Una sintesi dei principali motori elettrici utilizzati nel settore industriale 2022

introduzione

In campo industriale, i motori asincroni trifase di piccole e medie dimensioni sono attualmente i prodotti motoristici più utilizzati.

Diversi motori a induzione hanno applicazioni diverse, con il continuo sviluppo della tecnologia di produzione dei motori elettrici e la ricerca sul principio di funzionamento dei motori industriali.

Esistono anche molti nuovi tipi di motori elettrici, inclusi motori a magneti permanenti per terre rare, motori a riluttanza commutata, motori a riluttanza sincroni, ecc.

Una breve introduzione alle varie tipologie di motori elettrici

I motori asincroni trifase di piccole e medie dimensioni sono attualmente i prodotti di motori elettrici più utilizzati per applicazioni industriali.

Il motore asincrono trifase è un tipo di motore CA, noto anche come motore a induzione.

Presenta una serie di vantaggi come struttura semplice, facilità di produzione, robustezza, facile manutenzione, basso costo e basso prezzo.

Pertanto, è ampiamente utilizzato nell'industria, nell'agricoltura, nella difesa nazionale, nell'aerospaziale, nella ricerca scientifica, nell'edilizia, nei trasporti e nella vita quotidiana delle persone.

Ha un fattore di potenza basso ed è alquanto limitato nella sua applicazione.

1. Struttura del motore asincrono trifase

Preparare un motore asincrono trifase da smontare e osservarne la struttura dall'esterno verso l'interno.

Lo schema seguente mostra lo schema e la vista in sezione dei motori a induzione trifase.

Dall'esterno dei motori elettrici sono visibili la calotta copriventola, la ventola, le testate destra e sinistra, la targa dati e la scatola morsettiera.

Apri la scatola dei terminali e puoi vedere i terminali e i cavi.

Rimuovere il coperchio della ventola, la ventola e i cappucci terminali, estrarre il rotore e sarà possibile vedere il nucleo dello statore, il nucleo del rotore, l'albero, i cuscinetti e altre parti all'interno del motore.

Il nucleo dello statore è caricato nell'alloggiamento e il nucleo del rotore è montato sull'albero del motore.

Il nucleo dello statore ha bobine (avvolgimenti) e il nucleo del rotore ha una barra di alluminio a forma di gabbia fusa al suo interno.

Avvolgimento con nucleo in ferro a rotore lineare con avvolgimenti del rotore.

Come si può vedere, la struttura base dei motori elettrici a gabbia di scoiattolo è costituita da una parte fissa e immobile, un rotore e altre parti, come mostrato nella figura seguente:

Il motore a magneti permanenti delle terre rare

È un nuovo tipo di motore a magnete permanente emerso all'inizio degli anni '70.

Le proprietà magnetiche dei materiali magnetici permanenti delle terre rare sono così eccellenti che possono essere magnetizzati per creare un forte campo magnetico permanente senza la necessità di energia aggiuntiva.

Il motore a magneti permanenti delle terre rare non solo è altamente efficiente, ma ha anche una struttura semplice, un funzionamento affidabile ed è di piccole dimensioni e leggero.

Possono raggiungere prestazioni elevate (ad esempio alta efficienza, alta velocità, alta risposta) che non possono essere eguagliate dai tradizionali motori elettricamente eccitati e possono anche essere trasformati in motori speciali in grado di soddisfare requisiti operativi specifici.

I motori a magneti permanenti per terre rare ad alte prestazioni sono la base per molte nuove tecnologie e industrie ad alta tecnologia.

In combinazione con l'elettronica di potenza e la tecnologia di controllo microelettronico, può produrre una varietà di prodotti meccatronici con prestazioni eccellenti, come macchine utensili CNC, centri di lavoro, linee di produzione flessibili, robot, veicoli elettrici, elettrodomestici ad alte prestazioni, computer e molto altro.

Con lo sviluppo dei motori sincroni a magneti permanenti, i motori sincroni a magneti permanenti ad alta efficienza per alte temperature, alto vuoto, veicoli elettrici, inverter interni, coppia elevata a basse velocità e autoavviamento stanno gradualmente entrando in applicazioni specifiche.

A causa dei requisiti prestazionali specifici dei motori per le diverse condizioni operative, lo sviluppo generale dei motori a magneti permanenti sta gradualmente mostrando alcune caratteristiche specifiche.

Elevata potenza e altissima velocità come direzione di sviluppo dei motori a magneti permanenti

Per aumentare la potenza nominale del motore a induzione, soggetto ad un certo volume, è necessario aumentare considerevolmente la velocità del motore elettrico a corrente alternata.

