В прошлых статьях был рассмотрен принцип работы синхронного и асинхронного электродвигателей, и поведано, как ими руководить. Но видов электродвигателей существует значительно больше! И у каждого из них собственные свойства, особенности и область применения. В данной статье будет маленькой обзор по различным типам электродвигателей с фото и примерами применений. Из-за чего в пылесос ставятся одни двигатели, а в вентилятор вытяжки другие?

Какие конкретно двигатели стоят в сегвее? А какие конкретно двигают поезд метро?Любой электродвигатель владеет некоторыми отличительными особенностями, каковые обуславливают его область применения, в которой он самый удачен. Синхронные, асинхронные, постоянного тока, коллекторные, бесколлекторные, вентильно-индукторные, шаговые… Из-за чего бы, как при с двигателями внутреннего сгорания, не изобрести несколько типов, довести их до совершенства и ставить их и лишь их во все применения?

Давайте пройдемся по всем типам электродвигателей, а в конце обсудим, для чего же их столько и какой двигатель «наилучший».
Смотрите кроме этого: Видеообзор SY X25-1 — квадрокоптер + R/C машинка

Сейчас мы разглядим квадрокоптер SY X25-1, он весьма похож на тот, что мы разглядывали сравнительно не так давно в статье Квадрокоптер либо р/у машинка? Syma представила гибрид X9. Но имеется и отличая у этих моделей.

Какие конкретно? Это вы сможете взглянуть в видеообзоре, что мы перевели специально для GeekTimes. Приятного просмотра.Мы заметили, что в отличие от модели компании Syma у SY X25-1 больше колеса и винты.

Так же новинка идет со встроеннойкамеройв 2 MP. Модель X25 превосходит Syma X9 как по качеству полета, так и по качеству езды.В продаже имеется две версии SY X25 безкамерыза 36.89$* и

Двигатель постоянного тока (ДПТ)С этим двигателем все должны быть привычны с детства, потому что именно этот тип двигателя стоит в большинстве ветхих игрушек. Батарейка, два проводка на звук и контакты привычного жужжания, воодушевляющего на предстоящие конструкторские подвиги. Все так как так делали? Сохраняю надежду.

В противном случае эта статья, вероятнее, не будет вам занимательна. В для того чтобы двигателя на валу установлен контактный узел – коллектор, переключающий обмотки на роторе в зависимости от положения ротора. Постоянный ток, подводимый к двигателю, протекает то по одним, то по вторым частям обмотки, создавая вращающий момент.

Кстати, не уходя на большом растоянии, всех так как, возможно, интересовало – что за желтые штучки находились на некоторых ДПТ из игрушек, прямо на контактах (как на фото сверху)? Это конденсаторы – при работе коллектора из-за коммутаций потребление тока импульсное, напряжение может кроме этого изменяться скачками, почему двигатель формирует большое количество помех. Они особенно мешают, в случае если ДПТ установлен в радиоуправляемой игрушке.

Конденсаторы именно гасят такие высокочастотные пульсации и убирают помехи.Двигатели постоянного тока бывают как весьма мелкого размера («вибра» в телефоне), так и большого – в большинстве случаев до мегаватта. К примеру, на фото ниже продемонстрирован тяговый электродвигатель электровоза мощностью 810кВт и напряжением 1500В. Из-за чего ДПТ не делают замечательнее? Основная неприятность всех ДПТ, а в особенности ДПТ громадной мощности – это коллекторный узел.

Скользящий контакт сам по себе есть не весьма хорошей выдумкой, а скользящий контакт на килоамперы и киловольты – и подавно. Исходя из этого конструирование коллекторного узла для замечательных ДПТ – целое мастерство, а на мощности выше мегаватта сделать надежный коллектор делается через чур сложно. В потребительском качестве ДПТ оптимален собственной простотой с позиций управляемости.

Его момент прямо пропорционален току якоря, а частота вращения (по крайней мере холостой движение) прямо пропорциональна приложенному напряжению. Исходя из этого до наступления эры микроконтроллеров, силовой электроники и частотного регулируемого привода переменного тока как раз ДПТ был самым популярным электродвигателем для задач, где требуется регулировать частоту вращения либо момент.Кроме этого необходимо упомянуть, как как раз в ДПТ формируется магнитный поток возбуждения, с которым взаимодействует якорь (ротор) и за счет этого появляется вращающий момент.

Данный поток может делаться двумя методами: обмоткой возбуждения и постоянными магнитами. В маленьких двигателях значительно чаще ставят постоянные магниты, в громадных – обмотку возбуждения. Обмотка возбуждения – это еще один канал регулирования.

При повышении тока обмотки возбуждения возрастает её магнитный поток. Данный магнитный поток входит как в формулу момента двигателя, так и в формулу ЭДС. Чем выше магнитный поток возбуждения, тем выше развиваемый момент при том же токе якоря.

Но тем выше и ЭДС автомобили, соответственно при том же самом напряжении питания частота вращения холостого хода двигателя будет ниже. Но в случае если уменьшить магнитный поток, то при том же напряжении питания частота холостого хода будет выше, уходя в бесконечность при уменьшении потока возбуждения до нуля. Это крайне важное свойство ДПТ.

