в компиляторы MPLAB XC
        • Знакомство с программаторами / отладчиками MPLAB X
        • Установка среды разработки MPLAB X
        • Запуск MPLAB X
        • Знакомство с функциями MPLAB X
        • Откройте проект MPLAB X
        • Создание проекта и программирование устройства
        • Следующие шаги
      • Переход на MPLAB X IDE
        • Переход с MPLAB IDE v8
          • Переход на MPLAB X IDE из MPLAB IDE v8
          • Основные отличия
          • Сравнение меню
            • Сравнение меню
            • Различия в меню файлов
            • Различия в меню редактирования
            • Просмотр различий в меню
            • Различия в меню проекта
            • Различия в меню отладчика
            • Различия в меню программатора
            • Различия в меню инструментов
            • Настройка различий в меню
            • Различия в меню окна
            • Различия в меню справки
          • Различия в опоре инструмента
          • Рекомендации по миграции
        • Переход с Atmel Studio
          • Переход на MPLAB X IDE из Atmel Studio IDE
          • Различия в терминологии
          • Концептуальные различия
          • Программирование и запуск сеансов отладки
      • Конфигурация
        • Конфигурация
        • Параметры командной строки
        • Мониторы с высоким разрешением / DPI
        • Запуск нескольких экземпляров
        • Переключение драйверов USB (Windows)
        • Установка USB-драйверов вручную (Windows)
        • Параметры конфигурации JVM
        • Сброс в состояние по умолчанию
        • Окно параметров
          • Окно параметров
          • Общие
            • Общие
          • Редактор
            • Редактор
            • Общие
            • Форматирование
            • Завершение кода
            • Шаблоны кода
            • Подсказки
            • Макросы
          • Шрифтов и цветов
            • Шрифты и цвета
            • Синтаксис
            • Выделение
            • Аннотации
            • Diff
            • Версии
          • Раскладка клавиатуры
            • Раскладка клавиатуры
          • C / C ++
            • C / C ++
            • Выделение
          • встроенный
            • Встроенный
            • Инструменты сборки
            • Варианты проекта
            • Общие настройки
            • Подавляемые сообщения
            • Диагностика
            • Другое
          • Разное
            • Разное
            • Внешний вид
            • Diff
            • Файлы
            • Отслеживание проблем
            • JavaScript
            • Проверка орфографии

Двигатели переменного и постоянного тока: различия и преимущества

Электродвигатели играют важную роль почти во всех отраслях промышленности.Использование правильного типа двигателя с высококачественными деталями и регулярным обслуживанием обеспечивает бесперебойную работу вашего предприятия и предотвращает повреждение оконечного оборудования из-за износа или скачков напряжения.

Gainesville Industrial Electric может помочь вашей компании выбрать правильные промышленные электродвигатели и детали для ваших приложений.

Праймер для электродвигателей

Электродвигатели — это машины, которые преобразуют электрическую энергию — из накопленной мощности или прямого электрического соединения — в механическую энергию за счет создания силы вращения.Два основных типа электродвигателей :

• Двигатели переменного тока , которые питаются от переменного тока
• Двигатели постоянного тока , которые питаются постоянным током

Как работают электродвигатели

И переменного тока, и Электродвигатели постоянного тока используют электрический ток для создания вращающихся магнитных полей, которые, в свою очередь, создают вращательную механическую силу в якоре, расположенном на роторе или статоре, вокруг вала. В различных конструкциях двигателей используется одна и та же базовая концепция для преобразования электрической энергии в мощные всплески силы и обеспечения динамических уровней скорости или мощности.

Компоненты главного двигателя

Хотя электродвигатели могут отличаться от одной конструкции или типа к другому, многие из них содержат следующие детали и узлы (расположены от центра, направленного наружу):

• Центральный вал двигателя
• Обмотки
• Подшипники (для уменьшения трения и износа)
• Якорь (расположен на роторе, вращающейся части или статоре, неподвижной части)
• Щетки (в двигателях постоянного тока)
• Клеммы
• Рама и торцевые щитки

Типы электродвигателей: AC vs.Двигатели постоянного тока

Двигатели переменного и постоянного тока — это широкие категории двигателей, которые включают меньшие подтипы. Например, асинхронные двигатели, линейные двигатели и синхронные двигатели — это все типы двигателей переменного тока. Двигатели переменного тока также могут включать в себя частотно-регулируемые приводы для управления скоростью и крутящим моментом двигателя, в то время как двигатели постоянного тока доступны в моделях с самовозбуждением и с раздельным возбуждением.

