סוגי מנועים חשמליים ועקרונות עבודתם

דמיין כיצד היה נראה העולם המודרני אם כל המנועים החשמליים ייעלמו ממנו פתאום. נניח שהיינו מחליפים אותם במנועי חום. אך מנועי החום מגושמים, פולטים גזי קיטור ופליטה, בעוד שמנועים חשמליים בעלי עוצמה דומה הם קומפקטיים, מתאימים בצורה מושלמת למכונות, כלי רכב חשמליים וציוד אחר, תוך שהם ידידותיים לסביבה, חסכוניים ואמינים. אי אפשר לדמיין את העולם המודרני ללא מנועים חשמליים, מה שמקל מאוד על עבודתם של אנשים, בקיצור, הופך את חיינו לנוחים יותר.

בזכות מנועים חשמליים אנו מקבלים אנרגיה מכנית מאנרגיה חשמלית. ותכונות המשקל והגודל, העוצמה ומספר הסיבובים לדקה הם בעלי חשיבות מכרעת בתהליך זה, אשר בתורם קשורים הן לתכונות העיצוב של המנועים והן לפרמטרים של מתח האספקה.

לפי סוג מתח האספקה, מנועים חשמליים הם: AC או DC. בשיטת הבקרה: צעד, ליניארי, סרוו (סרוו). מנועי זרם חילופין, בתורם, הם אסינכרוניים וסינכרוניים. בואו נסתכל על סוגי המנועים החשמליים, נציין את התכונות שלהם ונדבר על עקרונות הפעולה של כל אחד מהם.

מנועי DC

לבניית כוננים חשמליים עם מאפיינים דינאמיים גבוהים משתמשים במנועי DC. הם מאופיינים בכושר עומס יתר וסיבוב אחיד. מדובר במנועי DC שמשמשים לרוב בכלי רכב חשמליים. הם מצוידים בכלי מכונות, מכונות, יחידות רבות, כולל מכשירי חשמל ביתיים.

פעולת מנוע DC הקלאסי מבוססת על סיבוב המסגרת עם זרם בשדה מגנטי חיצוני: זרם מועבר למסגרת דרך מכלול אספן המברשות, והשדה המגנטי של הסטטור מתקבל מגנטים קבועים או מאותו זרם ישר (שדה מגנטי של הסליל עם זרם) . כתוצאה מכך המסגרת הנוכחית מסתובבת בשדה מגנטי. במקום המסגרת, סליל עם זרם במעגל המגנטי - רוטור יכול לבלוט.

מנועי AC

מנועי זרם חילופין נמצאים בשימוש נרחב מאוד בחיי היומיום ובתעשייה, מכיוון שהם נחשבים למגוונים יותר בהשוואה למנועי DC. מנועי AC הם בעלי עיצוב פשוט, הם אמינים יותר ממנועי DC, והם יומרות בטיפול.

לדוגמא, מרבית המאווררים הביתיים והמנדפים התעשייתיים מצוידים במנועי AC אסינכרוניים. הם מצוידים בכננות, משאבות, כלי מכונה. הפשטות של מנועי AC תדרים תעשייתיים היא היעדר מכלול אספן מברשות ואלקטרוניקה מורכבת.

מנועי צעד

מנועי צעד פועלים על ידי המרת פולסים חשמליים DC נפרדים לתנועות מכניות (שלבים). ציוד משרדי, כלי מכונה, רובוטים - בכל מקום בו נדרשים מהירות גבוהה ואחידות תנועה של גוף העבודה, משתמשים כיום במנועים חשמליים צעד אחר צעד. כדי לשלוט במהירות הסיבוב של הרוטור, היחידה האלקטרונית שולטת על קצב חזרות הדופק ועל מחזור התפקיד שלהם. מנוע צעד הוא מנוע DC נטול מברשות ללא סינכרון.

סרוו (סרוו מוטורים)

כונן סרוו (כונן סרוו) הוא מנוע DC היי-טק. בניגוד למנוע הצעד, למנוע הסרוו יש גם חיישן מיקום רוטור, המיישם את מנגנון המשוב השלילי.

מנועים מסוג זה מסוגלים לפתח סיבובים ועוצמה גבוהים, כמו מנועי DC צעדים, אך ההתאמה של מיקום גוף העבודה מדויקת יותר. עבור מכונות CNC, כונן סרוו הוא בדיוק מה שאתה צריך. מכונות תעשייתיות רבות ומודרניות מצוידות בכונני סרוו המשולבים במערכת בקרת מחשבים ברמת דיוק גבוהה.

מנועים חשמליים לינאריים

במקום רוטור, למנוע DC ליניארי יש מוט (מוט) עם מגנטים המועברים באופן לינארי דרך הסטטור ביחס למשרן. מנועים מסוג זה צוברים פופולריות ככוננים של מנגנונים עם תנועות הדדיות במהלך הפעולה.

זהו פיתרון אמין וחסכוני, ומבטל את הצורך להשתמש בכל תיבת הילוכים מכנית. פולסים של הקוטביות והמשך הנדרש נשלחים לסליל ויוצרים שדה מגנטי בתצורה הרצויה, אשר מצדו פועל על המוט, ומעקב אחר המיקום הנוכחי של המוט הודות לחיישני הול המובנים בתוך הסטטור.

מנועים סינכרוניים

באומרם "מנוע סינכרוני", הם מתכוונים באופן מסורתי למנוע זרם חילופין, בו המהירות הסיבובית (או המהירות הזוויתית) של הרוטור שווה למהירות הזוויתית של השטף המגנטי בחלל הסטטור. לרוב מדובר במנועים שהרוטורים שלהם נושאים מגנטים קבועים או מתפתל עירור, ויוצרים שדה מגנטי מהותי חזק שמונע החלקה.

במנועים סינכרוניים, לכן מהירות הרוטור קבועה. מאווררים עוצמתיים, מנופים, משאבות, - ביישומים רבים בהם נדרשת הספק גבוה ומהירות קבועה, ללא קשר לעומס, משתמשים במנועים סינכרוניים.

מנועי אינדוקציה

לרוב, מנוע אסינכרוני נקרא מנוע זרם חילופין, בו התדר (או המהירות הזוויתית) של סיבוב הרוטור שונה מהמהירות הזוויתית של השטף המגנטי של הסטטור. כלומר, במנוע כזה יש "החלקה". מנועי אינדוקציה AC הם כלוב סנאי (סוג "כלוב סנאי") רוטור או רוטור סיבובי.

מנועים אסינכרוניים חזקים יותר מיוצרים עם רוטור פאזה, גודל השטף המגנטי ברוטור כזה מוסדר על ידי ריאוסטט, ומהירות הסיבוב מתכווננת. פחות קריטי (לתלות במהירות הרוטור בעומס) ציוד מצויד במנועים אסינכרוניים עם רוטור כלוב הסנאי.

ראו גם באתר שלנו: סוגי גנרטורים חשמליים ועקרונות עבודתם