По большому счету, я весьма рекомендую изучить уравнения ДПТ – они простые, линейные, но их возможно распространить на все электродвигатели – процессы везде схожие.Универсальный коллекторный двигательКак ни необычно, это самый популярный в быту электродвигатель, наименование которого наименее известно. Из-за чего так оказалось? Его характеристики и конструкция такие же, как у двигателя постоянного тока, исходя из этого упоминание о нем в книжках по приводу в большинстве случаев помещается в самый финиш главы про ДПТ.

Наряду с этим ассоциация коллектор = ДПТ так прочно заседает в голове, что не всем приходит на ум, что двигатель постоянного тока, в заглавии которого присутствует «постоянный ток», теоретически возможно включать в сеть переменного тока. Давайте разберемся.Как поменять направление вращения двигателя постоянного тока? Это знают все, нужно поменять полярность питания якоря. А ещё? И вдобавок возможно поменять полярность питания обмотки возбуждения, в случае если возбуждение сделано обмоткой, а не магнитами.

А вдруг полярность поменять и у якоря, и у обмотки возбуждения? Верно, направление вращения не изменится. Так что же мы ожидаем? Соединяем возбуждения и обмотки якоря последовательно либо параллельно, дабы полярность изменялась одинаково и в том месте и в том месте, по окончании чего вставляем в однофазную сеть переменного тока! Готово, двигатель будет крутиться.

Имеется один лишь мелкий штрих, что нужно сделать: так как по обмотке возбуждения протекает переменный ток, её магнитопровод, в отличие от подлинного ДПТ, нужно изготовить шихтованным, дабы снизить утраты от вихревых токов. И вот мы и взяли так называемый «универсальный коллекторный двигатель», что по конструкции есть подвидом ДПТ, но… замечательно трудится как от переменного, так и от постоянного тока.Данный тип двигателей самый обширно распространен в бытовой технике, где требуется регулировать частоту вращения: дрели, стиральные машины (не с «прямым приводом»), пылесосы и т.п.

Из-за чего именно он так популярен? Из-за простоты регулирования. Как и в ДПТ, его возможно регулировать уровнем напряжения, что для сети переменного тока делается симистором (двунаправленным тиристором).

Схема регулирования возможно так несложна, что помещается, к примеру, прямо в «курке» электроинструмента и не требует ни микроконтроллера, ни ШИМ, ни датчика положения ротора.Асинхронный электродвигательЕще более распространенным, чем коллекторные двигатели, есть асинхронный двигатель. Лишь распространен он по большей части в индустрии – где присутствует трехфазная сеть. Про принцип его работы написана отдельная статья.

В случае если коротко, то его статор – это распределенная двухфазная либо трехфазная (реже многофазная) обмотка. Она подключается к источнику переменного напряжения и формирует вращающееся магнитное поле. Ротор возможно воображать себе в виде бронзового либо алюминиевого цилиндра, в которого находится железо магнитопровода.

К ротору в явном виде напряжение не подводится, но оно индуцируется в том месте за счет переменного поля статора (исходя из этого двигатель на английском именуют индукционным). Появляющиеся вихревые токи в короткозамкнутом роторе взаимодействуют с полем статора, в следствии чего образуется вращающий момент.Из-за чего асинхронный двигатель так популярен? У него нет скользящего контакта, как у коллекторного двигателя, а исходя из этого он более надежен и требует меньше обслуживания.

Помимо этого, таковой двигатель может пускаться от сети переменного тока «прямым пуском» – его возможно включить коммутатором «на сеть», в следствии чего двигатель запустится (с громадным пусковым током 5-7 крат, но допустимым). ДПТ довольно громадной мощности так включать запрещено, от пускового тока погорит коллектор. Кроме этого асинхронные привода, в отличие от ДПТ, возможно делать намного большей мощности – десятки милионов ватт, также благодаря отсутствию коллектора.

Наряду с этим асинхронный двигатель довольно несложен и недорог.Асинхронный двигатель используется и в быту: в тех устройствах, где не требуется регулировать частоту вращения. Значительно чаще это так именуемые «конденсаторные» двигатели, либо, что также самое, «однофазные» асинхронники. Не смотря на то, что в действительности с позиций электродвигателя вернее сказать «двухфазные», легко одна фаза двигателя подключается в сеть напрямую, а вторая через конденсатор.

Конденсатор делает фазовый сдвиг напряжения во второй обмотке, что разрешает создать вращающееся эллиптическое магнитное поле. В большинстве случаев такие двигатели используются в вытяжных вентиляторах, холодильниках, маленьких насосах и т.п.Минус асинхронного двигателя если сравнивать с ДПТ в том, что его сложно регулировать. Асинхронный электродвигатель – это двигатель переменного тока. В случае если асинхронному двигателю напряжение, не понизив частоту, то он пара снизит скорость, да.