Привод с регулируемой скоростью переменного тока

Двигатель переменного тока по сравнению с двигателем постоянного тока Преимущества

Каждый тип двигателя имеет различные преимущества, которые делают их наиболее подходящими для различных коммерческих и промышленных применений.Например, электродвигатели переменного тока отличаются гибкостью и простотой управления. Некоторые из их других преимуществ включают:

• Низкие требования к мощности при запуске, которые также защищают компоненты на принимающей стороне
• Управляемые уровни пускового тока и ускорения используйте
• Высокая прочность и более длительный срок службы
• Возможности для многофазных конфигураций

Двигатели постоянного тока также обладают собственными преимуществами , такими как:

• Более простая установка и обслуживание
• Высокая мощность запуска и крутящий момент
• Быстрое время отклика на запуск, остановку и ускорение
• Доступность для нескольких стандартных напряжений

Какой двигатель более мощный: переменного или постоянного тока?

Двигатели переменного тока обычно считаются более мощными, чем двигатели постоянного тока, поскольку они могут создавать более высокий крутящий момент за счет использования более мощного тока.Однако двигатели постоянного тока обычно более эффективны и лучше используют входную энергию. Двигатели переменного и постоянного тока бывают разных размеров и мощностей, которые могут удовлетворить любые отраслевые потребности в электроэнергии.

Применение двигателей переменного и постоянного тока

Двигатели переменного и постоянного тока находят применение в технологических процессах и объектах практически во всех отраслях промышленности. Некоторые из наиболее распространенных промышленных приложений для двигателей переменного тока включают:

• Приборы
• Приводы и системы компрессоров
• Компьютеры
• Конвейерные системы
• Вентиляторы и кондиционеры
• Гидравлические и ирригационные насосы
• Транспортное оборудование

Типичные промышленные применения двигателей постоянного тока включают:

• Производственные и производственные единицы
• Оборудование, требующее постоянной мощности, такое как пылесосы, лифты и швейные машины
• Складское сортировочное оборудование

Правильный выбор Электродвигатель для вашего промышленного применения

Установка и обслуживание правильных двигателей на предприятиях и оборудовании вашей компании является важным шагом к обеспечению бесперебойной работы и производства.

Gainesville Industrial Electric продает и обслуживает двигатели переменного и постоянного тока, запчасти и многое другое. Мы также являемся авторизованным заводским гарантийным центром. Чтобы получить помощь в выборе подходящего электродвигателя или промышленной сборки для вашего применения, свяжитесь с нами или запросите дополнительную информацию сегодня, чтобы получить ценовое предложение.

Связанное содержание:

% PDF-1.7
%
1146 0 объект
>
endobj

xref
1146 69
0000000016 00000 н.
0000003432 00000 н.
0000003630 00000 н.
0000003763 00000 н.
0000004412 00000 н.
0000004450 00000 н.
0000004591 00000 н.
0000004731 00000 н.
0000005134 00000 п.
0000005457 00000 н.
0000006159 00000 н.
0000006437 00000 н.
0000006527 00000 н.
0000006874 00000 н.
0000007201 00000 н.
0000007518 00000 н.
0000007631 00000 н.
0000007746 00000 н.
0000008097 00000 н.
0000008136 00000 п.
0000008393 00000 п.
0000008802 00000 н.
0000009140 00000 н.
0000009873 00000 н.
0000010093 00000 п.
0000012326 00000 п.
0000013030 00000 н.
0000013665 00000 п.
0000014252 00000 п.
0000014340 00000 п.
0000016800 00000 н.
0000017349 00000 п.
0000019374 00000 п.
0000019489 00000 п.
0000020220 00000 н.
0000020703 00000 п.
0000022567 00000 п.
0000024860 00000 п.
0000028331 00000 п.
0000031721 00000 п.
0000033541 00000 п.
0000033958 00000 п.
0000036732 00000 п.
0000042193 00000 п.
0000043741 00000 п.
0000044134 00000 п.
0000050429 00000 п.
0000051548 00000 п.
0000053695 00000 п.
0000056345 00000 п.
0000056679 00000 п.
0000056935 00000 п.
0000057259 00000 п.
0000057547 00000 п.
0000057952 00000 п.
0000057975 00000 п.
0000057998 00000 н.
0000058074 00000 п.
0000058150 00000 п.
0000058451 00000 п.
0000058867 00000 п.
0000059186 00000 п.
0000059262 00000 п.
0000059338 00000 п.
0000059643 00000 п.
0000060060 00000 п.
0000060379 00000 п.
0000060455 00000 п.
0000001676 00000 н.
трейлер
] / Назад 2353202 >>
startxref
0
%% EOF

