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Motor eléctrico Funcionamiento monofásico del motor de inducción

Motor eléctrico Funcionamiento monofásico del motor de inducción

Motor eléctrico Funcionamiento monofásico del motor de inducción

En términos generales, el motor es un dispositivo de conversión de energía eléctrica, que incluye un motor giratorio y un motor estacionario. El motor giratorio es un dispositivo de conversión de energía que realiza la conversión mutua entre energía eléctrica y energía mecánica según el principio de inducción electromagnética; El motor estático es un dispositivo electromagnético que realiza un cambio de voltaje de acuerdo con la ley de inducción electromagnética y el principio de equilibrio de potencial magnético, también conocido como transformador. En este documento, discutimos principalmente el motor rotativo. Hay muchos tipos de motores rotativos, que se utilizan ampliamente en el campo de la industria moderna. Se puede decir que habrá un motor giratorio con motivo de la aplicación de energía eléctrica. En comparación con el motor de combustión interna y el motor de vapor, la eficiencia de funcionamiento del motor giratorio es mucho mayor; Además, la transmisión de energía eléctrica es más conveniente y económica que otras fuentes de energía. Además, la energía eléctrica también tiene las características de control limpio, libre de contaminación y fácil. Por lo tanto, la aplicación del motor giratorio se está volviendo cada vez más amplia en la vida real y en la práctica de la ingeniería. Diferentes motores tienen diferentes aplicaciones. Con el desarrollo continuo de la tecnología de fabricación de motores y la profundización de la investigación sobre el principio de funcionamiento de los motores, todavía hay muchos motores nuevos, como el motor de CC sin escobillas sin ranura desarrollado por la compañía EAD en los Estados Unidos, el paso a paso híbrido de baja potencia motor desarrollado por servo company en Japón, y el motor de baja velocidad de par grande desarrollado por China para máquinas herramientas industriales y bicicletas eléctricas. Este documento analiza principalmente los tipos y aplicaciones de algunos motores.

1. Situación actual de la industria del motor

En la actualidad, la capacidad instalada total de motores en China ha alcanzado más de 400 millones de KW y el consumo de energía anual ha alcanzado los 120 mil millones de kwh, lo que representa el 60 % del consumo de energía nacional total y el 80 % del consumo de energía industrial. Entre ellos, la capacidad total instalada de ventiladores, bombas de agua y compresores superó los 200 millones de KW, y el consumo anual de energía alcanzó los 800 mil millones de kwh, lo que representa aproximadamente el 40 % del consumo total de energía nacional. Por lo tanto, los requisitos de ahorro de energía de los motores son grandes y el efecto de ahorro de energía puede reflejarse mejor. Se adoptan nuevos diseños de motores, nuevas tecnologías y nuevos materiales para mejorar la eficiencia de salida al reducir la pérdida de energía electromagnética, energía térmica y energía mecánica. La eficiencia del motor de alta eficiencia y ahorro de energía es aproximadamente un 3% - 5% más alta que la del motor tradicional. En la actualidad, la proporción de motores que alcanzan el índice de eficiencia energética de nivel 2 es inferior al 10%, por lo que su espacio de desarrollo es amplio. Con el desarrollo y la aplicación de la tecnología electrónica de potencia, la tecnología informática, la tecnología microelectrónica y la teoría de control, el campo de aplicación de los motores pequeños y medianos es cada vez más amplio.

 

2. Patrón de la industria del motor

Como dispositivo importante para la conversión de energía electromecánica, el motor es el componente básico de la transmisión eléctrica. Tiene una amplia gama de aplicaciones, una gran variedad de productos y especificaciones complejas. Las características de su producto determinan que la concentración industrial no es alta, hay muchas empresas productivas y subindustrias involucradas, y no hay características periódicas, regionales y estacionales evidentes. En la actualidad, hay más de 2000 fabricantes de motores diferenciales y pequeños y medianos nacionales y fabricantes de apoyo, lo que se ha convertido en un producto básico indispensable en la modernización de la economía nacional y la defensa nacional. Hay muchos fabricantes en la industria nacional de motores pequeños y medianos y diferenciales. La competencia en el mercado se refleja principalmente en el contenido técnico, el precio y la escala de producción de los productos. Debido al mecanismo de mercado imperfecto, la competencia de precios en la industria es más intensa, lo que ha tenido un impacto adverso en el desarrollo benigno de la industria. Con la aplicación del etiquetado de eficiencia energética del motor, la manifestación del papel de supervivencia en el mercado del más apto y el mayor fortalecimiento de las barreras de entrada a la industria, el impacto de la competencia de precios se debilitará gradualmente.

