Ευρέως γνωστός ως μοτέρ, ο ηλεκτροκινητήρας είναι αναπόσπαστο κομμάτι της βιομηχανίας σήμερα, με πλήθος εφαρμογών που έχουν φέρει επανάσταση σε αμέτρητους τομείς.
Θέλετε να μάθετε περισσότερα για τη λειτουργία των ηλεκτρικών κινητήρων;
Συνεχίστε την ανάγνωση και ενημερωθείτε σχετικά με το τι είναι ο ηλεκτροκινητήρας ακριβώς, ποιες είναι οι αρχές χρήσης και λειτουργίας του, καθώς και ποια είναι τα είδη ηλεκτρικού κινητήρα που ταιριάζουν στην περίπτωσή σας.
Τι είναι ηλεκτροκινητήρας;
Ο ηλεκτροκινητήρας ή ηλεκτρομηχανικός μετατροπέας είναι μια ηλεκτρική μηχανή η οποία μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική κίνηση, μέσω ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.
Σε έναν ηλεκτροκινητήρα, ένας αγωγός που μεταφέρει ρεύμα προκαλεί μαγνητικά πεδία. Οι εναλλασσόμενες δυνάμεις έλξης και απώθησής τους, δημιουργούν τη βάση για τη δημιουργία κίνησης.
Πώς λειτουργεί ένας ηλεκτροκινητήρας;
Όλοι οι ηλεκτρικοί κινητήρες ακολουθούν τις ίδιες αρχές λειτουργίας: η καρδιά ενός ηλεκτροκινητήρα αποτελείται από έναν στάτορα και έναν ρότορα.
Ο όρος «στάτορας» προέρχεται από το λατινικό ρήμα «stare» = «στέκομαι ακίνητος». Ο στάτορας είναι το ακίνητο μέρος ενός ηλεκτροκινητήρα. Είναι σταθερά στερεωμένο στο εξίσου ακίνητο περίβλημα.
Ο ρότορας αντίθετα είναι τοποθετημένος στον άξονα του κινητήρα και μπορεί να κινηθεί (περιστρέφεται).
Στην περίπτωση των κινητήρων AC, ο στάτορας περιλαμβάνει τον λεγόμενο πολυστρωματικό πυρήνα, ο οποίος είναι τυλιγμένος σε χάλκινα σύρματα. Η περιέλιξη λειτουργεί ως πηνίο και δημιουργεί ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο όταν το ρεύμα ρέει μέσα από τα καλώδια.
Αυτό το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τον στάτορα προκαλεί ένα ρεύμα στον ρότορα. Αυτό το ρεύμα δημιουργεί στη συνέχεια ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο γύρω από τον ρότορα. Ως αποτέλεσμα, ο ρότορας (και ο συνδεδεμένος άξονας του κινητήρα) περιστρέφονται για να ακολουθήσουν το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα.
Ο ηλεκτροκινητήρας χρησιμεύει για την εφαρμογή της περιστροφικής κίνησης που δημιουργείται, για να κινήσει έναν μειωτήρα (ως μετατροπέας ροπής και μεταβλητής ταχύτητας) ή για να κινήσει απευθείας μια εφαρμογή ως κινητήρας γραμμής.
Ποιοι είναι οι πιο γνωστοί τύποι κινητήρων;
Τώρα πού γνωρίζετε τις βασικές αρχές λειτουργίας των ηλεκτρικών κινητήρων, ας δούμε πιο αναλυτικά τα είδη μοτέρ που είναι σήμερα διαθέσιμα και πότε χρησιμοποιείται το καθένα.
Κινητήρες συνεχούς ρεύματος DC
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος, ακολουθώντας τον γενικό κανόνα, αποτελούνται από ένα ακίνητο μέρος, τον στάτορα, και ένα κινούμενο εξάρτημα, τον ρότορα.
