Какой двигатель переменного или постоянного тока эффективнее?

Какой электродвигатель переменного или постоянного тока более эффективен?

Жесткой классификации электродвигателей не существует, но различать их можно по нескольким параметрам. Основными из них являются тип питания и наличие скользящего контакта. Эти позиции можно считать ключевыми, и в них проще ориентироваться. В общем, типов электродвигателей не так уж и много – синхронные, асинхронные, постоянного тока, вентильные. Вот, пожалуй, и все. Другое дело, что в большинстве «категорий» достаточно вариантов, существенно меняющих свойства и характеристики. Но это придется решать применительно к каждой конструкции.

Электродвигатели являются неотъемлемой частью конвейерного и автоматизированного оборудования: конвейеров, автоматизированных складов, штабелеров, упаковочных машин и другого складского оборудования.

Типы электродвигателей

Современные типы электродвигателей имеют широкую классификацию по различным конструкциям и функциональным особенностям. В первую очередь их принято делить по принципу возникновения крутящего момента на:

Гистерезисный электродвигатель – в процессе размагничивания ротора возникает свойство физической системы, гистерезис, который собственно и создает крутящий момент. Электрооборудование этого типа очень редко находит применение в промышленной сфере.
Компания электромагнитный электродвигатель является наиболее распространенным типом, используемым почти во всех бытовых и промышленных целях.

В наладочной практике принято испытывать все большие и средние двигатели постоянного тока, синхронные и асинхронные двигатели с фазным ротором, а также двигатели приводов с тяжелым пуском (насосы, компрессоры) без механизмов. Запуск двигателя должен быть тщательно подготовлен и выполнен с максимальной осторожностью.

Подготовка пробного запуска. Перед подачей рабочего напряжения на машину проводят следующие подготовительные операции (некоторые из них повторяются).

Будет осмотрена внутренняя часть машины, чтобы убедиться, что внутри щеток нет загрязняющих веществ, что соединения обмотки и т. д. не повреждены.
Проверьте состояние подшипников и наличие в них масла.
Проверьте заземление корпуса машины.
Поверните якорь двигателя (ротор) вручную, используя лом или кран, чтобы проверить его свободный ход.
Реле защиты от перегрузки по току временно настраиваются на максимальный рабочий ток, не превышающий 200 % номинального тока двигателя.
Для ступенчатого пуска реле ускорения заклинивают деревянными кольями в положениях, препятствующих установке пусковых резисторов.
Изоляцию силовых и управляющих цепей вместе с обмотками двигателя проверяют мегаомметром.
В цепь якоря включен амперметр для контроля пусковых токов.

В современных системах автоматического повторного включения двигатели нередко подключаются к открытому ионному или тиристорному преобразователю с расчетом на ограничение тока. Во время пробного пуска разгон должен осуществляться за счет постепенного открытия выпрямителей. Осуществляется аналогичный разгон двигателей с управляемыми генераторами и магнитными усилителями (в системах ГД и МУ-Д).

При испытании двигателя на ходу наладчику следует соблюдать общие правила безопасности, а при первых пусках проявлять особую осторожность. Должна быть предусмотрена возможность отключения аварийного напряжения при выходе из строя цепей управления или приваривании контактов пусковых устройств. Для этого рекомендуется быстрое отключение прерывателя. В некоторых случаях необходимо предусмотреть электрическое или механическое торможение.

Необходимо принять меры по защите исполнителей и окружающего персонала: установить ограждения, повесить плакаты, использовать резиновый коврик, перчатки и т.п. В испытаниях должны участвовать представители электромонтажной организации и службы эксплуатации, а при пуске с механизмом – также представитель механической установки.

Степень защиты корпуса

Аббревиатура IP используется для обозначения степени защиты корпуса электромашины от вредного воздействия окружающей среды. Следующая информация указан на корпусе привода :

Высокий уровень защиты от пыли – IP65, IP66.
Защищенные – не ниже IP21, IP22.
С защитой от влаги – IP55, IP5.
С защитой от брызг и капель – IP23, IP24.
Закрытое исполнение – IP44 – IP54.
Герметичный – IP67, IP68.

