不同类型电动机的比较(有什么区别)、特点、优缺点、使用特点
电动机的设计可能性保证满足各种要求——在功率、机械特性和外部工作条件方面。这使得电工行业能够生产专门用于某些行业的电机系列,最完全符合这些工作机器的操作模式。
电动机的选择从选择与驱动机构工作模式的机械特性相对应的电动机类型开始,同时考虑到不同类型的经济特性:价格、效率、功率因数。
电气工业生产以下类型的电动机:
异步三相鼠笼式电动机
在所有类型的电动机中,它们是设计最简单、机械可靠、易于操作和控制并且最便宜的。机械特性是“刚性”的:速度在所有负载值下变化很小。启动电流大(标称值的 5-7 倍)。控制转速很困难,以前几乎从未有人做过。
生产多速电动机,用于金属切削机床和各种没有特殊变速装置的装置的驱动。它们采用鼠笼式转子生产,具有两种、三种和四种速度,可切换定子绕组的极数。
异步电动机的主要缺点是 功率因数 (cos phi) 总是明显小于 1,尤其是在负载下。
目前,异步三相电动机启动电流大的问题借助于解决软启动器 (软启动器),速度控制问题通过连接电动机来解决变频器。
提供如此广泛应用的异步电动机的优点如下:
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经济效益高。大规模使用的电动机效率在 0.8-7-0.9 范围内,对于大型机器 - 高达 0.95 或更高;
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设计简单、机械可靠、易于管理;
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释放任何实际必要容量的可能性;
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发动机结构形式易于适用于运行条件:高温、室外安装和暴露于各种气候因素、存在灰尘或高湿度、爆炸性条件等。
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自动控制的简单性,既可以作为单一的工作机器,也可以作为一组由单一的生产过程连接起来的机器。
带滑环和变阻器启动的异步三相电动机
与短路相比——控制更复杂且成本更高。其余特性与带鼠笼式转子的异步三相电动机相同。
异步单相电动机
与三相相比——效率更低,功率因数更低。它们仅以小的单位容量生产。
同步电机
结构上比异步更复杂,成本更高;更难管理。效率明显高于异步的。转数仅取决于电流的频率,并且在恒定频率下对于所有负载都严格不变。速度控制不适用。主要优点是可以在 cos phi = 1 和电容模式下工作。它们主要以100千瓦以上的单位容量生产和使用。
交流电机
主要优点是良好的速度控制。结构复杂。收集器和电刷的存在会影响电动机的可靠性,需要对其进行特殊维护。
直流、串联、并联和混合励磁电动机
在结构上,它比异步复杂得多,成本也高得多。它们更难控制,需要持续的操作监督。主要优点是易于平稳且在相当大的范围内进行速度控制。
串激电动机的机械特性是“软”的:转速随负载变化非常敏感,并联电动机转速随负载波动变化很小。
直流电机的一个共同缺点是需要额外的设备来获得直流电(磁放大器、晶闸管稳压器等)。
自控系统电机: 步进电机和伺服。
在选定的类型中,根据所需的转速和所需的功率选择电机。
从功率的角度来看,正确选择发动机非常重要,它会显着影响工作机器的经济指标和生产率。
高估电机装机功率的结果将导致运行效率值降低,交流感应电机的cos phi值降低,此外,电气设备的资本投资也会被高估。
低估功率将不可避免地导致发动机过热并迅速失效。
发动机的负荷越大,车内产生的热量就越大,这意味着它的稳定温度就越高 热平衡.
在电机设计中,决定电机负载能力的对温度最敏感的元件是绕组的绝缘。
电机中的所有能量损耗——绕组(“铜损耗”)、磁路(“钢损耗”)、旋转部件与空气的摩擦以及轴承、通风(“机械损耗”)都转化为热量.
按照现行标准,电机绕组常用的绝缘材料(A类绝缘材料)的加热温度不应超过95℃。在此温度下,电动机可可靠运行约20年。
任何高于 95°C 的温度升高都会导致绝缘材料加速磨损。因此,在 110°C 的温度下,使用寿命将减少到 5 年,在 145°C 的温度下(这可以通过增加电流强度来实现,与标称值相比,仅增加 25%),绝缘将被破坏 1.5 个月,在 225°C 的温度下(相当于电流强度增加 50%),线圈的绝缘将在 3 小时内变得无法使用。
根据驱动机构产生的负载的性质,根据功率选择电机。如果负载是均匀的,如泵、风机的驱动,则电机的额定功率与负载相等。
然而,更常见的是,发动机负载计划是不均匀的:负载交替增加和减少,直到怠速。在这些情况下,选择额定功率低于最大负载的电机,因为在负载降低(或制动)期间电机会冷却下来。
已经开发出根据负载计划选择发动机功率的方法,即与驱动机构的操作方式。这些在特别指南中有概述。