电机在工业上的应用及发展趋势,很详细

导读:

电机(英文:Electric machinery,通常称为电动机,它指的是一种电磁装置。。在电路中,使用字母M(旧标准D)。。其主要功能是产生驱动力矩。,作为电器或各种机器的电源。。发生器由电路中的字母G表示。。它的主要功能是将机械能转化为电能。,目前最常用的是,热能利用、水力可以驱动发电机转子发电。。

工业、农业、交通、邮电、军事、铁路、科学研究中的大型机电设备、金属加工设备、生产流水线、租赁工程设备的建设、电梯、医疗器械、刺绣纺织设备、空调、在其他地方主要有用于电机控制的伺服电机。、步进电动机、力矩电动机、开关磁阻电机与无刷直流电动机。

伺服电动机

伺服电机广泛应用于各种控制系统中。,输入电压信号可以转换为MO的机械输出。,阻力控制元件,从而达到控制目的。。 伺服电机分为DC和AC.两种。;最早的伺服电机是一种通用的直流电动机。,在控制精度低的条件下,采用普通直流电机作为伺服电机。。目前的直流伺服电机在结构上讲。,这是一个小功率直流电动机。,励磁主要受电枢和磁场的控制。,但通常使用电枢控制。。

旋转电机的分类,直流伺服电机能很好地满足控制系统的要求。,但是因为换向器,有许多不足之处。:换向器和电刷之间容易产生火花。,干扰驾驶员工作,它不适用于可燃气体场合。;电刷和换向器之间有摩擦。,将产生更大的死区。;结构复杂,维护更加困难。。

交流伺服电机本质上是两相异步电动机。,主要有三种控制方法。:幅值控制、相位控制与幅相控制。

一般地,伺服电机要求电机的转速由Volt控制。;速度随电压信号的变化而不断变化。;电机的响应速度很快。、体积要小、控制功率小。。

步进电动机

所谓步进电机是一种变换电能的执行机构。;更通俗一点讲:由步进驱动器接收脉冲信号。,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。我们可以通过控制麻木来控制电动机的角位移。,从而达到精确定位的目的。;同时,可以控制电机的速度和加速度。,从而达到速度控制的目的。。

目前,比较常用的步进电动机包括反应式步进电动机(VR)、永磁步进电动机(PM)、混合式步进电机(HB)和单相步进电机。。

步进电机与普通电机的区别主要在于,这就是特色。,步进电机可与现代数字控制技术相结合。。但步进电机控制精度高。、速度变化范围、低速性能不如传统的D闭环控制;因此,它主要用于精度不高的场合。。

因为步进电机结构简单。、高可靠性低成本的特点,因此步进电机广泛应用于生产实践的各个领域。;特别是在NC机床制造领域。,步进电机不需要A/D转换。,能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移,因此,它一直被认为是数控机床最理想的执行机构。。

数控机床的应用,步进电机也可以在其他机器上使用。,例如,作为自动送料器中的电动机。,作为普通软盘驱动器的电动机,它也可应用于打印机和绘图仪。。

此外,步进电机也存在许多缺陷。;因为步进电机没有负载启动频率。,因此步进电机可以低速运行。,但是如果它在一定的速度以上,它就不会启动。,伴随着尖锐的尖叫声。;不同制造商细分驱动器的精度可能会有所不同。,细分数越大,精度越高。;并且,步进电机低速旋转时存在较大的振动和噪声。。

力矩电动机

所谓的力矩电动机是一种扁平型多极永磁直流电动机。电枢有更多的凹槽。、换向器数量与串联导体数,减小转矩脉动和速度脉动。力矩电机有两种直流力矩电机和交流力矩电机。。

其中,直流力矩电机的自感电抗非常小。,所以反应是好的。;输出转矩与输入电流成正比。,独立于转子速度和位置;当接近闭锁状态和方向时,它可以低速运行。,因此,轴上的负载可以产生非常高的转矩惯性比。,它还消除了由于使用减速齿轮引起的系统误差。。

交流力矩电机可分为同步和异步两种类型。,目前,鼠笼式异步力矩电机普遍使用。,它具有低速、强转矩的特点。。一般地,交流力矩电机在纺织工业中经常使用。,其工作原理和结构与单相AS相同。,然而,鼠笼转子的阻力较大。,因此它的力学性能是柔软的。。