1214 0 объект
> поток
hԖ {Teǟwex م; @ pmxƀ9`rR, b \ uHa7nXV ^, P + -MvB * ߳; (szvΞ
! $ @ «w yHHKpnU- @!
$ 8 (м + «‘δnf.ٱ ‘; nw ~ nf’K
ݬ Ïc {YU @> j܁ ޞ O2d / @ IJc

Двигатель постоянного тока | Типы электродвигателей

Двигатель постоянного тока (двигатель постоянного тока), или просто двигатель непрерывного действия или двигатель постоянного тока, представляет собой вращающуюся электрическую энергию переменного тока, которая преобразует электрическую энергию в форме постоянного тока в механическую энергию посредством электромагнитных взаимодействий переменного тока.

Практически все электродвигатели обратимы, то есть они могут преобразовывать механическую энергию в электрическую, действуя как динамо.Двигатели постоянного тока основывают свою работу на законе Лоренца, также называемом законом Лаплаальтернирующего тока, когда он применяется к проводнику, как в случае двигателей.

Применения электродвигателей постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока особенно подходят для определенных применений. С каждым днем ​​они все больше работают в промышленной сфере.

Этот тип двигателей предлагает широкий диапазон скоростей, они очень просты в управлении и обладают большой гибкостью кривых крутящего момента-скорости.Также они обладают высокой производительностью при большом запасе скоростей. Двигатели непрерывного гофрирования имеют высокий постоянный ток перегрузки. Эта способность делает их более подходящими, чем двигатели переменного тока для многих приложений.

Эти двигатели идеально подходят для перетаскивания в сети переменного тока, для которых требуется широкий диапазон скоростей с высокой точностью. Эта характерная характеристика тока привела к тому, что в последнее время эти двигатели все больше используются в различных промышленных процессах.

Двигатели постоянного тока используются в проигрывателях, проигрывателях компакт-дисков и магнитных накопителях.В этом типе механизма используются двигатели с фиксированным магнитом и бесщеточные двигатели. Эти двигатели обеспечивают эффективное управление скоростью и высокий пусковой крутящий момент.

В области игрушек также обычно выбирают электродвигатели постоянного тока.

Другим значительным преимуществом является легкость инвертирования вращения больших двигателей с высокими нагрузками, при этом возможность реверсивного переключения переменного тока, возвращая энергию в линию во время торможения и снижения скорости.

С физической точки зрения они обычно очень малы с небольшим загрязнением окружающей среды.

Классификация двигателей постоянного тока (Двигатели постоянного тока)

Двигатели постоянного тока относятся к классу двигателей переменного тока в зависимости от способа их подключения в:

• Серийный двигатель. Электрооборудование серийного двигателя включает все элементы последовательной цепи, индукционные обмотки и индукторы. Серийный двигатель отличается постоянным током, имеющим высокий момент вращения при запуске и его скорость, очень изменяемую в зависимости от нагрузки, что делает его нестабильным двигателем.
• Моторный состав. Составной двигатель (или двигатель составного возбуждения) — это электродвигатель постоянного тока, возбуждение которого вызывается двумя независимыми обмотками индуктора; один включен последовательно с индуцированной обмоткой, а другой включен в цепь, образованную обмотками: якорь, последовательный индуктор и вспомогательный индуктор.
• Мотор шунтирующий. В этом типе электродвигателя основная обмотка индуктора соединена шунтом или параллельно цепи, образованной наведенными обмотками и вспомогательной обмоткой индуктивности.
• Бесщеточный электродвигатель. Этот тип двигателя постоянного тока не требует для работы скользящих электрических встречных токов (щеток) на валу ротора. Переключение тока, циркулирующего в обмотках статора, и, следовательно, изменение ориентации создаваемого ими магнитного поля происходит электронным способом.