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3. Pronóstico de perspectivas de la industria del motor

En la actualidad, la maquinaria eléctrica de China representa alrededor del 21.5 % del mercado mundial de maquinaria eléctrica, que aumentará con la recuperación del entorno económico internacional. El mercado doméstico crecerá más rápido que los mercados europeo y americano y otros países en el próximo plan quinquenal, especialmente el mercado de motores de alta eficiencia. Tendencia futura de los motores después de 2015, la demanda de motores cambiará a motores estándar IE2 y la cuota de mercado de los motores IE4 de ultra alta eficiencia no es alta. Se prevé que la cuota de mercado de los motores de ultra alta eficiencia tipo IE4 alcance el 5 % en 2015. La recuperación del entorno económico mundial en 2014 ha comenzado a tomar forma y será más fuerte en 2015. Con este viento de recuperación económica , como el aumento de la inversión en las industrias de producción y construcción, como la construcción marina y la construcción de barcos y la infraestructura nacional, la inversión en la industria militar y la recuperación de la producción de varios fabricantes de electrodomésticos, la demanda de motores será 7% - 10% superior a la de 2013. Con el fin de ponerse al día con el "ferrocarril de alta velocidad" apoyado por las políticas nacionales, las empresas aumentarán la inversión en el uso y la promoción de motores de alta eficiencia. En comparación con 2013, se espera que la tasa de promoción de los motores de alta eficiencia que han completado el plan de eficiencia energética supere el 95 % y que haya un cierto avance en la transformación del sistema de ahorro de energía del motor. El consumo de aplicaciones de motor en campos no industriales siempre ha sido el motor de la industria del motor. La industria automotriz es el principal comprador de motores no industriales. Los vehículos ligeros tienen más de 30 motores por vehículo en promedio. La demanda de motores en electrodomésticos y productos residenciales (calefacción, ventilación y aire acondicionado), por ejemplo, más de 450 millones de frigoríficos y lavadoras utilizan motores cada año; La unidad de disco y el ventilador de cada computadora usarán de 3 a 6 motores pequeños. En comparación con el crecimiento de los electrodomésticos, se espera que el sistema HVAC residencial impulse un crecimiento más rápido de los motores. La recuperación económica es el entorno general, la política es la fuerza impulsora y el mercado es la fuerza impulsora. En 2015, captar la dirección industrial y combinar indicadores de política será una situación nueva para el mercado de la industria del motor.

 

4. Clasificación y aplicación del motor.

 

Como todos sabemos, el motor es una parte importante del sistema de transmisión y control. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología modernas, el enfoque del motor en la aplicación práctica ha comenzado a cambiar de transmisión simple a control complejo; Especialmente para el control preciso de la velocidad, la posición y el par del motor. Sin embargo, los motores tienen diferentes diseños y modos de conducción según las diferentes aplicaciones. A primera vista, parece que la selección es muy compleja. Por lo tanto, para las personas, la clasificación básica se realiza según el propósito de los motores giratorios. A continuación, presentaremos gradualmente los motores básicos más representativos y de uso común: motor de control, motor de potencia y motor de señal.

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5. Motor de señal

Motor de señal de 5.1 posiciones

En la actualidad, los motores de señal de posición más representativos son resolver, inductosyn y synchro.

Introducción: el resolver/transformador es un sensor electromagnético, también conocido como resolver síncrono. Es un pequeño motor de CA que se utiliza para medir el ángulo. Se utiliza para medir el desplazamiento angular y la velocidad angular del eje giratorio del objeto giratorio. Está compuesto por estator y rotor. Como lado primario del transformador, el devanado del estator recibe el voltaje de excitación y la frecuencia de excitación suele ser de 400, 3000 y 5000 Hz. Como lado secundario del transformador, el devanado del rotor obtiene el voltaje inducido a través del acoplamiento electromagnético.

