סיווג מנועים חשמליים: סוגי יחידות, מטרת ציוד אסינכרוני וסינכרוני

מנועים חשמליים הם יחידות מגוונות המסוגלות להמיר חשמל לאנרגיה מכנית. כיום ישנם סוגים וסיווגים שונים של מנועים חשמליים המשמשים במתקנים ביתיים ותעשייתיים. טכניקה כזו עשויה להיות שונה בעיקרון הפעולה שלה, אספקת החשמל שלה מזרם ישיר או חילופין, כוח ומטרתה.

עקרון הפעולה ותכונות עיצוב

המכשיר של המנוע החשמלי הוא סטנדרטי, מה שמאפשר לפשט באופן משמעותי את הפעולה ותיקון הציוד. הסטטור והרוטור, שהם המרכיבים העיקריים של הטכנולוגיה, ממוקמים בתוך החריץ הגלילי. כאשר מופעל מתח על פיתול הסטטור הנייח, מתרגש שדה מגנטי, המניע את הרוטור ואת הציר של המנוע החשמלי.

התנועה הקבועה של הרוטור נשמרת על ידי החלפה מחדש של הפיתולים או על ידי יצירת שדה מגנטי מסתובב בסטטור. אם השיטה הראשונה לתמיכה בסיבוב פיר אופיינית לשינויי אספן של יחידות, אז היווצרות שדה מגנטי מסתובב טבועה במנועים אסינכרוניים תלת פאזיים.

גוף המנוע החשמלי יכול להיות עשוי מסגסוגת אלומיניום או ברזל יצוק. בכל מקרה, בחירת חומר הגוף מבוססת על היקף הטכנולוגיה והפרמטרים הדרושים לה לפי משקל.

כל המנועים מיוצרים באותם ממדי התקנה, מה שמפשט באופן משמעותי את התקנתם ואת פעולתם לאחר מכן.

היקף השימוש

מטרת המנוע החשמלי היא רחבה ביותר. יחידות כאלה משמשות להגברת הספק של אותות חשמליים, הן מסוגלות להמיר זרם ישר לזרם חילופין, וניתן להשתמש בהן בסוגים שונים של מכונות חשמליות. נהוג להבחין בין יחידות המיועדות לשימוש בציוד תעשייתי, הנדסת מכונות, במכונות הרמה שונות ובציוד מיוחד. כמו כן, פופולריים מאוד מנועים חשמליים בעלי הספק נמוך, המשמשים בהצלחה בכלים ביתיים ומכשירי מטבח שונים.

סיווג ציוד

כיום, ישנם סיווגים שונים של מנועים חשמליים, הנבדלים בקריטריונים ומאפיינים שונים. בהתאם לתכונות הטכניקה, נהוג לסווג אותה:

1. על פי הפרטים של המומנט, מבדילים יחידות מגנטו-אלקטריות והיסטרזיס.
2. לפי סוג החיבור, נהוג להבחין במנועים בעלי סידור פיר אופקי ואנכי.
3. לפי דרגת ההגנה מפני השפעות סביבתיות, מבחינים בין מוגן, סגור ומוגן פיצוץ.

בשינוי של סוג ההיסטרזיס, סיבוב הציר מבוסס על היפוך המגנטיזציה של הרוטור. מנועים כאלה היו פופולריים בעבר, אבל היום העיצוב שלהם מיושן, כך שהם כמעט לא נמצאים. הנפוצות ביותר הן יחידות מגנטואלקטריות המסוגלות לפעול מסירוגין או זרם ישר, כמו גם דגמים מהסוג האוניברסלי, המופעלים בו זמנית על ידי חילופין וישיר נוֹכְחִי.

מתקנים מגנטואלקטריים

השימוש בשינויים מגנטואלקטריים של מנועי DC מאפשר קבלת מאפיינים דינמיים ותפעוליים מצוינים. תלוי בעיצוב שלו, כזה סוג המנוע מחולק לשתי קטגוריות עיקריות:

• עם מגנטים קבועים;
• עם אלקטרומגנטים.

בשנים האחרונות, שינויים עם אלקטרומגנטים, אשר יש יותר כוח, חסכוניים בפעולה ומאפשרים לך לשנות במהירות את פרמטרי ההפעלה צִיוּד.

במנועי אספנים, מכלול מברשת משמש לחיבור החלקים המסתובבים והנייחים של המנוע. יחידות כאלה ניתן לבצע עם עירור עצמאי ושימוש במגנטים קבועים, אבל יש גם כאלה שיש להם סוג מתרגש מעצמו עם מעורב, רצף או מקביל חיבור. שינויים אספנים בעלי מדדי אמינות בינוניים. הם דורשים שירות מוכשר ובזמן.

למכלולי שסתומים ללא מברשות יש מערכת סגורה הפועלת על העיקרון של מכשירים סינכרוניים. מנועים חשמליים איכותיים ללא מברשות מצוידים בחיישן מיקום הרוטור, בעלי ממיר קואורדינטות, על בסיס הנתונים שמהם פועל המכשיר.

סוגי מנועים של שסתומים יכולים להיות בגדלים ובכוחות שונים. יחידות כאלה משמשות בציוד תעשייתי. הם מצוידים גם בכלים נטענים, צעצועים שונים וטלפונים ניידים.

מנועים חשמליים סינכרוניים

מנועים סינכרוניים AC כוללים שינויים שבהם הרוטור מסתובב באופן סינכרוני עם השדה המגנטי שנוצר. תכונה של יחידות כאלה היא ההספק הגבוה שלהן, שיכול להגיע למאות קילוואט. תחומי השימוש העיקריים בציוד סינכרוני הם מפעלי תעשייה בהספק גבוה, גנרטורים רוח ותחנות כוח הידרואלקטריות.