Эта группа в свою очередь делится по характеру энергопотребления на :

Электродвигатель постоянного тока– питание от сети с постоянным напряжением. Этот тип устройства также может быть выполнен в разных вариантах: с отсутствием щеточно-коллекторного узла или с его наличием. Последний предусматривает градацию по виду возбуждения на двигатели с независимым возбуждением и с самовозбуждением, которые также могут различаться по характеру намотки и выполняться в таких формах: параллельно, последовательно, смешанно.
Двигатель переменного тока – питается от сети с переменным напряжением.

Обычно эти агрегаты подбираются для своего оборудования самими производителями, но все чаще случается так, что покупатели и владельцы машин могут выбирать электроагрегаты для нужд своего предприятия в зависимости, например, от конкретных условий его отдельных места.

В некоторых случаях компании оснащают все свои склады и заводы электродвигателями одного типа, чтобы снизить затраты на техническое обслуживание за счет унификации процедур и запасных частей. Иногда электродвигатели выбирают из соображений дешевизны.

В настоящее время эти устройства часто используются в промышленных приложениях. Они чаще всего используются в качестве дополнения к приводам, входящим в состав различных станков. Кроме того, двигатели также используются в бытовых целях. Они входят в состав устройств, необходимых для ведения хозяйства. Это электробритвы, вентиляторы, холодильники и так далее.

Двигатели переменного тока

Электродвигатели переменного тока применяются почти во всех областях. Оборудование работает на основе эффекта, обнаруженного Фарадеем. Именно он открыл, что взаимодействие тока в проводнике и магните обеспечивает непрерывное вращение. Когда в однородном магнитном поле находится рамка, через которую пропускается ток, она взаимодействует с магнитными полюсами. Оно будет отталкиваться от одного полюса и притягиваться к другому. В результате конструкция перейдет из вертикального положения в горизонтальное.

Двигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока существуют с конца 19 века. С некоторыми модификациями они используются до сих пор и пользуются популярностью. Например, вибрацию в современном смартфоне обеспечивает двигатель постоянного тока, очень маленький и милливаттный, но все же. В большинстве игрушек тоже есть такие моторчики. Но это не значит, что они не используются в серьезной технике, они используются. Наиболее мощные из них используются в качестве тяговых двигателей на электровозах. Их мощность исчисляется сотнями киловатт (более 800) и питаются они от 1.5 кВ.

Электродвигатель будет полностью соответствовать характеристикам, приведенным в техпаспорте, если он в первую очередь правильно установлен и эксплуатируется. Ниже приведены условия для обеспечения того, чтобы двигатель был номинальным :

колебания напряжения в электросети, к которой подключен агрегат, не должны превышать 5 % от номинального значения;
максимально допустимая температура воздуха, окружающего конструкцию, не должна превышать +350 С;
во избежание перегрузки двигателя необходимо следить за показаниями амперметра, не допуская повышения тока более чем на 5% от номинального значения;
корпус устройства должен быть надежно заземлен и регулярно проверяться сопротивление заземления;
корпус устройства должен быть надежно заземлен и регулярно проверяться на сопротивление заземления; – детали из коррозионно-активных материалов должны быть покрыты краской. Коррозия всегда начинается на поверхности металла и затем распространяется вниз, ухудшая механические свойства материала;
Кабели, по которым подается напряжение питания, должны быть хорошо изолированы и защищены от случайных механических повреждений. Подключение должно выполняться непосредственно к клеммам двигателя в коробке.

Разница между двигателем переменного и постоянного тока

Двигатель переменного тока против двигателя постоянного тока: Бесспорно, бесколлекторные двигатели ориентированы на профессиональную работу с приличной нагрузкой. Несмотря на высокие характеристики усовершенствованного типа мотора, единственный его недостаток бьет по кошельку. И прежде чем купить инструмент на тот или иной мотор, в первую очередь следует задать себе вопрос: для каких целей он вам нужен. Уже на основе ответа сделать свой выбор двигателя постоянного тока против двигателя переменного тока.

Элементарные правила эксплуатации вашего мотора

Правильная эксплуатация электродвигателя обеспечивает его надежную работу в течение всего установленного срока службы. Перед запуском агрегата всегда проверяйте:

Чистота и отсутствие лишних предметов на жилье и поблизости;
состояние заземления;

Преимущества двигателя постоянного тока

Почему двигатели постоянного тока используются в большинстве бытовой и строительной техники? На это есть несколько причин.

