Avto505.ru

Авто 505
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как отличить синхронный двигатель от асинхронного

Поддержка

Двигатель наизнанку: сравнение двигателей из Европы, Азии и России

Все познается в сравнении. Мы разобрали до винтика три электродвигателя из Европы, Азии и России, проанализировали уровень исполнения их основных узлов, качество сборки и теперь готовы рассказать о недостатках и преимуществах каждого образца, а также о том, на чем можно сэкономить, а на чем – не стоит.

Встречают по одежке

Первое, на что мы обратили внимание – надежность крепления щита к станине и удобство обслуживания. Лидером в этой номинации стал двигатель российского производства, у которого, в отличие от конкурентов, в силу особенности конструкции отсутствует резиновый уплотнитель на переднем щите, а значит – нет необходимости в его замене и использовании смазки.

Наиболее проблемным оказался двигатель из Азии. В результате небрежности краска попала на резиновую прокладку крышки коробки выводов, а это ухудшает ее эластичность, снижает уровень защиты оболочки от воздействий окружающей среды (IP), и есть риск, что электродвигатель, работая, как пылесос, будет втягивать через неплотные соединения пыль и влагу.

Азиатский мотор проигрывает и в том, что на нем установлена коробка выводов из штампованной стали. Резьбовая часть для крепления крышки здесь короткая, и после нескольких затяжек резьба может «слететь». У образцов российского и европейского производства коробка выводов и ее крышка более надежные – литые.

Размер имеет значение

Отечественные производители, опираясь на достижения советской школы в области оптимизации электромагнитных параметров, делают большие диаметры бочки ротора, чем те, кто осуществляет еврораскрой электротехнической стали: мощность двигателя прямо пропорциональна квадрату диаметра бочки ротора. Соответственно, увеличиваются сервис-фактор и максимальный момент. Больший диаметр вала исключает возможность прогиба, что обеспечивает равномерность воздушного зазора, а следовательно, уменьшает шум и вибрацию.

Диаметр подшипников у российского двигателя тоже больше, чем у зарубежных конкурентов. Это означает, что его подшипниковый узел может выдерживать большие нагрузки.

Экономия или качество

Двигатели из России и Европы отличаются более высоким коэффициентом заполнения паза медью. Благодаря увеличению эквивалентной теплопроводности паза обмотка не перегревается. В азиатском двигателе пазы «дозаполнены» деревянными щепками. Это позволяет существенно сэкономить на материале, но крайне негативно сказывается на качестве изоляции в целом, поскольку в процессе эксплуатации под воздействием различных факторов, особенно высоких температур, деревянная щепа может быстро иссохнуть и растрескаться. Соответственно, снижается плотность заполнения паза, возрастает вероятность повреждения обмотки.

Преимуществом двигателей российского и европейского производства является также высококачественная пропитка компаундом.

Говоря о качестве и надежности исследуемых образцов, надо отметить, что станины двигателей, сделанных в Азии и Европе, имеют внутренний замок. Вследствие этого стружка при механической обработке может попасть в обмотку и на замок статора, появятся перекосы при установке подшипниковых щитов, которые неизбежно повлекут за собой выход подшипников из строя.

Скупой платит дважды

По качеству российские электродвигатели соответствуют европейским и при этом отличаются более доступной ценой. Азиатские аналоги еще дешевле, но они не могут составить конкуренцию по качеству за счет экономии на используемых материалах.

Цена напрямую зависит от применяемых компонентов и затраченных материалов. Золотое правило для двигателей до 132-й высоты оси вращения включительно: качество можно определить по доле меди в общем весе машины, чем её больше — тем лучше!

Самый главный фактор при выборе машины – энергоэффективность. Высокая энергоэф-фективность снижает затраты на электроэнергию, которые составляют основную долю стоимости владения электродвигателем. Поэтому более высокая стоимость энергоэффективной электрической машины окупается в процессе эксплуатации. Не стоит забывать, что в цене также заложены издержки на материалы и комплектующие, а качественные компоненты не могут стоить дешево.

