Синхронные двигатели малой мощности (микродвигатели)

В чем основное отличие синхронных двигателей малой мощности (микродвигателей) от асинхронных моторов?

• Их ротор является магнитом или электромагнитом малой мощности, а у маломощных агрегатов он не имеет обмотки возбуждения и щеток.
• Токовая фаза может заметно опережать фазу напряжения.
• Частота вращения постоянна и не зависит от нагрузки.

В целом на ротор из твердых магнитных материалов однократно воздействуют сильным импульсным полем, намагничивая его. Намагниченность полюсов сохраняется надолго. Если магнит изготовлен из мягкого материала, ротору придается соответствующая форма для того, чтобы магнитопровод обладал разным радиальным магнитным сопротивлением. Двигатели с постоянным магнитом имеют цилиндрический ротор из твердого магнитного материала. Их стартовая обмотка коротко замкнута.

Принципы работы синхронных двигателей малой мощности (микродвигателей)

При запуске такой двигатель действует по принципу асинхронного, возбуждаясь от поля постоянных магнитов в крутящемся роторе. Из-за этого в обмотке статора возникает эдс с непостоянной частотой. Она создает токи, вызывающие тормозящий момент. Достигнув скорости синхронизма, двигатель перестает быть в асинхронном состоянии, после чего входит в свой обычный режим синхронизма с соответствующей скоростью. Такие синхронные двигатели малой мощности (микродвигатели) используются в фототехнике, бытовых устройствах, часовых механизмах, в автоматике и т.д.

Синхронный реактивный мотор

Он оснащен равнополюсным ротором. Имеет стартовую обмотку и изготавливается из особой листовой стали. Короткозамкнутой обмоткой является заливка алюминиевым или другим диамагнетиком.

Мощность этих моторов обычно не превышает 100Вт, в целом, она в 2-3 раза ниже мощности двигателей с неизменными магнитами (хотя они проще в исполнении и дешевле). КПД от 0,35 до 0,4, а максимальный мощностной коэффициент – 0,5.

Реверсивные синхронные двигатели

Четыре катушки на обеих частях расщепленных полюсов заменяют у них короткозамкнутые витки. Закоротив одну из пар, достигают вращения вала в нужную сторону.

Синхронные гистерезисные моторы

Их роторы изготовлены из магнитотвердого сплава с широкой гистерезисной петлей, и их намагничивает вращающееся магнитное поле статора. Они могут действовать как синхронным, так и асинхронным способом.

Для них характерны:

• очень высокий пусковой момент;
• токовая конфигурация порядка 20-30% при переходе с холостого хода в режим КЗ;
• плавный вход в режим синхронизма.

Двигатели этого типа выгодно отличаются от реактивных простотой конструкции, надежностью и маломощностью в работе, а также небольшим размерам и весом. Их выпускают и на 50 герц, и на другие частоты. Обладая мощностью не более 400Вт, они бывают одно- и двухскоростными.

Реактивно-гистерезисные двигатели

Их статор явнополюсного типа находится внутри обмоточного каркаса. Продольный паз разрезает два полюса на магнитопроводе на одинаковые части. Редуктор соединяет выходной вал с ротором и уменьшает скорость вала до нескольких сот или десятков оборотов в минуту.

Шаговые моторы

Они превращают электронные импульсы управления в угол поворота, реализуемый дискретным способом. На магнитопроводе статора находятся 2 или 3 однообразные обмотки. Они сдвинуты в пространстве и поочередно подключаются к источнику прямоугольных импульсов. Ротор явнополюсного типа может быть как активным, так и реактивным. У активных роторов есть обмотка возбуждения и контактные щетки или неизменные магниты, чья полярность чередуется. Реактивным роторам все вышеизложенное не свойственно.

Электродвигатель постоянного тока ДПМ

Каталог электродвигателей и электрооборудования

Электродвигатели

Оборудование

Дизельные двигатели

Запчасти, доп. оборудование

 

Весь каталог — двигатели постоянного тока

Коллекторный электродвигатель постоянного тока серии ДПМ малой мощности, с возбуждением от постоянных магнитов, используется в качестве силового двигателя, а так же для привода различных механизмов кратковременного, повторно-кратковременного и непрерывного действия с ограниченным ресурсом в аппаратуре промышленной автоматики, телемеханики, радиоэлектроники.