Но у него увеличится так именуемое скольжение (отставание частоты вращения от частоты поля статора), увеличатся утраты в роторе, почему он может перегреться и сгореть. Возможно воображать это себе как регулирование скорости перемещения автомобиля только сцеплением, подав полный газ и включив четвертую передачу. Дабы верно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя необходимо пропорционально регулировать и частоту, и напряжение.

А лучше и вовсе организовать векторное управление, как более детально было обрисовано в прошедшей статье. Но для этого нужен преобразователь частоты – целый прибор с инвертором, микроконтроллером, датчиками и т.п. До эры силовой полупроводниковой электроники и микропроцессорной техники (в прошлом веке) регулирование частотой было экзотикой – его не на чем было делать.

Но сейчас регулируемый асинхронный электропривод на базе преобразователя частоты – это уже стандарт-де-факто.Синхронный электродвигательПро принцип работы синхронного двигателя кроме этого была отдельная статья. Синхронных приводов не редкость пара подвидов – с магнитами (PMSM) и без (с контактными кольцами и обмоткой возбуждения), с синусоидальной ЭДС либо с трапецеидальной (бесколлекторные двигатели постоянного тока, BLDC). Ко мне же возможно отнести кое-какие шаговые двигатели.

До эры силовой полупроводниковой электроники уделом синхронных автомобилей было использование в качестве генераторов (практически все генераторы всех электростанций – синхронные автомобили), а также в качестве замечательных приводов для какой-либо важной нагрузки в индустрии.Все эти автомобили выполнялись с контактными кольцами (возможно заметить на фото), о возбуждении от постоянных магнитов при таких мощностях речи, конечно же, не идет. Наряду с этим у синхронного двигателя, в отличие от асинхронного, громадные неприятности с пуском.

В случае если включить замечательную синхронную машину напрямую на трехфазную сеть, то всё будет не хорошо. Так как машина синхронная, она обязана вращаться строго с частотой сети. Но за время 1/50 секунды ротор, конечно же, разогнаться с нуля до частоты сети не успеет, а исходя из этого он не составит большого труда дергаться туда-сюда, поскольку момент окажется знакопеременный.

Это именуется «синхронный двигатель не вошел в синхронизм». Исходя из этого в настоящих синхронных автомобилях используют асинхронный пуск – делают в синхронной автомобили маленькую асинхронную пусковую обмотку и закорачивают обмотку возбуждения, имитируя «беличью клетку» асинхронника, дабы разогнать машину до частоты, приблизительно равной частоте вращения поля, а уже затем включается возбуждение постоянным током и машина втягивается в синхронизм.

И в случае если у асинхронного двигателя регулировать частоту ротора без трансформации частоты поля хоть как-то возможно, то у синхронного двигателя запрещено никак. Он либо крутится с нередкой поля, либо выпадает из синхронизма и с ужасными переходными процессами останавливается. Помимо этого, у синхронного двигателя без магнитов имеется контактные кольца – скользящий контакт, дабы передавать энергию на обмотку возбуждения в роторе.

С позиций сложности, это, само собой разумеется, не коллектор ДПТ, но всё равняется лучше бы было без скользящего контакта. Как раз исходя из этого в индустрии для нерегулируемой нагрузки используют по большей части менее капризные асинхронные привода.Но все изменилось с возникновением силовой полупроводниковой микроконтроллеров и электроники.

Они разрешили организовать для синхронной автомобили любую нужную частоту поля, привязанную через датчик положения к ротору двигателя: организовать вентильный режим работы двигателя (автокоммутацию) либо векторное управление. Наряду с этим характеристики привода полностью (синхронная машина + инвертор) оказались такими, какими они получаются у двигателя постоянного тока: синхронные двигатели заиграли совсем вторыми красками.

Исходя из этого начиная где-то с 2000 года начался «бум» синхронных двигателей с постоянными магнитами. Сперва они неуверено вылезали в вентиляторах кулеров как мелкие BLDC двигатели, позже добрались до авиамоделей, позже забрались в стиральные машины как прямой привод, в электротягу (сегвей, toyota 4runner и т.п.), всё больше вытесняя хороший в таких задачах коллекторный двигатель.

Сейчас синхронные двигатели с постоянными магнитами захватывают всё больше применений и идут семимильными шагами. И все это – благодаря электронике. Но чем же лучше синхронный двигатель асинхронного, в случае если сравнивать набор преобразователь+двигатель? И чем хуже?

Данный вопрос будет рассматриваться в конце статьи, а на данный момент давайте пройдемся еще по нескольким типам электродвигателей. Вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением (ВИД СВ, SRM)У него большое количество названий. В большинстве случаев его кратко именуют вентильно-индукторный двигатель (ВИД) либо вентильно-индукторная машина (ВИМ) либо привод (ВИП). В британской терминологии это switched reluctance drive (SRD) либо motor (SRM), что переводится как машина с переключаемым магнитным сопротивлением.