Читать еще:  Что заливать в гур тойота камри 40

СЧИТАЕМ РЕАЛЬНЫЕ ЗАТРАТЫ

Доля цены в стоимости владения

Время безотказной работы общепромышленного электродвигателя 315-й высоты оси вращения мощностью 160 кВт по техническим условиям составляет 20 000 часов, его цена равна 203 280 руб., КПД — 95,3%. Среднюю стоимость электроэнергии возьмем равной 4 руб./кВт.

20 000 х 160 : 0,953 x 4 + 203 280 = 13 634 550 руб.

Стоимость владения этим двигателем в течение 20 000 часов составит больше 13 600 000 рублей.

Как видно из данного расчета, стоимость покупки двигателя составляет всего лишь 1,5% от совокупных затрат за срок его безотказной работы.

Что выбрать — IE1 или IE2

Сравним общепромышленные двигатели IE1 и IE2 классов энергоэффективности с одинаковой мощностью в 18,5 кВт.

Двигатель класса IE1 обладает КПД в 89,3%, а класса IE2 – 91,5%. Разница в цене при покупке этих двигателей – 5 390 рублей. Казалось бы, различие в 2,2% КПД не столь существенно для такой малой мощности, однако разница в цене при покупке электродвигателя класса IE2 возвращается менее чем через 4 месяца:

(18,5 : 0,893 – 18,5 : 0,915) х 4 = 1,99 руб.
1,99 руб. в час экономит двигатель IE2, по сравнению с двигателем IE1.
5390 / 1,99 = 2708 часов = 3 месяца и 20 дней

3 месяца и 20 дней – срок возврата разницы в цене между двигателями класса IE2 и IE1. Более того, за 20 000 часов безотказной работы электродвигатель класса IE2, по сравнению с двигателем IE1, сэкономит 39 800 руб. на электроэнергии. А это значит, заработает больше, чем на новый аналогичный электродвигатель.

Энергоэффективные двигатели класса IE2 в среднем окупают свою стоимость менее чем за 2 года.

Классы электродвигателей:

  • Постоянного тока
    • Бесщеточные ЕС (электронно-коммутируемые)
    • Со щетками
      • С последовательным возбуждением
      • С параллельным возбуждением
      • Со смешанным возбуждением
      • С постоянными магнитами
  • Переменного тока
    • Универсальные
    • Синхронные
    • Индукционные
      • Однофазные
      • Трехфазные

Синхронный и асинхронный генератор

Электричество есть везде. Уже настал тот день, когда с этим сложно спорить. Даже там, куда не дотянулась централизованная электросеть, вовсю используются дизельные и бензиновые генераторы, которые получили широкое распространение не так давно, несмотря на почти двухсотлетнюю историю. Сегодня ассортимент генераторов очень велик, и существует множество способов их классификации, один из которых – классификация по степени синхронизации.

Применительно к электрогенераторам, синхронизация – это совмещение частоты вращения ротора и магнитного поля статора. Соответственно, если частота их вращения совпадает, такой генератор будет называться синхронным, а если нет, то асинхронным.

Синхронный генератор

Как известно, в дизельном или бензиновом генераторе электрический ток образуется после прохождения вращающегося магнитного поля через обмотку. При этом в синхронном электрогенераторе ротор представляет собой постоянный магнит или электромагнит. После запуска генератора он создаёт вокруг себя слабое магнитное поле, которое с увеличением оборотов становится сильнее. В конце концов, число оборотов ротора и магнитного поля синхронизируются, что позволяет получить на выходе наиболее стабильный ток.

В отличие от асинхронного генератора, синхронный агрегат уязвим при перегрузках, поскольку превышение допустимой нагрузки может вызвать сильный скачок напряжения в обмотке ротора. С другой стороны, важным преимуществом синхронного генератора является его способность кратковременно выдавать ток мощностью в 3-4 раза выше номинального, что позволяет подключать к нему такие устройства, как насосы, компрессоры, холодильники и т.д. Иными словами, он предназначен для электроприборов с высокими стартовыми токами. Несмотря на свою уязвимость, стоимость синхронных генераторов выше, чем асинхронных устройств.

Асинхронный генератор

Асинхронный генератор работает в режиме торможения: ротор вращается в одном направлении со статором, но скорость его вращения изначально выше. При этом частота вращения магнитного поля всегда остаётся неизменной, а регулированию поддаётся лишь скорость вращения ротора. Такие генераторы малоуязвимы при коротком замыкании и хорошо защищены от внешних воздействий (пыли, низкой температуры, влаги и т.д.).