Estado de la aplicación: el resolutor es un tipo de dispositivo de detección de velocidad, posición y ángulo de precisión, que es adecuado para todas las ocasiones del resolutor del resolutor en las que se utiliza un codificador rotatorio, especialmente en ocasiones en las que el codificador rotatorio no puede funcionar normalmente, como alta temperatura, frío severo, humedad, alta velocidad y alta vibración. Debido a las características anteriores, el resolver puede reemplazar completamente al codificador fotoeléctrico y es ampliamente utilizado en sistemas de detección de ángulo y posición en sistemas de servocontrol, sistemas de robot, herramientas mecánicas, automóviles, energía eléctrica, metalurgia, textiles, impresión, aeroespacial, barcos, armas, electrónica, metalurgia, minas, campos petrolíferos, conservación de agua, industria química, industria ligera, construcción y otros campos. También se puede utilizar para la transformación de coordenadas, la triangulación y la transmisión de datos angulares. También se puede utilizar en un dispositivo de conversión digital de ángulo como un cambiador de fase de dos fases.

 

5.2 Inductosyn

Introducción: sensor de desplazamiento que convierte la señal de desplazamiento angular o lineal en voltaje de CA, también conocido como resolver planar. Tiene dos tipos: tipo disco y tipo lineal. En el sistema de visualización digital de alta precisión o el sistema de circuito cerrado NC, el disco inductosyn se usa para detectar la señal de desplazamiento angular, y el inductosyn lineal se usa para detectar el desplazamiento lineal. Inductosyn es ampliamente utilizado en servos giratorios de alta precisión, antenas de radar, posicionamiento y seguimiento de artillería y radiotelescopio, máquinas herramienta CNC de precisión y sistemas de detección de posición de alta precisión.

Estado de la aplicación: inductosyn se ha utilizado ampliamente en mediciones estáticas y dinámicas de gran desplazamiento, como CMM, máquinas herramienta CNC controladas por programa, máquinas herramienta pesadas de alta precisión y dispositivos de medición de centros de mecanizado.

Inductosyn utiliza el principio de acoplamiento electromagnético para realizar la detección de desplazamiento, lo que tiene ventajas obvias: alta confiabilidad, fuerte capacidad anti-interferencia, bajos requisitos para el entorno de trabajo, puede funcionar normalmente sin control de temperatura constante y entorno deficiente, y es adecuado para entornos hostiles de sitio industrial; El sensor de rejilla realiza una detección de desplazamiento basada en un mecanismo fotoeléctrico. Tiene alta resolución, medición precisa y una instalación y uso convenientes. El sensor de rejilla cerrada se usa más ampliamente en la medición de longitud que el inductosyn debido a su fuerte adaptabilidad al entorno de trabajo, la mejora de la relación precio-rendimiento del sensor de rejilla y la reducción de la complejidad técnica.

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5.3. Sincronía

Introducción: synchro es un micromotor de inducción que cambia el ángulo a voltaje de CA o de voltaje de CA a ángulo utilizando las características del paso de autoajuste. Se utiliza como sensor de desplazamiento para medir el ángulo en el servosistema. El sincronizador también se puede utilizar para realizar la transmisión, transformación, recepción e indicación de señales de ángulo a larga distancia. Dos o más motores pueden mantener automáticamente el mismo cambio de ángulo o rotación síncrona de dos o más ejes giratorios que no están conectados entre sí mecánicamente a través de la conexión de circuitos. Este rendimiento del motor se denomina característica de autoajuste. En el servosistema, el sincronizador utilizado por la parte que genera la señal se denomina transmisor, y el sincronizador utilizado por la parte que recibe la señal se denomina receptor. Synchro se usa ampliamente en sistemas de indicación síncrona de posición y azimut como metalurgia y navegación, y servosistemas como artillería y radar.

Estado de la aplicación: el sincronizador también se puede utilizar para realizar la transmisión, transformación, recepción e indicación de señal de ángulo a larga distancia. Dos o más motores pueden mantener automáticamente el mismo cambio de ángulo o rotación síncrona de dos o más ejes giratorios que no están conectados entre sí mecánicamente a través de la conexión de circuitos. Este rendimiento del motor se denomina característica de autoajuste. En el servosistema, el sincronizador utilizado por la parte que genera la señal se denomina transmisor, y el sincronizador utilizado por la parte que recibe la señal se denomina receptor. Synchro se usa ampliamente en sistemas de indicación síncrona de posición y azimut como metalurgia y navegación, y servosistemas como artillería y radar.