Габаритные и присоединительные размеры электродвигателя ДПМ с одним выходным концом вала

Габаритные, установочные и присоединительные размеры электродвигателя ДПМ с двумя выходными концами вала

Тип электродвигателя	Размеры, мм
	D	L1	L2
ДПМ-30-Н1 (Н2)	30	12	57
ДПМ-35-Н1 (Н2)	35	14	64,5

 

Основные технические характеристики двигателя ДПМ

Тип двигателя	Напряжение, В		Частота вращения, об/мин	Вращающий момент, гс см	Пусковой момент, гс см	Потребляемый ток, А, не более	Пусковой ток, А, не более	Номинальная мощность, Вт	Гарантийная наработка, ч
ДПМ-30-Н-01	29 ±3		9000	70	350	0,75	5,00	6,47	100
ДПМ-30-Н2-02
ДПМ-30-Н1-02	27	+5	2600	100	200	0,30	1,00	2,67	800
ДПМ-30-Н2-01		-3
ДПМ-30-Н1-03	27 ±3		4500	100	300	0,60	2,50	4,62	500
ДПМ-30-Н2-03
ДПМ-30-Н1-03Т	27 ±3		4500	130	250	0,85	2,50	6,00	2000 циклов
ДПМ-30-Н1-04	26 ±3		5500	100	250	0,70	3,00	5,65	300
ДПМ-30-Н2-04
ДПМ-30-Н1-05	27	+7	6000	70	250	0,50	3,50	4,31	300
ДПМ-30Н2-05		-4
ДПМ-30-Н1-09	12	+3	6000	100	350	1,40	9,00	6,16	200
ДПМ-30-Н2-09		-1
ДПМ-30-Н1-10А	14	+2,5	4500	100	280	1,00	5,00	4,62	500
ДПМ-30-Н2-10А		–1,5
ДПМ-30-Н1-19	12 ±2		2500	100	200	0,75	2,50	2,57	600
ДПМ-30-Н2-19
ДПМ-35-Н1-01	27	+6	9000	150	700	1,50	11,00	13,87	100
ДПМ-35-Н2-01		-4
ДПМ-35-Н1-02	27 ±3		3500	150	500	0,65	2,50	5,39	500
ДПМ-35-Н2-02
ДПМ-35-Н1-03	6 ±0,6		1800	230	350	2,50	8,50	4,25	1000
ДПМ-35-Н1-04	27	+4	6000	200	700	1,30	6,00	12,32	200

Электродвигатель постоянного тока ДПМ купить по лучшей цене у нас — это просто!

СпецЭлектро — доступная цена на электродвигатели и электрооборудование.

 

---

Каталог — электродвигатели постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока серии П 1, 2, 3, 4 габаритов
Электродвигатели постоянного тока серии П51, П52
Электродвигатели постоянного тока серии П61, П62
Двигатели постоянного тока серии 2П (2ПО132 — 2ПО200, 2ПФ132 — 2ПФ200)
Электродвигатели постоянного тока 2ПН, 2ПБ
Электрические машины постоянного тока серии 4П
Двигатели постоянного тока ДП-112, ДК-112, ДКУ-112
Двигатели МР на постоянных магнитах

Двигатели МТА на постоянных магнитах
Двигатели PI, PC, 3PI на постоянных магнитах
Двигатели MX, МВН, МВО на постоянных магнитах
Электродвигатели постоянного тока серии Д
Электродвигатели постоянного тока ДПМ
Электродвигатели постоянного тока ДПУР
Электродвигатели постоянного тока ПБС, ПБСТ
Электродвигатели постоянного тока ДК-309М

Выбор малых двигателей постоянного тока для маломощных приложений

Наиболее подходящий тип маломощного двигателя постоянного тока, который можно выбрать для любого приложения, зависит от нескольких факторов. Во-первых, определите правильное передаточное отношение редуктора, когда он используется; во-вторых, определить максимальную механическую мощность, которую должен производить двигатель; в-третьих, определиться с наиболее совместимым типом подшипников; и, наконец, при необходимости выберите соответствующий датчик положения.

