Quali sono i tipi di motori?

Nel mondo dei motori, esistono quattro tipologie principali: motore CA, motore CC, servomotori e motori passo-passo.Ognuno ha caratteristiche uniche e presenta diverse applicazioni, vantaggi e limitazioni.

Dall'uso generale negli elettrodomestici e nei macchinari industriali al controllo preciso di robot e macchine utensili CNC, vorrei esplorare cosa hanno da offrire questi quattro motori.

Cos'è il motore CA?

Un motore CA è un tipo di motore elettrico che utilizza un fenomeno di induzione elettromagnetica.Una corrente alternata aziona questo motore elettrico.

È un tipo di corrente elettrica che inverte periodicamente la direzione e cambia la sua intensità continuamente nel tempo.

Questa corrente è in contrasto con la corrente continua, o "CC", che scorre solo in una direzione.Un motore CA può offrire un metodo comparabilmente efficiente per produrre energia meccanica da un semplice segnale elettrico in ingresso.

Un motore CA è comunemente costituito da due parti essenziali: uno statore e un rotore.Lo statore rimane all'esterno, che è la parte fissa del motore.Ha bobine ed è alimentato con corrente alternata per produrre un campo magnetico rotante.

All'interno rimane il rotore, che è la parte rotante del motore.Produce un secondo campo magnetico rotante essendo collegato all'albero di uscita.Magneti permanenti, salienza di riluttanza o avvolgimenti elettrici possono produrre il campo magnetico del rotore.

1. Come funziona un motore CA?

Per capire come funziona esattamente un motore AC, dobbiamo conoscerne le caratteristiche essenziali.Un motore CA è diverso da molti altri tipi di motore, in particolare dai motori CC.Ma la ragione fondamentale di ciò è il fatto che funziona esplicitamente con corrente alternata.

Una corrente o carica alternata è quella la cui direzione del flusso attorno a un circuito viene invertita a intervalli regolari.Significa anche che la tensione su un circuito CA cambia periodicamente, mentre un circuito CC rimane relativamente costante.

Ora, il motore CA si basa su un dispositivo chiamato alternatore per produrre questa direzione di carica alternata.È un tipo specializzato di generatore elettrico.Quando l'elettricità viene fatta passare attraverso un albero rotante, in quel generatore viene solitamente creato il rotore, un campo elettromagnetico o EMF.

Nel frattempo, lo statore gira su se stesso o all'interno di una serie di bobine di filo statico.Quando il rotore gira rispetto allo statore, la FEM risultante cambia direzione o polarità nei punti prestabiliti rispetto allo statore.

Succede perché è creato da un rotore carico che gira su un asse fisso.Come risultato della commutazione della polarità, l'inversione periodica della direzione della corrente in un motore CA avviene a intervalli regolari e prevedibili.

Tutto ciò può essere paragonato a un pistone o a una paletta che sposta l’acqua attorno a un sistema di canalizzazioni.Quando il pistone muove l'acqua dentro e fuori a una velocità costante, spinge l'acqua avanti e indietro a turno attraverso il condotto.

2. Vantaggi dei motori CA

In qualità di pioniere nella produzione di motori, DHmotor comprende i numerosi vantaggi che i nostri motori CA possono offrire alle industrie di tutto il mondo.Dai un'occhiata ad alcuni di loro

Durevole

I motori elettrici CA sono estremamente durevoli perché, a differenza della maggior parte dei motori CC, non hanno spazzole.Le spazzole possono usurarsi facilmente e necessitano di una manutenzione più regolare.

Poiché i motori CA non presentano questo problema, ciò significa che solitamente hanno una lunga durata e sono preferiti da chi cerca una soluzione estremamente durevole.

Bassa potenza richiesta per l'avvio

La bassa potenza richiesta per l'avviamento significa che i motori CA possono distribuire la potenza in modo più uniforme e mantenere un livello di potenza costante durante tutto il funzionamento.

Diminuisce inoltre il rischio di surriscaldamento, che può verificarsi quando un motore viene sovraccaricato di lavoro all'avvio.

Accelerazione controllata

L'accelerazione controllata all'interno dei motori CA consente un movimento costante e controllato, che è fondamentale per molte applicazioni impegnative in tutto il mondo.

Riduce inoltre l'usura poiché le velocità non aumentano e non diminuiscono bruscamente, esercitando quindi una minore pressione sul motore.