 

Motor de señal de 5.4 velocidades

El motor de señal de velocidad más representativo es el tacogenerador, que es esencialmente un elemento magnético electromecánico que convierte la velocidad en una señal eléctrica, y su voltaje de salida es directamente proporcional a la velocidad. En términos de principio de funcionamiento, pertenece a la categoría de "generador". El tacogenerador se utiliza principalmente como elemento amortiguador, elemento diferencial, elemento integral y elemento tacómetro en el sistema de control. Así que no me extenderé demasiado aquí.

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6. motor de potencia

6.1 motor CC

Introducción: el motor de CC es el motor más antiguo. A fines del siglo XIX, se puede dividir aproximadamente en dos categorías: con conmutador y sin conmutador. El motor de CC tiene mejores características de control. El motor de CC es inferior al motor de CA en estructura, precio y mantenimiento. Sin embargo, debido al problema del control de regulación de velocidad del motor de CA no se ha resuelto bien, y el motor de CC tiene las ventajas de un buen rendimiento de regulación de velocidad, arranque fácil y arranque de carga, el motor de CC todavía se usa ampliamente, especialmente después de la aparición del tiristor Fuente de alimentación DC.

Estado de la aplicación: en la vida, hay innumerables aplicaciones de productos eléctricos. Ventilador, maquinilla de afeitar, etc. Los motores de CC se utilizan en puertas automáticas, cerraduras automáticas y cortinas automáticas en hoteles. Los motores de CC se utilizan ampliamente en aviones, tanques, radares y otras armas y equipos. El motor de CC también se usa ampliamente en la tracción de locomotoras, como el motor de tracción de CC de locomotoras ferroviarias, el motor de tracción de CC de locomotoras de metro, el motor auxiliar de CC de locomotoras, el motor de tracción de CC de locomotoras mineras, el motor de CC marino, etc. La figura anterior muestra el motor de CC de la serie Z4.

 

6.2 Motor CA

Introducción: el motor asíncrono es un motor de CA que realiza la conversión de energía en función del par electromagnético generado por la interacción entre el campo magnético giratorio del espacio de aire y la corriente inducida del devanado del rotor. Los motores asíncronos son generalmente productos en serie con una amplia variedad de especificaciones. Son los más utilizados en todos los motores y tienen la mayor demanda; En la actualidad, alrededor del 90 % de la maquinaria con accionamiento eléctrico utiliza un motor asíncrono de CA, por lo que su consumo de energía representa más de la mitad de la carga de energía total.

El motor asíncrono tiene las ventajas de una estructura simple, fabricación, uso y mantenimiento convenientes, operación confiable, baja calidad y bajo costo. Además, el motor asíncrono tiene una alta eficiencia operativa y buenas características de funcionamiento. Funciona a una velocidad constante desde sin carga hasta con carga completa, lo que puede cumplir con los requisitos de transmisión de la mayoría de la maquinaria de producción agrícola e industrial. Los motores asíncronos se utilizan principalmente para impulsar la mayoría de la maquinaria de producción agrícola e industrial, como máquinas herramienta, bombas de agua, sopladores, compresores, equipos de elevación, maquinaria de minería, maquinaria industrial ligera, maquinaria de procesamiento de productos agrícolas y secundarios, así como electrodomésticos y dispositivos médicos. dispositivos.

Estado de la aplicación: el motor asíncrono monofásico y el motor asíncrono trifásico son más comunes en el motor asíncrono. El motor asíncrono trifásico es el cuerpo principal del motor asíncrono. El motor asíncrono trifásico se puede utilizar para impulsar todo tipo de maquinaria general, como compresores, bombas de agua, trituradoras, máquinas herramienta de corte, maquinaria de transporte y otros equipos mecánicos, que se utilizan ampliamente en las minas. Mecánica. Se utiliza como motor principal en diversas empresas industriales y mineras, como la metalurgia, el petróleo, la industria química y la central eléctrica. En el caso de motores utilizados para accionar sopladores, molinos de carbón, trenes de laminación y polipastos, se proporcionarán los datos técnicos pertinentes al realizar el pedido, y se firmará un acuerdo técnico como base para el diseño especial de los motores a fin de garantizar un funcionamiento fiable de los motores. Asíncrono monofásico Los motores se utilizan generalmente donde la fuente de alimentación trifásica es inconveniente. La mayoría de ellos son motores de micro y pequeña capacidad, que se utilizan ampliamente en electrodomésticos, como ventiladores eléctricos, refrigeradores, acondicionadores de aire, aspiradoras, etc.

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