Читать еще:  Кузов из стеклопластика своими руками

Недостатками асинхронного генератора можно назвать обязательное наличие конденсаторов и зависимость частоты выходного тока от стабильности работы дизельного или бензинового двигателя. При этом стоимость такого устройства ниже, чем синхронного, но применяется оно реже. Асинхронные генераторы рекомендуется использовать для подключения устройств, не требующих высокого стартового напряжения и устойчивых к его перепадам.

Консультация

Заполните заявку, мы перезвоним в течение 30 минут и ответим на все ваши вопросы

Какой агрегат лучше

В заключение нужно отметить, что говорить, якобы один мотор лучше другого, нельзя. Однако, асинхронные модели надежнее в эксплуатации, отличаются простотой конструкции. Если агрегаты не перегружать, то их длительным сроком службы пользователь может остаться довольным.

Достоинством синхронной модели является то, что можно легко установить высокий коэффициент мощности. Поэтому модель является гораздо более эффективной, но по цене она будет соответственно дороже. Машины применяются в системах с требуемой мощностью 100 кВт и более.

Мотор-ролики

Линейные асинхронные электродвигатели – не единственная инновация в области электрических силовых агрегатов. В последнее время в конвейерах все шире стали применять мотор-ролики (MDR – Motor Driven Roller). Еще два года назад на выставке оборудования по транспортировке материалов и логистике ProMat в Чикаго лишь несколько фирм представили конвейеры с приводом от мотор-роликов, зато в экспозиции в январе 2007 г. в ассортименте почти каждой фирмы, предлагающей конвейеры, были модели с мотор-роликами.

В Соединенных Штатах конвейеры с приводом от мотор-роликов впервые использовала почтовая служба. Конструкция их проста. Внутри ведущего ролика устанавливается миниатюрный электродвигатель постоянного тока, работающий от напряжения 24 В, и редуктор. В обычных конвейерах один мотор-ролик приходится на 9 обычных роликов.

По словам специалистов, если конвейер перемещает грузы непрерывным потоком, привод от наружных электродвигателей более экономичен. Конвейеры с мотор-роликами рентабельны и используются в основном в тех случаях, когда надо накапливать поступающие грузы на конвейере, а затем перемещать их дальше либо когда требуется разделять поток грузов на группы и перемещать грузы группами.

У мотор-роликов целый «букет» преимуществ. Уровень шума от конвейеров, оснащенных мотор-роликами, значительно ниже, чем от обычных конвейеров. Они позволяют экономить энергию: не только благодаря более высокому к.п.д. мотор-роликов, но и потому, что конвейер работает только тогда, когда надо. Еще одно преимущество – более высокий уровень систем управления мотор-роликами. В настоящее время выпускаются конвейеры с мотор-роликами, развивающие скорость до 90 м/мин, а если поток грузов уменьшился, можно снизить скорость до 30 м/мин, уменьшив таким образом износ деталей конвейера и энергопотребление. Наконец, мотор-ролик практически не нуждается в техобслуживании. Поскольку он работает лишь тогда, когда надо, его ресурс продляется на годы. Когда электродвигатель выйдет из строя, мотор-ролик заменяют другим практически без остановки конвейера.

Объяснение принципа работы асинхронного электродвигателя для «чайников»

Вспоминаем описание рисунка в предыдущем примере. Та же рамка, расположенная между полюсами подковообразного магнита, только её концы не имеют полуколец, они соединены между собой.

Теперь начинаем вращать вокруг рамки подковообразный магнит. Вращаем его медленно и наблюдаем за поведением рамки. До некоторых пор рамка остаётся неподвижной, а потом, при повороте магнита на определённый угол, рамка начинает вращение вслед за магнитом. Вращение рамки запаздывает по сравнению со скоростью вращения магнита, т.е. она вращается не синхронно с ним – асинхронно. Вот и получается, что это примитивный асинхронный электродвигатель.

Вообще-то роль магнитов в настоящем асинхронном двигателе служат обмотки, расположенные в пазах статора, на которые подаётся ток. А роль рамки, выполняет ротор, в пазы которого вставлены металлические пластины, соединённые между собой на коротко. Поэтому такой ротор называется короткозамкнутым.

