11 mitów o silnikach elektrycznych (cz. 1/2)

11 mitów o silnikach elektrycznych (cz. 1/2)
r_206_01_4
Silniki elektryczne można znaleźć w większości typów maszyn.
Tutaj badamy niektóre z powszechnych mitów na temat ich wyboru, działania i przyszłości.
Celem silnika elektrycznego jest przekształcenie energii elektrycznej w energię mechaniczną w postaci siły obrotowej.
Prawie wszędzie tam, gdzie do poruszania się potrzebna jest maszyna, istnieje prawdopodobieństwo, że zawiera ona silnik elektryczny.
Silniki występują w różnych typach, ale główny wyróżnik polega na sposobie zasilania silnika (rys. 1).
W przypadku silników prądu przemiennego energia pochodzi z alternatywnego źródła, na przykład z sieci prądu przemiennego, natomiast silniki prądu stałego pobierają prąd stały z innych źródeł, takich jak baterie.
Oprócz tych dwóch głównych różnic, silniki mogą zawierać szczotki lub mogą być bezszczotkowe, a także mogą mieć różną liczbę faz i mechanizmów chłodzenia.
Silnik uniwersalny jest specjalnym rodzajem silnika elektrycznego, który może działać na prąd przemienny lub stały.

1. Silniki są skazane na zagładę, ponieważ są nieefektywne.

Ten mit znajduje się na szczycie listy po prostu dlatego, że nie może być dalej od prawdy.
Szacuje się, że na 2019 r. na całym świecie jest używanych ponad 300 milionów silników – liczba ta wciąż rośnie każdego roku o około 10%.
Do roku 2030 liczba ta praktycznie się podwoi.
Aby sprostać rosnącemu na świecie apetytowi na urządzenia elektryczne, zarówno konsumenci, jak i producenci nadal mają duże zapotrzebowanie na silniki elektryczne.
Chociaż większość silników jest nadal bardzo nieefektywna, sytuację można znacznie poprawić za pomocą sterowników i sterowników silników.
Badania pokazują, że około 45% światowej energii elektrycznej i 69% całej energii przemysłowej jest zużywane przez silniki elektryczne, pochłaniając w sumie prawie 16 miliardów kWh.
Dla porównania, energooszczędne oświetlenie LED odpowiada tylko za 19% światowego zużycia energii elektrycznej.
Praca nad wydajnością sterowania silników stwarza możliwość zaoszczędzenia 1,8 miliarda kWh, co odpowiada około 250 reaktorom jądrowym wycofywanym z eksploatacji.

2. Szczotkowane silniki prądu stałego zostaną zastąpione bezszczotkowymi silnikami prądu stałego.

Prosta konstrukcja i łatwość użycia szczotkowanych silników prądu stałego utrudniają ich przemieszczanie.
Dla porównania, wady bezszczotkowych silników prądu stałego (BLDC (Brushless DC)) polegają na tym, że są one znacznie bardziej złożone i trudniejsze w sterowaniu.
Biorąc pod uwagę niższy koszt projektowania, testowania i projektu front-end, wraz z ich ogólną niezawodnością, silniki prądu stałego często stają się bardziej atrakcyjną opcją.
Jednak w projektach, w których zakłócenia elektromagnetyczne stanowią problem lub gdzie dokładność jest ważniejsza niż koszt, silniki BLDC są pierwszym wyborem.
r_206_01_5
3. Wszystkie silniki prądu stałego są w zasadzie takie same.

Na rynku istnieje wiele różnych typów silników prądu stałego. Silniki BLDC i szczotkowane silniki prądu stałego zostały omówione w powyższym punkcie, ale istnieje inny główny typ:
Silnik krokowy, który zapewnia moc wyjściową w charakterystycznych krokach w zależności od otrzymanego impulsu (rys. 2).
Silniki krokowe są niezawodne i bezpieczne, ale ich moment obrotowy maleje przy wyższych prędkościach.
Istnieje również silnik reluktancyjny, tani silnik indukcyjny, który po uruchomieniu może pracować ze stałymi dużymi prędkościami przez długi czas.

4. Silniki prądu stałego są lepsze niż silniki prądu przemiennego.

Prawdziwa odpowiedź na to, który typ silnika jest lepszy, zależy od wielu czynników.
Podczas gdy silniki prądu stałego generalnie oferują wyższy moment obrotowy i wytwarzają mniej ciepła, szczotki będą wymagać wymiany.
A jeśli użyjesz odmiany silnika BLDC, dodatkowo zwiększy to złożoność systemu.
Z drugiej strony, podczas gdy silniki prądu przemiennego wymagają niewielkiej konserwacji i wymagają mniejszej mocy podczas rozruchu, wydają się być głośniejsze i bardziej gorące.
Inne wady obejmują słabe sterowanie położenia i niższy moment rozruchowy.

5. Silniki prądu przemiennego i stałego mają bardzo zbliżoną cenę.

Proces wyboru silnika będzie zależeć od zmiennych, takich jak zastosowanie, koszt, czas wprowadzenia na rynek i środowisko operacyjne.
Następnie inżynier projektu będzie musiał przejść przez szereg pytań, takich jak sposób sterowania silnikiem, wymagana dokładność pozycjonowania, rozmiar fizyczny i pozycja montażowa, wymagania dotyczące momentu obrotowego, wymagania dotyczące prędkości obrotowej i dostępne źródło zasilania.
Wszystkie te czynniki określają rzeczywisty koszt silnika – niezależnie od tego, czy jest to silnik prądu przemiennego czy stałego, to tylko jeden z nich.
Autor: Arthur Gonsky

Komentarze z Facebooka

Komentarze obecnie - OFF.