נהוג להבחין בין מספר שינויים של מנועים חשמליים סינכרוניים:

• סטפר;
• תְגוּבָתִי;
• עם מגנטים קבועים;
• היסטרזיס תגובתי;
• סילון שסתום;
• עם פיתולי עירור;
• סינכרוני היברידי.

עבור מנועים סינכרוניים צעדים עם תנועה זוויתית בדידה של הציר, מיקום הרוטור יקבע על ידי הפעלת מתח על פיתולי הלולאה. המעבר למיקום אחר של הפיר מתבצע על ידי הוצאת חשמל מפיתולים מסוימים ואז אספקת מתח לפיתולים אחרים של השנאי.

כמו כן, נמצא בשימוש נרחב מנוע סרבנות שסתום, שבו הפיתול עשוי מאלמנטים מוליכים למחצה. יחידות תגובת שסתומים מאופיינות בכוח מוגבר, בעוד שהן ניתנות לשליטה מלאה על ידי אלקטרוניקה, מה שמאפשר גם לשמור על מינימום סל"ד וגם להגיע במהירות לעוצמה מלאה בתדירות מקסימלית מהפכות. היתרונות של מנועים סינכרוניים הם:

• מהירות סיבוב יציבה;
• רגישות נמוכה לירידות מתח ברשת;
• היכולת להשתמש כמחולל חשמל;
• צריכת חשמל מינימלית.

עם זאת, ישנם עדיין חסרונות של מכשירים סינכרוניים. אלה כוללים קשיי התנעה, קשיי תחזוקה ובעיות התאמת מהירות הציר. המטרה העיקרית של מכשירים כאלה היא ציוד תעשייתי רב עוצמה, שבו מוערכים ביצועי היחידות ואמינותן.

שינויים אסינכרוניים

עבור מנועי אינדוקציה AC, מהירות הרוטור תהיה שונה מהשדה המגנטי. יחידות כאלה נקראות גם אינדוקטיביות, אשר מוסבר על ידי העיקרון של יצירת שדה מגנטי, המתרחש עקב תנועת הסטטור. שינויים אסינכרוניים הם הנפוצים ביותר, אשר מוסבר על ידי פשטות העיצוב שלהם, אמינות, עמידות, כמו גם האפשרות לבצע את שניהם מתקנים תעשייתיים כבדים ומנועים חשמליים קטנים המיועדים לשימוש ביתי כלים.

בהתאם לסוג הזרם החשמלי שבו פועלות יחידות כאלה, הם בדרך כלל מחולקים לשלוש קטגוריות:

• שלב בודד;
• דו-פאזי;
• תלת פאזי.

הנפוצים ביותר כיום הם מנועים אסינכרוניים חד פאזיים המסוגלים לפעול מרשת חשמל ביתית. תכונה של מנועים חד-פאזיים היא נוכחותם של סלילה עובדת אחת בלבד ורוטור כלוב סנאי על הסטטור. זרם חד-פאזי מתחלף מסופק לליפוף הסטטור, אשר מניע את הרוטור וציר המנוע לסיבוב. לרוטור עצמו יש ליבה גלילית עם תאים מיציקת אלומיניום ולהבי אוורור פתוחים. מנועים חד פאזיים של כלוב סנאי משמשים במכשירים קטנים כגון משאבות מים ומאווררי חדרים.

מנועים אסינכרוניים דו-פאזיים מיועדים לשימוש ברשת AC חד-פאזי. התכונה שלהם היא נוכחות של שני פיתולים עובדים על הסטטור, הממוקמים בניצב אחד לשני. במהלך פעולת היחידה, זרם חילופין מסופק ישירות לפיתול אחד, ולשנייה דרך קבל הסטת הפאזה המתאים. ביציאה נוצר שדה מגנטי מסתובב, המקל על התנעת המנוע החשמלי ובהמשך שומר על מהירות גבוהה באופן עקבי.

מנועים תלת פאזיים יכולים להיות בעלי כלוב סנאי ורוטור פאזה. היחידות מצוידות בשלושה פיתולי עבודה הממוקמים במקביל זה לזה על הסטטור. כאשר המנוע מופעל ברשת תלת פאזית, לשדה המגנטי יש שינוי במרחב ביחס לליפוף ב-120 מעלות. הנוכחות של שדה קצר מקלה על הפעלת המכשיר, תוך שמירה על מהירות יציבה לאחר מכן. שינויים של מנועים עם רוטור פצע נבדלים על ידי כוח מוגבר ומשמשים בעיקר בציוד תעשייתי.

היתרונות של מנועים חשמליים אסינכרוניים הם עמידותם בפני עליות מתח ורבגוניות השימוש. בשל פשטות התכנון, התחזוקה לאחר מכן מפשטת מאוד, והציוד עצמו אמין ביותר ואינו גורם לבעיות במהלך הפעולה. בהתאם לשינוי שלהם, המתקנים יכולים לפעול ממקור חשמל רב עוצמה בתלת פאזי רשת, ומספק החשמל הביתי, המאפשר להשתמש בהם במכשירי חשמל ביתיים שונים ובכל מיני מכשירי חשמל.

מנועים חשמליים הם המכשירים הפשוטים והאמינים ביותר שנמצאים בשימוש נרחב בתעשייה ובחיי היומיום. סוגי המנועים החשמליים הקיימים כיום מאפשרים לבחור יחידה שתענה במלואה על מאפייני פעולתה. בעזרת מנועים כאלה, מכונות וציוד עוצמתיים, ניתן להניע משאבות יעילות. אף מכשיר חשמלי ביתי אחד לא יכול להסתדר בלי השימוש בהם.