I motori a magneti permanenti in terre rare non richiedono avvolgimenti di eccitazione, hanno una struttura relativamente semplice, non hanno fonte di calore nella sezione del campo magnetico, non richiedono dispositivi di raffreddamento, hanno un'elevata coercività del materiale.

Può assumere valori maggiori per la lunghezza del traferro, consentendo così di aumentare notevolmente la velocità.

Direzione ad alte prestazioni

Le moderne attrezzature per l'industria automobilistica presentano una varietà di requisiti ad alte prestazioni.

Come i requisiti di attrezzature militari per fornire una varietà di motori di segnale ad alte prestazioni, centrali elettriche mobili, apparecchiature di automazione con servosistemi e tali motori, aerospaziale con motore a magneti permanenti ad alte prestazioni e alta affidabilità, apparecchiature in fibra chimica con frequenza di precisione di regolazione ad alta velocità motori sincroni, macchine utensili CNC, centri di lavoro, robot con servomotori a magneti permanenti ad alta velocità rispetto a terre rare, computer con motore oscillante e motore mandrino ad alta precisione, ecc., nella direzione dello sviluppo di motori industriali speciali.

Sviluppo nella direzione della leggerezza

Prodotti aerospaziali, veicoli elettrici, macchine utensili CNC, computer, prodotti audiovisivi, dispositivi medici, prodotti meccatronici ottici portatili, ecc., propongono tutti requisiti rigorosi per motori a induzione a gabbia di scoiattolo di piccole dimensioni e leggeri.

Il motore sincrono a magnete permanente è stato sviluppato e applicato nella tecnologia degli ascensori per le sue dimensioni ridotte, il risparmio energetico, le buone prestazioni di controllo, l'azionamento diretto a bassa velocità facile da realizzare, l'eliminazione del dispositivo di riduzione dell'ingranaggio e la regolazione della velocità tramite variazione di frequenza.

Azionamento a riluttanza commutata (SRD)

È l'ultima generazione di sistema di controllo della velocità continuo sviluppato dopo il sistema di controllo della frequenza e il sistema di controllo della velocità del motore CC senza spazzole. Si tratta di un'alta tecnologia integrata di luce, macchine elettriche ed elettricità che integra la moderna microelettronica, la tecnologia digitale, l'elettronica di potenza, la tecnologia fotoelettrica a infrarossi e la moderna teoria elettromagnetica, tecnologia di progettazione e produzione.

Ha un sistema di controllo della velocità sia DC che AC, due tipi di vantaggi del sistema di controllo della velocità.

La Gran Bretagna, gli Stati Uniti e altri paesi economicamente sviluppati sulla ricerca sul sistema di controllo della velocità del motore a riluttanza dell'interruttore sono iniziati in precedenza e hanno ottenuto risultati significativi, livello di potenza del prodotto da pochi w a centinaia di kw, ampiamente utilizzato negli elettrodomestici, nell'aviazione, nell'aerospaziale, elettronica, macchine elettriche e veicoli elettrici e altri campi.

I poli convessi dello statore e del rotore del motore a riluttanza commutata sono laminati da comuni fogli di acciaio al silicio, un processo che riduce al minimo le correnti parassite e le perdite per isteresi nel motore.

Non ci sono avvolgimenti o magneti permanenti sui poli del rotore, né commutatori, né anelli collettori, ecc. I poli dello statore sono avvolti con avvolgimenti concentrati e i due avvolgimenti radialmente opposti sono collegati in serie per formare una fase.

Il motore a riluttanza commutata è un motore elettrico che genera coppia utilizzando una riluttanza irregolare del rotore, noto anche come motore sincrono reattivo, la cui struttura e principio di funzionamento sono molto diversi da quelli dei tradizionali motori AC sincroni e motori DC.

It does not rely on the interaction of the magnetic fields generated by the stator and rotor winding currents to produce torque, but on the "principle of minimum reluctance" to produce torque.

This means that "the magnetic flux always closes along the path of least resistance, thus creating a magnetic pull, which in turn creates an electromagnetic torque of a magnetoresistive nature" and "the magnetic lines of force have the nature of trying to shorten the path of the flux in order to reduce the resistance and increase the permeability".

Motore sincrono magnetoresistivo

È l'evoluzione dello stesso motore asincrono a gabbia, il cui rotore ha una resistenza di avvolgimento in fusione di alluminio del tipo a gabbia, ma con una fessura di reazione corrispondente al numero di poli dello statore (solo la parte convessa del ruolo, nessun avvolgimento di eccitazione e magneti permanenti) , utilizzato per generare una coppia sincrona di riluttanza.