Ο στάτορας αποτελείται είτε από έναν ηλεκτρικό μαγνήτη που χρησιμοποιείται για την επαγωγή του μαγνητικού πεδίου, είτε από μόνιμους μαγνήτες που δημιουργούν συνεχώς μαγνητικό πεδίο. Στο εσωτερικό του στάτορα βρίσκεται ο ρότορας, που ονομάζεται επίσης οπλισμός, που τυλίγεται από ένα πηνίο. Εάν το πηνίο συνδεθεί σε μια πηγή συνεχούς ρεύματος (μπαταρία, συσσωρευτή ή μονάδα παροχής τάσης συνεχούς ρεύματος), δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο και ο σιδηρομαγνητικός πυρήνας του ρότορα μετατρέπεται σε ηλεκτρομαγνήτη.
Ο ρότορας είναι μετακινούμενος, τοποθετημένος μέσω ρουλεμάν και μπορεί να περιστρέφεται έτσι ώστε να ευθυγραμμίζεται με τους έλκους, δηλαδή τους αντίθετους πόλους του μαγνητικού πεδίου – με τον βόρειο πόλο του οπλισμού απέναντι από τον νότιο πόλο του στάτορα και το αντίστροφο.
Για να τεθεί ο ρότορας σε συνεχή περιστροφική κίνηση, η μαγνητική ευθυγράμμιση πρέπει να αντιστρέφεται ξανά και ξανά. Αυτό επιτυγχάνεται αλλάζοντας την κατεύθυνση του ρεύματος στο πηνίο. Ο κινητήρας διαθέτει έναν λεγόμενο μεταγωγέα για το σκοπό αυτό. Οι δύο επαφές τροφοδοσίας συνδέονται με τον μεταγωγέα και αναλαμβάνει το έργο της αντιστροφής πολικότητας. Οι μεταβαλλόμενες δυνάμεις έλξης και απώθησης διασφαλίζουν ότι ο οπλισμός/ρότορας συνεχίζει να περιστρέφεται.
Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούνται κυρίως σε εφαρμογές με χαμηλές τιμές ισχύος. Αυτές περιλαμβάνουν μικρότερα εργαλεία, ανυψωτικά, ανελκυστήρες ή ηλεκτρικά οχήματα.
Μάθετε περισσότερα: Μέρη ηλεκτροκινητήρα – μοτέρ: Χαρακτηριστικά & πλεονεκτήματα
Ασύγχρονοι κινητήρες AC
Αντί για συνεχές ρεύμα, ένας κινητήρας AC απαιτεί τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα. Στους ασύγχρονους κινητήρες, ο ρότορας είναι ένας βραχυκυκλωμένος δρομέας (squirrel-cage rotor). Η στροφή προκύπτει από την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή αυτού του ρότορα. Ο στάτορας περιέχει περιελίξεις (πηνία) μετατοπισμένες κατά 120° (τριγωνικά) για κάθε φάση του τριφασικού ρεύματος.
Όταν συνδέονται με το τριφασικό ρεύμα, αυτά τα πηνία δημιουργούν το καθένα ένα μαγνητικό πεδίο, το οποίο περιστρέφεται στο ρυθμό της συχνότητας της γραμμής προσωρινής μετατόπισης. Ο ηλεκτρομαγνητικά επαγόμενος ρότορας μεταφέρεται από αυτά τα μαγνητικά πεδία και περιστρέφεται. Δεν απαιτείται με αυτόν τον τρόπο ένας μεταγωγέας όπως στον κινητήρα DC.
Οι ασύγχρονοι κινητήρες είναι επίσης γνωστοί ως επαγωγικοί κινητήρες, καθώς λειτουργούν μόνο μέσω της ηλεκτρομαγνητικά επαγόμενης τάσης. Λειτουργούν ασύγχρονα επειδή η περιφερειακή ταχύτητα του ηλεκτρομαγνητικά επαγόμενου ρότορα δεν φτάνει ποτέ την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου (περιστρεφόμενο πεδίο).
Λόγω αυτής της ολίσθησης, η απόδοση των ασύγχρονων κινητήρων AC είναι χαμηλότερη από αυτή των κινητήρων συνεχούς ρεύματος.