Во-первых: они могут работать на высоких оборотах — до 10,000 3,000 об/мин. По сравнению с XNUMX об/мин, которые развивают асинхронные двигатели их ближайших конкурентов, это очень неплохо.
Вторая причина их популярности заключается в том, что ими легко управлять. Скорость напрямую зависит от приложенного напряжения и крутящего момента от тока якоря.

До появления полупроводников и создания преобразователей частоты это был единственный тип двигателя, который позволял легко и достаточно точно регулировать скорость. Третьей причиной их широкого применения является их несложная конструкция и относительно невысокая цена. В-четвертых, они могут иметь хороший крутящий момент даже на низких оборотах.

Все эти свойства определили широкая область применения коллекторных двигателей постоянного тока . Они есть на стиральных машинах, дрелях, миксерах и т. д. Везде, где требуются высокие обороты, возможность плавной регулировки, хороший крутящий момент.

А вот наличие щеток, которые искрят и изнашиваются, вносит свои коррективы. Этот узел требует постоянного обслуживания, часто приходится менять щетки, чистить коллектор. Кроме того, это является причиной еще две неприятные вещи .

Во-первых, шумная работа. Для строительной техники или промышленного оборудования это может быть не очень критично, а вот для домашнего хозяйства — существенный минус.
Вторая неприятность в том, что щетки перескакивают с одной пары на другую, поэтому потребление тока получается импульсным, что плохо сказывается на параметрах блока питания и создает радиопомехи. Это влияет на близлежащие радиоуправляемые устройства.

Это не только игрушки, но и всевозможные пульты дистанционного управления. Для сглаживания этих всплесков на входе ставятся конденсаторы, они сглаживают пульсации и убирают помехи.

Электродвигатель, рекуперация, трансмиссия

Электродвигатели преобразуют электрическую энергию аккумуляторов в механическую энергию вращения. Электродвигатель состоит из неподвижного статора с большими электрическими обмотками, которые создают магнитный поток, воздействующий на магниты во вращающемся роторе. Электродвигатели работают и в обратном направлении: движущийся автомобиль без внешнего источника электроэнергии заряжает свои аккумуляторы. Этот метод называется рекуперативным торможением для электромобилей.

Компания передача крутящего момента от электродвигателя осуществляется через редуктор к трансмиссии. Трансмиссия электромобиля — это система, которая преобразует накопленную электрическую энергию в полезную механическую энергию. Большинство коммерческих электромобилей и даже трансмиссии автомобилей Формулы E имеют только одну трансмиссию, которая менее сложна и более эффективна, чем многоцелевая трансмиссия.

Поскольку кривые мощности бензиновых двигателей имеют предел от 1,500 до 6,000 об/мин, они зависят от эффективной работы сложной трансмиссии со сцеплением и многоступенчатой коробкой передач. В отличие от двигателей внутреннего сгорания, электродвигатели обычно работают на высоких оборотах. Разрыв в производительности усугубляется еще более высокой эффективностью электродвигателей. В сочетании с рекуперацией он достигает 90 %, тогда как существующие барьеры ограничивают КПД двигателей внутреннего сгорания значениями от 25 % до 50 %.

Регулировка скорости

Из уравнения электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения следует, что возможны три пути регулирование его угловая скорость :

Регулирование изменением сопротивления реостата в цепи якоря.
Первый – регулирование скорости путем изменения потока возбуждения двигателя.

Чем больше информации вы можете получить о производительности этой машины, тем больше информации вы можете получить о производительности машины.

Особенности электродвигателя

Это либо отдельная единица оборудования, либо целая система механизмов, разработанная специально для удобства эксплуатации. В состав оборудования могут входить различные средства пуска и останова двигателя (они могут быть ручными или автоматическими), механизмы выбора нужного направления вращения, устройства регулирования скорости совершения вращательных движений и т. д. В систему обязательно входит устройство, обеспечивающее защиту от перегрузок и всевозможных неисправностей.

Каждый электродвигатель оснащен контроллером. Система может различаться по основным характеристикам и степени сложности в зависимости от круга решаемых задач.