Архитектура привода двигателя может быть как простой, состоящей из двигателя постоянного тока, батареи и выключателя питания, так и сложной, как показано здесь. Требуемое перемещение груза, скорость, точность и множество других условий определяют, какие компоненты следует использовать.

Если редуктор будет частью системы, его необходимо выбрать в первую очередь. Это связано с тем, что двигатель должен соответствовать входной скорости и крутящему моменту редуктора, чтобы обеспечить правильное управление нагрузкой. Далее выберите необходимый для него тип двигателя постоянного тока и учтите следующие параметры и параметры: скорость, крутящий момент, направление вращения, габариты двигателя, систему коммутации, тип подшипников, конструкцию вала. После выбора двигателя определите, понадобятся ли вам энкодер, контроллер и тормоз.

После определения архитектуры системы выберите двигатель с достаточной скоростью и крутящим моментом. Скорость вала двигателя не может превышать максимальную номинальную скорость двигателя, то есть:

S _max = S _mot

Где:
S _max = максимально допустимая номинальная скорость двигателя, об/мин
S _mot = скорость двигателя, об/мин

Далее определите номинальный длительный крутящий момент двигателя. Он должен быть значительно больше, чем эффективный крутящий момент, который должен создавать двигатель:

T _C = T _mot

Где:
T _C = постоянный номинальный крутящий момент двигателя, фут-фунт
T _mot = требуемый максимальный номинальный крутящий момент, фут-фунт

9 длительный крутящий момент основан на максимальном номинальном длительном токе двигателя, который, в свою очередь, ограничен максимально допустимой температурой обмотки. Номинальные значения крутящего момента и тока обмотки обычно даются при температуре окружающей среды 25 ^o C без использования радиатора. Некоторые производители двигателей также включают рейтинг крутящего момента с радиатором.

Следует подчеркнуть, что номинальный длительный крутящий момент зависит от температуры окружающей среды и установки. Если двигатель предназначен для работы при повышенных температурах, номинальный крутящий момент должен уменьшиться, но когда двигатель можно прикрепить болтами к металлической раме (которая служит теплоотводом), номинальный крутящий момент может увеличиться.

Во время запуска двигатель должен создавать максимальный крутящий момент, называемый крутящим моментом или крутящим моментом при нулевой скорости. Более крупные двигатели обычно могут создавать крутящий момент в четыре раза выше, чем номинальный постоянный крутящий момент в течение коротких периодов времени без повреждений.

Кроме того, при выборе системы коммутации следует учитывать срок службы двигателя и ряд других факторов. Эти факторы отличаются для механических (щеточных) систем коммутации по сравнению с электронными (бесщеточными) системами: обе имеют преимущества и недостатки.

Коллекторные двигатели постоянного тока
В обычных щеточных двигателях постоянного тока статор имеет постоянные магниты, а ротор содержит обмотки якоря. Магниты возбуждения создают стационарные магнитные поля, а обмотки ротора образуют электромагниты, которые оканчиваются на сегментах коммутатора. Когда ротор вращается, щетки скользят от одной пары сегментов коммутатора к другой и передают мощность на обмотку, которая должна в этот момент взаимодействовать со стационарным магнитным полем для поддержания вращения. Система щеточной коммутации проста и требует только постоянного напряжения для работы двигателя. Этот тип двигателя может быть подключен непосредственно к аккумулятору, что делает его идеальным для инструментов с аккумуляторным питанием. Он исключительно эффективен и относительно недорог.

К сожалению, основными недостатками щеточного двигателя являются ограниченный срок службы (обычно от 1000 до 5000 часов) и ограниченная скорость (обычно ниже 10000 об/мин), которые обычно диктуются системой коммутации. То есть щетки и коллекторы требуют периодического обслуживания и часто являются основным источником отказов двигателя.