Σύγχρονοι κινητήρες SERVO
Στους σερβοκινητήρες, ο ρότορας είναι εξοπλισμένος με μόνιμους μαγνήτες αντί για περιελίξεις ή ράβδους αγωγού. Με αυτόν τον τρόπο η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή του ρότορα μπορεί να παραλειφθεί και ο ρότορας να περιστρέφεται ταυτόχρονα χωρίς ολίσθηση με την ίδια περιφερειακή ταχύτητα με αυτή του μαγνητικού πεδίου του στάτορα.
Η απόδοση, η πυκνότητα ισχύος και οι πιθανές ταχύτητες είναι επομένως σημαντικά υψηλότερες με τους σύγχρονους κινητήρες από ό,τι με τους ασύγχρονους κινητήρες. Ωστόσο, ο σχεδιασμός των σύγχρονων κινητήρων είναι επίσης πολύ πιο περίπλοκος και χρονοβόρος.
Further reading: Τι είναι οι ηλεκτροκινητήρες servo και ποια η χρήση τους στη βιομηχανία;
Γραμμικοί κινητήρες LINEAR motors
Εκτός από τις περιστρεφόμενες μηχανές που χρησιμοποιούνται κυρίως στη βιομηχανία, απαιτούνται και κινήσεις σε ευθείες ή καμπύλες τροχιές. Τέτοια προφίλ κίνησης εμφανίζονται κυρίως σε εργαλειομηχανές καθώς και σε συστήματα τοποθέτησης και χειρισμού.
Οι περιστρεφόμενοι ηλεκτροκινητήρες μπορούν επίσης να μετατρέψουν την περιστροφική τους κίνηση σε γραμμική κίνηση με τη βοήθεια ενός μειωτήρα, δηλαδή να την προκαλέσουν έμμεσα. Συχνά, όμως, δεν έχουν την απαραίτητη δυναμική για να πραγματοποιήσουν ιδιαίτερα απαιτητικές και γρήγορες «μεταφραστικές» κινήσεις ή τοποθετήσεις.
Εδώ μπαίνουν στο παιχνίδι οι γραμμικοί κινητήρες που δημιουργούν απευθείας τη μεταφορική κίνηση (άμεσες κινήσεις). Η λειτουργία τους μπορεί να προέλθει από τους περιστρεφόμενους ηλεκτροκινητήρες.
Για να το κάνετε αυτό, φανταστείτε έναν περιστρεφόμενο κινητήρα «ανοιχτό». Ο προηγουμένως στρογγυλός στάτορας γίνεται μια επίπεδη απόσταση διαδρομής (τροχιά ή ράγα) η οποία καλύπτεται. Στη συνέχεια σχηματίζεται το μαγνητικό πεδίο κατά μήκος αυτής της διαδρομής. Στον γραμμικό κινητήρα, ο ρότορας, που αντιστοιχεί στον ρότορα στον τριφασικό κινητήρα και περιστρέφεται σε κύκλο εκεί, έλκεται στην απόσταση διαδρομής σε ευθεία γραμμή ή σε καμπύλες από το διαμήκως κινούμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα.
Η εταιρεία μας, ΧΡ. ΜΠΟΖΝΟΣ & ΥΙΟΣ Α.Ε., ως αποκλειστικός αντιπρόσωπος για Ελλάδα, Κύπρο, Σκόπια και Αλβανία του SEW EURODRIVE, ενός από τους κορυφαίους κατασκευαστές λύσεων κίνησης και αυτοματισμού στον κόσμο, προσφέρει μια μεγάλη γκάμα ασύγχρονων και σύγχρονων κινητήρων.
Ενεργειακά αποδοτικοί κινητήρες, γραμμικοί κινητήρες, ηλεκτρικοί κύλινδροι, κινητήρες με σχεδιασμό υγιεινής ή αντιεκρηκτικής προστασίας, κινητήρες εξαιρετικά χαμηλής τάσης κ.λπ. – η βέλτιστη λύση ηλεκτροκινητήρα για εσάς είναι εγγυημένη. Μια ολοκληρωμένη γκάμα αξεσουάρ, όπως φρένα, ενσωματωμένοι κωδικοποιητές και άλλες επιλογές ολοκληρώνουν τη γκάμα των κινητήρων του κατασκευαστή.