Но чуть ниже будет рассматриваться второй подвид этого двигателя, отличающийся по принципу действия. Дабы не путать их между собой, «простой» ВИД, что рассмотрен в этом разделе, мы на кафедре электропривода в МЭИ, и на компании ООО «НПФ Вектор» именуем «вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением» либо кратко ВИД СВ, что подчеркивает принцип возбуждения и отличает его от автомобили, рассмотренной потом.

Но другие исследователи его кроме этого именуют ВИД с самоподмагничиванием, время от времени реактивный ВИД (что отражает сущность образования вращающего момента).Конструктивно это самый несложный двигатель и по принципу действия похож на кое-какие шаговые двигатели. Ротор – зубчатая железка. Статор – также зубчатый, но с другим числом зубцов.

Несложнее всего принцип работы поясняет вот эта анимация:Подавая постоянный ток в фазы в соответствии с текущим положением ротора возможно вынудить двигатель вращаться. Фаз возможно различное количество. Форма тока настоящего привода для трех фаз показа на рисунке (токоограничение 600А): Но за простоту двигателя приходится платить.

Так как двигатель питается однополярными импульсами тока/напряжения, напрямую «на сеть» его включать запрещено. В обязательном порядке требуется датчик и преобразователь положения ротора. Причем преобразователь не хороший (типа шестиключевой инвертор): для каждой фазы у преобразователя для SRD должны быть полумосты, как на фото в начале этого раздела.

Неприятность в том, что для улучшения компоновки и удешевления комплектующих преобразователей диоды и силовые ключи довольно часто не изготавливаются раздельно: в большинстве случаев используются готовые модули, которые содержат в один момент два ключа и два диода – так именуемые стойки. И как раз их значительно чаще и приходится ставить в преобразователь для ВИД СВ, половину силовых ключей легко оставляя незадействованной: получается избыточный преобразователь.

Не смотря на то, что сейчас кое-какие производители IGBT модулей выпустили изделия, предназначенные как раз для SRD.Следующая неприятность – это пульсации вращающего момента. В силу зубчатой импульсного тока и структуры момент редко получается стабильным – значительно чаще он пульсирует. Это пара ограничивает применимость двигателей для транспорта – кому хочется иметь пульсирующий момент на колесах?

Помимо этого, от таких импульсов тянущего упрочнения не отлично себя ощущают подшипники двигателя. Неприятность пара решается особым профилированием формы тока фазы, и повышением количества фаз.Но кроме того при этих недочётах двигатели остаются перспективными в качестве регулируемого привода. Благодаря их простоте сам двигатель получается дешевле хорошего асинхронного двигателя.

Помимо этого, двигатель легко сделать многофазным и многосекционным, поделив управление одним двигателем на пара свободных преобразователей, каковые трудятся параллельно. Это разрешает повысить надежность привода – отключение, скажем, одного из четырех преобразователей не приведет к остановке привода в целом – трое соседей будут какое-то время трудиться с маленькой перегрузкой.

Для асинхронного двигателя таковой фокус выполнить так просто не получается, поскольку нереально сделать несвязанные между собой фазы статора, каковые бы управлялись отдельным преобразователем всецело независимо от вторых. Помимо этого, ВИД отлично регулируются «вверх» от главной частоты. Железку ротора возможно раскручивать без неприятностей до высоких частот. Мы на компании ООО «НПФ Вектор» выполнили пара проектов на базе этого двигателя.

К примеру, делали маленькой привод для насосов тёплого водоснабжения, и сравнительно не так давно закончили отладку и разработку совокупности управления для замечательных (1,6 МВт) многофазных резервируемых приводов для обогатительных фабрик АК «АЛРОСА». Вот машинка на 1,25 МВт: Вся совокупность управления, алгоритмы и контроллеры были сделаны у нас в ООО «НПФ ВЕКТОР», силовые преобразователи спроектировала и изготовила компания ООО «НПП «ЦИКЛ+».

проектировщиком и Заказчиком работы самих двигателей являлась компания ООО «МИП «Мехатроника» ЮРГТУ (НПИ)».Вентильно-индукторный двигатель с свободным возбуждением (ВИД НВ)Это совсем второй тип двигателя, отличающийся по принципу действия от простого ВИД. Исторически известны и активно применяются вентильно-индукторные генераторы для того чтобы типа, используемые на самолетах, судах, ЖД транспорте, а вот как раз двигателями для того чтобы типа почему-то занимаются мало.На рисунке схематично продемонстрирована магнитный поток и геометрия ротора обмотки возбуждения, и нарисовано сотрудничество магнитных потоков ротора и статора, наряду с этим ротор на рисунке установлен в согласованное положение (момент равен нулю).Ротор собран из двух пакетов (из двух половинок), между которыми установлена обмотка возбуждения (на рисунке продемонстрирована как четыре витка бронзового провода).

Не обращая внимания на то, что обмотка висит «посередине» между половинками ротора, крепится она к статору и не вращается. статор и Ротор выполнены из шихтованного железа, постоянные магниты отсутствуют. Обмотка статора распределенная трехфазная – как у простого асинхронного либо синхронного двигателя. Не смотря на то, что существуют варианты для того чтобы типа автомобилей с сосредоточенной обмоткой: зубцами на статоре, как у SRD либо BLDC двигателя.

