Comparação de diferentes tipos de motores elétricos (qual é a diferença), características, vantagens e desvantagens, características de seu uso
As possibilidades de projeto dos motores elétricos garantem o cumprimento de vários requisitos — em termos de potência, características mecânicas e condições externas de trabalho. Isso permite que a indústria eletrotécnica produza séries especializadas de motores destinados a certas indústrias, correspondendo mais plenamente ao modo de operação dessas máquinas de trabalho.
A seleção de um motor elétrico começa com a seleção do tipo de motor correspondente às características mecânicas do modo de operação do mecanismo de acionamento, levando em consideração as características econômicas dos diferentes tipos: preço, eficiência, cos phi.
A indústria elétrica produz os seguintes tipos de motores elétricos:
Motores de gaiola trifásicos assíncronos
De todos os tipos de motores elétricos, eles são os de design mais simples, mecanicamente confiáveis, fáceis de operar e controlar e os mais baratos. A característica mecânica é «rígida»: a velocidade varia pouco em todos os valores de carga.Grande corrente de partida (5-7 vezes nominal). Controlar rotações é difícil e quase nunca foi feito antes.
São produzidos motores elétricos de várias velocidades, que são utilizados em acionamentos de máquinas de corte de metal e diversas unidades que não possuem dispositivos especiais para alteração da velocidade. São produzidos com rotor gaiola de esquilo, duas, três e quatro velocidades, com comutação do número de polos do enrolamento do estator.
A principal desvantagem dos motores elétricos assíncronos é Fator de potência (cos phi) é sempre visivelmente menor que um, especialmente sob carga.
Atualmente, os problemas associados a uma grande corrente de partida de motores elétricos trifásicos assíncronos são resolvidos com a ajudasoft starters (soft starters), e os problemas de controle de velocidade são resolvidos conectando motores elétricos atravésconversores de frequência.
As vantagens dos motores elétricos assíncronos, que proporcionaram uma aplicação tão ampla e difundida, são as seguintes:
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altos resultados econômicos. A eficiência dos motores elétricos para uso em massa está na faixa de 0,8-7-0,9, para máquinas grandes - até 0,95 e mais;
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simplicidade de design, confiabilidade mecânica, facilidade de gerenciamento;
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a possibilidade de liberação para qualquer capacidade praticamente necessária;
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fácil aplicabilidade das formas estruturais do motor às condições operacionais: em temperaturas elevadas, instalação ao ar livre e exposição a vários fatores climáticos, na presença de poeira ou alta umidade, em condições explosivas, etc.
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simplicidade de controle automático, tanto como uma única máquina de trabalho quanto como um grupo delas conectadas por um único processo de produção.
Motores elétricos trifásicos assíncronos com anéis coletores e partida por reostato
Comparado a um curto-circuito — maior complexidade de controles e alto custo. As demais características são as mesmas dos motores elétricos trifásicos assíncronos com rotor de gaiola de esquilo.
Motores elétricos monofásicos assíncronos
Comparado com trifásico — menor eficiência, menor cos phi. Eles são produzidos apenas em pequenas unidades de capacidade.
O dispositivo e o princípio de operação dos motores elétricos assíncronos
Motores de várias velocidades e seu uso
motores síncronos
Estruturalmente mais complexo e mais caro que o assíncrono; mais difícil de administrar. A eficiência é significativamente maior do que a dos assíncronos. As revoluções dependem apenas da frequência da corrente e em uma frequência constante são estritamente inalteradas para todas as cargas. O controle de velocidade não se aplica. A principal vantagem é a possibilidade de trabalhar com cos phi = 1 e em modo capacitivo. Eles são produzidos e usados principalmente em capacidades unitárias acima de 100 kW.
Como distinguir um motor síncrono de um motor de indução
Métodos e esquemas para partida de motores síncronos
motores CA
A principal vantagem é o bom controle de velocidade. Estruturalmente complexo. A presença de coletor e escovas afeta a confiabilidade do motor elétrico e requer manutenção especial.
Motores elétricos com excitação contínua, série, paralela e mista
Estruturalmente, é muito mais complexo e muito mais caro do que o assíncrono. Eles são mais difíceis de controlar e requerem supervisão operacional constante. A principal vantagem é a capacidade fácil de suavemente e em uma ampla gama de controle de velocidade.
As características mecânicas dos motores em série são «suaves»: a velocidade muda muito sensivelmente com a carga, a velocidade do motor shunt muda pouco com as flutuações da carga.
Uma desvantagem comum dos motores DC é a necessidade de dispositivos adicionais para obter corrente contínua (amplificadores magnéticos, reguladores de tensão de tiristores, etc.).
O dispositivo e o princípio de operação dos modernos motores DC sem escova
Motores elétricos de sistemas de controle automático: motores de passo e servo.
Qual é a diferença entre um servo drive e um motor de passo
Dentro do tipo selecionado, o motor é selecionado para a velocidade de rotação necessária e a potência necessária.
A escolha certa do motor do ponto de vista da potência é muito importante, afetando significativamente os indicadores econômicos e a produtividade das máquinas de trabalho.
O resultado da superestimação da potência instalada dos motores será uma operação com valores de eficiência reduzidos, e para motores de indução CA com valores de cos fi reduzidos, além disso, o investimento de capital para equipamentos elétricos será superestimado.
Subestimar a potência inevitavelmente levará ao fato de que o motor superaquecerá e falhará rapidamente.
Quanto maior a carga no motor, maior será a quantidade de calor gerada no carro, ou seja, maior será a temperatura na qual ele se acomodará Equilíbrio térmico.
No projeto de máquinas elétricas, o elemento mais sensível à temperatura que determina a capacidade de carga da máquina é o isolamento dos enrolamentos.
Todas as perdas de energia no motor - em seus enrolamentos ("perdas de cobre"), em circuitos magnéticos ("perdas de aço"), no atrito de peças rotativas contra o ar e nos mancais, na ventilação ("perdas mecânicas") são convertidas em calor .
De acordo com as normas atuais, a temperatura de aquecimento dos materiais isolantes comumente usados para enrolamentos de máquinas elétricas (materiais isolantes classe A) não deve exceder 95 ° C. Nessa temperatura, o motor pode operar de forma confiável por cerca de 20 anos.
Qualquer aumento de temperatura acima de 95 ° C leva ao desgaste acelerado do isolamento. Assim, na temperatura de 110°C, a vida útil diminuirá para 5 anos, na temperatura de 145°C (o que pode ser alcançado aumentando a resistência da corrente em relação à nominal, em apenas 25%), o isolamento ser destruído por 1,5 meses, e a uma temperatura de 225 ° C (o que corresponde a um aumento na intensidade da corrente em 50%) o isolamento da bobina ficará inutilizável em 3 horas.
O que determina a vida útil dos motores elétricos
A escolha do motor em termos de potência é feita dependendo da natureza da carga criada pelo mecanismo de acionamento. Se a carga for uniforme, o que acontece no acionamento de bombas, ventiladores, o motor é levado com potência nominal igual a carga.
No entanto, com muito mais frequência, o cronograma de carga do motor é desigual: aumentos de carga alternam com diminuições, até a marcha lenta. Nestes casos, o motor é selecionado com potência nominal menor que a carga máxima, pois em períodos de redução de carga (ou frenagem) o motor esfriará.
Métodos foram desenvolvidos para selecionar a potência do motor de acordo com sua programação de carga, ou seja, com o modo de operação do mecanismo de acionamento. Estes são descritos em guias especiais.
Seleção de motores elétricos para equipamentos com diferentes tipos de carga e modos de operação
Seleção de equipamentos elétricos de acordo com as características técnicas