В дополнение к вышеперечисленному, в электронике используются другие типы:

• Шаговый двигатель
• Серводвигатель
• Двигатель без сердечника

История электродвигателей постоянного тока

В начале 19 века гальванический элемент был обнаружен.С этого изобретения начался целый процесс исследований в области электричества, который в конечном итоге дал в виде плодов изобретения, такие как электрическая батарея или двигатель постоянного тока.

Для создания любого типа двигателя постоянного тока потребовались некоторые электрические компоненты. Эти электрические элементы были разработаны Уильямом Стердженом. Стерджен создал первый электромагнит, который мог двигаться больше, чем весил. Это изобретение оказалось одной из незаменимых частей статора двигателя. Позже появился коммутатор.Коммутатор был очень важен в первом электродвигателе, поскольку это был вращающийся элемент, который периодически менял направление тока, обеспечивая непрерывность движения в двигателе.

Благодаря изобретению этих двух устройств компания Sturgeon смогла изобрести первый архаичный двигатель постоянного тока. Стерджен использовал пару токопроводящих и гибких щеток и, воспользовавшись преимуществами своих предыдущих изобретений, в 1832 году установил первую лампу переменного тока, способную преобразовывать электрическую энергию в механическую.

В 1837 году Томас Девенпорт получил патент на двигатель постоянного тока (патент США № 132). Отличие этого электродвигателя в том, что в нем больше не используется переключатель для поддержания непрерывности цикла. в этом новом изобретении он использовал щетки и разделил коллектор, чтобы изменить полярность цепи. С этими изменениями двигатель стал намного эффективнее.

В 1860 году Антонио Палтернайтинг токинотти изготовил динамо-машину с многосекционным коллектором.Эта динамо-машина позволила разработать более надежные и мощные генераторы. Невероятный токенотти настаивал на том, чтобы его динамо-машина могла работать как двигатель. Несмотря на улучшения, двигатели оставались довольно простыми и не подходили для промышленного использования.

В 1872 году Фридрих фон Хефнер-Альтенек создал первый современный барабанный ротор. С этим ротором он оставил позади архаичные Т-образные роторы, которые перегревались и имели низкую производительность. В 1873 году бельгийский изобретатель переменного тока Грамм обнаружил, что, подавая ток на свой генератор с помощью нескольких электромагнитов, он создал двигатель.Неустойчивый ток, связанный с использованием множества электромагнитов, сделал Грамма создателем первого двигателя, достаточно эффективного для промышленного использования. С этого момента инновации в двигателе постоянного тока были небольшими изменениями, чтобы немного улучшить характеристики.

Двигатель постоянного тока был достаточно промышленно используемым двигателем, но с появлением двигателей переменного тока (синхронных и, в настоящее время, асинхронных) они были сняты с производства. Даже в этом случае они по-прежнему являются полезными источниками переменного тока во многих приложениях, в точных приложениях, поскольку вы можете очень точно контролировать скорость (в отличие от асинхронных двигателей, например, которые не вращаются вместе с индуктором поля), таким образом очень полезен для программируемых инструментов для работы с током или роботизированного оружия.

Они также наиболее часто используются для систем, требующих большой мощности и не имеющих опасности выхода из-под контроля, таких как трамваи, поезда или счетчики. Но область, в которой они чаще всего используются, — это низковольтная электроника и электричество, где они являются единственными двигателями, которые могут использоваться в сетях переменного тока, которые в них нуждаются и работают с постоянным током, таких как роботы, компьютеры, жесткие диски, хотя варианты, такие как двигатель также используются. шаг за шагом или серводвигатель.

.