Витки обмотки статора охватывают сходу оба пакета ротора.Упрощенно принцип работы возможно обрисовать следующим образом: ротор пытается повернуться в такое положение, при котором направления магнитного потока в статоре (от токов статора) и роторе (от тока возбуждения) совпадут. Наряду с этим добрая половина электромагнитного момента образуется в одном пакете, а добрая половина – в другом.

Со стороны статора машина подразумевает разнополярное синусоидальное питание (ЭДС синусоидальна), электромагнитный момент деятельный (полярность зависит от символа тока) и образован за счет сотрудничества поля, созданного током обмотки возбуждения с полем, созданного обмотками статора. По принципу работы эта машина хороша от хороших шаговых и SRD двигателей, в которых момент реактивный (в то время, когда железная болванка притягивается к электромагниту и символ упрочнения не зависит от символа тока электромагнита).С позиций управления ВИД НВ оказывается эквивалентен синхронной машине с контактными кольцами.

Другими словами, если вы не понимаете конструкцию данной автомобили и используете её как «тёмный ящик», то она ведет себя фактически неотличимо от синхронной автомобили с обмоткой возбуждения. Возможно сделать векторное управление либо автокоммутацию, возможно ослаблять поток возбуждения для увеличения частоты вращения, возможно усиливать его для большего момента – всё так, как словно бы это хорошая синхронная машина с регулируемым возбуждением. Лишь ВИД НВ не имеет скользящего контакта.

И не имеет магнитов. И ротор в виде недорогой металлической болванки. И момент не пульсирует, в отличие от SRD.Помимо этого, ВИД НВ возможно создавать многофазным и многосекционным, подобно тому, как это делается в ВИД СВ. Наряду с этим фазы выясняются несвязанными между собой магнитными потоками и смогут трудиться независимо.

Т.е. получается как словно бы бы пара трехфазных автомобилей в одной, к каждой из которых присоединяется собственный свободный инвертор с векторным управлением, а результирующая мощность . Координации между преобразователями наряду с этим не нужно никакой – лишь неспециализированное задание частоты вращения.Минусы этого двигателя также имеется: напрямую от сети он крутиться не имеет возможности, поскольку, в отличие от хороших синхронных автомобилей, ВИД НВ не имеет асинхронной пусковой обмотки на роторе.

Помимо этого, он сложнее по конструкции, чем простой ВИД СВ (SRD).На базе данного двигателя мы кроме этого сделали пара успешных проектов. К примеру, один из них – это серия вентиляторов и приводов насосов для районных теплостанций г. Москвы мощностью 315-1200кВт (ссылка на проект). Это низковольтные (380В) ВИД НВ с резервированием, где одна машина «разбита» на 2, 4 либо 6 свободных трехфазных секций.

На каждую секцию ставится собственный однотипный преобразователь с векторным бездатчиковым управлением. Так возможно легко наращивать мощность на базе однотипной двигателя и конструкции преобразователя. Наряду с этим часть преобразователей подключено к одному вводу питания районной теплостанции, а часть к второму.

Исходя из этого в случае если происходит «моргушка питания» по одному из вводов питания, то привод не поднимается: добрая половина секций краткосрочно трудятся в перегрузке, пока питание не восстановится. Когда оно восстанавливается, на ходу в работу машинально вводятся отдыхавшие секции.

По большому счету, возможно, данный проект заслуживал бы отдельной статьи, исходя из этого до тех пор пока про него закончу, засунув фото преобразователей и двигателя:Заключение: какой же электродвигатель наилучший?К сожалению, двумя словами тут не обойтись. И неспециализированными выводами про то, что у каждого двигателя недостатки и свои достоинства – также.

По причине того, что не рассмотрены самые главные качества – массогабаритные показатели каждого и типов автомобилей, цена, и их перегрузочная способность и механические характеристики. Покинем нерегулируемый асинхронный привод крутить собственные насосы напрямую от сети, тут ему соперников нет. Покинем коллекторные автомобили крутить дрели и пылесосы, тут с ними в простоте регулирования также потягаться сложно.Давайте разглядим регулируемый электропривод, режим работы которого – долгий.

Коллекторные автомобили тут сходу исключаются из борьбы по обстоятельству ненадежности коллекторного узла. Но остались еще четыре – синхронный, асинхронный, и два типа вентильно-индукторных. В случае если мы говорим о приводе насоса, вентилятора и чего-то похожего, что употребляется в индустрии и где габариты и масса очень не серьёзны, то тут из борьбы выпадают синхронные автомобили.

Для обмотки возбуждения требуются контактные кольца, что есть капризным элементом, а постоянные магниты весьма дороги. Соперничающими вариантами остаются асинхронный привод и вентильно-индукторные двигатели обоих типов.Как показывает практика, все три типа автомобилей удачно используются. Но – асинхронный привод нереально (либо весьма сложно) секционировать, т.е. разбить замечательную машину на пара маломощных.

