Comparación de diferentes tipos de motores eléctricos (cuál es la diferencia), características, ventajas y desventajas, características de su uso.
Las posibilidades de diseño de los motores eléctricos garantizan el cumplimiento de varios requisitos, en términos de potencia, características mecánicas y condiciones de trabajo externas. Esto permite a la industria electrotécnica producir series especializadas de motores destinados a determinadas industrias, que se corresponden más plenamente con el modo de funcionamiento de estas máquinas de trabajo.
La selección de un motor eléctrico comienza con la selección del tipo de motor correspondiente a las características mecánicas del modo de funcionamiento del mecanismo de accionamiento, teniendo en cuenta las características económicas de los diferentes tipos: precio, eficiencia, cos phi.
La industria eléctrica produce los siguientes tipos de motores eléctricos:
Motores asíncronos trifásicos de jaula de ardilla
De todos los tipos de motores eléctricos, son los más simples en diseño, mecánicamente confiables, fáciles de operar y controlar, y los más económicos. La característica mecánica es «rígida»: la velocidad cambia poco en todos los valores de carga.Gran corriente de arranque (5-7 veces nominal). Controlar las revoluciones es difícil y casi nunca se ha hecho antes.
Se producen motores eléctricos de varias velocidades, que se utilizan en accionamientos de máquinas para corte de metales y varias unidades que no tienen dispositivos especiales para cambiar la velocidad. Se fabrican con rotor en jaula de ardilla, de dos, tres y cuatro velocidades, con conmutación del número de polos del devanado del estator.
La principal desventaja de los motores eléctricos asíncronos es Factor de potencia (cos phi) siempre es notablemente menor que uno, especialmente bajo carga.
Actualmente, los problemas asociados con una gran corriente de arranque de motores eléctricos trifásicos asíncronos se resuelven con la ayudaarrancadores suaves (arrancadores suaves), y los problemas de control de velocidad se resuelven conectando motores eléctricos a través deconvertidores de frecuencia.
Las ventajas de los motores eléctricos asíncronos, que han proporcionado una aplicación tan amplia y extendida, son las siguientes:
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altos resultados económicos. La eficiencia de los motores eléctricos para uso masivo está en el rango de 0.8-7-0.9, para máquinas grandes, hasta 0.95 y más;
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simplicidad de diseño, confiabilidad mecánica, facilidad de manejo;
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la posibilidad de liberación a cualquier capacidad prácticamente necesaria;
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fácil aplicabilidad de las formas estructurales del motor a las condiciones de funcionamiento: a temperaturas elevadas, instalación a la intemperie y exposición a diversos factores climáticos, en presencia de polvo o alta humedad, en condiciones explosivas, etc.
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simplicidad del control automático, tanto como una sola máquina de trabajo como un grupo de ellas conectadas por un solo proceso de producción.
Motores eléctricos asíncronos trifásicos con anillos rozantes y arranque por reóstato
En comparación con un cortocircuito: mayor complejidad de los controles y alto costo. El resto de características son las mismas que para los motores eléctricos asíncronos trifásicos con rotor en jaula de ardilla.
Motores eléctricos asíncronos monofásicos
Comparado con trifásico: menor eficiencia, menor cos phi. Se producen sólo en capacidades de unidades pequeñas.
El dispositivo y el principio de funcionamiento de los motores eléctricos asíncronos.
Motores multivelocidad y su uso.
Motores síncronos
Estructuralmente más complejo y más caro que asíncrono; más difícil de manejar. La eficiencia es significativamente mayor que la de los asíncronos. Las revoluciones dependen solo de la frecuencia de la corriente y, a una frecuencia constante, no cambian estrictamente para todas las cargas. No aplica control de velocidad. La principal ventaja es la posibilidad de trabajar con cos phi = 1 y en modo capacitivo. Se producen y utilizan principalmente en capacidades unitarias superiores a 100 kW.
Cómo distinguir un motor síncrono de un motor de inducción
Métodos y esquemas para arrancar motores síncronos.
motores de corriente alterna
La principal ventaja es un buen control de velocidad. Estructuralmente complejo. La presencia de un colector y cepillos afecta la confiabilidad del motor eléctrico y requiere su mantenimiento especial.