Хотя щеточные двигатели постоянного тока могут работать со скоростью выше максимально допустимой, это обычно значительно сокращает срок службы двигателя. С увеличением скорости двигателя коллектор и щетки изнашиваются быстрее. Виноваты два фактора. По мере увеличения скорости увеличивается трение между щетками и коллектором, что заставляет щетки подпрыгивать. Отскок прерывает ток и создает дуги, которые имеют тенденцию разрушать как коллектор, так и щетки. Вторым фактором является более высокое индукционное напряжение, создаваемое более высокой скоростью, что также приводит к большему искрению и эрозии.

Чтобы решить проблему износа, некоторые производители предлагают небольшие двигатели со щетками из драгоценных металлов и коллекторами из серебряного сплава. Большие двигатели, двигатели с обратным направлением вращения и двигатели, работающие в режиме частых пусков и остановок, обычно имеют графитовые втулки с коллекторами из медного сплава. Системы щеток/коллекторов из драгоценных металлов и графита различаются по стоимости и техническому обслуживанию и обычно используются в разных приложениях.

Бесщеточные двигатели
Ротор бесщеточного двигателя не имеет обмоток. Вместо этого он содержит постоянные магниты. Обмотки неподвижны, а ток постоянно регулируется электронным контроллером. Взаимодействие полей, создаваемых постоянными магнитами ротора и неподвижными электромагнитами статора, создает силу, поддерживающую вращение.

Поскольку ток статора изменяется пропорционально угловому положению ротора, контроллер должен постоянно определять пространственное соотношение между ними. Некоторым контроллерам требуется специальный датчик Холла или поворотный энкодер для определения положения ротора, в то время как другим этого не требуется: они автоматически и внутренне определяют обратную ЭДС, что, по сути, выполняет то же самое.

Два типа систем коммутации, используемых с бесщеточными двигателями постоянного тока, включают так называемую блочную коммутацию и синусоидальную коммутацию. Эти два метода различаются по стоимости, величине пульсаций крутящего момента и подходят для различных приложений.

При использовании блочно-коммутационного контроллера ток в каждой обмотке непрерывно ступенчато проходит через три состояния: положительная, нулевая и отрицательная полярность. Сдвиг фаз между обмотками зависит от количества пар полюсов ротора. Одним из недостатков блочной коммутации являются довольно высокие пульсации крутящего момента.

Без датчика обратной связи система блочной коммутации не должна использоваться при частоте вращения ниже 1000 об/мин или в высокодинамичных сервосистемах. Стоимость такой системы относительно невелика, но применение ограничено электродрелями, шуруповертами, шлифовальными машинами, вентиляторами, насосами и некоторыми фрезерными станками. Добавление датчика обратной связи увеличивает общую стоимость системы, но делает систему пригодной для сервоприводов. Когда энкодер установлен на нагрузке, его можно использовать для систем позиционирования.

Для сравнения, синусоидальные системы коммутации требуют датчика обратной связи на эффекте Холла или энкодера. Ток в каждой фазе увеличивается и уменьшается с чрезвычайно малыми приращениями (до 2000 шагов на оборот) и близко приближается к синусоиде. В такой системе практически отсутствуют пульсации крутящего момента, а двигатель работает особенно плавно даже на низких скоростях. Эта система подходит для точного позиционирования и сервоприводов.

Срок службы и максимальная скорость бесщеточных двигателей обычно ограничены только подшипниками: обычно срок службы составляет 20 000 часов, а максимальная скорость составляет 50 000 об/мин. К недостаткам можно отнести потребность в электронной системе коммутации и несколько более низкий КПД, вызванный увеличением потерь на вихревые токи при более высоких скоростях.

Подшипники
Спеченные подшипники скольжения и шарикоподшипники являются наиболее распространенными типами и различаются несколькими важными свойствами. Спеченные подшипники более экономичны и обычно используются в небольших двигателях постоянного тока. Подходит только для непрерывной работы с низкими нагрузками на подшипники; этот тип подшипника нельзя использовать при температуре ниже -20 ^o C, в вакууме или с вращающимися нагрузками.