Μπορεί να σας ενδιαφέρει: 5+1 τρόποι για να επιμηκύνετε τη διάρκεια ζωής ενός ηλεκτροκινητήρα!
AC MOTORS
- Σειρά DR.. (1 ταχύτητα): 2-, 4-, 6- και 8-πολικούς κινητήρες, με ονομαστικές τιμές ισχύος από 0,09 kW έως 375 kW και σε κατηγορίες απόδοσης IE3 και IE4.
- Κινητήρες AC σειράς DR.. που αλλάζουν πόλο (2 ταχύτητες): Κινητήρες 2 ταχυτήτων εναλλασσόμενου ρεύματος σειράς DR. με αλλαγή πόλου με συνδυασμό ισχύος από 0,15 kW / 0,20 kW έως 18 kW / 34 kW.
- Σύγχρονοι κινητήρες DR...J (τεχνολογία LSPM): Ο κινητήρας Line Start Permanent Magnet (LSPM) είναι ένας ασύγχρονος κινητήρας AC που περιέχει πρόσθετους μόνιμους μαγνήτες στον ρότορα με ένα βραχυκυκλωμένο δρομέα. Μετά από μια ασύγχρονη εκκίνηση, ο κινητήρας συγχρονίζεται με τη συχνότητα λειτουργίας και λειτουργεί σε σύγχρονη λειτουργία. Μια τεχνολογία κινητήρα που ανοίγει νέες, ευέλικτες πιθανές εφαρμογές για εσάς στην τεχνολογία κίνησης.
- Κινητήρες ροπής σειράς DRM../DR2M..:Ο DRM../DR2M.. είναι ένας κινητήρας high-pole που έχει σχεδιαστεί για λειτουργία με ονομαστική ροπή σε στάση. Αυτό τον καθιστά τη βέλτιστη μετάδοση κίνησης για όλες τις εφαρμογές στις οποίες επιτυγχάνεται μια θέση στάσης μετά από μια σύντομη κίνηση και πρέπει να διατηρηθεί με ασφάλεια. Ο κινητήρας ροπής είναι η συνήθης ονομασία για κινητήρες αυτού του τύπου.
- Μονοφασικοί κινητήρες σειράς DRK..: Συνολικά, υπάρχουν έξι μεγέθη διαθέσιμα στο εύρος ισχύος από 0,18 kW έως 1,1 kW. Εάν δεν χρειάζεστε υψηλή ροπή εκκίνησης στις εφαρμογές σας, όπως συμβαίνει συνήθως με ανεμιστήρες, αντλίες ή συμπιεστές, προτείνεται ο DRK.. με ενσωματωμένο πυκνωτή λειτουργίας. Ο κινητήρας γίνεται πιο συμπαγής καθώς ο πυκνωτής λειτουργίας βρίσκεται απευθείας στο κουτί ακροδεκτών. Αυτό σημαίνει ότι περίπου το 45% έως 50% της ονομαστικής ροπής είναι διαθέσιμο για εκκίνηση. Με έναν πρόσθετο πυκνωτή εκκίνησης, ο κινητήρας είναι κατάλληλος για βιδωτούς μεταφορείς και μεταφορικούς ιμάντες καθώς και για αναδευτήρες και δοσομετρητές. Μπορείτε να περιμένετε μια ροπή περίπου 100% έως 150% της ονομαστικής ροπής.
- Ασηπτικοί κινητήρες της σειράς DAS..: Η σειρά DAS.. είναι ιδανική για χρήση σε ευαίσθητες περιοχές παραγωγής, όπως στη βιομηχανία φαρμάκων, καλλυντικών ή τροφίμων και ποτών. Σε αντίθεση με τους τυπικούς κινητήρες, οι οποίοι είναι εξοπλισμένοι με πτερύγια ψύξης, η επιφάνεια των ασηπτικών κινητήρων μας είναι όσο το δυνατόν πιο λεία. Αυτό τους καθιστά ουσιαστικά απωθητικά της βρωμιάς, λόγω της ευκολίας στον καθαρισμό τους.
