Сравнение с асинхронным двигателем

Двигатели (УКД и асинхронный) одной и той же мощности, независимо от номинальной частоты асинхронного двигателя, имеют разную механическую характеристику:

§ УКД - "мягкая" характеристика, момент прямо, а обороты обратно пропорциональны нагрузке на валу (потребляемой мощности) - практически линейно - от режима холостого хода до режима полного торможения. Номинальный момент выбирается примерно в 3-5 раз меньшим максимального. Обороты холостого хода ограничиваются только потерями в двигателе и могут разрушить мощный двигатель при включении его без нагрузки.

§ Асинхронный двигатель - "жёсткая" характеристика - двигатель поддерживает близкую к номинальной частоту вращения, резко (десятки процентов) увеличивая момент при незначительном снижении оборотов (единицы процентов). При значительном снижении оборотов (до полного торможения) момент двигателя не растёт, а даже падает, что вызывает полную остановку. Обороты холостого хода постоянны и на немного превышают номинальные.

Механическая характеристика в первую очередь и обуславливает (разные) области применения данных типов двигателей.

Из-за малых оборотов, ограниченных частотой сети переменного тока, асинхронные двигатели той же мощности имеют значительно бо́льшие вес и размеры, чем УКД. Если асинхронный двигатель запитывается от преобразователя (инвертора) с высокой частотой, то вес и размеры обеих машин становятся соизмеримы. При этом остаётся жёсткость механической характеристики, добавляются потери на преобразование тока и, как следствие увеличения частоты, повышаются индуктивные и магнитные потери (снижается общий КПД).

Аналоги без коллекторного узла

Ближайшим аналогом УКД по механической харатеристике является бесколлекторный электродвигатель (вентильный электродвигатель, в котором электронным аналогом щёточно-коллекторного узла является инвертор с датчиком положения ротора (ДПР).

Электронным аналогом универсального коллекторного двигателя является система: выпрямитель (мост), синхронный электродвигатель с датчиком углового положения ротора (датчик угла) и инвертором (другими словами - вентильный электродвигатель с выпрямителем).

Однако из-за применения постоянных магнитов в роторе максимальный момент вентильного двигателя при тех же габаритах будет меньше.

Применение

Ручной электроинструмент:

§ Электродрель

§ Электроперфоратор

§ Электролобзик

§ Электрорубанок

§ Дисковая электропила

Бытовая техника:

§ Пылесос

§ Швейная машина

§ Кофемолка

§ Миксер

§ Кухонный комбайн

§ Блендер

§ Стиральная машина

Асинхронный электродвигатель.

Асинхронный электродвигатель – электрическая асинхронная машина для преобразования электрической энергии в механическую. Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, возникающего при прохождении трёхфазного переменного тока по обмоткам статора, с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля.

Устройство асинхронного электродвигателя

Асинхронный двигатель является самым распространенным из числа двигателей переменного тока. Он был изобретен М.О. Доливо-Добровольским в 1888 году, но до настоящего времени сохранил ту простую форму, какую ему придал русский изобретатель. Этот двигатель состоит из неподвижной части – статора (от лат. слова stator – стоящий) и вращающейся части – ротора (от лат. слова rotor – вращающийся)

Частями статора являются магнитопровод и корпус. Сердечник собран из изолированных листов электротехнической стали. С внутренней стороны полый цилиндр сердечника статора снабжен пазами, в которые закладывается статорная обмотка (рис.1.а). Число катушек, образующих обмотку, должно быть кратно трем (3, 6, 9, 12 и т.д.).

Рис.1. Асинхронный электродвигатель в разобранном виде: а — статор; б — короткозамкнутый ротор; в — фазный ротор; 1 — станина; 2 — сердечник из штампованных стальных листов; 3 — обмотка; 4 — вал; 5 — контактные кольца.

Ротор представляет собой укрепленный на валу цилиндр, собранный также, как и сердечник статора, из листов электротехнической стали (рис.1.б). В большинстве случаев ротор снабжается короткозамкнутой обмоткой, состоящей из медных или алюминиевых стержней, уложенных без изоляции в пазы на внешней поверхности магнитопровода ротора. Торцевые концы стержней замыкаются накоротко кольцами из того же материала.

Реже ротор снабжается фазной (катушечной) обмоткой (обычно для двигателей большой мощности), выполняемой изолированным проводом. В этом случаи на валу ротора укрепляются три металлических контактных кольца, изолированных от вала (рис. 1.в). Обмотка ротора выполняется трехфазной, изолированным проводом, с тем же числом катушек, что и обмотка статора. Фазные обмотки ротора на самом роторе соединяются в звезду, а их свободные концы подводятся к контактным кольцам. На кольца наложены щетки, установленные в неподвижных щеткодержателях. Через кольца и щетки фазная обмотка замыкается на пусковой реостат.