Исходя из этого для обеспечения громадной мощности асинхронного преобразователя требуется делать его высоковольтным: так как мощность – это, в случае если грубо, произведение напряжения на ток. В случае если для секционируемого привода мы можем забрать низковольтный преобразователь и наставить их пара, любой на маленький ток, то для асинхронного привода преобразователь должен быть один. Но не делать же преобразователь на 500В и ток 3 килоампера?

Это провода необходимы с руку толщиной. Исходя из этого для повышения мощности повышают напряжение и снижают ток. А высоковольтный преобразователь – это совсем второй класс задачи. Запрещено просто так забрать силовые ключи на 10кВ и сделать из них хороший инвертор на 6 ключей, как раньше: и нет таких ключей, а вдруг имеется, они весьма дороги.

Инвертор делают многоуровневым, на низковольтных ключах, соединенных последовательно в сложных комбинациях. Таковой инвертор время от времени тянет за собой специальный трансформатор, оптические каналы управления ключами, сложную распределенную совокупность управления, трудящуюся как одно целое… В общем, сложно всё у замечательного асинхронного привода.

Наряду с этим вентильно-индукторный привод за счет секционирования может «отсрочить» переход на высоковольтный инвертор, разрешая сделать привода до единиц милионов ватт от низковольтного питания, выполненные по классической схеме. В этом замысле ВИПы становятся занимательнее асинхронного привода, к тому же и снабжают резервирование. Иначе, асинхронные привода трудятся уже много лет, двигатели доказали собственную надежность.

ВИПы же лишь пробивают себе дорогу. Так что тут нужно взвесить большое количество факторов, дабы выбрать для конкретной задачи самый оптимальный привод.Но всё делается еще увлекательнее, в то время, когда речь идет о транспорте либо о малогабаритных устройствах. В том месте уже запрещено легкомысленно относиться к габаритам и массе электропривода. И вот в том месте уже необходимо наблюдать на синхронные автомобили с постоянными магнитами.

В случае если взглянуть лишь на параметр мощности дроблённой на массу (либо размер), то синхронные автомобили с постоянными магнитами вне конкуренции. Отдельные экземпляры смогут быть в разы меньше и легче, чем каждый «безмагнитный» привод переменного тока. Но тут имеется одно страшное заблуждение, которое я на данный момент попытаюсь развеять.В случае если синхронная машина втрое меньше и легче – это не означает, что для электротяги она подходит лучше.

Всё дело в отсутствии регулировки потока постоянных магнитов. Поток магнитов определяет ЭДС автомобили. На определенной частоте вращения ЭДС автомобили достигает напряжения питания инвертора и предстоящее увеличение частоты вращения делается затруднительно.

Также самое касается и увеличения момента. В случае если необходимо реализовать больший момент, в синхронной машине необходимо повышать ток статора – момент возрастет пропорционально. Но более действенно было бы повысить и поток возбуждения – тогда и магнитное насыщение железа было бы более гармоничным, а утраты были бы ниже.

Но снова же поток магнитов повышать мы не можем. Более того, в некоторых конструкциях синхронных ток и машин статора нельзя повышать сверх определенной величины – магниты смогут размагнититься. Что же получается? Синхронная машина хороша, но лишь только в одной единственной точке – в номинальной. С номинальной номинальным моментом и частотой вращения. Выше и ниже – всё не хорошо.

В случае если это нарисовать, то окажется вот такая черта частоты от момента (красным):На рисунке по горизонтальной оси отложен момент двигателя, по вертикальной – частота вращения. Звездочкой отмечена точка номинального режима, к примеру, пускай это будет 60кВт. Заштрихованный прямоугольник – это диапазон, где вероятно регулирование синхронной автомобили без неприятностей – т.е. «вниз» по моменту и «вниз» по частоте от номинала.

Красной линией отмечено, что возможно выжать из синхронно автомобили сверх номинала – маленькое увеличение частоты вращения за счет так именуемого ослабления поля (в действительности это создание лишнего реактивного тока по оси d двигателя в векторном управлении), и продемонстрирована некая вероятная форсировка по моменту, дабы было безопасно для магнитов. Всё. А сейчас давайте поставим эту машину в легковое транспортное средство без коробки передач, где батарея запланирована на отдачу 60кВт.

Желаемая тяговая черта изображена синим. Т.е. начиная с самой низкой скорости, скажем, с 10км/ч привод обязан развивать собственные 60кВт и продолжать их развивать впредь до большой скорости, скажем 150км/ч. Синхронная машина и близко не лежала: её момента не хватит кроме того дабы заехать на бордюр у подъезда (либо на поребрик у парадной, для полит. корректности), а разогнаться машина сможет только до 50-60км/ч.Что же это значит? Синхронная машина не подходит для электротяги без коробки передач?