Шариковые подшипники дороже, но их можно использовать для большинства операций: низкоскоростных, высокоскоростных (обычно до 10 000 об/мин), непрерывных, реверсивных и старт-стоп. Этот тип хорошо подходит для высоких осевых и радиальных нагрузок; это обеспечивает плавную работу с длительным сроком службы. Стандартная смазка допустима от -20 до +100 ^o C. Для эксплуатации при очень высоких или низких температурах следует использовать специальные типы смазки.

Варианты обмотки
Большинство двигателей постоянного тока имеют несколько вариантов обмотки для каждой базовой модели двигателя. Обмотка выбирается таким образом, чтобы привести электрические и механические параметры двигателя в соответствие с ограничениями доступного напряжения и тока источника питания.

При постоянном напряжении двигателя скорость вала уменьшается линейно по мере увеличения нагрузки. Более высокие нагрузки требуют более высокого крутящего момента и, следовательно, более высокого тока. Единственный способ поддерживать скорость двигателя постоянного тока при изменении нагрузки — это изменять напряжение. Линия зависимости скорости от крутящего момента, показанная на кривой, иллюстрирует взаимосвязь между скоростью двигателя, крутящим моментом, током и напряжением.

При увеличении нагрузки увеличиваются требуемый крутящий момент и ток обмотки. Если напряжение двигателя постоянно, например, V = VN, скорость уменьшается линейно. Увеличение напряжения увеличивает скорость, но наклон остается постоянным для данного двигателя.

В технических характеристиках двигателя указано номинальное напряжение UN, которое является эталонным значением, а не напряжением, необходимым для работы двигателя. Поскольку характеристики многих двигателей зависят от напряжения, они указаны при номинальном напряжении, что позволяет провести точное сравнение характеристик. Однако всегда следует учитывать линию зависимости скорости от крутящего момента.

При выборе обмотки сначала найдите все точки скорости-момента, необходимые для каждого режима работы под нагрузкой. Особенно критичны крайние точки в конце разгона, когда крутящий момент и скорость достигают своих пиковых значений.

В _Mot — максимальное напряжение, доступное от источника питания или аккумулятора. Три рабочие точки охватывают все условия эксплуатации. Синяя линия — это линия зависимости скорости от крутящего момента правильно выбранного двигателя и обмотки. Двигатель с серой линией зависимости скорости от крутящего момента не будет иметь достаточного крутящего момента, когда требуются максимальные скорость и крутящий момент.

Выделите максимальное напряжение, доступное от батареи, источника питания или контроллера. Затем выберите обмотку, у которой линия скорости-крутящего момента расположена над всеми нормальными рабочими точками.

Для подтверждения того, что ток обмотки может создавать достаточный крутящий момент для непрерывной работы и кратковременных перегрузок, используйте следующее упрощенное уравнение: о

Где:
I _mot = максимальный ток источника питания, доступный для питания двигателя, A

I _o = ток холостого хода (потери), A

T _max = максимальный требуемый крутящий момент, ft-lb

k _M = постоянная скорость двигателя

После выбора двигателя убедитесь, что контроллер и датчики обратной связи по-прежнему соответствуют спецификациям. Кроме того, убедитесь, что диск полностью совместим с общими системными ограничениями
. Например, учитывайте доступное пространство, вес, атмосферу, вибрацию, шум, электромагнитную совместимость, CE, RoHS и другие специальные требования.

---

Информация для этой статьи была частично предоставлена ​​Maxon Motor Ag, Академией Maxon, и справочником «Выбор высокоточных микроприводов».

Maxon Motor, AG
www.maxonmotor.com

---

Рубрики: Подшипники, Управление движением • Управление двигателем, Двигатели • DC
С тегами: maxon
 

---

Низковольтные и 90 Двигатели постоянного тока1 90 двигателей низкого напряжения, включая двигатели стандарта NEMA и IEC для промышленного применения, охватывающие широкий диапазон напряжений от 220 В до 1000 В с номинальной мощностью от 1 кВт до 6 МВт, мы можем поставлять электродвигатели для промышленного применения, например, насосы, вентиляторы , компрессоры и технологические линии – на самых разных рынках.