В нашем интернет-каталоге вы можете найти как двигатели переменного, так и постоянного тока. Eltra Trade предлагает лучшие цены на двигатели Siemens, двигатели ABB, двигатели Lenze, двигатели Schneider и другие бренды.

Вот почему в большинстве поездов вместо переменного тока используется постоянный ток

Вы когда-нибудь задумывались, какой тип электрического тока используется для питания электрифицированных поездов? Если предпочтение отдается переменному или постоянному току, то почему?

Читай дальше что бы узнать.

Что такое переменный ток?

Переменный ток, также известный как переменный ток, представляет собой электрический ток (поток электронов), который меняет свое направление много раз в секунду через равные промежутки времени. Обычно он используется в источниках питания во многих странах мира.

Стандартный ток, используемый в таких местах, как флипы в США. 60 раза в секунду и, как говорят, имеет частоту 60 Гц. В Европе и большинстве других частей мира переменный ток обычно имеет частоту 50 Гц или переворачивается 50 раза в секунду.

Одним из самых больших преимуществ переменного тока перед постоянным является то, что относительно дешево изменить напряжение любого тока. Он также лучше всего подходит для передачи электрического тока на большие расстояния по сравнению с постоянным током, так как потери энергии значительно снижены.

Кто изобрел переменный ток?

Переменный ток был впервые продемонстрирован Ипполитом Пикси в 1832 году. Машина Пикси, названная генератором переменного тока, была основана на принципах электромагнитной индукции, разработанных Майклом Фарадеем.

Позже Пикси добавил к своему устройству коммутатор для выработки постоянного тока вместо переменного. Первое практическое применение переменного тока было сделано Гийомом Дюшенном в 1850-х годах.

Разработанный для электротерапии, Дюшенн считал, что переменный ток превосходит постоянный ток для электротерапевтического запуска мышц. Во второй половине 1800-х годов переменный ток был усовершенствован благодаря работам Уильяма Томсона, Чарльза П. Стейнмеца и Галилео Феррариса.

Другие элементы системы переменного тока, такие как генератор, трансформатор и системы передачи электроэнергии, были разработаны рядом инженеров из разных стран. Одним из примечательных примеров является, конечно же, Никола Тесла, чья работа по передаче энергии переменного тока окажется ключевой в массовом внедрении переменного тока сегодня.

Что такое постоянный ток?

Постоянный ток или постоянный ток — это еще одна форма электрического тока, который постоянно течет в одном направлении, отсюда и название. Технически определяемый как постоянный поток электронов из области с высокой плотностью электронов в область с низкой плотностью электронов, постоянный ток используется в любом электронном устройстве с батарейным питанием, о котором вы только можете подумать.

Постоянный ток также обычно используется для зарядки аккумуляторов, поэтому перезаряжаемые устройства, такие как ноутбуки и сотовые телефоны, поставляются с адаптером переменного тока, который преобразует переменный ток в постоянный.

Кто изобрел постоянный ток?

В то время как Томаса Эдисона обычно называют изобретателем постоянного тока, эта награда, вероятно, действительно должна достаться итальянскому физику по имени Алессандро Вольта. Его гальваническая батарея, ранняя батарея, была первым устройством в истории, производившим постоянный ток.

Однако первое широкое практическое применение постоянного тока было в электрическом освещении. Вскоре после разработки своей первой практической лампочки накаливания Томас Эдисон попытался найти способ разработать целую систему производства и распределения электроэнергии, чтобы его лампочки можно было использовать в больших масштабах.

С этой целью Эдисон и его компания установили свою первую систему на станции Перл-Стрит в центре Манхэттена. С его помощью они смогли снабдить электроэнергией несколько квадратных кварталов города в первую очередь для искусственного освещения.

Какой сегодня самый распространенный источник питания для поездов?

С момента изобретения локомотивов в 1800-х годах принцип движения поездов изменился до неузнаваемости. Раньше поезда работали на сжигании твердого топлива для выработки пара, а сегодня поезда работают на комбинации чисто электрических, дизель-электрических или газотурбинных двигателей.

Из этих трех поездов дизель-электрические на сегодняшний день являются наиболее распространенными и считаются наиболее эффективными и экономичными. Это связано с тем, что они требуют меньше человеческих усилий и потребляют меньше топлива по сравнению с другими альтернативами.