L'accelerazione controllata è particolarmente importante per un'applicazione come la movimentazione di roulotte, dove la velocità deve rimanere stabile e costante per garantire le prestazioni previste.

3. Svantaggi del motore CA

• Gli svantaggi del motore CA includono quanto segue.
• La coppia iniziale di questo motore è molto inferiore
• A basse velocità, non funzionerà
• Scarso controllo del posizionamento
• Velocità limitata attraverso l'alimentazione di frequenza

4. Applicazione del motore CA

• Elettrodomestici
• Computer
• Ventilatori e condizionatori
• Pompe idrauliche e per irrigazione
• Attrezzature per il trasporto

Questi motori sono utilizzati in utensili elettrici, orologi, unità disco, ventilatori, soffianti, pompe, compressori, azionamenti di compressori, sistemi di trasporto, giradischi audio, elettrodomestici, lavatrici e aree industriali.

Cos'è il motore DC?

“Il motore DC è un dispositivo elettrico che converte l’energia elettrica in energia meccanica”.Passando alla forma completa del motore CC, il dispositivo utilizza corrente continua (CC) per il suo funzionamento.

Un componente rotante chiamato bobina dell'armatura si trova all'interno dell'involucro del motore circondato da potenti magneti permanenti.

Quando viene applicata una corrente all'armatura attraverso un interruttore elettrico rotante chiamato commutatore, il campo magnetico creato dall'armatura interagisce con il campo magnetico del magnete stazionario per applicare una coppia sull'armatura, facendola ruotare.

Presentiamo i motori DC in modo più dettagliato in questo articolo una guida completa ai motori DC, puoi fare clic su di esso per saperne di più.

1. Come funziona un motore CC?

Il rotore si trova normalmente all'interno del motore, mentre lo statore si trova all'esterno.Il rotore contiene avvolgimenti della bobina alimentati dalla corrente continua e lo statore contiene magneti permanenti o avvolgimenti elettromagnetici.

Quando il motore è alimentato da corrente continua, all'interno dello statore viene creato un campo magnetico che attrae e respinge i magneti sul rotore.Ciò fa sì che il rotore inizi a ruotare.Per mantenere il rotore in rotazione, il motore è dotato di un commutatore.

Quando il rotore si allinea con il campo magnetico, smetterebbe di girare, ma in questo caso il commutatore invertirebbe la corrente attraverso lo statore e in questo modo invertirebbe il campo magnetico.In questo modo il rotore può continuare a girare.Di seguito è riportato un diagramma che mostra la visualizzazione schematica del funzionamento del motore CC.

2. Vantaggi del motore CC

• Sono adatti per coppie a bassa velocità
• Hanno velocità regolabile
• Offrono un'ampia gamma di controllo della velocità sia al di sotto che al di sopra della velocità nominale
• Hanno una coppia di spunto molto elevata e potente
• Sono utilizzati in apparecchi come treni elettrici e gru che presentano carichi enormi nelle condizioni iniziali
• Sono più convenienti
• La loro manutenzione è semplice e richiede poco o nessun tempo

3. Svantaggi del motore CC

• I motori DC hanno un costo iniziale elevato.
• I costi di manutenzione sono elevati e il funzionamento aumenta a causa della presenza di spazzole e commutatore.
• A causa delle scintille sulle spazzole, i motori DC non possono funzionare in condizioni esplosive e pericolose.
• All'aumentare della velocità, l'albero vibra e l'armatura si danneggia.
• I convertitori sono necessari per fornire alimentazione al motore.

4. Applicazioni del motore CC

I motori DC (serie) vengono utilizzati laddove è richiesta un'elevata coppia di avviamento ed è possibile la variazione della velocità.I motori in serie sono utilizzati in sistemi di trazione, gru, compressori d'aria, compressori a vuoto, macchine per cucire, ecc.

I motori CC (shunt) sono un tipo speciale di motore utilizzato dove è richiesta una velocità costante.Questi motori vengono utilizzati in soffianti, macchine per tessere, filatoi, ascensori, ecc.

Cos'è il servomotore?

Il servomotore è un tipo di motore che può ruotare con grande precisione.Normalmente questo tipo di motore è costituito da un circuito di controllo che fornisce un feedback sulla posizione attuale dell'albero motore, questo feedback consente ai servomotori di ruotare con grande precisione.