开关磁阻电动机

开关磁阻电机是一种新型调速电机。,结构简单、坚固。,成本低,卓越的调速性能。

无刷直流电动机

无刷直流电动机(BLDCM)是在无刷直流电动机的基础上发展起来的。,但是它的驱动电流是一个绝对的交换。;无刷直流电机可分为无刷电机和无刷电机。。一般地,无刷电机的驱动电流有两种。,一种是梯形波(通常是方波)。,另一种是正弦波。。

有时前者被称为直流无刷电动机。,后者称为交流伺服电机。,确切地说,它是一种交流伺服电机。。无刷直流电机的惯性矩减小,通常采用细长结构。。无刷直流电动机的重量和体积比无刷直流电机小得多。,相应的转动惯量可减少约40%至50%。。永磁材料的加工问题,因此,无刷直流电动机的总容量小于100K。。

电机的线性度和机械特性良好。,宽速度范围,寿命长,维修方便,噪音小。,电刷不存在一系列问题。,因此,这种电机在控制系统中具有很大的潜力。。

变频电机的结构原理

电动机调速与控制,它是工业和农业中的各种机械和办公室。、民生电器设备的基础技术之一。随着电力电子技术的发展、微电子技术的惊人发展,特种变频感应MOTO交流调速方式,具有优良的性能和经济性,在调速领域,它导致了新一代取代传统的速度调节。。

它给各行各业带来的福音在于:提高机械的自动化程度和生产效率。、节约能源、提高产品合格率和产品质量、电力系统容量相应增加、设备小型化、增加舒适度,目前,它正在取代传统的机械调速系统。。

由于变频电源的特殊性,以及高速或低速运行的系统。、速度、动态响应等要求,动力主体电机,提出了苛刻的要求。,将电机带入电磁场。、结构、绝缘新问题。

变频电机的应用

变频调速已成为主流调速系统,它可广泛应用于各行各业,不断变化。。尤其是变频器在工业中的应用日益增多。,变频电机的使用也日益广泛起来,可以说,由于变频电机的优点。,无论我们在哪里使用逆变器,我们都能很容易地看到变量FRIQUE的图形。。

直线电机

用于各种运动控制系统。,特别是伺服系统。 由于交流同步电机(简称同步电机)在可靠性与维护量、功率因数、电机尺寸和转动惯量、控制精度、弱磁比有其自身的优点。,大容量电动机,世界上大多数国家都倾向于使用同步电动机。。例如,高功率空气压缩机的工业应用。、水泵、煤炭与有色金属行业中的大功率提升机和钢厂大容量轧钢机等均采用同步电机驱动。

近几年来,直线电机在机床进给伺服系统中的应用,在世界机床工业中得到了重视。,掀起了我国工业发达地区的直线电机热。机床进给系统,采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)之间的机械传动环节,缩短机床进给链条的长度为零。,因此,这种传输方式也称为零传输。。

零传输传输方式,它带来了原始旋转的性能指标和优点。。高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),整个闭环控制系统的动态响应特性是:,反应异常,敏感。。

精密直线驱动系统消除了传动间隙和误差,减小了由传输系统的滞后引起的跟踪误差。。基于线性位置检测的反馈控制,可以大大提高机床的定位精度。。高动态刚度是由于直接驱动。,避免启动、中速传动部分变扭时的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙引起的运动滞后现象,同时,传动刚度也得到改善。。

其次,速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h),因此,它被用于机床进给驱动。,要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60~100M/min或更高)当然是没有问题的。

也由于上述”零传动”的高速响应性,加速和减速过程大大缩短。。在起动时实现瞬间高速。,它可以在高速下停止。。可以获得更高的加速度。,一般可达到2~10g(g)。,滚珠丝杠传动的最大加速度一般仅限。。行程的长度不限于连接到G的直线电机。,你可以无限期地延长旅程的长度。。

运动与安静、由于变速器SCRE的机械摩擦,噪声较低。,此外,导轨还可以采用滚动导轨或磁垫SUS。,移动时噪音会大大降低。。效率高,因为没有中间传输链路。,消除了机械摩擦的能量损失。,传输效率大大提高。。