Впервые они были представлены в 1930-х годах и быстро заменили многие старые паровозы на различных железных дорогах по всему миру. Одним из первых коммерчески успешных дизель-электрических локомотивов были локомотивы E-серии E lectro-Motive Division (EMD). Шестиосный локомотив, они использовались в основном для пассажирских перевозок.

Дизель-электрические поезда оснащены мощным дизельным «тягачом», который вырабатывает электрический ток для использования в тяговых электродвигателях для фактического вращения осей поезда. В зависимости от конструкции поезда он может вырабатывать переменный или постоянный ток с помощью генератора, работающего от дизельного двигателя.

Из-за различных электрических соединений несколько локомотивов могут управляться одним проводником до тех пор, пока не будет управляться одной бригадой.

Современные локомотивы переменного тока, как правило, имеют лучшую тягу и лучшее сцепление с гусеницами, чем более ранние модели. Дизель-электрические поезда переменного тока чаще всего используются для перевозки более тяжелых грузов. Однако дизель-электрические поезда постоянного тока по-прежнему очень популярны, поскольку они относительно дешевле в производстве.

Сегодня их можно найти во многих частях мира и обслуживать как грузовые, так и пассажирские перевозки.

На чем работают электропоезда, на переменном или постоянном токе?

Электропоезда приобрели известность в начале 20 века. Некоторые из первых появились примерно в 1910 году с открытием туннелей реки Гудзон на магистрали Филадельфия-Нью-Йорк Пенсильванской железной дороги.

Поскольку эти туннели были такими длинными, использование паровозов было запрещено из-за выделяемого ими густого дыма. Нужен был альтернативный способ движения поездов, и родился электропоезд.

В течение следующих нескольких десятилетий электропоезда стали более популярными во всем мире и широко использовались в различных высокоскоростных проектах по всему миру (например, сверхскоростные поезда в Японии или TGV во Франции). Это связано с тем, что электропоезда очень эффективны и имеют лучшее соотношение мощности к весу, чем их альтернативы.

Затраты на техническое обслуживание также значительно ниже.

16 кВ Электропоезда переменного тока типа Rc4 в Швеции. Источник: Хенрик Зендельбах/Викисклад.

Большинство электропоездов работают, собирая ток от внешнего источника, а не генерируя его сами. Это может быть либо третий рельс постоянного тока, либо четвертый рельс (как в лондонском метро), либо воздушные линии электропередач (наиболее распространенный тип).

Форма используемого электрического тока может варьироваться в зависимости от региона, при этом во многих странах Европы предпочитают переменный ток. Будь то переменный или постоянный ток, ток поступает в трансформатор, который затем направляется в выпрямитель для преобразования тока в низковольтный постоянный ток для использования в самом поезде.

В зависимости от конструкции поезда этот постоянный ток может либо использоваться непосредственно для питания тяговых двигателей поезда, либо его необходимо преобразовать в трехфазный переменный ток с помощью инверторов. Основное различие между всеми системами поездов постоянного и переменного тока заключается в месте, где ток преобразуется в постоянный — на подстанции или в поезде.

Затем любой неиспользованный ток обычно возвращается в линии электропередач, замыкая цепь.

На сегодняшний день существует около 6 стандартных напряжений, широко используемых в Европе и мире. Это:

600 V DC
750 V DC
1.5 кВ постоянного тока – распространено в Средней и Южной Франции, Японии, Индонезии, Гонконге.
3 кВ постоянного тока – распространено в Испании, Италии и России, Бельгии.
15 кВ переменного тока (16.7 Гц) – распространено в Германии, Австрии, Швеции и Норвегии.
25 кВ переменного тока, 50 Гц (EN 50163) или 60 Гц (IEC 60850) — обычно используется на материковой части Великобритании, в Северной Франции, Португалии и Турции.

Преобразование энергии для систем постоянного тока, как правило, происходит на железнодорожной подстанции с использованием крупного, тяжелого и более эффективного оборудования по сравнению с системами переменного тока. Системы переменного тока, с другой стороны, имеют тенденцию преобразовывать ток в переменный на борту поезда, где пространство ограничено, а потери могут быть значительно выше.