 

Se vuoi ruotare un oggetto ad angoli o distanze specifici, allora usi un servomotore.È costituito semplicemente da un semplice motore che funziona attraverso un servomeccanismo.Se il motore è alimentato da un alimentatore CC, viene chiamato servomotore CC, mentre se è un motore alimentato da CA, viene chiamato servomotore CA.

1. Vantaggi del servomotore

Maggiore potenza di uscita: un servomotore produce un'elevata potenza di uscita.Se ti piacciono i problemi matematici intensivi, puoi calcolare l'output in modo indipendente, ma puoi anche lasciare che un servoazionamento faccia il lavoro per te.

Coppia accelerata: osservando le differenze tra un servo e un motore passo-passo, scoprirai che un servomotore può accelerare i carichi grazie al suo elevato rapporto di coppia.Ottiene la coppia maggiore dall'utilizzo dei riduttori insieme ai motori per fornire una velocità affidabile.

Gestione di brevi periodi: un dettaglio eccellente di un servomotore è che utilizza tutta la potenza necessaria, il che significa che non eserciterà alcuna energia aggiuntiva, consentendo un utilizzo efficiente di potenza e coppia per periodi più brevi.

2. Svantaggi del servomotore

• Controllore intricato
• Controllare il motore può essere impegnativo.È necessario stabilire i parametri della derivata integrale proporzionale (PID) mentre li si regola, il che può essere un compito complicato da gestire per molti.
• Potenziale danno da sovraccarico
• Un motore può essere più suscettibile ai danni dovuti al sovraccarico poiché la coppia di picco è limitata solo all'1% del ciclo di lavoro.

Costo più elevato

Infine, è probabile che l'installazione di un sistema servomotore costerà rispetto a un motore passo-passo.Se l'attività richiede velocità e precisione minime, un motore passo-passo potrebbe essere la soluzione migliore.Tuttavia, per gli incarichi più intensi, un servo vale il prezzo aggiuntivo.

3. Applicazioni dei servomotori

I servomotori hanno una vasta gamma di applicazioni in vari campi e industrie.Alcune delle applicazioni comuni sono:

Robotica: i servomotori vengono utilizzati per fornire movimento e forza precisi a bracci, gambe, giunti, pinze robotici, ecc. Consentono ai robot di eseguire attività quali raccolta, posizionamento, saldatura, assemblaggio, ecc.

Macchinari CNC: i servomotori vengono utilizzati per azionare gli assi di macchine CNC come torni, frese, router, ecc. Consentono alle macchine CNC di eseguire operazioni di lavorazione precise e complesse come taglio, foratura, incisione, ecc.

Produzione automatizzata: i servomotori vengono utilizzati per controllare il movimento e la posizione di vari componenti e dispositivi in ​​sistemi di produzione automatizzati, come trasportatori, alimentatori, caricatori, scaricatori, ecc. Consentono ai sistemi di produzione automatizzati di ottenere elevata produttività e qualità.

Attrezzature mediche: i servomotori vengono utilizzati per azionare vari dispositivi e strumenti medici come robot chirurgici, scanner, pompe, ventilatori, ecc. Consentono alle apparecchiature mediche di eseguire operazioni e trattamenti precisi e sicuri.

 

Cos'è il motore passo-passo?

I motori passo-passo sono un tipo di motore elettrico che si muove con piccoli incrementi o passi precisi anziché in modo continuo.In un'altra definizione, il motore passo-passo è un motore elettrico sincrono senza spazzole che converte gli impulsi digitali in rotazione meccanica dell'albero.

Sono comunemente utilizzati in applicazioni industriali che richiedono un controllo preciso del movimento, come robotica, stampa 3D, macchine CNC e linee di produzione automatizzate.

 

1. Vantaggi del motore passo-passo

Flessibilità: i motori passo-passo offrono flessibilità di applicazione per un'ampia gamma di applicazioni poiché il design del motore passo-passo fornisce una coppia di tenuta costante senza la necessità di alimentare il motore.

Coppia maggiore: la coppia di un motore passo-passo della stessa dimensione di un servomotore, a velocità inferiori è maggiore di quella di un servomotore.

Più economico dei servomotori: il motore passo-passo viene spesso utilizzato in un sistema ad anello aperto che non richiede feedback di posizione o di coppia, rendendo il motore passo-passo più semplice e meno costoso da controllare.Il motore passo-passo è di per sé il trasduttore di posizione.

Eccellente coppia a bassa velocità: i motori passo-passo offrono un'eccellente coppia a bassa velocità, il che significa che il motore guiderà molti carichi senza dover utilizzare ingranaggi o meccanismi di cambio aggiuntivi.