Подходит, конечно же, легко нужно по-второму её выбрать. Вот так:Нужно выбрать такую синхронную машину, дабы требуемый тяговый диапазон регулирования был целый внутри её механической чёрта. Т.е. дабы машина в один момент имела возможность развить и громадный момент, и трудиться на громадной частоте вращения. Как вы видите из рисунка… установленная мощность таковой автомобили будет уже не 60кВт, а 540кВт (возможно посчитать по делениям).

Т.е. в электромобиль с батареей на 60кВт нужно будет установить инвертор и синхронную машину на 540кВт, легко дабы «пройти» по требуемому частоте и моменту вращения.Конечно же, поскольку обрисовано, никто не делает. Никто не ставит машину на 540кВт вместо 60кВт. Синхронную машину модернизируют, пробуя «размазать» её механическую чёрта из оптимума в одной точке вверх по скорости и вниз по моменту.

К примеру, прячут магниты в железо ротора (делают инкорпорированными), это разрешает не опасаться размагнитить магниты и ослаблять поле храбрее, и перегружать по току побольше. Но от таких модификаций синхронная машина набирает вес, габариты и делается уже не таковой легкой и прекрасной, какой она была раньше. Появляются новые неприятности, такие как «что делать, в случае если в режиме ослабления поля инвертор отключился».

ЭДС автомобили может «накачать» звено постоянного тока инвертора и выжечь всё. Либо что делать, в случае если инвертор на ходу пробился — синхронная машина замкнется и может токами замыкания убить и себя, и водителя, и всю оставшуюся живой электронику — необходимы схемы защиты и т.п.Исходя из этого синхронная машина хороша в том месте, где громадного диапазона регулирования не нужно. К примеру, в сегвее, где скорость с позиций безопасности возможно ограничена на 30км/ч (либо какое количество в том месте у него?).

И вдобавок синхронная машина совершенна для вентиляторов: у вентилятора относительно мало изменяется частота вращения, от силы раза в два – больше очень ненужно, поскольку воздушный поток ослабевает пропорционально квадрату скорости (приблизительно). Исходя из этого для вентиляторов и небольших пропеллеров синхронная машина – это то, что необходимо.

И именно она в том направлении, фактически, удачно ставится.Тяговую кривую, изображенную на рисунке синим цветом, испокон столетий реализуют двигатели постоянного тока с регулируемым возбуждением: в то время, когда ток обмотки возбуждения изменяют в зависимости от частоты вращения и тока статора. При повышении частоты вращения значительно уменьшается и ток возбуждения, разрешая машине разгоняться выше и выше.

Исходя из этого ДПТ с свободным (либо смешанным) управлением возбуждением хороши стоял и до сих пор стоит в большинстве тяговых применений (метро, трамваи и т.п.). Какая же электрическая машина переменного тока может с ним поспорить?К таковой характеристике (постоянства мощности) смогут лучше приблизиться двигатели, у которых регулируется возбуждение. Это асинхронный двигатель и оба типа ВИПов.

Но у асинхронного двигателя имеется две неприятности: во-первых, его естественная механическая черта – это не кривая постоянства мощности. По причине того, что возбуждение асинхронного двигателя осуществляется через статор. А исходя из этого в зоне ослабления поля при постоянстве напряжения (в то время, когда на инверторе оно закончилось) подъем частоты вдвое ведет к падению тока возбуждения вдвое и моментоообразующего тока также вдвое.

А так как момент на двигателе – это произведение тока на поток, то момент падает в 4 раза, а мощность, соответственно, в два. Вторая неприятность – это утраты в роторе при перегрузке с громадным моментом. В асинхронном двигателе добрая половина утрат выделяется в роторе, добрая половина в статоре.

Для уменьшения массогабаритных показателей на транспорте довольно часто используется жидкостное охлаждение. Но водяная рубаха действенно охладит только статор, за счет явления теплопроводности. От вращающегося ротора тепло отвести существенно сложнее – путь отвода тепла через «теплопроводность» отрезан, ротор не касается статора (подшипники не в счет). Остается воздушное охлаждение методом перемешивая воздуха в пространства двигателя либо излучение тепла ротором.

Исходя из этого ротор асинхронного двигателя получается необычным «термосом» — единожды перегрузив его (сделав динамичный разгон на машине), требуется продолжительное время ожидать остывания ротора. А ведь его температуру еще и не измерить… приходится лишь предвещать по модели.Тут необходимо отметить, как мастерски обе неприятности асинхронного двигателя обошли в Тесла в собственной Model S. Проблему с отводом тепла из ротора они решили… заведя во поворачивающийся ротор жидкость (у них имеется соответствующий патент, где вал ротора полый и он омывается в жидкостью, но точно я не знаю, используют ли они это).

А вторую проблему с резким уменьшением момента при ослаблении поля… они не решали. Они поставили двигатель с тяговой чёртом, практически как у меня нарисована для «избыточного» синхронного двигателя на рисунке выше, лишь у них не 540кВт, а 300кВт. Территория ослабления поля в тесле весьма маленькая, где-то два крата. Т.е. они поставили «избыточный» для автомобиля двигатель, сделав вместо бюджетного седана по сути спорт-кар с огромной мощностью.