I motori sincroni magnetoresistivi sono suddivisi in motori monofase, condensatori monofase, condensatori di avviamento monofase e condensatori monofase a doppio valore.

Aree di applicazione: i motori sincroni a riluttanza sono utilizzati principalmente nella produzione industriale e agricola, nei trasporti, nella difesa nazionale, negli elettrodomestici commerciali e domestici, nelle apparecchiature mediche ed elettriche, ecc.

Analisi SWOT dei quattro tipi di motori elettrici sopra indicati

1) Motori asincroni trifase di piccola e media taglia

Vantaggi: alta affidabilità, basso costo, elevata maturità tecnologica, elevata quota di mercato.

Svantaggi: bassa efficienza dei motori ordinari, soglia tecnica bassa, concorrenza agguerrita, innovazione tecnica insufficiente.

Opportunità: in luoghi con elevati requisiti di affidabilità delle condizioni di lavoro, è possibile soddisfare le normali condizioni di lavoro e la promozione di motori industriali ad alta efficienza è al centro degli sforzi di risparmio energetico.

Minacce: il mercato dei magneti permanenti delle terre rare è in espansione, soprattutto nel mercato dei motori ad alta efficienza.

(2) Motori a magneti permanenti a terre rare

Vantaggio: non solo alta efficienza, ma anche struttura semplice, funzionamento affidabile, ma anche dimensioni ridotte e peso leggero.

Svantaggi: il costo è superiore del 30% rispetto ai motori asincroni e la smagnetizzazione avverrà a temperature elevate per un lungo periodo.

Opportunità: giacimenti petroliferi, industria tessile e delle fibre chimiche, industria della ceramica e del vetro e ventilatori e pompe con lungo tempo di funzionamento annuale.

Quota di mercato in graduale espansione.

Minacce: non può essere utilizzato in luoghi con troppa potenza, soprattutto perché il costo è troppo alto e il processo di produzione è difficile.

(3) Motori a riluttanza commutata

Vantaggi: struttura semplice del motore, basso costo, utilizzabile per operazioni ad alta velocità. Circuito di alimentazione semplice e affidabile, elevata coppia di avviamento, bassa corrente di avviamento, adatto per avviamenti e arresti frequenti, operazioni di conversione avanti e indietro, buone prestazioni di regolazione della velocità.

Svantaggi: rumore elevato e pulsazioni di coppia significative a basse velocità. Deve essere utilizzato con un controller e il costo di entrambi insieme è elevato. La gamma di potenza attuale è 8kw-400kw ed è adatta solo per applicazioni speciali. Nelle aree di utilizzo generale, i vantaggi rispetto ai sistemi di controllo della velocità asincroni CA e inverter CC non sono evidenti.

Opportunità: veicoli elettrici, industria tessile, industria del coke, industria degli elettrodomestici, per i settori in cui può essere utilizzato a proprio vantaggio, ovvero aree che richiedono elevata coppia di spunto, requisiti di alta velocità, ambienti caldi e umidi e frequenti rivoluzioni casuali.

Minacce: il problema degli elevati livelli di rumore è difficile da superare e lo sviluppo è limitato.

(4) Motori sincroni a riluttanza

Vantaggi: rispetto ai motori sincroni a magneti permanenti, il costo del motore è notevolmente ridotto alle stesse condizioni di potenza, mentre la gamma di utilizzo del motore viene ampliata e l'affidabilità del funzionamento del motore viene migliorata. Grazie alla struttura semplice, il rotore non presenta perdite elettromagnetiche e può evitare gli svantaggi dei motori a riluttanza di commutazione, come rumore elevato e pulsazioni di coppia significative a basse velocità.

Svantaggi: basso fattore di potenza e bassa potenza rispetto ai motori asincroni della stessa taglia.

Opportunità: produzione industriale e agricola, trasporti, difesa, apparecchi commerciali e domestici, apparecchiature mediche ed elettriche, ecc.

Minacce: in fase di ricerca.

La ricerca attuale riguarda i motori a potenza frazionaria, che hanno poco spazio nei sistemi CA.

Analisi comparativa dei prodotti automobilistici

Da un'analisi comparativa dei diversi prodotti competitivi su più livelli, il motore asincrono trifase di piccola e media taglia risulta essere ancora il prodotto tecnicamente più maturo e con la maggiore quota di mercato.

Tuttavia, in futuro, per mantenere un elevato livello di competitività dovremo ottimizzare ulteriormente il processo, migliorare la tecnologia e apportare ulteriori miglioramenti in termini di efficienza e compattezza.

Benvenuti a contattare il motore Dongchun per ottenere un preventivo gratuito del motore asincrono trifase come segue;

Si prega di verificare dal produttore del motore elettrico come di seguito;

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