2. Svantaggi del motore passo-passo

Gamma di velocità limitata: uno degli svantaggi più significativi dei motori passo-passo è la loro gamma di velocità limitata.Eccellono nelle applicazioni a bassa velocità ma faticano a mantenere le alte velocità in modo efficiente.

All’aumentare della velocità, la coppia erogata diminuisce rapidamente, portando a un fenomeno noto come “cogging”.Questa limitazione ne limita l'uso in applicazioni che richiedono rotazione continua ad alta velocità.

Mancanza di movimento fluido: i motori passo-passo producono movimento in passi discreti, il che può comportare un notevole effetto "passo-passo" in alcune applicazioni, specialmente quando ci si muove a basse velocità.

Questa caratteristica può causare vibrazioni e rumore, rendendoli inadatti per applicazioni che richiedono movimenti fluidi e silenziosi, come i gimbal per fotocamere di fascia alta.

Problemi di risonanza: i motori passo-passo sono suscettibili alla risonanza, un fenomeno in cui le vibrazioni meccaniche possono causare una perdita di precisione e persino portare a passi mancati. Il controllo della risonanza può essere impegnativo e spesso richiede meccanismi di smorzamento aggiuntivi o sofisticati algoritmi di controllo.

3. Applicazioni del motore passo-passo

I motori passo-passo sono ampiamente utilizzati in vari settori e applicazioni che richiedono un controllo preciso del movimento.

Robotica: i motori passo-passo vengono utilizzati in varie applicazioni robotiche, inclusi bracci robotici, pinze e robot mobili.Il controllo preciso del movimento fornito dai motori passo-passo è essenziale per queste applicazioni.

Macchine CNC: i motori passo-passo sono comunemente utilizzati nelle macchine a controllo numerico computerizzato (CNC) per un controllo preciso dell'utensile da taglio.Il motore passo-passo fornisce un posizionamento accurato, fondamentale per una lavorazione di alta qualità.

Stampa 3D: i motori passo-passo sono ampiamente utilizzati nelle stampanti 3D per un controllo accurato della testina di stampa e del movimento del piano di stampa.

Industria tessile: i motori passo-passo vengono utilizzati nelle macchine tessili per un controllo preciso dell'avanzamento del tessuto e del movimento della testa di tessitura

Quali sono le differenze tra questi quattro tipi di motori

1. Stabilità

Se la stabilità è un requisito, ti consigliamo di gravitare verso i motori passo-passo.I servomotori tendono a pulsare anche da fermo, quindi se hai una situazione in cui il motore deve mantenere fermo un carico o un'altra applicazione in cui la mancanza di stabilità potrebbe interferire con il processo, dovresti generalmente utilizzare un motore passo-passo.

2. Coppia

I motori CC, noti per la loro capacità di generare una coppia elevata, sono preziosi nelle applicazioni in cui il controllo della velocità è essenziale. Questo tipo di motore elettrico, spesso rispetto alla sua controparte, il motore CA, può fornire una coppia più costante e stabile in vari intervalli di velocità. .

In generale, i motori CC offrono una risposta più rapida alle variazioni di carico rispetto ai motori CA. I motori CA, d'altro canto, eccellono in scenari che richiedono coppia variabile e velocità elevata.

Tuttavia, è importante notare che i motori CA in genere presentano perdite di corrente di induzione e scorrimento, con conseguenti problemi di efficienza.

Al contrario, i motori DC, una categoria chiave nello spettro dei motori AC e DC, sono considerati circa il 30% più efficienti grazie all’uso di magneti permanenti.

Nel confronto tra motori passo-passo e servomotori si scopre spesso che da un motore passo-passo si può ottenere all'incirca la stessa coppia che da un servomotore.

I servi generalmente offrono prestazioni più elevate, con una curva di velocità più flessibile e una coppia di picco dipendente dal tempo.Tuttavia, un motore passo-passo ottimizzato può solitamente svolgere lo stesso lavoro in modo più conveniente in molte applicazioni di motori CA e motori CC.

Conclusione

È istruttivo conoscere i quattro tipi di motori in questa recensione.Se ti stai ancora chiedendo e sei perplesso su quale motore sia il migliore tra tutti, il fatto è che ognuno è il migliore in base alla sua applicazione unica e al suo ruolo funzionale e leggere questo post ti aiuterà a scegliere correttamente.