Недочёт асинхронного двигателя обратили в преимущество. Но если бы они постарались сделать менее «производительный» седан, мощностью 100кВт либо меньше, то асинхронный двигатель, вероятнее, был бы совершенно верно таким же (на 300кВт), легко его искусственно задушили электроникой бы под возможности батареи.А сейчас ВИПы. Что смогут они? Какая тяговая черта у них?

Про ВИД СВ я совершенно верно сообщить не могу – это по собственному принципу работы нелинейный двигатель, и от проекта к проекту его механическая черта может очень сильно изменяться. Но в целом он вероятнее лучше асинхронного двигателя в плане приближения к желаемой тяговой чёрту с постоянством мощности. А вот про ВИД НВ я могу сообщить подробнее, поскольку мы на компании им весьма хорошо занимаемся.

Видите вон ту желаемую тяговую характеристику на рисунке выше, которая нарисована синим цветом, к которой мы желаем стремиться? Это в действительности не просто желаемая черта. Это настоящая тяговая черта, которую мы по точкам по датчику момента сняли для одного из ВИД НВ.

Так как ВИД НВ имеет свободное внешнее возбуждение, то его качества самый приближены к ДПТ НВ, что также может организовать такую тяговую чёрта за счет регулирования возбуждения.Так что же? ВИД НВ – совершенная машина для тяги без единой неприятности? В действительности нет.

Неприятностей у него также куча. К примеру, его обмотка возбуждения, которая «висит» между пакетами статора. Хоть она и не вращается, от неё также сложно отводить тепло – получается обстановка практически как ротором асинхронника, только мало получше. Возможно, при необходимости, «кинуть» трубку охлаждения со статора. Вторая неприятность – это завышенные массогабаритные показатели.

Глядя на рисунок ротора ВИД НВ, возможно видеть, что пространство в двигателя употребляется не весьма действенно – «трудятся» лишь конец и начало ротора, а середина занята обмоткой возбуждения. В асинхронном двигателе, к примеру, вся протяженность ротора, всё железо «трудится». Сложность сборки – вложить обмотку возбуждения вовнутрь пакетов ротора нужно еще суметь (ротор делается разборным, соответственно, имеется неприятности с балансировкой).

Ну и просто массогабаритные характеристики до тех пор пока получаются не очень-то выдающимися если сравнивать с теми же асинхронными двигателями Тесла, в случае если накладывать тяговые характеристики друг на друга.И имеется еще неспециализированная неприятность обоих типов ВИД. Их ротор – пароходное колесо. И на высоких частотах вращения (а высокая частота нужна, так высокочастотные автомобили при той же мощности меньше тихоходных) утраты от перемешивания воздуха в становятся весьма большими.

В случае если до 5000-7000 об/мин ВИД еще возможно сделать, то на 20000 об/мин это окажется громадной миксер. А вот асинхронный двигатель на такие частоты и значительно выше сделать в полной мере возможно за счет ровного статора.Так что же оптимальнее в итоге для электротяги? Какой двигатель наилучший? Понятия не имею. Все нехорошие. Нужно изобретать дальше.

Но мораль статьи такова – если вы желаете сравнить между собой различные типы регулируемого электропривода, то необходимо сравнивать на конкретной задаче с конкретной требуемой механической чёртом по всем-всем параметрам, а не просто по мощности. Кроме этого в данной статье не рассмотрены еще куча нюансов сравнения. К примеру, таковой параметр как продолжительность работы в каждой из точек механической характеристики.

На большом моменте в большинстве случаев ни одна машина не имеет возможности трудиться продолжительно – это режим перегрузки, а на большой скорости весьма не хорошо себя ощущают синхронные автомобили с магнитами – в том месте у них огромные утраты в стали. И вдобавок увлекательный параметр для электротяги – утраты при перемещении выбегом, в то время, когда шофер отпустил газ. В случае если ВИПы и асинхронные двигатели будут крутиться как болванки, то у синхронной автомобили с постоянными магнитами останутся практически номинальные утраты в стали из-за магнитов.

И без того потом, и без того потом… Исходя из этого запрещено вот так и выбрать лучший электропривод.

Случайная статья:

• Пятничная подборка. блеск и нищета ваших трекеров: авторский дизайн за гранью добра и зла
• Два месяца с lg g watch r

Как это сделано. Электродвигатель (How Do They Do It? Discovery channel)

Похожие статьи:

• Какая видеокарта лучше для игр и как выбирать видеокарту

  Геймеры довольно часто задаются вопросом – какая видеокарта лучше для игр? Если вы предпочитаете высокое качество и современные игры графики, то…

• Как узнать какие подписки подключены на мтс и отключить их

  И оператор МТС, и его «партнеры» предлагают абоненту платные сервисы в виде подписок и услуг. Цены на них время от времени доходят до 300-500 рублей за…

• Как узнать какая оперативная память стоит в компьютере или ноутбуке

  Дабы выяснить количество RAM, оперативной памяти ноутбука либо компьютера, возможно воспользоваться средствами ОС. Но в случае если копнуть глубже, взять…