- Αντιεκρηκτικοί κινητήρες EDR..: Οι κινητήρες AC της σειράς EDR.. κατάλληλοι για λειτουργία σε εκρηκτικά περιβάλλοντα με πιθανότητα αυτοαναφλέξεων και συμμορφώνονται με τις σημαντικότερες διεθνείς οδηγίες και πρότυπα. Με την κατάταξη ενεργειακής απόδοσης IE3, οι κινητήρες EDRN.. πληρούν τις απαιτήσεις κατηγορίας απόδοσης πολλών χωρών και συμμορφώνονται πλήρως με τις απαιτήσεις της Ευρωπαϊκής Οδηγίας (ΕΕ) 2019/1781. Διατίθενται σε 28 μεγέθη και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιβάλλοντα με εκρηκτικά μείγματα αέρα-αερίου ή/και μίγματα αέρα-σκόνης.
Μάθετε περισσότερα: Σύστημα μετάδοσης κίνησης: Συχνές βλάβες & πώς αντιμετωπίζονται
SERVO ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΚΑΙ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ
- Σύγχρονοι σερβοκινητήρες (high- dynamic) σειράς CMP..: Η σειρά σύγχρονων σερβοκινητήρων CMP.. μπορεί να προσαρμοστεί σε υψηλά φορτία ή στις υψηλότερες δυναμικές απαιτήσεις. Είτε στη βιομηχανία τροφίμων και ποτών είτε στις κατασκευές, στην αυτοκινητοβιομηχανία ή στη βιομηχανία ξύλου, προσφέρουν ροπές ακινητοποίησης από 0,5 Nm έως 95 Nm, με 7 μεγέθη κινητήρα και συνολικά 31 κατηγορίες κινητήρων.
Η τεχνολογία περιελίξεων και μαγνητών τελευταίας τεχνολογίας καθιστούν τους σερβοκινητήρες εξαιρετικά χαμηλού επιπέδου αδράνειας, παρόλο που είναι βελτιστοποιημένοι για απόδοση. Το αποτέλεσμα είναι ένα σύστημα κινητήρα με τα υψηλότερα δυνατά δυναμικά χαρακτηριστικά. Αυτή η σειρά μπορεί να τοποθετήσει αντικείμενα σχεδόν οποιασδήποτε τιμής αδράνειας με ακρίβεια. Ανεξάρτητα από την εφαρμογή. Είναι εξίσου αποτελεσματικoί τόσο για τον εξοπλισμό ενός ρομπότ σκελετού, όσο και για έναν γερανό στοίβαξης. Εξοπλισμένοι με μαγνήτες NdFeB υψηλής ενέργειας, αυτοί οι κινητήρες μπορούν να βοηθήσουν το σύστημά σας να επιτύχει εξαιρετική συμπεριφορά υπερφόρτωσης της τάξης του 400% του ρεύματος ακινησίας. Η τεχνολογία μαγνητικού κυκλώματος αιχμής εξασφαλίζει επίσης υψηλή ακρίβεια στην κίνηση και χαμηλή ροπή κυματισμού (οδοντωτό κύκλωμα).
- CM3C.. (μέτριας αδράνειας) σύγχρονοι σερβοκινητήρες: Ο χαμηλότερος δυνατός λόγος ροπής αδρανείας φορτίου προς ροπή αδράνειας κινητήρα είναι το κλειδί για τη μεταφορά βαρέων φορτίων από το Α στο Β με υψηλή ταχύτητα και με μεγάλη ακρίβεια. Γι' αυτό οι σερβοκινητήρες της σειράς CM3C.. επωφελούνται από την αυξημένη αδράνεια. Αυτοί οι σερβοκινητήρες είναι επομένως ιδιαίτερα κατάλληλοι για όλες τις εφαρμογές αυτοματισμού, χειρισμού και μεταφοράς με αντίστοιχα υψηλή ροπή αδράνειας φορτίου. Με τα τέσσερα μεγέθη τους – 63, 71, 80 και 100 – μπορούν να καλύψουν ροπές ακινησίας από 2,7 έως 40 Nm .