交流异步电动机

各种电机的应用最广泛的是交流异步电动机。 )。使用方便。 、运行可靠 、价格低廉 、结构牢固,但功率因数较低。,速度调节也比较困难。。

动力机用大容量低速同步电动机(见同步)。同步电动机具有高功率因数。,它的速度与负载的大小无关。,只有电网频率。工作相对稳定。。直流电动机广泛应用于大范围调速。。但是它有换向器。,结构复杂,价格昂贵,维护困难,不适合恶劣环境。

20世纪70年代以后,随着电力电子技术的发展的发展,交流电机调速技术日趋成熟。,设备的价格日益下降。,已经开始应用。 。电机处于指定工作模式(连续)、短时运行制、断续周期运行制)下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率,使用时应注意铭牌的要求。。

电机运行时,应注意匹配负载。,避免飞行或停车。。有很多方法可以使马达加速。,能适应不同生产机械的速度变化要求。。一般来说,当电机转速被调整时,其输出功率将随。从能源消费的角度,速度调节可分为两种类型。 :保持输入功率不变。 。通过改变调速装置的能耗,调整输出功率调节电机转速。。控制电机输入功率调节电机转速。。

高效电机市场的发展趋势

节能是发展的目的、智能控制是发展的趋势。、无刷直流电动机是发展的重点。 ,随着全球能源危机的日益加剧,政府和企业正在寻求实现可持续发展的途径,增收降耗是目前普遍采用的一种方法。。目前,中国在能源方面还面临许多问题。,平衡能源与生态的关系显得尤为迫切。。

节约能源是发展的关键。

从节约能源、保护环境出发,高效电机是当今国际的发展趋势。,根据欧洲电机的运行时间,CEMEP标准分为EFF1(最大值)。、eff2、EF3(最小)三级,2003年至2006年一步一步。IEC 60034-30标准将电机效率分为IE1(对应eff2)、IE2(对应eff1)、IE3、IE4(最高)四级。

我国承诺从2011年7月1日起执行IE2及以上标准。国际需求与国内能源短缺形势需采取的对策。

智能控制是大势所趋。

随着通信技术的发展,智能控制也成为电机领域的一个热门话题。,日常生活中使用的自动洗衣机、自动窗帘等均能传输智能信号。,电机控制往往简单而智能。,PLC、FPGA、DSP这些技术也越来越多的融合到了电机产业链中。

智能电机控制的功能远远超过传统的电机控制。,智能电动机实现低碳运行,并且故障概率和停机时间也大大减少。,它成为电机控制发展的必然趋势。。例如,智能电源模块可以使用。,使用微控制器或DSP形成电机之间的电源接口。,减少了电机体积,简化了设计。。

该模块的优点是寄生电感较小。、可靠性更高,因为模块中的所有功率器件都使用相同的批处理芯片。,一致性测试性能。智能功率模块可以直接与微控制器接口。,并配有保护电路。。

在MODU内部安装一个内置结温的热敏电阻。、防止上下直通的逻辑保护电路、死区时间控制,以及用于最小化EMI等的驱动波形整形电路。。在模块中,每个驱动器IC可以优化。,具有最小的电磁干扰和驱动损耗,可以完成开关操作。。节能是一个巨大的推动。。

无刷直流电动机是一个热点。

这台电动机已经使用多年了。,目前,该行业将专注于无刷直流电机。,尤其成为当前微特电机的发展热点。无刷直流电动机采用半导体开关器件实现电子CO,用电子开关代替传统的接触换向器和电刷,因此具有很高的可靠性。、无换向火花、低机械噪声的突出优点。

电机系统的节能改造,采用新工艺新材料提高能耗,通过减少电磁能、热能和机械能的损耗来提高电机的效率。直流变频,广泛应用于家用电器工业。专家说,只要新增加的电机及其驱动系统被高性能的,每年可节约1000亿千瓦以上。,这将超过三GOR的年发电总量。,同时,它可以减少二氧化碳排放近100毫。。个人储蓄是一小步。,集体储蓄的一大步,提高高耗能综合节能效果十分乐观。

虽然国家正在积极推进,但目前,电动机系统的节能仍有五大困难。:需要加强技术标准等基础工作。;高效通用和专用设备有待开发;电机系统的合理匹配与运行效率亟待提高;第三方节能服务队伍亟待加强。;激励政策和体制机制有待完善。。

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注