Motores eléctricos de corriente continua, serie, paralelo y excitación mixta
Estructuralmente, es mucho más complejo y mucho más costoso que el asíncrono. Son más difíciles de controlar y requieren una supervisión operativa constante. La principal ventaja es la fácil capacidad de control de velocidad sin problemas y en un rango bastante amplio.
Las características mecánicas de los motores en serie son «suaves»: la velocidad cambia muy sensiblemente con la carga, la velocidad del motor en derivación cambia poco con las fluctuaciones de la carga.
Una desventaja común de los motores de CC es la necesidad de dispositivos adicionales para obtener corriente continua (amplificadores magnéticos, reguladores de voltaje de tiristores, etc.).
Motores eléctricos de sistemas de control automático: motores paso a paso y servo.
¿Cuál es la diferencia entre un servoaccionamiento y un motor paso a paso?
Dentro del tipo seleccionado, el motor se selecciona para la velocidad de rotación requerida y la potencia requerida.
La elección correcta del motor desde el punto de vista de la potencia es muy importante, lo que afecta significativamente los indicadores económicos y la productividad de las máquinas de trabajo.
El resultado de sobreestimar la potencia instalada de los motores será la operación con valores de eficiencia reducidos, y para los motores de inducción de CA con valores de cos phi reducidos, además, se sobreestimará la inversión de capital para equipos eléctricos.
Subestimar la potencia conducirá inevitablemente al hecho de que el motor se sobrecalentará y fallará rápidamente.
Cuanto mayor sea la carga en el motor, mayor será la cantidad de calor generado en el automóvil, lo que significa que mayor será la temperatura a la que se asentará. equilibrio termal.
En el diseño de máquinas eléctricas, el elemento más sensible a la temperatura que determina la capacidad de carga de la máquina es el aislamiento de los devanados.
Todas las pérdidas de energía en el motor: en sus devanados ("pérdidas de cobre"), en los circuitos magnéticos ("pérdidas de acero"), en la fricción de las piezas giratorias contra el aire y en los cojinetes, en la ventilación ("pérdidas mecánicas") se convierten en calor. .
Según las normas vigentes, la temperatura de calentamiento de los materiales aislantes comúnmente utilizados para los devanados de las máquinas eléctricas (materiales aislantes de clase A) no debe superar los 95 °C. A esta temperatura, el motor puede funcionar de forma fiable durante unos 20 años.
Cualquier aumento de temperatura por encima de los 95 °C conduce a un desgaste acelerado del aislamiento. Así, a una temperatura de 110 °C, la vida útil se reducirá a 5 años, a una temperatura de 145 °C (que se puede lograr aumentando la intensidad de corriente respecto a la nominal, en solo un 25 %), el aislamiento se destruirá durante 1,5 meses y, a una temperatura de 225 ° C (que corresponde a un aumento de la intensidad de corriente del 50 %), el aislamiento de la bobina quedará inutilizable en 3 horas.
¿Qué determina la vida útil de los motores eléctricos?
La elección del motor en términos de potencia se realiza en función de la naturaleza de la carga creada por el mecanismo de accionamiento. Si la carga es uniforme, lo que sucede en el accionamiento de bombas, ventiladores, el motor se toma con una potencia nominal igual a la carga.
Sin embargo, con mucha más frecuencia, el programa de carga del motor es desigual: los aumentos de carga se alternan con disminuciones, hasta que se queda en ralentí. En estos casos, el motor se selecciona con una potencia nominal inferior a la carga máxima, ya que durante los períodos de carga reducida (o frenado) el motor se enfriará.
Se han desarrollado métodos para seleccionar la potencia del motor de acuerdo con su programa de carga, es decir, con el modo de funcionamiento del mecanismo de accionamiento. Estos se describen en guías especiales.
Selección de motores eléctricos para equipos con diferentes tipos de carga y modos de funcionamiento
Selección de equipos eléctricos según características técnicas