- Ασύγχρονοι σερβοκινητήρες σειράς DR2L..: Υψηλές ονομαστικές ροπές και κατάλληλοι για υψηλά φορτία. Οι ασύγχρονοι σερβοκινητήρες DR2L.. είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι όταν οι ροπές αδράνειας υψηλής εξωτερικής μάζας σε σχέση με τον άξονα του κινητήρα πρέπει να ελέγχονται με αξιόπιστο τρόπο. Ο σχεδιασμός και οι διαστάσεις είναι τόσο υψηλής ποιότητας που μπορούν να επιτευχθούν για σύντομο χρονικό διάστημα τιμές δυναμικής υπερφόρτισης έως και 350% της ονομαστικής ροπής.
- Αντιεκρηκτικοί σερβοκινητήρες: Προσθέστε ακρίβεια και ασφάλεια στο σύστημά σας με αντιεκρηκτικούς σερβοκινητήρες. Οι κινητήρες συμβατοί με ATEX μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιβάλλοντα με εκρηκτικά μείγματα αέρα/αερίου ή αέρα/σκόνης σύμφωνα με την κατηγορία 3. Επιλέξτε τον κατάλληλο σερβοκινητήρα συμβατό με ATEX από μια σειρά 6 μεγεθών, CMP.. 40 έως 100. Εύρος ροπής από 0,5 Nm έως 47 Nm ροπή ακινησίας. Ο ασφαλής σχεδιασμός και τα πρόσθετα προστατευτικά μέτρα πληρούν τις απαιτήσεις σύμφωνα με την Οδηγία της ΕΕ 2014/34/EU (ATEX). Διατίθενται επίσης με διαφορετικούς τύπους προστασίας ανάλογα με την ατμόσφαιρα, δηλαδή αέριο ή σκόνη.
Γραμμικοί Κινητήρες
- Σύγχρονοι γραμμικοί σερβοκινητήρες SL2: Οι ήδη υψηλές απαιτήσεις για τους κύκλους των μηχανών, την επιτάχυνση και τις γραμμικές ταχύτητες κίνησης σε πολλούς τομείς όπως ο χειρισμός, η μεταφορά και η παραγωγή συνεχίζουν να αυξάνονται σταθερά. Ταυτόχρονα, οι χρήστες αυτών των απαιτητικών συστημάτων αποδίδουν ιδιαίτερη σημασία στη χρήση τεχνολογίας κίνησης σχεδόν χωρίς φθορά και συντήρηση.
Ειδικά σχεδιασμένοι για να προσφέρουν αξιοπιστία στη διαδικασία. Επειδή η γραμμική κίνηση και δύναμη δημιουργούνται απευθείας, οι γραμμικοί κινητήρες δεν απαιτούν μηχανικά στοιχεία μετάδοσης ή φθορά εξαρτημάτων, όπως άξονες, ρουλεμάν ή οδοντωτούς ιμάντες. Υπάρχουν 3 διαθέσιμες εκδόσεις κινητήρα: SL2-Basic, SL2 Advance System και SL2 Power System. Όλοι οι κινητήρες είναι διαθέσιμοι σε διάφορα πλάτη και μήκη και σε κατηγορίες ταχύτητας 1, 3 και 6 m/s.
- Ηλεκτρικός κύλινδρος της σειράς CMS..: Ηλεκτρομηχανικοί ηλεκτρικοί κύλινδροι που προσφέρουν αξιόπιστη γραμμική κίνηση ακριβείας με μέγιστη δυναμική. Είτε μέσω απευθείας τοποθέτησης κινητήρα είτε όταν τοποθετείται μέσω προσαρμογέα. Η τυπική σειρά CMS.. επιτρέπει τη γρήγορη και άμεση τοποθέτηση του κινητήρα. Διατίθεται σε 3 μεγέθη κινητήρα για αξονικές σειριακές εφαρμογές. Εξοπλισμένοι με πατενταρισμένη λίπανση μπάνιου λαδιού που ενισχύει σημαντικά τη διάρκεια ζωής των ηλεκτρικών κυλίνδρων παραγωγής CMSB.
Θα χαρούμε πολύ να επικοινωνήσετε μαζί μας και να επιλέξουμε μαζί την ιδανική επιλογή κινητήρα για τη δική σας εφαρμογή.