Читать еще:  Не горит дальний свет приора причины

Функционирование синхронных электродвигателей базируется на взаимодействии полюсов статора и индуктора. В пусковой момент происходит ускорение мотора до показателей вращательной скорости магнитного потока. В таких условиях устройство действует в синхронном режиме, а магнитными полями образуется особое пересечение, в результате чего происходит синхронизация.

Синхронный двигатель в разрезе

Асинхронные моторы имеют частоту роторного вращения, отличную от частоты, с которой вращается магнитное поле, создаваемое в результате действия питающего напряжения. Такие двигатели не обладают автоматической регулировкой токового возбуждения.

Асинхронный двигатель в разрезе

Принцип действия синхронного электродвигателя переменного тока

Как видно из названия, ротор этого электродвигателя вращается с той же скоростью, что и магнитное поле статора, подключенного к сети переменного тока. В ротор же через контактные кольца и щетки подается постоянный ток, называемый током возбуждения. Регулируя величину тока в роторе, можно менять режим работы электродвигателя.

При определенных параметрах возбуждения получается режим, когда синхронный двигатель начинает отдавать в сеть реактивную мощность. Это – полезное свойство, позволяющее отказаться от применения установок компенсации реактивной мощности на предприятиях, где работают такие двигатели.

Бесколлекторный двигатель

Если в коллекторном двигателе всё приходит в действие за счёт механики, то в бесщёточном — чистая электроника. Также позиции некоторых элементов в конструкции меняются местами. В коллекторном двигателе обмотки находились на роторе, а постоянные магниты — на статоре. У бесколлеторного — постоянные магниты переносятся на ротор, а катушки с обмоткой располагаются на статоре. Также ротор и статор могут менять свои позиции: есть модели двигателей с внешним ротором. Здесь отсутствуют щётки и коллектор, вместо них добавлен микропроцессор (контроллер) и кулер для охлаждения системы. Микропроцессор контролирует положение ротора, скорость вращения, равномерное распределение напряжения по катушкам обмотки.

Основные типы бесщёточного двигателя :

  • Асинхронный — это двигатель, который преобразовывает электроэнергию переменного тока в механическую. Название происходит от разной скорости вращения магнитного поля и ротора. Частота вращения ротора меньше, чем у магнитного поля, создаваемого обмотками статора (Например, двигатель DigiPro, который используется в продукции Greenworks).
  • Синхронный — это двигатель переменного тока, у которого частота вращений ротора равна частоте вращений магнитного поля.

Тип двигателя с внешним ротором

Расположение ротора и статора в бесщёточном двигателе DigiPro

  • Из-за отсутствия щёток меньше трения.
  • Меньше подвержены износу.
  • Отсутствие искр и возможного возгорания.
  • Упрощенная регулировка крутящего момента в больших пределах.
  • Экономия расходуемой энергии.
  • У инструментов с реверсом одинаковая мощность в обоих направлениях вращения.
  • Быстрый запуск с больших скоростей.
  • Могут разгоняться до предельных показателей.
  • Некоторые модели при сильной нагрузке оснащены системой защиты двигателя.
  • Значительно дороже в цене, чем коллекторные двигатели.
  • Техническое обслуживание более узкоспециализированное.

Несомненно бесколлекторные двигатели ориентированы на профессиональные работы с приличной нагрузкой. Несмотря на высокие показатели усовершенствованного типа двигателя, его единственный недостаток бьёт по кошельку. И перед тем, как приобретать инструмент на том или ином двигателе, прежде всего надо поставить перед собой вопрос: для каких целей он нужен. Уже исходя из ответа делать свой выбор.

Сколько людей — столько и мнений. Компания Greenworks старается делать качественную продукцию на разных типах двигателя, чтобы каждый мог подобрать себе инструмент по предпочтениям, функционалу и необходимой мощности под конкретные задачи, которые у каждого клиента свои. Именно поэтому, например, в разделе «Ручной инструмент» Вы можете наблюдать один тип агрегата на коллекторном и бесколлекторном двигателях. Какой лучше? Выбор за Вами!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector