Comparaison de différents types de moteurs électriques (quelle est la différence), caractéristiques, avantages et inconvénients, caractéristiques de leur utilisation
Les possibilités de conception des moteurs électriques garantissent le respect de diverses exigences - en termes de puissance, de caractéristiques mécaniques et de conditions de travail externes. Cela permet à l'industrie électrotechnique de produire des séries spécialisées de moteurs destinés à certaines industries, correspondant le plus complètement au mode de fonctionnement de ces machines de travail.
Le choix d'un moteur électrique commence par le choix du type de moteur correspondant aux caractéristiques mécaniques du mode de fonctionnement du mécanisme d'entraînement, en tenant compte des caractéristiques économiques des différents types : prix, rendement, cos phi.
L'industrie électrique produit les types de moteurs électriques suivants :
Moteurs asynchrones triphasés à cage d'écureuil
De tous les types de moteurs électriques, ils sont les plus simples de conception, mécaniquement fiables, faciles à utiliser et à contrôler, et les moins chers. La caractéristique mécanique est « rigide » : la vitesse évolue peu à toutes les valeurs de charge.Grand courant de démarrage (5-7 fois nominal). Le contrôle du régime est difficile et n'a presque jamais été fait auparavant.
Des moteurs électriques à plusieurs vitesses sont produits, qui sont utilisés dans les entraînements de machines à couper les métaux et de diverses unités qui ne disposent pas de dispositifs spéciaux pour modifier la vitesse. Ils sont fabriqués avec un rotor à cage d'écureuil, à deux, trois et quatre vitesses, avec commutation du nombre de pôles de l'enroulement du stator.
Le principal inconvénient des moteurs électriques asynchrones est Facteur de puissance (cos phi) est toujours nettement inférieur à un, surtout en charge.
Actuellement, les problèmes liés à un courant de démarrage important des moteurs électriques triphasés asynchrones sont résolus à l'aidedémarreurs progressifs (démarreurs progressifs), et les problèmes de contrôle de vitesse sont résolus en connectant des moteurs électriques viaconvertisseurs de fréquence.
Les avantages des moteurs électriques asynchrones, qui ont fourni une application aussi large et répandue, sont les suivants :
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résultats économiques élevés. L'efficacité des moteurs électriques à usage de masse est de l'ordre de 0,8-7-0,9, pour les grosses machines - jusqu'à 0,95 et plus;
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simplicité de conception, fiabilité mécanique, facilité de gestion;
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la possibilité de libération à toute capacité pratiquement nécessaire ;
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applicabilité facile des formes structurelles du moteur aux conditions de fonctionnement : à des températures élevées, une installation à l'extérieur et une exposition à divers facteurs climatiques, en présence de poussière ou d'humidité élevée, dans des conditions explosives, etc.
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simplicité du contrôle automatique, à la fois comme une seule machine de travail et un groupe d'entre eux reliés par un seul processus de production.
Moteurs électriques triphasés asynchrones à bagues collectrices et démarrage par rhéostat
Par rapport à un court-circuit — plus grande complexité des contrôles et coût élevé. Le reste des caractéristiques sont les mêmes que pour les moteurs électriques triphasés asynchrones à rotor à cage d'écureuil.
Moteurs électriques asynchrones monophasés
Par rapport au triphasé - efficacité inférieure, cos phi inférieur. Ils ne sont produits qu'en petites capacités unitaires.
Le dispositif et le principe de fonctionnement des moteurs électriques asynchrones
Les moteurs multi-vitesses et leur utilisation
Moteurs synchrones
Structurellement plus complexe et plus cher que l'asynchrone ; plus difficile à gérer. L'efficacité est nettement supérieure à celle des asynchrones. Les révolutions ne dépendent que de la fréquence du courant et à fréquence constante sont strictement inchangées pour toutes les charges. Le contrôle de la vitesse ne s'applique pas. Le principal avantage est la possibilité de travailler avec cos phi = 1 et en mode capacitif. Ils sont produits et utilisés principalement dans des puissances unitaires supérieures à 100 kW.
Comment distinguer un moteur synchrone d'un moteur à induction
Méthodes et schémas de démarrage des moteurs synchrones
Moteurs à courant alternatif
Le principal avantage est un bon contrôle de la vitesse. Structurellement complexe. La présence d'un collecteur et de balais affecte la fiabilité du moteur électrique et nécessite leur entretien particulier.
Moteurs électriques à courant continu, série, parallèle et excitation mixte
Structurellement, il est beaucoup plus complexe et beaucoup plus cher que l'asynchrone. Ils sont plus difficiles à contrôler et nécessitent une surveillance opérationnelle constante. Le principal avantage est la possibilité de contrôler facilement et dans une plage de vitesse assez large.
Les caractéristiques mécaniques des moteurs série sont « douces » : la vitesse évolue très sensiblement avec la charge, la vitesse du moteur shunt évolue peu avec les fluctuations de charge.
Un inconvénient courant des moteurs à courant continu est le besoin de dispositifs supplémentaires pour obtenir du courant continu (amplificateurs magnétiques, régulateurs de tension à thyristor, etc.).
Dispositif de moteur à courant continu
Le dispositif et le principe de fonctionnement des moteurs à courant continu sans balais modernes
Moteurs électriques des automatismes : moteurs pas à pas et servo.
Quelle est la différence entre un servo variateur et un moteur pas à pas
Dans le type sélectionné, le moteur est sélectionné pour la vitesse de rotation requise et la puissance requise.
Le bon choix du moteur du point de vue de la puissance est très important, affectant de manière significative les indicateurs économiques et la productivité des machines de travail.
Le résultat de la surestimation de la puissance installée des moteurs sera un fonctionnement avec des valeurs de rendement réduites, et pour les moteurs à induction à courant alternatif avec des valeurs de cos phi réduites, en outre, l'investissement en capital pour les équipements électriques sera surestimé.
La sous-estimation de la puissance entraînera inévitablement une surchauffe du moteur et une panne rapide.
Plus la charge sur le moteur est élevée, plus la quantité de chaleur générée dans la voiture est importante, ce qui signifie que plus la température à laquelle elle se stabilisera sera élevée. équilibre thermique.
Dans la conception des machines électriques, l'élément le plus sensible à la température qui détermine la capacité de charge de la machine est l'isolation des enroulements.
Toutes les pertes d'énergie dans le moteur - dans ses enroulements ("pertes de cuivre"), dans les circuits magnétiques ("pertes d'acier"), dans le frottement des pièces rotatives contre l'air et dans les roulements, dans la ventilation ("pertes mécaniques") sont converties en chaleur .
Selon les normes en vigueur, la température de chauffage des matériaux isolants couramment utilisés pour les bobinages des machines électriques (matériaux isolants de classe A) ne doit pas dépasser 95°C. A cette température, le moteur peut fonctionner de manière fiable pendant environ 20 ans.
Toute augmentation de température supérieure à 95°C entraîne une usure accélérée de l'isolant. Ainsi, à une température de 110°C, la durée de vie diminuera à 5 ans, à une température de 145°C (ce qui peut être atteint en augmentant l'intensité du courant par rapport au nominal, de seulement 25%), l'isolation sera être détruit pendant 1,5 mois, et à une température de 225°C (ce qui correspond à une augmentation de l'intensité du courant de 50%) l'isolant de la bobine deviendra inutilisable dans les 3 heures.
Ce qui détermine la durée de vie des moteurs électriques
Le choix du moteur en termes de puissance se fait en fonction de la nature de la charge créée par le mécanisme d'entraînement. Si la charge est uniforme, ce qui se produit dans l'entraînement des pompes, des ventilateurs, le moteur est pris avec une puissance nominale égale à la charge.
Cependant, beaucoup plus souvent, le programme de charge du moteur est inégal : des augmentations de charge alternent avec des diminutions, jusqu'au ralenti. Dans ces cas, le moteur est sélectionné avec une puissance nominale inférieure à la charge maximale, car pendant les périodes de charge réduite (ou de freinage), le moteur se refroidit.
Des méthodes ont été développées pour sélectionner la puissance du moteur en fonction de son programme de charge, c'est-à-dire avec le mode de fonctionnement du mécanisme d'entraînement. Celles-ci sont décrites dans des guides spéciaux.
Sélection des équipements électriques en fonction des caractéristiques techniques